岭景水文站水位流量关系单值化分析

吴雯希，陆昌记

（梧州水文中心，广西 梧州 543000）

1 基本情况

岭景水文站于2013 年5 月设站，为专用水文站，按三类精度站管理，观测项目有水位、流量、降水，是珠江流域西江水系北流河一级支流泗罗河的控制站，集水面积为823 km2，位于梧州市藤县岭景镇岭景村。泗罗河，河长72.7 km，平均比降为0.66‰。岭景水文站测验河段顺直较短，基本水尺断面上游约850 m有公路桥，下游约100 m有弯道，“U”型河槽。断面河床为沙质，左右岸均为土坡，冲淤变化不明显，深槽偏于右岸。洪水期河岸两侧有水草生长，对水文测验有轻微影响。

泗罗河上有寺面、罗江、石头、岭景4 个水文（位）站以及大坡水库水文站。岭景水文站作为泗罗河控制站，上游支流呈羽毛状分布，流域内有石村等21 个雨量站，于下游7 km 处从左岸汇入北流河，上游有多个小型水力发电站，低水时受上游水电站影响，水位流量关系不稳定。

岭景水文站位于玉林和梧州的交界处，下游有象棋水文站和北流河控制站金鸡水文站，对北流河的洪水预报工作有着重要参考作用。岭景水文站是新设立的中小河流专用站点，在流量监测水平上没有基本水文站成熟，多数采用走航式ADCP 进行桥测，暴雨洪水期间存在一定的安全隐患。所处地区山区特性，流域暴雨频繁，若能实现单值化，洪水期间可以减少人工测流，快速提供水文站测流断面流量，及时为预警预报服务提供决策依据[1]。

2 基本原理

岭景水文站洪水主要受上游暴雨影响，为典型陡涨陡落的山区性河流，水位流量关系曲线主要受水位涨落影响，水位流量关系较为简单，根据水位流量点据分布情况，拟定为单一线。

资料选用2018—2022 年5 年内的连续资料系列（其中2022 年资料序列为1～8 月），资料包括了丰、平、枯年份，资料序列完整，最高相应水位为2022年的48.08 m，最低相应水位为2020年的43.10 m，实测流量的水位变幅控制历年水位变幅的70%，由于2018年9月17日历史最高水位洪水缺测，仅在水位变幅42.56～48.10 m 范围内进行单值化分析。相应水位在43.65 m以上的实测流量占资料系列的80%，作为中高水合并统计；43.65 m 以下划分为低枯水期。

3 水位流量关系单值化分析

3.1 断面分析

测验河段两岸为土质河堤，河床中间部分主要由卵石、河沙组成，主泓在起点距43.0～55.0 m 之间，主泓向两岸流速逐渐变小，左岸受地形因素影响，流速较慢。从5年的大断面图（见图1）来看，水下部分断面存在一定变化偏差，这是由于专用站无缆道设备，在进行断面测量时水下定位存在偏差引起，但水道部分断面趋势基本一致。2018—2022年岭景水文站断面面积变化情况对比分析见表1，由表1可知，断面冲淤变化不大。

表1 2018—2022年岭景水文站断面面积变化对比

图1 2018—2022年岭景水文站测流断面冲淤变化图

3.2 历年综合线定线

将2018—2022 年的水位流量关系点通过点群中心，定出一条历年综合线（见图2）。低枯水部分由于上游水电站等因素影响，关系散乱，其流量相对误差也远远超出《水文巡测规范》（SL 195-2015）允许误差规范。水位在43.65 m以上时，68.4%测点偏离曲线的相对误差不超过±5%，84.2%测点偏离曲线的相对误差不超过±8%，满足《水文巡测规范》（SL 195-2015）中关系线点据较为散乱时，75%以上的中高水测点相对误差不超过±8%的要求。

