石泉电站发电流量与石泉水文站实测流量对比分析

喻 林

（安康水文水资源勘测局，陕西 安康 725000）

0 前言

石泉水文站建于1953年，属国家一类水文站，控制流域面积23805 km2,承担着向国家防总、省防总等报汛任务。该站既是石泉水库的出库站，又是喜河水库的入库站。石泉水库大坝到水文观测断面间的左岸有饶峰河汇入，流域面积399 km2,占石泉水文站控制流域面积的1.6%，98.6%的流域面积为水库所控制。

石泉水文站基本断面上游约1.2 km建有石泉水电站；下游40 km有喜河水库，2006年6月建成蓄水发电，水库无汛限水位，正常高水位362.05 m左右。石泉水文站观测断面最低河床高程为358.07 m,喜河电站运行后，石泉水文站测验断面受到不同程度变动回水的影响，主要是在石泉电站不开闸门的情况下，当喜河水库回水至359.50 m以上时，测验断面开始淹没，断面上就没有流速，水位没有代表性，但是石泉电站发电流量值与断面实测流量值有相应关系。依据石泉水文站12年间的资料记载，测验断面变动回水影响时间都在280天以上，自然河道水位~流量关系已经没有了，给水文资料的收集、报汛、整编工作带来一定的难度；通过石泉电站发电流量与石泉水文站实测流量对比分析，用水库发电流量“连实测流量过程线法”进行流量资料整编，改进整编测验方法，提供技术应用。

1 石泉水文站概况

汉江为长江最大的支流，发源汉中市宁强县，由西向东流经陕西、湖北两省，在汉口龙王庙汇入长江。全长1577 km, 流域面积15.9万km2。石泉水文站为汉江干流重要控制站，上游设有洋县水文站，下游设有安康水文站，洋县至石泉水文站区间有较大支流酉水河、金水河、牧马河、子午河汇入，分别设有酉水街、金水、西乡、两河口水文站。石泉水文站的水量基本来源于上游约1.2 km处石泉水电站泄洪及发电放水；石泉水库集水面积23400 km2，测验断面完全受水库电站控制；水文站测验河段基本顺直，断面最大宽度为400 m,河床砂砾石组成，其上约0.6 km为石泉大桥，上游约0.9 km有饶丰河汇入汉江，监测断面至大桥间有沙洲形成，低水主流分两侧形成，当流量在4300 m3/s以上时沙洲淹没，主流在河道中部；水文监测断面下游约1.5 km受到河槽控制（卡口），断面冲淤变化较小，测验断面控制良好，具备了测站控制必要条件。

2 石泉站水位~流量关系特点

石泉水文站的水位~流量关系曲线主要受下游测站控制的影响，依据多年收集的整编资料成果，在没有修建喜河水库之前，断面水位的代表性非常良好，不同级的相应水位与实测流量关系为临时曲线和绳套曲线，依据逐日瞬时水位推求逐日瞬时流量，从而计算出石泉水文站断面的年径流；2007年下游喜河水库建成的发电，低水受上下游水库变动回水影响，水位没有代表性，测验断面无法建立水位~流量关系曲线，依据2007年~2018年的资料整编成果，逐日瞬时水位无法推求逐日瞬时流量，目前采用临时曲线法与连实测流量过程线法推求瞬时流量，计算年径流。

3 采用实测流量成果的资料

采用2007年~2018年石泉水文站实测流量成果和石泉电站发电流量资料，对比分析这12年间中低级别的石泉电站发电流量与石泉水文站的相应实测流量资料作为分析统计的资料依据，满足分析应用的要求，且统计计算整理出发电流量与相对应的石泉水文站相应实测流量，建立相应的流量关系线图。

