浅析武关水文站水位（流量）级划分

熊北锋

（陕西省商洛水文水资源勘测局，陕西 商洛726000）

水位（流量）分级是描述水势变化范围的一个重要指标界限，划分河流测验断面高、中、低水是确定流量测次布设、单次测验质量精度评定、定线精度评定、水位流量单值化分析、巡测方案编制等工作的重要依据。上世纪九十年代依照《河道流量测验规范》（GB 50179-93）有关条款，对武关水文站水位级进行了划分，根据划分的不同水位级水位值，用当年的水位流量关系线推求流量，十余年应用情况是：高水流量最大查到65.0 m3/s，要么查不到流量；中水流量最大查到1 5.0 m3/s，要么查不到流量；低水流量最大查到5.0 m3/s，要么查不到流量。使用该方法划分的水位级成果，进行流量测验、整编质量评定不合理，不符合武关站测站特性，水位分级划分的高、中、低水水位对应的流量不能代表武关河河床断面冲淤变化过程。

2015 年新修订的《河道流量测验规范》（GB 50179-2015），提出采用典型年法和频率流量来划分水位（流量）级。本文按照新规范要求，对武关水文站水位（流量）级采用典型年法和频率流量进行划分。

1 概况

武关水文站设立于1959 年1 月。属于武关河控制站，集水面积724 km2，距河口距离35 km。属于二类精度流量站。汛期为5 月～10 月份。实测最大流量2560 m3/s，发生于1987 年6月5 日，实测最高水位102.65 m。武关水文站大断面变化图见图1。

武关河为丹江左岸较大支流，流域面积900.0 km2，比降8.1‰，河长116.0 km。年平均径流量1.66 亿m3，年平均流量4.90 m3/s，年输沙量26.5 万t，年平均含沙量1.71 kg/m3，年平均降水量765.6 mm，年平均蒸发量910.9 mm。武关河发源于海拔1744 m 的蟒岭主脊南侧，向东南流经庾家河（上游称庾家河）、石门（以下称武关河），于武关河口入丹江。武关河支流众多，两侧支流对称分布。流域平均宽度7.7 km，是一条比较明显的树枝状水系。

图1 武关水文大断面变化图

2 水位（流量）级划分

2.1 划分依据

2016 年实施的《河道流量测验规范》（GB 50179-2015），其中水位（流量）级划分充分考虑了河流特性、测站测洪能力及影响水位流量变化的各种因素，选择适合测站特性的划分方法。

（1）当测站水量丰富或水位基本处于天然状态时，可采用畅流期频率水位进行水位级划分。对二、三类精度的水文站，水位级的划分可采用典型年法。

典型年法是根据测站各年汛期总水量Wf，计算频率并绘制频率曲线，取汛期径流量频率P 为10%、50%、90%所对应的径流量相近的年份为丰、平、枯水典型年；根据三个典型年的汛期逐日最高水位Z m′，计算频率并绘制频率曲线，取频率P 为10%、50%、90%所对应的水位为高、中、低水位。

（2）当测站水量较小或水位受工程影响严重时，可采用频率流量进行流量级划分。

根据测站各年实测最大流量Qm，计算频率并绘制频率曲线，取频率P 为90%所对应的流量为高水流量；根据测站各年平均流量，计算频率并绘制频率曲线，取频率P 为50%、10%所对应的流量为中水流量和低水流量。

2.2 武关水文站水位（流量）级划分

（1）采用典型年法进行水位级划分

选取1959 年～2017 年共59 年各年汛期5 月～10 月总水量，经计算：频率P=10%，对应流量QP=90.5 m3/s；频率P=50%，对应流量QP=37.0 m3/s；频率P=90%，对应流量QP=14.9 m3/s，见图2，分别代表丰、平、枯水典型年。查找汛期径流总量相似的年份有2011 年87.9 m3/s、2014 年32.6 m3/s、2015年15.2 m3/s。

图2 武关水文站5 月～10 月流量频率曲线

根据这三个典型年的汛期逐日最高水位Zm′，计算频率并绘制频率曲线，频率P 为10%、50%、90%对应的水位见表1。

表1 武关水文站典型年法水位级划分结果表

（2）采用频率流量进行流量级划分

高水流量推求：根据武关站1959 年～2017 年实测年最大流量Qm，计算频率并绘制频率曲线，频率P 为90%流量为69.8 m3/s 为高水流量。见图3。

图3 武关水文站年最大流量频率曲线

中、低水流量推求：根据武关站1959 年～2017 年年平均流量Q，计算频率并绘制频率曲线，取频率P 为50%、10%对应的流量分别为4.13 m3/s、1.73 m3/s，即为中水流量和低水流量。见图4。

图4 武关水文站年平均流量频率曲线

用频率流量法划分的武关水文站流量级见表2。

表2 武关水文站频率流量法流量级划分成果表 单位：m3/s

3 结果讨论

（1）典型年法适用水量丰富的河流，即河床部分均有水深，河道滩地裸露很少，水位受洪水冲淤主槽变化影响较小，河床常年处于天然状态的水面。从武关站情况分析，洪水时期90 m 宽的河槽全断面过水，平水时期水面宽20 m～40 m，枯水时期水面宽5 m～10 m。主槽不稳定，较大洪水发生后，河床极易出现主槽变化（俗称倒槽），水位流量关系线基本是一场洪水一条关系线，水位变化不能反映流量变化。另外，汛期洪水涨落急剧，洪水日数短，枯季日数长。采用典型年法确定水位级，不能反映武关站高、中、低水期水势变化。

（2）采用频率流量进行流量级划分的结果见表2。表2 的划分结果与表1 的划分的结果相差较大。采用频率流量法确定流量级较典型年法确定流量级更符合武关水文站水情。

（3）采用频率流量进行流量级划分，也符合武关河河流断面特性。从武关站测洪能力分析，随着缆道的改造升级，测洪能力达到30 年一遇洪水标准。笔者在武关水文站工作十几年，涉水测流最大流量为5.0 m3/s 左右，因此采用频率流量进行流量级划分也较好地反映了武关水文站水势变化情况。

4 结论

（1）经分析认为，用典型年法确定的高、中、低水期不适合武关水文站水势情况；采用频率流量法进行流量级划分符合武关水文站水情。

（2）从武关水文站流量级划分成果分析，对于河流水系情况相似的水文站，应按频率流量进行流量级划分。

（3）根据表2 确定武关站流量级划分结果：流量大于或等于70 m3/s 以上为高水期；流量小于70 m3/s 但大于或等于5.0 m3/s 为中水期；流量小于5.0 m3/s 但大于或等于2.0 m3/s 为低水期；流量小于2.0 m3/s 为枯水期。

（4）合理划分水位（流量）级，对于在流量测次布置、单次流量测验精度评定、整编误差评定、单值化处理以及巡测方案编制等工作中有着重要的作用。建议根据新修订的《河流流量测验规范》（GB 50179-2015），结合测站特性，在全省范围内全面重新开展水位（流量）级划分，重新确定水位（流量）级工作。