柯克牙尔河出山口水文站2022年水量测验分析

李 楠

（阿克苏水文勘测局,新疆 阿克苏 843000）

柯克牙尔河流域位于天山山区南坡温宿县境内,2022年1月起恢复水位、流量项目观测,为掌握柯克牙尔河水量,需对2022年测验情况及资料进行整编分析。

1 概况

柯克牙尔河发源于西南天山托木尔峰南麓,河流基本呈正南向,为典型内陆河,河段全长82.1 km。集水面积为497.5 km2,该河主要以冰川融水、地下水和暴雨洪水为补给源。柯克牙尔河流域属暖温带大陆性干旱型气候特征。气候干燥,年蒸发量为1980 mm～2602 mm；降水少,降水量年季变化大；柯克牙尔河流域多年平均年降水深为558.3 mm,年降水量2.778×108m3。

2 测站及测验设施情况

2.1 测站沿革

柯克牙尔河1956年9月23日曾设立柯克亚尔水文站,1958年1月1日撤销。后于2015年7月设立柯克牙尔河出山口水文站,并于2022年1月起恢复水位、流量项目观测,测验断面设在柯柯牙尔河出山口处,主要监测柯克牙尔河河道水量。柯克牙尔河（引水渠）站主要监测柯克牙尔河渠道灌溉引水量。通过两站水量合成得以柯克牙尔河年总径流量。测站以上河长34.6 km,集水面积395 km2。

2.2 断面布设情况

柯克牙尔河出山口站和引水渠设立基本水尺断面及流速仪测流断面,两断面位置重合,在断面左、右岸分别设有标志杆。测验河段顺直,顺直段长度大于100 m,各级水位河槽控制较好。河床由卵石夹砂组成,中低水冲淤变化不大。左岸为陡峭山崖、右岸自左至右分别为引水渠、傍山公路。河槽整体呈左低右高,断面主流集中于左岸,中、高水时向右岸漫滩,漫溢最大水面宽约50 m,断面下游200 m建有引水渠分水闸。

渠道站左岸为柯克牙尔河出山口河道、右岸为傍山公路。测验渠段顺直,渠槽形态为梯形土渠,渠宽10.2 m,底宽3.8 m,渠高3.0 m。

2.3 测验设施

柯克牙尔河出山口站、柯克牙尔河（引水渠）站各设立一支直立式水尺和GDRD57型雷达自计水位计,流量测验设施设有双索水文吊箱和30 kg铅鱼。柯克牙尔河（引水渠）站流量测验设施设有水文测桥,起点距测量采用直接量距法,通过测深杆悬挂流速仪施测流速,流速测量采用流速仪0.6一点法。

3 测验情况分析

3.1 水位观测

柯克牙尔河出山口站、柯克牙尔河（引水渠）站水位观测均采用GDRD57型雷达式水位计,每月不定期进行人工校测,按照水位变幅进行自记水位摘录。水位计能够观测到完整的水位变化过程,满足日平均水位计算、各项特征值统计、水文资料整编和水情拍报的要求。在峰顶、峰谷及水位变化过程处布设测次,水位涨落急剧时,进行加密观测。雷达水位计参数设置为每5分钟采集一次水位,水位变化超过预警阈值（20 cm）即发送数据至水位遥测终端。若水位无变化,则每半小时发送一次数据。如若出现特殊值,可在遥测终端RTU或遥测接收软件调整水位基值,达到校正实测水位的目的。

3.2 大断面测量

2022年对柯克牙尔河出山口站流速仪测流断面（基）共进行两次大断面测量,均采用四等水准往返路线闭合已知水准点方法测量。汛前施测时间为6月27日,测时水位河干；汛后施测时间为9月14日,测时水位8.93 m,实测大断面图见图1。由图中可以看出测验断面较为稳定,冲淤变化不大,符合测站断面特性。

图1 柯克牙尔河出山口站实测大断面图

3.3 流量测验

柯克牙尔河出山口站全年施测流量共计16份,中、高水时采用水文吊箱施测,低水时采用涉水施测,施测方法为流速仪0.6一点法,实测测点流速均未超出流速仪允许测速范围。流量测次主要分布在主汛期7月～8月,水流稳定时10日～20日施测1次,洪水期3日～5日施测1次,每次洪水过程测流不少于3次,能够测到洪水流量的峰、腰、谷全过程,尤其是峰形变化的转折点。单次流量布设测深、测速垂线4～8条,垂线布设遵循均匀、稳定,能较好地控制断面地形及流速变化的转折点,测速历时均为100 s。单次流量测验系统误差不超过-2%～1%,无漏测洪水、枯水流量。本年实测最大流量为54.1 m3/s,相应水位10.41 m；实测最小流量为0 m3/s,相应水位河干。

柯克牙尔河（引水渠）站全年施测流量共计10份,均在水文测桥采用测杆施测。测次主要分布在主汛期7月～8月,单次流量布设测深、测速垂线4条。本年实测最大流量为2.86 m3/s,相应水位12.64 m；实测最小流量为0 m3/s,相应水位渠干。

4 资料整编

4.1 水位资料整编

柯克牙尔河出山口站全年采用雷达水位计自记资料整编,整编结果：年平均水位为部分河干,年最高水位10.54 m（8月16日）,年最低水位为河干（1月21日）。柯克牙尔河（引水渠）站逐日平均水位表整编结果：年平均水位为部分渠干,年最高水位12.78 m（8月16日）,年最低水位为渠干（1月1日）。