图2 2018—2022年岭景水文站水位流量关系线

3.3 低枯水部分合并定线

三类巡测水文站，年径流量相对误差在5%以内，低枯水期按单一线或合并定单一线推流的低枯水径流量与非单一线或多线推流的低枯水径流量的相对误差符合低枯水期允许相对误差规定时，可定单一线或合并定线[2]。

3.4 误差分析

3.4.1 43.65～48.10 m水位历年综合线定线误差分析

对历年综合线分别进行三种检验及随机不确定度计算，三种检验都合格，其不确定度为12.3%，符合《水文巡测规范》（SL 195-2015）单一线法定线允许误差指标三类精度的水文站不确定度15.0%的要求。系统误差的绝对值为0.27%，小于《水文巡测规范》（SL 195-2015）规定的允许误差标准2.0%。水位流量关系检验见表2。

表2 单值化水位流量关系检验表

3.4.2 43.65～48.10 m水位历年综合线可靠性检验

用2018—2022 年各年水位流量关系线与历年综合线进行适线误差检验，计算各年关系线与综合关系线的最大偏离（见表3）。由表3 可知，三类精度站中高水允许相对误差符合《水文巡测规范》（SL195-2015）要求。

表3 当年实测流量关系线与历年综合关系线偏离相对误差%

3.4.3 低枯水期径流量（43.65 m以下水位）分析

岭景水文站43.65 m以下水位流量关系线合并定线，结合数据库多年遥测水位数据，用单值化后的水位流量关系线与各年水位流量关系线推算流量进行对比，分析单值化前后年径流量W年和低枯水径流量W枯的相对误差，分析结果见表4。水位48.10 m以上用临时曲线推流。

表4 岭景水文站年径流量及低枯水期径流量分析表

由表4 可知，2018—2022 年径流总量相对误差均在±5%以内，符合《水文巡测规范》（SL195-2015）中三类精度水文站年径流总量允许相对误差要求，低枯水期径流量相对误差均在允许误差范围以内，低枯水期可定为单一线。

3.4.4 次洪、年月特征值分析

利用历年综合线对汛期径流总量、一次洪水径流量以及年月特征值进行分析，2018—2022 年汛期径流总量误差均在允许误差范围内，一次洪水径流量均在允许误差8%内，年平均流量控制误差在±5%内。各特征值误差分析见表5～7。

表5 汛期径流总量误差表

表6 一次洪水径流量误差表

表7 年月特征值误差表

3.4.5 单值化成果与整编定线成果洪水过程线比较

每年洪水过程线对比图见图3。由图3 可知，单值化前后流量变化大部分时间落在±5%以内，单值化成果代表性较好。

图3 单值化成果与整编定线成果洪水过程线对比

4 存在问题

通过对5年资料的分析发现存在以下问题：

（1）实测资料相对较少，流量测次分布不够合理。由于专用站测验要求相对较低，有的年份测次较少，未能合理控制水流关系线重要节点，高水和低水延长过长，年水流线代表性不强。

（2）2018 年出现的历史最高水位49.65 m 洪水缺测，48.00 m 以上的高水控制点几乎没有，对单值化分析影响较大。

（3）岭景水文站流量监测多数利用走航式ADCP测流，走航式ADCP在低水时会因为盲区和死水区出现一定的测量误差，加上上游水电站等工程因素影响，低枯水时相同水位流量变化很大。

5 结语

岭景水文站2018—2022 年期间历年水位流量关系线（水位43.65～48.10 m）的定线误差小于《水文巡测规范》（SL195-2015）规定的标准，满足《关于印发广西水文站水位流量关系单值化关键技术及应用纲要的通知》（桂水文站〔2023〕12 号）要求，单值化方案可满足水文资料整编规范要求，但是需要注意：

（1）水位43.65 m以下低枯水期径流量，最小流量偏小29%～77%，因此43.65 m以下水位不能采用综合关系线推流，仍需采用临时曲线法推流。

（2）水位在43.65～48.10 m 之间，可以使用综合关系线推流。

（3）水位在48.10 m以上时则需继续收集资料，采用临时曲线法推流。