横排头水文站测站特性及水文要素特征分析

横排头水文站是淠史杭灌区淠河总干渠渠首枢纽工程的控制性水文站，担负着淮河一级支流淠河及淠河总干渠防洪、灌溉及下游城市六安市和合肥市生活输水各水文要素的监测任务。用科学的分析方法分析研究该站的测站特性和水文特征，对横排头水利风景区、横排头水利枢纽工程以及淠河和淮河的防洪安全、供水安全及生态安全具有极其重要的意义，其分析方法也可供同行借鉴参考。

一、概述

1.河流水系

横排头水文站位于安徽省六安市裕安区苏埠镇横排头村，东经116°22′，北纬31°36′，集水面积4370km2。

淠河源于大别山北麓，其源流东、西淠河于两河口汇集，至正阳关入淮，全长253km。淠河流域南与大别山为界，东与杭埠河支流丰乐河、西与史河分水岭，流域面积6000km2，地势南高北低，两河口以上东、西两源属山区，平均比降1/1300～1/1500，流经六安后进入浅丘平原，河道平均比降在1/10000 以下。

横排头站以上流域，群山起伏，山峦叠翠，山势险峻，河流纵横，最高峰白马尖海拔1774m。水流主要来自佛子岭、响洪甸水库，区间还有孔家河、深水河、柳林河、新天河、但家庙河、龙门冲等河流汇入。

2.水文、气象及特征值

该站地处大别山区，属南北气候过渡带，降水以锋面雨、气旋雨为主。多年平均降水量1230.7mm，历年最大降水量1764.0mm，历年最小降水量713.8mm。横排头（坝上）历年最高水位56.04m，历年最低水位48.26m，多年平均水位51.65m。横排头闸（闸下游）最高水位52.64m，最低水位47.61m，多年平均水位49.47m；闸下游历年最大流量747m3/s，历年最小流量0；多年平均流量76.0m3/s；闸下游历年最大年径流量29.81×108m3，历年最小年径流量15.36×108m3，多年平均年径流量24.04×108m3。横排头（坝下）历年最高水位51.80m，最低水位45.10m；坝下历年最大流量6420m3/s，历年最小流量0，多年平均流量314m3/s；坝下历年最大年径流量43.6×108m3，历年最小年径流量0.521×108m3，多年平均年径流量11.39×108m3。

3.水利工程概况以及对水文要素的影响

淠河上游建有响洪甸、佛子岭、磨子潭、白莲崖四座大型水库。1959年建成淠河灌区横排头渠首枢纽工程，经淠河总干渠引淠河水入淠河灌区。

本站位于佛子岭、响洪甸水库下游，径流过程受上游水库控制，本站为横排头枢纽运行调度服务，横排头枢纽分水由淠史杭总局调度。横排头闸（闸下游）站水位流量关系主要受闸门启闭情况及上、下游水位影响，大部分时间流态为淹没式孔流，淹没式堰流发生较少。横排头（坝下）站受滚水坝影响，为自由式堰流。

二、水文特性分析

1.资料情况

本次水位流量关系特性分析，横排头闸（闸下游）淹没孔流采用2000—2017年的实测流量资料。淹没堰流出现频次较少，采用资料系列为1984—2000年实测流量资料。

2.测站特性分析思路

依据《水文巡测规范》（SL195-2015）有关要求，对照间测条件，整个思路如下：

（1）对该站每年所定的流量系数关系曲线进行三项检验（符号检验、适线检验、偏离数值检验）和误差计算，以检验原定的关系曲线是否符合定线要求。

（2）将该站十年资料点绘关系图，定出综合曲线并对综合曲线进行误差计算和三项检验，通过检验和修线直至综合线通过三项检验，或部分水位级通过检验。

图1 横排头闸（闸下游）淹没式孔流综合曲线

图2 横排头闸（闸下游）淹没式堰流综合曲线

图3 横排头（坝下）自由式堰流综合曲线图

（3）把检验后的各年关系线与综合曲线进行高、中、低水偏离曲线偏离情况分析，以确定该站间测条件。

（4）对该站年线进行相邻年份间的偏离情况分析，以确定间测条件。

（5）在一年的部分水位级内，第c、d 条条件满足，亦可实现间测。

（6）复杂的水位流量关系，通过单值化处理，符合第c、d 条条件满足，亦可实现间测。

（7）进行枯水统计分析，寻求间测条件。

3.测站特性分析

（1）横排头闸（闸下游站）

横排头闸（闸下游）站历年水文资料均按照《水文资料整编规范》（SL247-2012）要求整编，淹没式孔流采用2000—2017年实测点据确定综合线。淹没堰流出现频次较少，采用2001年分析成果。

横排头闸（闸下游）站各种流态综合曲线均通过三项（符号、适线、偏离数值）检验，资料代表性好，精度可靠。横排头闸（闸下游）淹没式孔流综合曲线、堰流综合曲线分别见图1、图2。各流态综合线定线精度检验统计表见表1。

表1 横排头闸（闸下游）站各流态综合线定线精度检验统计表

《水文资料整编规范》（SL247-2012）的表3.3.2-1中二类精度站水位流量关系定线精度指标为：系统误差≤±2%，随机不确定度≤12%）。从表1可以看出，横排头闸（闸下游）站历年综合线分析检验均符合规范对二类精度站所要求的标准。

（2）横排头（坝下站）

横排头（坝下）流量（溢流坝、冲沙闸）因工情变化于1986年停测，因此采用2001年分析成果。横排头（坝下）自由式堰流综合曲线见图3。综合线定线精度检验统计表见表2。

表2 横排头（坝下）站综合线定线精度检验统计表

三、特性分析结论

（1）横排头闸（闸下游）站淹没孔流关系线成单一线，在规定精度范围内，根据《水文巡测规范》（SL195-2015）第4.2.6 条规定，可实行间测，停3年测1年。

（2）横排头闸（闸下游）站淹没堰流出现机会少，可实行间测，驻站期间加强测验。

（3）横排头（坝下）水位流量关系线为1986年所定，通过分析，符合《水文巡测规范》（SL195-2015）第4.2.6 条规定，可实行间测，停3年测1年。

（4）冲沙闸自由孔流、自由堰流关系线为1986年所定，通过分析，符合《水文巡测规范》（SL195-2015）第4.2.6 条规定，可实行间测，停3年测1年。

（5）建议：以上分析可作为横排头站实行巡测的技术依据，应制定科学合理的巡测方案，早日实现水文巡测工作■