4.2 流量资料整编

4.2.1 水位～流量关系曲线

受冬季结冰影响,柯克牙尔河出山口站1月1日～20日水位代表性较差,水位与流量关系不稳定,故此期间采用连实测过程线法推求断面流量。6月27日至12月31日采用临时曲线法推求断面流量。以实测流量成果表点绘柯克牙尔河出山口站水位～流量、面积、流速关系曲线图。经点绘分析,测点曲线低水无延长,高水延长5.6%,延长方法为顺势延长,符合《水文资料整编规范》（SL/T 247-2020）规定。柯克牙尔河（引水渠）站全年采用单一线法推求断面流量,共施测流量10份。以实测流量成果表点绘柯克牙尔河（引水渠）站水位～流量、面积、流速关系曲线图。经点绘分析,测点曲线低水无延长,高水延长13.5%,延长方法为顺势延长,符合规范要求。

4.2.2 水位～流量关系对照表

柯克牙尔河出山口站、柯克牙尔河（引水渠）站在非结冰期时,两站水位与流量为一一对应的关系,通过水位～流量关系图查读出水位～流量节点数据,可知,柯克牙尔河出山口站2022年最高水位为10.54 m,对应流量为61.2 m3/s；最低水位为河干,对应流量为0 m3/s。柯克牙尔河（引水渠）站2022年最高水位为12.78 m,对应流量为3.91 m3/s；最低水位为渠干,对应流量为0 m3/s。

4.2.3 推算逐日平均流量

由2022年柯克牙尔河出山口站、柯克牙尔河（引水渠）站观测资料,合成为柯柯牙尔河（合成）站逐日平均流量表,可知,在实测资料期间,柯克牙尔河出山口站2022年年径流量为1.153×108m3,柯克牙尔河（引水渠）站2022年年径流量为0.0912×108m3,合成柯克牙尔河2022年年径流量为1.244×108m3。

4.3 缺测资料的处理

由于2022年开始恢复柯克牙儿河水文监测项目,在年初河流封冻期,断面流量变化较小,经过工作人员定期开展流量测验,采用连实测过程线法推算出1月1日至20日河流水量。1月21日起柯克牙儿河水量引入灌区,因观测设备仍未建设完工或调试问题,无法观测到河流水位、流量等水文数据,故1月21日～6月26日采用水量调查还原河流来水量。

经工作人员同塔里木河流域阿克苏管理局柯克亚河水管站详细沟通,以其监测资料作为柯克牙儿河1月21日～6月26日水量统计,调查数据为柯克牙儿河1月21日～6月26日总来水量为0.3222×108m3。

4.4 水量合成

为分析柯克牙儿河全年来水情况,对各监测断面实测资料及调查资料进行统计,还原河道总水量。综上数据统计分析,实测资料柯克牙尔河出山口站年径流量为1.153×108m3,柯克牙尔河（引水渠）站年径流量为0.0912×108m3,调查资料柯克牙儿河来水量为0.3222×108m3。最终合成柯克牙儿河全年水量为1.566×108m3。

5 资料成果分析

5.1 水位资料成果分析

柯克牙尔河出山口站、柯克牙尔河（引水渠）站全年采用雷达水位计自记资料整编,人工不定期进行校核,人工与自记水位误差不超过±2 cm。经对逐时水位过程线和逐日水位过程线进行检查分析,两过程线变化趋势相应,符合水位变化的连续性、涨落率的渐变性及洪水陡涨落缓的特性,表明水位观测资料合理准确,满足资料整编精度要求。

5.2 流量资料成果分析

依照《水文资料整编规范》（SL/T 247-2020）,对柯克牙尔河出山口站站水位～流量关系曲线进行定线精度及曲线检验计算,计算结果见表1。由表中数据可知,柯克牙尔河出山口站水位～流量关系曲线三项检验均符合要求,曲线随机不确定度为5.4%,系统误差为0.2%；同理,得到柯克牙尔河（引水渠）站水位～流量关系曲线随机不确定度为10.4%,系统误差为-1.3%。两站曲线定线精度均满足《水文资料整编规范》（SL/T 247-2020）规定的三类精度水文站随机不确定度不超过12%、系统误差不超过±2%精度要求,表明柯克牙尔河出山口站、柯克牙尔河（引水渠）站采用曲线推流合理准确,流量整编资料成果符合规范要求。

表1 柯克牙尔河出山口站水位～流量关系曲线检验计算表

5.3 过程线对照检查

为进一步分析水位、流量观测资料的准确性及合理性,分别绘制柯克牙尔河出山口站、柯克牙尔河（引水渠）站水文要素综合过程线图（见图2、图3）。从图中可以看出水位、流量两过程线变化趋势一致,峰形相似、峰谷相应,符合本站断面及河流特性。通过上述检查说明本站水位、流量观测及整编成果合理准确。

图2 柯克牙尔河出山口站水文要素综合过程线图

图3 柯克牙尔河（引水渠）站水文要素综合过程线图

6 结语

经对各类观测、调查资料统计分析,结果表明柯克牙儿河2022年水文测验资料成果准确可靠,最终得到柯克牙儿河2022年水量统计如下：实测柯克牙尔河出山口站年径流量为1.153×108m3。实测柯克牙尔河（引水渠）站年径流量为0.0912×108m3。调查柯克牙儿河1月～6月来水量为0.3222×108m3。合成柯克牙儿河全年水量为1.566×108m3。可为柯克牙儿河水资源开发和利用管理提供科学依据。