金川峡（二）（二坝）水文站水文间测分析

王海峰

（甘肃省水利厅石羊河流域水资源利用中心，甘肃 武威 733000）

水文测验为水资源开发、水资源评价、水污染防治、水生态保护和水功能区划定提供了大量的量化依据，带来了巨大的社会效益，但是目前我省水文测验工作发展还相对滞后，传统的水文测报方式已逐渐无法适应社会进步对水文测验的需求，这就需要我们转变传统思维，思考利用有限水文测验资源向社会提供更全面、客观、有价值的水文服务。为此，加强水文监测方式转变的探索研究，在不影响测验精度的前提下，选择更快捷、便利的水文测验方式显得意义重大。本文依据《水文巡测规范》，对金川峡（二）（二坝）进行间测分析论证。

1 概况

金川峡水文站始建于1958 年6 月，位于永昌县北海子村九社，集水面积1992 km2，属甘肃省武威水文站管辖。2016 年因上游水电站工程从金川峡站以上引水，断面断流，经水利部水文局批准，上迁1.4 km，更名为金川峡（二）水文站，新设金川峡（二）（二坝）水文站[1］，金川峡（二）（二坝）水文站位于永昌县二坝引水渠城区段。金川峡（二）（二坝）水文站水量主要是东大河引水[2］。

2 资料合理性分析

甘肃省武威水文水资源勘测局曾于1988 年～1992 年和2006 年～2010 年对永昌县二坝引水渠进行对比流量监测。因2005 年前后进行过渠道加固维修，断面条件变化，现对2007 年～2010 年对比检测水位流量成果资料和2016 年建站以来的实测水位流量成果资料进行综合分析。采用测桥测量不同水位量级的流量共50 份，金川峡（二）（二坝）水文站2007 年以来系列资料无插补一致性、代表性好，均为人工驻测资料，可靠性高，三性检查通过。多年资料均经过武威水文站资料整编，并刊印[3-4］。

每年高中低水各级测次分布情况见表1。

表1 各级水位测次分布

根据《水文巡测规范》“有5 年以上资料的水文站，经分析论证实测流量的水位变幅已控制历年水位变幅80%以上[5］”，并符合有关条件规定者，可实现间测。本站拥有2007 年～2010 年和2016 年～2019 年共8 年资料，且实测流量的水位变幅已控制历年水位变幅的82%，见表2。

表2 水位变幅分析

资料序列长度及资料精度均符合《水文巡测规范》要求，可以实行间测。

3 综合关系线的确定

在保证水文资料的连续性、一致性、准确性、可靠性的前提下，我们以《水文巡测规范》《河流流量测验规范》等为依据，对金川峡（二）（二坝）站水位流量关系进行率定分析。

利用2007 年～2010 年和2016 年～2019 年共计8 年的实测流量50 份作曲线分析，见图1。

图1 金川峡（二）(二坝)站历年水位流量关系曲线

由图1 可知，金川峡（二）（二坝）站水位流量关系曲线点据密集，完全呈带状同向分布，高水部分点据略少但趋势相同无明显偏离。拟合实测数据点建立水位-流量综合曲线关系见表3。

表3 金川峡（二）(二坝)站水位-流量综合关系线 单位：m3／s

4 误差分析

根据《水文资料整编规范》要求，关系曲线为单一线、使用时间较长的临时线和经单值化处理的单数值曲线，且测点在10 个以上，应对综合关系线进行符号检验、适线检验、偏离数值检验，同时还应对历年关系线与综合线进行t（学生氏）检验。

（1）符号检验

符号检验是检验所定关系曲线两侧实测点据的数目是否处于平衡状态，以确定曲线是否需要修改。根据样本情况计算统计量u，其中：

式中：u 为统计量；n 为样本总量，此处即测点数；k 为正负号个数，如为0 记为正负各半。

本次检验样本容量50，其中正容量22.5，负容量27.5，统计结果0.57 小于临界值1.15，符号检验通过，关系线两侧点据处于平衡状态。

（2）适线检验

适线检验是对实测点与曲线间正负偏离值的排列情况的检验，如所定水位流量关系曲线是完全适中的平衡状态，则符号变换的概率为0.5。根据样本情况计算统计量u，其中：

式中：u 为统计量；n 为样本总量，此处即测点数；k 为变换符号数， k＆lt;0.5（n-1）时做检验，否则不做此检验。

本次检验中k=27＆gt;0.5（n-1）=24.5，故不做此检验，说明实测点与曲线间正负偏离值排列均匀。

（3）偏离数值检验

偏离数值检验是检测实测点与曲线间的平均偏离误差值是否在合理范围内，如不合理要对曲线进行修正。根据样本情况计算统计量t，其中：

式中：t 为统计量；p 为平均相对偏离；Sp为P 的标准差；s为P的标准差；n为样本总量，此处即测点数；pi为相对偏离值。

经上式计算得：统计量t 为0.12，小于临界值1.67，偏离数值检验通过，偏离情况符合规范要求。符号检验、适线检验、偏离数值检验情况见表4。

表4 历年水位流量综合关系检验成果表

由表4 可知，三种检验均通过，系统误差0.0 小于允许值2%，不确定度3.6%小于允许值（12%～14%），定线合理相对误差满足《水文巡测规范》规定，水位流量关系符合间测要求。

（4）t（学生氏）检验

t（学生氏）检验主要是检验现关系线与原关系线的差异，当t（学生氏）检验通过时认为原定曲线仍可使用。

分别用2010 年和2016 年～2019 年所定的关系曲线与历年综合曲线作学生氏t 假设检验，见表5。

表5 Z-Q 关系线t 检验统计表

由表5 可知，上述年份曲线与综合曲线的两组样本均通过假设检验，属于同一总体系列。

根据《水文巡测规范》（SL 195-2015）规定 “有5 年以上资料的水文站，经分析论证实测流量的水位变幅已控制历年水位变幅80%以上”且“每年的水位流量关系曲线（或单值化线）与历年综合关系曲线之间的最大偏离，不超过规定的允许误差范围者，可实行停2～5 年测一年”，由表6、表7可知高中低水最大偏离均不超二类精度站误差允许指标，水位符合间测要求。

表6 流量间测关系曲线偏离误差统计 单位：%

表7 流量间测关系曲线偏离允许误差指标 单位：%

推算2010 年和2016 年～2019 年径流量，并将推算得到的各年份当年径流量、汛期（5 月～9 月）径流量与综合线推求的对应年份径流量做对比分析，见表8。

表8 径流量误差计算表

《水文巡测规范》（SL 195-2015）规定，三类精度站年径流总量允许误差为： 5%，现金川峡（二）（二坝）站各年误差均小于1%，径流量符合间测要求。

5 结论与建议

1）金川峡（二）（二坝）渠系现浇混凝土梯形断面，水位流量关系呈稳定单一线，洪峰流量过程无需抢测。水位流量关系线确定及其精度符合《河流流量测验规范》《水文巡测规范》和《水文资料整编规范》要求，符合间测条件。

2）金川峡（二）（二坝）水文站可实行间测，聚体间测方案为停5 年测1 年。停测年份每年监测不少于3 次，施测年份每年7～15 次。

3）本次流量率定水位变幅范围为18.33 m～19.04 m，以后若超过此变幅范围时，随时加测流量，以确保水量的精度，若发现精度超界，恢复传统测验。