卡伦山站畅流期流量巡测可行性分析

吴高庄，柳 恒，刘阳明，闫 梅

（松辽委水文局黑龙江上游局，黑龙江 黑河 164300）

目前，黑龙江卡伦山水文站已积累了23年的实测资料，本站测验断面相对稳定，水位流量关系呈单一曲线，而且历年来水位流量关系线比较稳定，为卡伦山站开展巡测分析提供了可行条件。

1 测站基本概况及特性

1.1 测站位置及特性

卡伦山水文站位于黑龙江流域黑龙江水系黑龙江干流中上游交界处，俄罗斯泽雅河口下游18.9 km处，至河口1899 km，是黑龙江干流泽雅河口下游控制站。本站所处地域属寒温带大陆性季风气候，春季干旱多大风，夏季温热多雨，秋季晴冷温差大，冬季严寒而漫长，年平均气温为0℃左右，年平均降水量一般在500 mm左右，降水多集中在6—9月，占全年降水量的70%～80%左右。

1.2 设站目的及任务

卡伦山水文站设立于1987年6月，该站主要任务是完成黑龙江干流上游水位、流量、泥沙颗分、水质监测、水温、降水、蒸发、气温、冰流量等测验项目，收集黑龙江干流水文资料，为黑龙江中下游的防凌、防洪提供水情信息。

1.3 断面控制情况

本站基本水尺断面与测流断面为同一断面，流向与断面垂直，河道顺直，长约2500 m，深槽偏于右岸，平水时河宽约900 m，最大水深约7.0 m，汛期断面最大含沙量不超过500 g/m3，水位流量关系线为单一直线。河段比降较小，在0.014%～0.005%间变化。卡伦山测验断面附近没有任何水利工程设施，属天然河道。

1.4 历年测验方法

全年采用流速仪法进行测验，畅流期以水文测验船舶作为载体、六分仪定位，利用流速面积法原理获得流量，平均测次在15～20次，单次测流历时约200 min。封冻期采用悬索悬吊流速仪进行测验。近几年逐渐采用微机测流系统、声学多普勒流速仪（ADP）等先进的技术设备进行水文测验。

2 巡测条件与可行性分析

2.1 资料系列选取

本次分析取样选用1993—2006年水位流量实测资料，资料系列长度满足SL 195-97《水文巡测规范》的要求。

1993—2006年畅流期共施测流量274次，主要以流速仪法为主。历年实测流量水位变幅为7.52 m，历年水位变幅为8.58 m，历年实测流量水位变幅完全控制了历年水位变幅的80%。按GB50179-93《河流流量测验规范》中流量测验的水位级划分，以频率分析计算作为基本依据。分析1988—2006年实测资料，得到高中低水：92.47 m以上为高水，89.20～92.47 m 为中水，86.74～89.20 m为低水，86.74 m以下为枯水。卡伦山站年水位变幅见表1。

表1 卡伦山站年水位变幅表

2.2 历年大断面资料分析

该站河床由沙卵石组成，断面冲淤变化不大，从建站以来历年实测大断面成果中，选择1993，1996，1998，2003，2006 年实测大断面成果，点绘于同张图上进行比较，可以看出，测验断面基本稳定，只是在起点距250～600 m处略有淤积及冲刷变化，但从历年测验成果看，断面面积基本未发生变化，历年水位面积关系点据可定一条稳定的单一曲线。

2.3 历年水位流量综合关系曲线分析检验

将卡伦山站历年实测水位流量关系点据点绘于图上，可以看出历年水位流量点据密集，分布呈带状，无明显偏离（见图1）。过点群中心定出一条综合水位流量关系线。为保证所定综合水位流量关系线的正确性，按国际标准ISO1100/2的要求进行了符号检验、适线检验、偏离数值检验。水位流量关系线系统误差为0.12%，随机不确定度为6.88%，符合水位流量关系线分析检验标准要求。

2.4 历年水位流量关系与综合水位流量关系曲线分析检验

图1 卡伦山站综合水位流量关系线

将1993—2006年历年水位流量关系曲线与综合水位流量关系曲线进行分析检验，通过随机不确定度的分析，其中1996，2005年的随机不确定度稍大，其它都基本符合检验要求。1996，2005年畅流期水位变幅小且实测流量数据中低水部分有个别突出点，导致与综合线随机不确定度偏大。卡伦山站实测流量点据随机不确定度见表2。

表2 卡伦山站实测流量点据随机不确定度表

对各年水位流量关系线与历年综合线进行偏离误差分析，各年水位流量关系线偏离综合水位流量关系线误差值满足流量巡测允许误差指标规定的允许误差，见表3，4。

2.5 各种时段径流总量误差

用各当年水位流量关系线与综合水位流量关系推流，所求各种时段径流总量误差包括年径流总量误差、汛期径流总量误差、一次洪水径流量误差等进行分析（见表5，各误差分析表略去）。

对各种时段总量误差分析，误差符合允许误差规定。从各种时段总量误差看，年径流总量、汛期总量、一次洪水总量的各年误差除1996，1999，2005，2006年外，均符合允许误差指标。1996，1999，2005，2006年畅流期测验时段内水位变幅较小，实测流量数据有限，使其水位流量关系要进行高低水延长，增大了与综合水位流量关系的误差，导致其年径流总量、汛期径流总量、一次洪水总量受到影响。

表3 各当年线与综合线相对误差表

表4 流量巡测关系曲线偏离允许误差指标%

表5 时段总量允许误差指标 %

3 结语

1）卡伦山站历年水位流量关系可定一条稳定的综合水位流量关系线。

2）满足单值化关系点据对当年和历年综合单值化关系线的定线误差。

3）除受到畅流期测验时段内水位变幅小的年份，85%的年份满足各种时段总量的误差。

4）卡伦山站已有23年实测资料，实测流量水位变幅已控制了历年水位变幅的80%以上，而且各年的水位流量关系曲线与历年综合曲线间的最大偏离不超过巡测规范规定的允许误差，可实行巡测。

5）根据以上分析，卡伦山站可实行流量巡测，停测2年测一年，停测年份用历年综合水位流量关系线推流。

6）停测期间如发生特大洪水或测站控制条件明显变化，应恢复正常测验。

7）汛期使用综合水位流量关系表报汛。