东密水文站水文资料整编复核

陈 玮 何照文 吴金海，2

(1.云南秀川水利水电勘察设计有限公司，云南 昆明 650000；2.云南省水利水电勘测设计研究院，云南 昆明 650000)

1 测站沿革

东密水文站为水文专用站，是为建设东密水库于2011年由云南省水文水资源局普洱分局设立的，于2014年4月停测，有2011年5月至2013年12月的实测资料，站点控制面积105km2，测验项目包括水位、流量、降水、泥沙。

2 测验及整编情况

2.1 水位

东密水文站建站初期设立了3个水准点，于2011年8月测定高程，经考证水准点基面、水尺零高程无变动，基本水尺设立于基本断面左岸。2011年11月至2012年4月采用直立水尺按8 ∶00、20 ∶00两段制人工观测，其余时间视水情变化加测。根据历年水位资料分析，水位过程线连续完整，年头年末水位衔接，无漏测峰顶水位，资料可靠。

2.2 流量

流量测验采用流速仪法桥测和涉水施测。高水为桥测，低(枯)水为涉水施测，低水位时测速垂线按水面宽分布4～9根，高水位时测速垂线按水面宽分布5～13根，基本满足《河流流量测验规范》(GB 50179—2015)的施测要求，建站后测次较少，多数采用水面一点法，少数采用常测法(0.6相对水深)，2011年采用流速仪法在5—12月共施测15次，2012年采用流速仪法全年施测42次，2013年采用流速仪法全年施测32次，水面系数取经验值0.85，岸边流速系数取经验值0.80；枯期因受下游取水坝影响，测流断面基本位于基准断面上游，采用改正法进行推流。东密水文站流量测验整编情况见表1，测次分布见表2。

表1 东密水文站流量测验整编情况

表2 东密水文站逐月流量测次分布情况 单位：次

2.3 泥沙

由于山区河流涨落较快，施测断面平均含沙量(简称“断沙”)确有困难，因此只测单位水样含沙量(简称“单沙”)，未建立单沙与断沙的关系，以单沙代替断沙，用近似法整编。全年测次为89～170次，取样位置为起点距4m处，测次分布见表3。

表3 东密水文站逐月泥沙测次分布情况 单位：次

3 整编成果的复核

3.1 水位过程线与流量过程线对比

将东密水文站2011年、2012年和2013年水位及流量的瞬时值(最高水位、最低水位和流量)和逐日平均值(逐日平均水位、逐日平均流量)点绘成逐日平均水位和逐日平均流量过程线(见图1～图3)。由图可知，各年逐日平均水位过程线和逐日平均流量过程线对应性较好，涨水与退水、峰与谷趋势均基本一致，具有连续性，且各年逐日平均水位过程线和逐日平均流量过程线均与瞬时值对应较好，三者之间最高、最低值发生时间均一致。

图1 东密水文站2011年逐日平均水位过程线及流量过程线

图2 东密水文站2012年逐日平均水位过程线及流量过程线

图3 东密水文站2013年逐日平均水位过程线及流量过程线

3.2 断面稳定性及站点整编情况

东密水文站位于南垒河一级支流南咤河中下游段，属滇西南多雨区，具有陡涨陡落的洪水特性。根据东密水文站2011年、2012年及2013年11月实测大断面数据，点绘不同时期的大断面图(见图4)，发现测流河段的河床有冲刷淤积现象，两岸基本稳定，2011年11月河底高程为1044.10m，2012年11月河底高程为1043.98m，2013年11月河底高程为1043.92m，2011—2012年河床冲刷下侵约0.12m，2012—2013年冲淤变化较微弱，经对比分析(同等水位下过水面积比较)，局部区域出现淤积状态。

图4 东密水文站2011年、2012年及2013年实测大断面

在点绘东密水文站大断面图的基础上，点绘该站实测期内历年的水位-流量关系曲线(见图5～图7)，从各年水位-流量关系曲线来看：

图5 东密水文站2011年实测水位-流量关系

图6 东密水文站2012年实测水位-流量关系

图7 东密水文站2013年实测水位-流量关系

a.2011年水位-流量关系定为两条临时曲线(1～6号为Ⅰ线，7～15号为Ⅱ线)，流量以两条临时曲线推求。

b.2012年水位-流量关系定为三条临时曲线(1～2号、19～22号为Ⅰ线，13～18号为Ⅱ线，23～38号为Ⅱ线)，流量以三条临时曲线及改正水位法推求。

c.2013年水位-流量关系定为一条曲线，流量以临时曲线及改正水位法推求。

将东密水文站2011—2013年各年的“水位-流量、面积、流速”关系点距分别套汇，分别生成历年综合的“水位-流量”“水位-面积”和“水位-流速”关系图，见图8和图9。

图8 东密水文站2011年、2012年与2013年综合实测水位-流量、水位-面积关系

图9 东密水文站2011年、2012年与2013年实测水位-流速关系

由图8～图9可得出如下结论：

a.东密水文站历年综合水位-流量和水位-面积点距基本是相对应的，两者相同特点在于：低水部分较为散乱，呈现典型的“扫帚状”，而中高水部分相对密集，说明断面冲淤变化主要发生在低水位以下(图8中的1045.50m以下)，断面冲淤的形式表现为“局部冲淤”，低水位时，断面冲淤增减的面积占过流面积较大，随着水位的上升，所占整体面积不断减小，加之高水部分控制较好，从而导致水位-流量关系曲线呈现上部为单一曲线、下部为多条曲线的扫帚状。

