裴光倩

(遵义水利水电勘测设计研究院，贵州 遵义 563002)

水文系列资料是研究流域水资源变化和水能合理开发利用规划的主要依据，资料的连续性、一致性和代表性对水资源调查评价和合理配置工作的科学开展尤为重要。偏岩河流域有木孔水文站、石牛口水文站等水文站的新建、裁撤、搬迁和恢复等变动，导致水文资料监测断断续续，资料序列不完整、不连续，不能真实反映流域天然来水量情况，对河流径流计算带来很多不便[1]。为准确掌握偏岩河水资源数量及变化规律，以木孔水文站1984～2017年实测资料为基准，结合石牛口水文站1957～1978年和鲤鱼塘水文站1979～1983年实测资料，通过建立线性回归模型，经系统插补延展计算[2]，实现木孔水文站1957～2017年共61年径流系列的插补展延，可为区域性水资源合理开发利用规划、生态环境保护等工作开展提供翔实可靠的数据依据，确保设计方案与工程实际具有较高匹配性和适用性[3]。

1 水文站概况及地理位置关系

1.1 水文站概况

木孔水文站于1983年设立，站址位于金沙县木孔乡的偏岩河中下游，具有1984年至今观测资料。测验河段内无弯道、急滩、河床较稳定。木孔水文站为国家水文基本站网，资料三性条件较好，且均经省水文水资源局审查、整编、刊布。

石牛口水文站位于金沙县官田乡的偏岩河下游河段。测验河段内无弯道、急滩、河床较稳定。因受乌江渡水电站水库蓄水影响，于1978年后撤销，具有1957年至1978年的水位、流量等观测资料。

黄鱼塘水文站1956年7月由贵州省水文总站设立，1972年下迁30 km后改名为鲤鱼塘水文站。鲤鱼塘水文站位于播州区铁厂镇河西村湘江干流鲤鱼塘大桥下游160 m处，1973-01-01日正式开始观测，测站控制流域面积4 780 km2，2010年后受构皮滩水电站回水的影响，流量测验不能正常进行，有1973～2009年的水文资料。

1.2 水文站地理位置关系

木孔水文站与石牛口水文站均位于长江流域乌江水系偏岩河干流，石牛口水文站位于木孔水文站下游约47.5 km，水文站控制集水面积2 182 km2，为木孔水文站控制集水面积999 km2的2.18倍，流域面积相差不大。经分析，两水文站区间气候条件和下垫面因素基本一致。

鲤鱼塘水文站位于长江流域乌江水系湘江干流，控制流域面积为4 780 km2。石牛口水文站与鲤鱼塘水文站分别属于乌江流域两条相邻支流的控制测站。经分析，两测站流域内人口分布密度、耕地分布等基本相似，下垫面情况也基本相当。

2 插补展延方法选择[4]

木孔水文站具有1984～2017年共计34年的径流资料系列(见表1)，石牛口水文站具有1957～1978年共计22年的径流资料系列(见表2)，鲤鱼塘水文站具有1957～2009年共计53年的径流资料系列(见表3)。

根据各水文站位置关系和所具备的年径流系列情况，对木孔水文站年径流系列插补展延可供选择的方法如下。

1)鲤鱼塘水文站与木孔水文站具有1984～2017年同期年径流量资料，可用于建立相关方程，以展延木孔水文站1957～1983年径流系列。经计算，鲤鱼塘水文站与木孔水文站相关关系较差，相关系数仅为0.716。因为木孔水文站和鲤鱼塘水文站在1990年以后的径流系列资料受人类活动影响较大。

2)经木孔水文站与周边的乌江渡水文站(F=27 838 km2)、湘江水文站(F=554 km2)分别进行相关性分析计算，相关关系不能满足设计要求。

3)鲤鱼塘水文站与石牛口水文站具有1957～1978年同期年径流量资料，可用于建立相关方程，以展延石牛口水文站1979～1983年径流系列。

4)石牛口水文站和木孔水文站是同一条河流的上下游站，控制流域面积相差不悬殊，应具有较好的相关关系。但两站没有同期观测资料，不能建立相关方程。可通过水文比拟法展延木孔水文站年径流系列。

表1 木孔水文站(1984～2017)年平均流量 m3/s

注：1984～2017年为实测资料，多年平均流量Q=12.1 m3/s，Cv=0.32。

表2 石牛口文站(1957～1978)年平均流量 m3/s

注：1957～1978年为实测资料，多年平均流量Q=27.2 m3/s，Cv=0.29。

3 石牛口水文站径流系列插补展延分析

石牛口水文站和鲤鱼塘水文站有1957～1978年共22年的同期年径流观测值资料，可用于两站建立线性回归方程。将两站对应观测值点绘相关点，其分布比较密集，符合线性关系，如图1所示。

表3 鲤鱼塘水文站(1957～2009)年平均流量 m3/s

注：1957～2009年均为实测资料，但1989年缺测1年；多年平均流量Q=73.2 m3/s，Cv=0.25。

图1 石牛口水文站和鲤鱼塘水文站年径流相关关系

线性相关函数表达为[5]

y=a+bx

式中：x为自变量，此处为鲤鱼塘水文站流量；y为倚变量，此处为石牛口水文站流量；r为两变量的相关性系数；a、b为待定常数。

将表2、表3中的实测数据代入上述公式，计算得：a=-0.155，b=0.371。相应石牛口水文站倚鲤鱼塘水文站年平均流量的线性回归模型为：y=0.371x-0.155，相关系数r=0.868，两站相关关系好。

根据鲤鱼塘水文站1979～1983年资料，插补石牛口水文站1979～1983年年径流系列，其分析成果如表4所示。

表4 石牛口水文站(1979～1983)年平均流量延展成果 m3/s

年份年平均流量年份年平均流量年份年平均流量197916.8198113.9198331.7198025.5198230.2

4 木孔水文站年径流插补展延

木孔水文站位于石牛口水文站上游，两水文站区间气候条件和下垫面因素基本一致。经对两站控制流域年降雨量进行分析，木孔水文站为1 004.4 mm，石牛口水文站为1 009.6 mm，两站多年平均年降雨量基本一致。石牛口水文站流量资料可直接通过流域面积比拟至木孔水文站，两站控制面积比为0.458。延展后木孔水文站1957～2017年径流成果如表5所示。

表5 木孔水文站(1957～2017)年平均流量 m3/s

说明：1984～2017年为实测资料，1957～1983年为延展资料；多年平均流量Q=12.1 m3/s，Cv=0.31。

5 结 语

木孔水文站径流资料系列经插补延展后得到1957～2017年共计61年(水文年60年)年径流资料，经计算木孔水文站1984～2017年(水文年)实测系列年平均流量为12.1 m3/s、Cv为0.32，经延展后1957～2017年系列年平均流量为12.1 m3/s、Cv为0.31。插补延展和实测资料均值基本一致，Cv相差0.01，成果相差甚微，证明插补延展径流资料连续完善。石牛口水文站与鲤鱼塘水文站实测资料间相关性较好，延展前后年平均流量均值相差1.84%，Cv相差0.01；木孔水文站与石牛口水文站区间气候条件、下垫面因素和流域面雨量基本一致，插补延展后的年径流系列具有较高精度，成果可靠，可用于实际工程规划设计。