响水堡水文站河道水位—流量关系探讨

2021-05-25 07:44李娜卿
河北水利 2021年4期
关键词:测流响水水文站

□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。

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