响水堡水文站河道水位—流量关系探讨

□李娜卿

响水堡水文站属于国家基本站，类别河道站，设站时间为1935 年5 月，位于海河流域永定河水系洋河，实测最高水位559.43，发生在1948 年；实测最大流量1270m3/s，发生在1979 年。根据2020 年实测的水位、流量，绘制其关系曲线，并对其准确性和适用性进行检验。

1.基本情况

响水堡水文站所处河系海河流域永定河水系洋河，测站位于河北省张家口市辛庄子乡响水铺村，东经115°11′北纬 40°31′，建于 1935 年，集水面积14507km2。形状东西向长，南北向短，略呈扁圆形。主要有东洋河、南洋河、西洋河、洪塘河、清水河、龙洋河等几条支流，河网密集。

2.测验河段及断面情况

2.1 河段特点

河段比较顺直，上下160m 高低水无分流串沟。枯水季度，滩地占河宽的2/3 左右，洪水时水草较多，左右岸边均有小树，影响测深测速。河床为混凝土浇筑而成，左岸为沙壤土耕地，右岸为岩石峭壁。

图1 水位—流量关系曲线图

响水堡上游3000m 处为洋河水库，1979 年10 月竣工蓄水运行，考虑该站小流量天数占全年比例较大，且洋河水库蓄水主要为满足下游农田灌溉的需求，导致断面小流量低水位情况成为常态。

2.2 断面情况

响水堡水文站共设有断面：基本水尺断面兼流速仪测流断面兼浮标测流断面，断面为标准化断面，河床为钢筋混凝土河底；上比降断面兼上浮标断面位于基上160m，下比降断面兼下浮标断面位于基下160m，上下比降断面间距320m。

考虑到近几年河道水事件整治，2017 年，响水堡开始建设标准断面，于2018 年竣工完成。

3.测验情况及资料成果

3.1 水位流量测验情况

水位观测主要依托直立式水尺观测；流量测验高水主要依靠智能遥控雷达波测流仪，比降断面作为备份手段，中水主要利用智能遥控雷达波测流仪，单缆道自动流速仪测流作为备份手段，低水依托流速仪测流。

根据响水堡水文站任务书要求，断面流量监测频次：平水期和稳定封冻期每5～7 日施测1 次；洪水期每次洪峰过程不少于3 次，如峰形变化复杂或洪水过程持续较久时，应适当增加测次，测得完整的变化过程。水位每日8 时观测一次。水位变化缓慢时应于 20 时或 16 时加测一次，洪水期、冰凌期和特殊情况影响水位变化时应随时增加测次，以测得完整的变化过程。

3.2 资料成果

选用响水堡水文站2020 实测流量成果见表1，绘制出水位—流量—面积关系图见图1，并根据关系图编制了水位—流量关系表，对表所定的水位—流量关系进行了三性检验分析。

3.3 检验方法

符号检验：统计测点偏离曲线的正负号个数，计算统计量μ 值，并与给定的显著性水平 α=0.25 所得的 μ1-α/2 值比较。当μ＜μ1-α/2 时，则认为合理，即接受假设，否则应拒。

式中：

μ—统计量；

n—测点总数；

k—正号或负号个数；

p、q—正、负号概率，各为0.5；

*—连续改正数（离散型转换为连续型）。

适线检验：按测点水位由低至高排列顺序，从第二点开始统计偏离正负符号变换，变换符号记1，否则记0。统计1 的次数，计算μ 值，并与给定的显著性水平 α=0.25 所得的 μ1-α 值比较。当 μ＜μ1-α 时，则认为合理，即接受假设，否则应拒。

式中：

μ—统计量；

n—测点总数；

k—变换符号次数，k＜0.5（n-1）时作检验，否则不作此检验；

p、q—正、负号概率，各为0.5；

偏离数值检验：计算 t 值、spˉ值，并将t 值与给定的显著性水平α 所得的t1-t1-α/2 值比较。当|t|＜μ1-α/2 时，则认为合理，即接受假设，否则应拒。

表1 响水堡（河道）水位—流量实测成果

表2 响水堡（河道）关系曲线检验表

式中：

t—统计量；

p—平均相对偏离值；

spˉ—p 的标 准差 ；

s—p 的标准差；

n—测点总数；

pt—测点与关系曲线的相对偏离值。

当上述3 种检验结果均接受原假设时，应认定定线正确；若其中一种检验拒绝原假设，应分析原因，对定线适当修改，重作检验。

检验结果见表2，符号检验：合格；适线检验：免检；偏离数值检验：合格；标准差：1.0%、随机不确定度2.0%、系统误差-0.1%，成果质量合格。

4.结语

响水堡水文站2020 年55 份实测流量满足定线推流要求，流量测次及测验精度均符合《河道流量测验规范》要求。本文根据该站实测流量成果绘制该站水位—流量关系图，制定水位-流量关系表，满足了水情监测和报汛任务，同时为防汛抗旱减灾工作提供了技术支撑，对防汛抗旱减灾工作起到了至关重要的作用。