4 对比分析流量关系

4.1 计算实测流量及发电流量相应关系

采用12年间不同中低级别的石泉站实测流量成果与石泉电站发电流量数据进行相关分析计算，计算结果见表1（x为实测流量，y为发电流量）。

表1 参数统计表

实测时间x流量（m3/s） 流量（m3/s）实测时间y x y相关系数r 回归方程式2017031610:21 119 122 2018022408:30 206 201 0.98 y=1.0575x-135 2017040514:21 378 374 2018041908:42 484 488 0.98 y=0.9104x-96.7 2017060309:24 642 647 2018062109:51 654 650 0.98 y=1.1013x-94.8 2017070119:27 359 354 2018083008:54 244 251 0.99 y=1.0581x-105 2017081009:27 379 375 2018102307:24 365 359 0.97 y=0.8687x-132 2017103114:06 470 466 2018110809:54 110 114 0.99 y=1.0438x-187 2017112010:03 242 239 2018122509:36 449 442 0.98 y=0.943x-187

4.2 石泉水文站实测流量与发电流量相关关系建立

根据石泉水文站相应实测流量和电站发电流量，分别点绘不同级别流量相关图及相应流量相关图，按照关系线的要求和方法，确定关系线的原则，定出流量相应关系曲线，且按要求±10%的误差统计标准定出外包线，流量关系见图1。

图1 发电流量与水文站流量相关图

4.3 流量相关线精度的确定

依据国家水利行业标准《水文资料整编规范》（SL 247-2012）的规定标准，实测流量按照水文计算公式确定，电站发电流量则是通过水利水电工程力学计算公式求算出来的结果，按照水力因素关系确定线精度要求，确定流量精度成果：系统误差和随机误差都严格标准执行，在允许±10%误差范围内。

4.4 流量分析相应结果

1）相应流量均值：由表1得知，发电流量值与水文站实测流量值都是实际计算值，相差最大值21 m3/s，仅为2.2%，分析计算出相应流量很接近，都在允许误差范围之内。

2）流量曲线相关图：12年间单次流量对照相关系数r均在0.96～1.00间，依据水文统计学计算，建立存在的流量相关关系图，相关系数r=0.99，从而建立了石泉水文站实测瞬时流量与发电瞬时流量间直线相关关系，用连实测流量过程线法推求瞬时流量。

3）统计回归方程计算：按照水文统计学计算原理，在相应流量关系直线的结论上，即石泉发电流量略小于水文站实测流量，最大偏小值为2.6%，可以直接应用发电流量推求断面瞬时流量。

4.5 相应流量关系曲线的检验和误差评定标准

根据图1、表1可知，相应流量148个相关点有147个相应流量点都在±10%外包线内，相应流量相关点99.3%都在允许误差范围内。根据《水文资料整编规范》要求进行精度分析、标准差计算以及符号检验、适线检验和偏离数值检验，分析结果见表2。

表2 相应流量关系曲线检验及误差评定表

由表2可知，经过三项检验合格，标准差在允许范围之内，相应流量相关资料符合《水文资料整编规范》国家一类水文站的精度要求，资料可靠应用。

5 结论

1）通过计算分析，石泉水文站实测流量与石泉电站发电流量基本接近。相应流量关系99.2%都在范围之内，确定石泉水文站实测流量与电站发电流量有着紧密的直线关系。按照水文学统计分析计算，水文站实测流量大于出库流量1.7%，出库流量可以直接应用。

2）根据水文计算，通过流量对比分析计算确定，石泉电站发电流量则是通过水利水电工程力学计算公式求算出来的结果，按照水力因素计算关系确定线精度标准，再计算确定的发电流量曲线稳定性，达到资料应用标准。

3）依据石泉水文站，自2007年至今（2018年）的实测流量与石泉电站发电流量的相关关系，石泉水文站实测流量完全受石泉电站发电调节控制以及受喜河水库变动回水影响，水位~流量没有关系，水位没有代表性；而通过本站实测流量与石泉电站发电流量对比分析，其相对误差均在2.55%以内，石泉水文站“流量对比分析的成果”在长达12年的应用之吻合。因此，石泉水文站可直接采用石泉电站发电流量，通过连实测流量过程线法进行流量资料整编，并在实际工作中进行应用，石泉水文站的实测流量项目可停测，或间测校核石泉电站的发电流量，在水文测验工作中进行巡测、监测应用。