以2011年及2012年做对比检验，分别在其大断面上取低、中、高三个水位，按曼宁公式复核对应水位下的两年流量比值，以此论证不同水位下的流量比值变化趋势与前述分析断面存在局部冲淤变化是否符合，分别取1044.26m、1044.76m及1046.16m为低、中、高水位，计算其流量比值，结果见表4。由表4可知，在水位由低至高的变化中，流量比在不断增大，与前述分析相符。

表4 不同水位下流量比值计算

b.一般而言，水位-流量关系的变化趋势与测流断面的变化趋势相符，2012年较2011年水位-流量关系曲线整体右移，两者变化趋势相符；2013年较2012年断面低水部分处于淤积状态，而该水位下的水位-流量关系曲线较前一年整体右移，两者变化趋势完全相反，因此认为2013年测流成果偏大。

c.在原整编资料中，站点中高水位以上是借用“大断面”测量数据来计算水深的(并未采用实测水深)，低水位以下采用实测水深，虽不完全符合规范的要求，但因整体河段仅存在局部冲刷，借用也算合理，流量是面积与流速之积，在面积成果计算合理的前提下，流量偏大只可能是由于流速测验成果偏大引起的，从图9看，2013年24号、29号、30号、31号、32号点距偏离适线较远，因其测次较少，在流量整编时未将以上点据做特殊值处理，故导致水位-流量关系线右偏，以其整编出的流量也相应会偏大。

d.从东密水文站测验整编记录来看，站点历年资料整编方法多是采用临时曲线推流，但各条临时曲线均为单一曲线，根据《水文资料整编规范》(SL/T 247—2020)中对单一水位-流量关系曲线的要求(符号检验、适线检验、偏离数值检验)对东密水文站历年水位-流量关系的定线方式进行合理性检查，按单一曲线法检验并控制各年分析误差均不差过±5%，经检验分析，东密水文站2011年、2012年水位-流量关系定线合理，2013年水位-流量关系定线不合理。

3.3 泥沙复核

东密水文站泥沙测验以单沙近似代替断沙测验，起点距为4m，参考东密水文站测站位置河宽，该点距基本处于河岸边，水流流速较慢，泥沙含量较低，与河道实际泥沙含量不符，点绘东密水文站历年逐日水位-悬移质输沙率过程线(见图10～图11)。由图可知，东密水文站泥沙测验存在漏测现象，历年水位过程线与悬移质含沙量过程线不完全对应，每次洪水的泥沙采样次数未能控制整个洪水过程线，因此泥沙资料可靠性较低，不满足使用要求。

图11 东密水文站2013年实测水位-悬移质输沙率过程线

3.4 降水、径流对照检查

将东密水文站2011年5月至2012年12月径流深与月降水对照(见图12)、将东密水文站与孟连水文站同期月径流深对照(见图13)。由图可知，东密水文站逐月降水与月径流深虽局部出现突变，但整体峰谷基本对应，东密水文站与孟连水文站同期径流深对应关系较好，两者之间峰、谷变化趋势一致。

图12 东密水文站月径流深和月降水量过程对照

图13 东密水文站与孟连水文站月径流深过程对照

4 结 论

a.东密水文站历年水准点、水尺零点高程稳定，在2011年11月至2012年4月(枯水段)，水位观测采用“二段制”，其余时段根据河道洪水的涨落情况再增加水位观测的次数，该观测方式是符合规范要求的，经复核：观测水位过程线连续，年头年尾衔接，无漏测峰顶水位，资料可靠。

b.东密水文站历年测流均有采用简测法和常测法，历年简测法67次，常测法22次，常测法相对较少，按《河流流量测验规范》(GB 50179—2015)应对东密水文站常测法和简测法进行常简分析，只有累计频率达75%以上的误差不超过±4%，累计频率达95%以上的误差不超过±8%，方可认为简测方案成立，考虑到小流域资料宝贵，其误差可适当放宽。虽然东密水文站测验资料整编不够规范，但从历年整编资料来看，常测法与简测法之间点据结合尚好，同时常测法测验时均已实测水深，故暂且认为简测法水面系数(0.85)合理，进一步论证仍需对各站点面上降水-径流深关系进行综合检查，以判断东密水文站是否出现系统偏离。

c.东密水文站虽枯期测流受基准断面下游200m处引水工程影响，但影响甚微，且枯期测流断面基本位于基准断面以上，资料整编时以临时曲线法结合改正法水位推流，经分析认为： 2013年水位-流量关系定线不够合理，低水部分水位-流量关系所反映出的断面变化趋势与大断面变化趋势相反，该年成果不满足使用要求。从另一个角度来看，该年的高水外延幅度恰恰是最低的，由此可见，资料整编成果的合理性与高水外延幅度的大小无必然联系。

d.东密水文站单沙测验位置距起点距4m，距离岸边较近，泥沙含量少，不具有代表性，存在沙峰漏测的情况。