黑河上游祁连（电站二）站水位—流量关系单值化分析

彭晓媛

（甘肃省武威水文水资源勘测局，甘肃 武威 733000）

1 测站概况

祁连水文站设站于1967年5月1日，属内陆河流域黑河水系八宝河，地处青海省祁连县八宝镇下庄村，集水面积 2452km2，位于东经 100°14′，北纬38°12′，属于省级重要站、中央报汛站、区域代表站、黑河流域上游重要水量监测站和三类精度水文站。

祁连水文站为黑河一级支流八宝河下游的水量控制站，距黑河干流汇河口7km，是黑河水系支流中集水面积和水量最大的一个水文站，设站目的是监测八宝河水文要素，收集基本水文信息，开展水情报汛、水文调查等工作，为中、下游防汛抗旱及黑河水利开发、水资源利用等提供水文数据支撑。

祁连水文站水文监测断面共有三个，分别为祁连站、祁连（电站二）站、祁连（冰沟）站,其中祁连（电站二）站为人工渠道，测验区渠段顺直，大致呈梯形，测流断面位于基本水尺断面上游17m处，主泓位于渠道中间，流速横向分布由主泓向岸边减小，断面控制良好,全年采用临时曲线法推流。

2 径流变化

八宝河属山溪性河流，水土流失严重，径流量的年内分配不均衡，汛期主要集中在5～10月，这一阶段径流量占年径流量的81%，11月至次年4月份为枯水期，一般2月份的径流最小。从1968—2015年的径流变化分析，径流量呈现增加的趋势，年际之间变幅不大，1979年年径流量最小，年径流量为3.100亿m3，1989年年径流量最大，年径流量为6.941亿m3。

3 水位—流量关系单值化分析

3.1 分析目的

本文以实例数据为基础，根据祁连（电站二）站2015-2017年实测水位—流量数据进行单值化分析，采用年际间数据系列对比的方法对整体资料系列进行了一致性分析，得出结论客观可靠，可为流域水文资料合理使用提供科学依据和成果精度保证。

3.2 观测方法

本文数据来源于祁连 （电站二）站2014-2017年实测流量资料，流量测验方法采用桥测法，选用LS（68）和 LS（10）型流速仪测定流速，测定位置在相对水深0.6（一点法），使用秒表观测100s。水文数据的观测按照各项水文测验规范施测，资料收集按照《水文资料整编规范》的要求整编，全年采用临时曲线法定线推流。

3.3 历年综合水位—流量单值化关系分析过程

绘制2014～2016年祁连（电站二）站畅流期水位—流量关系曲线如图1所示，从图中可以看到2014-2016这3年的水位—流量关系线变化趋势一致。通过对相邻年份关系曲线进行t检验，临界值取t1-a/2=2.00,则均为|t|＜t1-a/2，因此样本属于同一总体系列，可对历年水位—流量关系点进行合并定线。

图1 祁连（电站二）站历年水位—流量关系图(2014～2016年)

选取2015-2017年祁连（电站二）站畅流期实测流量点数据样本66个，绘制水位—流量关系曲线如图2所示，从关系曲线图中分析计算得出如下结果：（1）从图中可以看到水位—流量关系点密集，分布呈带状，关系点无明显偏离，66个数据中的中、高水实测流量点子与平均关系曲线偏离值不超过±5%，实测流量的低水点子偏离值不超过±8%，可以定单一曲线；（2）实测流量的水位变幅已控制历年水位变幅的96%，符合控制历年水位变幅80%以上的定线标准，包括了高、中、低水各水位级，符合规范定线要求，确定历年综合水位—流量关系曲线1条；（3）符号检验、适线检验及偏离数值检验均合格，置信水平为95%的相对随机不确定度为6.8%，系统误差为-0.4%，符合水文资料整编规范要求的标准，见表1，表2。

2014～2016年祁连（电站二）站畅流期水位—流量关系曲线，经t检验样本属于同一总体系列，2015～2017年祁连（电站二）站畅流期水位—流量关系曲线，曲线检验3种均为合格，说明历年综合水位—流量关系曲线，定线合理、关系曲线稳定、精度高、可以合并定线。

图2 历年综合水位—流量关系图(2015～2017年)

