横排头水文站流域特性分析

李 栋，梁丹丹

（1.安徽省六安水文水资源局，安徽 六安 237000；2.淮河水利委员会水利水电工程技术研究中心，安徽 蚌埠 233001）

1 流域概况

1.1 测站简介

横排头水文站地处安徽省六安市裕安区苏埠镇横排头村，位于东经116°21′30″，北纬31°35′33″，集水面积4370km2，是淠河总干渠的渠首站及淠河控制站，是国家重要水文站、重要报汛站，属二类精度站。测验项目有降雨量、流量、水质、墒情、水位监测，其中水位、降水量为遥测。

1.2 自然地理

横排头水文站是淠河流域上游深度利用和开发水资源的重要控制工程，对多个水库的区间来水与下泄水起到有效的调节与拦蓄作用，水文站以上流域，群山起伏，山峦叠翠，山势险峻，河流纵横，最高峰白马尖海拔1777m。

1.3 土壤、植被

流域内地质复杂，多为花岗岩、石英岩，土壤是砂壤土，畈地为褐土，山地为黄棕壤，境内崇山峻岭，植被良好，有人工林、经济林、自然竹木林、灌木丛林等。

1.4 水文气象特征

流域位于南北气候的过渡地带，是湿润季风暖温带气候区。暴雨天气的主要成因是切变线、低空急流、低涡和台风；降水以锋面雨、气旋雨为主。多年平均降水量1392.0mm，历年最大降水量为2073.3mm（1991 年），最小732.5mm（1978 年），汛期5—9 月降水量占年总量60%以上。

横排头（坝上）站历史最高水位为56.04m（1969年），历史最低水位为46.74m（1967 年）；横排头（坝下）站历史最高水位为51.64m（2005 年），历史最低水位关闸停测（1969 年）；（坝下）站历史最大流量为6420m3/s（1969 年），历史最小流量为0m3/s（1966年）；多年平均径流量为11.80 亿m3，最大径流量为43.60 亿m3（1991 年），最小径流量为0.4291 亿m3（1992 年）；横排头闸（闸下游）站历史最高水位为52.64m（1985 年），历史最低水位为河干（1961 年）；（闸下游）站历史最大流量为747m3/s（1992 年），历史最小流量为-17.3m3/s（1965 年），多年平均径流量为21.30 亿m3，最大径流量为29.81 亿m3（1971 年），最小径流量为6.228 亿m3（1961 年）。

1.5 测验河段断面控制及工情

横排头水文站位于佛子岭、响洪甸水库下游，受上游水库控制，分水由安徽省淠史杭灌区管理总局调度。

横排头（坝下）测流断面河段顺直，坝下基本水尺断面上游500m 处自左至右分别有600m 长土坝、504m 长拦河溢流坝、4 孔冲沙闸；下游500m处有公路桥；左岸为山岗，右岸为堤防，主槽河宽约500m。水位流量关系主要受上游水库来水、区间降雨径流及横排头枢纽调度等因素影响。

横排头闸（闸下游）站测验河段系人工渠道，基本水尺断面上游500m 有5 孔进水闸，下游200m处有公路桥，下游约12km 处有戚家桥泄水闸和公路桥，在进水闸南约100m 处有船闸一座（已废弃），进水闸上游约50m 有拦沙坝。闸下水位流量关系主要受闸门上、下游水位和闸门控制的过水面积影响，常年流态为淹没式孔流，淹没式堰流发生较少。测验河段平面布置见图1。

图1 测验河段平面布置图

2 横排头水文站相关因素分析

2.1 分析目的

为适应水文监测改革的需要，根据巡测水文有关规范的相应技术标准，对水文测站监测要素进行单值化分析，寻求该站水位或其他水力因素与流量的单值化关系，满足规范要求的可采用停测、间测和校测等方式进行监测，从而更好地推求水位流量关系，提高测验质量，为将来及时有效地推求流量提供科学依据。

2.2 分析依据

（1）分析采用《水文巡测规范》（SL195-2015）第4.5.1 条，即二类精度的水文站，通过对实测流量的论证和分析，水位变幅达到了历年水位变幅的80%，二类精度水文站历年关系曲线误差低于2%，且允许随机不确定度不超过表1（该表为《水文巡测规范》中的表2）所规定允许误差者，可定单一线。

表1 单一线法定线允许随机不确定度表

表2 流量间测曲线偏离误差范围表

（2）依据巡测水文有关规范，每年水位流量曲线和历年关系曲线偏离的最大值应小于表2（该表为《水文巡测规范》中的表8）中要求的误差范围，视情况采取停2～5 年，测1 年。

2.3 分析资料的选用情况

本次采用2000—2022 年间的横排头闸（闸下游）淹没孔流实测流量资料进行水位流量关系特性分析，缆道流速仪法测流量和瑞智ADCP 施测流量作为基础数据，根据淹孔公式Q=M2BEΔZ1/2计算分析，淹没堰流出现频次较少，直接采用2001 年分析成果。横排头（坝下）流量（溢流坝、冲沙闸）因工情变化于1986 年停测，本次直接采用2001 年分析成果。

2.4 横排头闸(闸下游）测验

本站利用水工建筑物定线推流，以相关因素进行上、中、下部划分。横排头闸（闸下游）站为二类精度站，关系线划分如表3 所示。

表3 横排头闸(闸下游）水位级划分表

横排头闸（闸下游）站历年水文信息数据根据水文信息数据整编标准进行整编，横排头闸（闸下游）站各种流态综合曲线均通过偏离数值检验、适线检验、符号检验，具有较高的精度与信息数据代表性。各流态综合线定线精度检验统计见表4。

表4 横排头闸（闸下游）站各流态综合线定线精度检验统计表

综上分析得出，横排头闸（闸下游）站历年线分析检验能够满足《水文资料整编规范》（SL/T247-2020）5.3.2 中二类精度站的水位流量定线精度指标，即系统误差绝对值小于2%，不确定随机度不超过12%（见表5）。

表5 水位流量定线精度指标表

2.5 横排头（坝下）测验

横排头（坝下）流量（溢流坝、冲沙闸）因工情变化于1986 年停测，采用2001 年分析成果综合线定线精度检验统计见表6。

表6 横排头（坝下）站定线精度统计一览表

3 结论

（1）从淹没式孔流关系线来看，横排头闸（闸下游）站表现出单一线的特征，在规定精度范围内，按照巡测水文相关规范的规定，可实行间测，且关系线推流节点满足推流使用，在定线水位级内，各水位级对应流量均能满足精度要求。

（2）横排头（坝下）水位流量关系线满足巡测水文相关规范的规定，可实行间测，在区域防洪内可按要求提供防汛抗旱流量及生态流量定线要求，通过三项检验满足推流关系。

（3）冲沙闸自由堰流和自由孔流的关系线满足巡测水文相关规范的规定，且在非汛期对坝下两岸居民和市区淠河流域生态流量推流上可行。通过合理制定生态调度方案，为展开流量监测提供更便捷的条件，为早日实现智慧水务提供坚实的数据支撑