汤旺河流域水文资料的“三性”分析

2015-04-18石月

黑龙江水利科技 2015年1期

关键词：三性代表性水文

石月

(绥化水文局，黑龙江绥化 152053)

汤旺河流域水文资料的“三性”分析

石月

(绥化水文局，黑龙江绥化 152053)

流域水文资料在实际应用于各类建设项目的水文咨询和水资源论证时必须事先对资料的代表性、可靠性和一致性进行分析，这是进行大范围水文数据计算分析的重要前提条件之一。文章以汤旺河干支流实际水文控制站降雨和径流历年数据为例，对流域水文资料的“三性”特征进行了初步分析，得出了具体客观的分析结论，为进一步科学合理地开发利用流域水资源提供了必要支持和保证。

汤旺河流域；水文资料；代表性；可靠性；一致性；统计分析

0 前言

水文资料的“三性”是指资料的代表性、可靠性和一致性。对水文资料进行“三性”分析属于水文资料合理性检查工作内容之一，目的是使水文资料精度达到各类建设或规划、科研项目对水文资料的使用要求，避免所用水文资料失真，保证项目的规划或设计更加科学合理[1]。

资料代表性分析主要是研究流域资料系列长度是否满足要求，避免出现较大的抽样误差；可靠性分析主要是流域资料来源、测验方法、整编精度和水量平衡方面的检查；一致性分析是判断流域在人类活动影响明显或流域天然下垫面环境有较大改变时资料系列的年际间是否存在系统偏差，各项分析方法应以相关行业技术准则和规范为依据。

1 流域资料代表性分析

资料代表性一般用流域内长系列降雨资料分析，具体方法有累积平均法、差积曲线法、方差分析法、统计参数对比法等。

本文代表站分别选用流域干流上、中、下游3个站和主要支流的2个代表站，资料系列长度均>50a，从以下4个方面进行资料系列代表性分析。汤旺河流域水系见图1。

1.1 统计参数的稳定性分析

各站均以长系列末端2012年为终点，以年降水量逐年向前计算累积平均值和变差系数Cv值，从图2～图4可见，流域内个代表站降水量丰枯变化规律基本一致，年降水量均值和Cv值变化达到稳定的时间约为20a(1994—2012)，说明从统计参数稳定性分析来看，流域内50a资料系列具有足够的代表性，非代表站20a以上系列资料也有一定的代表性[2]。

图1 汤旺河流域水系简图

图2 流域代表站年降水量差积曲线图

图4 流域代表雨量站年降水量Cv累积平均过程线图

1.2 长短系列统计参数的对比分析

1.3 长短系列不同年型的频次分析

将各站数据样本系列进行适线，将适线后长系列的频率曲线代表总体分布，按频率小于12.5%、12.5%～37.5%、37.5%～62.5%、62.5%～87.5%和大于87.5%的年降水量分别划分为平水年、偏丰水年、平水年、偏枯水年和枯水年5种年型，统计不同系列出现的频次，分析短系列的代表性。若短系列5种类型出现的频次接近于长系列的频次分布，则认为代表性较好。

从表2可知，流域内五营、晨明、带岭站30a系列资料代表性较好，翠峦、伊春站40a系列资料代表性较好。

表1 流域代表站年降水量长短系列统计参数误差统计表

表2 流域代表站年降水量长短系列丰、平、枯水年频次分析统计表

1.4 连丰、连枯水年分析

由表3可见，各地代表站40a系列资料的连丰、连枯情况与长系列相似。

2 流域资料可靠性分析

流域资料的可靠性是指资料的正确与否，应从资料来源、测验方法、整编精度和水量平衡等方面进行检查。经分析，流域代表站资料均为整编后水文年鉴刊印成果，流域干支流各代表站径流模数在7.81～9.73，相差较小，流域各站历年断面变化较小，水位流量关系稳定，因此说明流域资料可靠性较高[3]。汤旺河干流流量与集水面积关系见图5。晨明站1977、1985、2005年大断面见图6。

3 流域资料一致性分析

资料的一致性是指资料系列的条件要一致，主要从受人类活动影响(水利工程)导致的下垫面环境改变来分析，如果资料系列变化明显，则应统一修正到现状下垫面条件下来[4]。由图7～图9可见，流域代表站伊春站年径流深与年降水量的关系存在年代间的系统偏差，呈现整体偏小的变化趋势，偏离原因较复杂，与流域内生产生活用水增加、森林植被覆盖率降低和流域内兴安湖水库的投入使用都有关系。数据点群外包线偏离明显，且主要偏离点据年代时间比较明确，因此该站年径流系列在实际使用时应做一致性修正，不同时期径流衰减率和修正系数计算见表4。

南岔站和晨明站虽然年降雨径流关系比较散乱，但外包线点据在时间上不存在明显的连续性，也就是说无明显的年代间系统偏离现象，点据偏大或偏小具有较强的随机性而无趋势性，具体原因有待探索，因此这两个站不需进行数据一致性修正。

图5 汤旺河干流流量与集水面积关系图

图6 晨明站1977、1985、2005年大断面图

站名年数系列连丰水年连丰次数(2a以上)最长年数连枯水年连枯次数(2a以上)最长年数五营561957—20125373401973—20123463301983—20122242201993—20121232伊春481965—20126445401973—20126445301983—20125333201993—20122432翠峦501963—20125354401973—20124245301983—20124235201993—20122234晨明601953—20128344401973—20125335301983—20123324201993—20122324带岭531960—20126255401973—20124244301983—20123234201993—20122234

表4 汤旺河流域伊春站不同年降水量对应径流深衰减率和修正系数

备注：1.修正时间系列为20世纪60—70年代系列数据；2.α=[(R1-R2)/R1]×100%，β=R2/R1；3.R1为前期径流深，R2为近期径流深。

4 结语

经分析可知，流域资料不仅具有较强的可靠性，而且代表性也较高，短系列资料在30a以上即可满足要求。在资料一致性分析方面仅支流伊春河流域前期部分径流资料需进行一致性修正，其余径流资料可以直接使用。本文对流域水文资料的“三性”分析仅局限于传统手段和方法，对一些问题的认识和看法还比较肤浅，所述结论仅供参考。