表1 八宝河电站渠祁连(电站二)站畅流期水位—流量历年关系曲线检验计算表

序号 施测号数/年 水位(m) 实测流量 线上流量 偏差 P(%) P(i)-P(平) [P(i)-P(平)]2 24 8（2015） 16.51 6.40 6.32 1.27 1.71 2.92 25 27（2016） 16.52 6.50 6.40 1.56 2.00 4.00 26 9（2015） 16.53 6.47 6.48 -0.15 0.29 0.08 27 26（2016） 16.54 6.52 6.57 -0.76 -0.32 0.10 28 12（2016） 16.55 6.38 6.65 -4.06 -3.62 13.10 29 13（2015） 16.58 6.89 6.90 -0.14 0.30 0.09 30 10（2015） 16.62 7.24 7.24 0.00 0.44 0.19 31 9（2017） 16.62 7.43 7.24 2.62 3.06 9.36 32 7（2015） 16.63 7.22 7.32 -1.37 -0.93 0.86 33 14（2016） 16.64 7.89 7.41 6.48 6.92 47.89 34 19（2016） 16.65 7.91 7.49 5.61 6.05 36.60 35 25（2016） 16.67 8.03 7.66 4.83 5.27 27.77 36 11（2016） 16.72 8.33 8.08 3.09 3.53 12.46 37 17（2016） 16.75 8.59 8.33 3.12 3.56 12.67 38 24（2015） 16.76 8.20 8.42 -2.61 -2.17 4.71 39 10（2017） 16.77 8.63 8.50 1.53 1.97 3.88 40 21（2016） 16.78 8.36 8.59 -2.68 -2.24 5.02 41 16（2016） 16.80 9.23 8.77 5.25 5.69 32.38 42 23（2016） 16.80 9.03 8.77 2.96 3.40 11.56 43 15（2016） 16.82 9.02 8.95 0.78 1.22 1.49 44 22（2016） 16.83 8.98 9.03 -0.55 -0.11 0.01 45 20（2017） 16.84 9.06 9.12 -0.66 -0.22 0.05 46 11（2015） 16.84 8.92 9.12 -2.19 -1.75 3.06 47 24（2016） 16.84 9.36 9.12 2.63 3.07 9.42 48 11（2017） 16.84 9.19 9.12 0.77 1.21 1.46 49 15（2017） 16.84 9.44 9.12 3.51 3.95 15.60 50 20（2015） 16.85 9.36 9.21 1.63 2.07 4.28 51 13（2016） 16.86 9.00 9.30 -3.23 -2.79 7.78 52 18（2016） 16.87 9.59 9.39 2.13 2.57 6.60 53 18（2017） 16.88 9.48 9.47 0.11 0.55 0.30 54 14（2017） 16.89 9.49 9.56 -0.73 -0.29 0.08 55 12（2017） 16.89 9.47 9.56 -0.94 -0.50 0.25 56 19（2015） 16.90 9.53 9.65 -1.24 -0.80 0.64 57 22（2015） 16.90 9.38 9.65 -2.80 -2.36 5.57 58 17（2017） 16.91 9.77 9.74 0.31 0.75 0.56 59 19（2017） 16.93 9.74 9.91 -1.72 -1.28 1.64 60 12（2015） 16.94 10.0 10.0 0.00 0.44 0.19 61 21（2015） 16.96 10.6 10.2 3.92 4.36 19.01 62 20（2016） 16.96 10.4 10.2 1.96 2.40 5.76 63 23（2015） 16.97 10.7 10.3 3.88 4.32 18.66 64 14（2015） 16.97 10.1 10.3 -1.94 -1.50 2.25 65 13（2017） 17.00 10.5 10.6 -0.94 -0.50 0.25 66 16（2017） 17.00 10.6 10.6 0.00 0.44 0.19

表2 说明

河道三类精度水文站的精度见表1，水位—流量历年关系曲线检验计算表考虑到历年超过最高、最低水位的情况，收集水文资料，按照规范规定做了高、低水部分延长，高水部分延长了0.05m，高水部分延长所占历年实测流量水位变幅的5.1%，高水部分延长没有超过历年实测流量所占水位变幅的30%，低水部分延长了0.07m，地水部分延长所占历年实测流量水位变幅的7.1%，低水部分延长没有超过历年实测流量所占水位变幅的10%。

3.4 定线成果分析

误差分析采用年径流量，即用历年综合曲线推求的年径流量与原定关系曲线推求的当年整编成果年径流量相比较，对径流量分别进行推流，计算相对误差见表3，从表中可以看到，历年综合曲线和原定曲线推求的径流量及特征值相对误差较小，年径流量最大相对误差为-2.1%，最小相对误差为1.2%，小于《水文巡测规范》三类精度水文站时段总量允许相对误差5.0%的误差指标，2017年已采用历年综合水位—流量关系曲线进行水文资料整编推流，综上分析，采用祁连（电站二）站多年水位—流量关系综合曲线推流，完全满足水文资料整编规范精度要求，对流量资料质量不会产生影响。

表3 祁连（电站二）站不同定线成果对比

4 结束语

祁连水文站共有三个水文监测断面，面临着人员少，工作量大的问题，因此有必要对祁连（电站二）站水位—流量关系进行单值化分析。通过对祁连（电站二）站历年资料分析，祁连（电站二）站流量测验可实行巡测，冰期实施采用临时曲线法推流，视水位变化情况测流量，畅流期在高、中、低水不同水位级及超过历史最高水位实测流量，验证历年综合水位—流量关系曲线是否发生偏离，畅流期径流量利用历年综合水位—流量关系曲线推求，依托中小河流项目建设的雷达水位计采集传输和存储的水位数据。在确保水文资料精度前提下，改变水文工作传统思想，积极做好水文测验方式转变和水文监测改革，节约人力资源，以高质量的水文测报数据，更好的服务于社会经济发展和社会各方面需求。