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古浪水文站水文巡测方案论证分析

2021-06-06

甘肃科技 2021年7期
关键词:古浪雨量计水文站

梁 捷

(甘肃省武威水文水资源勘测局,甘肃 武威 733000)

1 概况

古浪站始建于1983年5月,地处内陆河流域石羊河水系古浪河出山口,位于古浪县城南关,地理位置东经102°53 ′39.3 ″,北纬37°27 ′12.7 ″,如图1所示。属一般站、中央报汛站、国家水质监测站、区域代表站。

图1 古浪水文站地理位置图

设站目的为监测古浪河水文要素,收集基本水文信息,开展水情报汛、水文调查等工作,探索古浪河水文要素变化规律,为国家长期积累基础水文资料,为武威市和古浪县防汛抗旱、城市建设、农业灌溉、生态治理等提供基础信息和依据。现有36年系列特征值、瞬时值水文资料,且具有丰、平、枯水年份,资料收集有一定的代表性,资料质量可靠,满足基本站设站要求。

古浪河属山溪性河流,其径流量主要由降水量补给所形成,洪水主要由暴雨形成。古浪河由龙沟河和黄羊川河两条支流在断面上游约10km处汇合而成,龙沟河建有十八里堡水库,黄羊川河建有曹家湖水库。古浪河来水受上游两个水库和渠首闸门调控,洪水过程主要由水库泄水和区间洪水叠加组成。近年来,受上游水库调节,几乎无洪水发生。

古浪水文站测验项目有水位、流量、降水、水质监测、定点洪水调查等项目,积累了自1983年设站以来36年的连续观测资料。同时负责中小河流项目建设的黑松驿水位站的巡测、管理工作。

古浪水文站共有3个测验河段,分别为:古浪、古浪(总干)、古浪(长流)。古浪河测验河段长100m,基本顺直,基上160m处有建有古浪河渠首拦河闸,主泓受拦河闸闸门启闭度影响,流速分布随水深而变化,两岸为人工浆砌石堤坝,砂砾石河床。古浪(总干)和古浪(长流)2个断面均为浆砌石梯形渠道,断面控制良好。

2 已有水文资料及测验现状

古浪水文站测验项目有水位、流量、降水、水质监测、定点洪水调查等项目,积累了自1983年设站以来36年的连续观测资料。本站建设有电动测流缆道一座、降水量观测场一处、水准点、水尺以及断面其他设施。

3 水位

3.1 水位资料分析及巡测要求

本站古浪、古浪(总干)、古浪(长流)断面均采用直立式水尺人工观测水位。按《水文巡测规范》4.2.3要求“实行巡测的水文测站,水位观测应采用自动监测”。2020年武威水文水资源勘测局在九条岭水文站安装AI智能水位图像识别系统,经分析论证,该水位识别系统符合《水位观测标准》6.2.3规定“一般水位站,置信水平95%的综合不确定度应为3cm,系统误差应为±1cm”。

3.2 水位巡测结论

建议古浪水文站在巡测前安装AI智能水位图像识别系统监测水位。

4 流量

古浪站3断面年过水量分配不均匀,过水量主要集中在古浪(总干)。古浪(长流)水量主要用于附近菜地灌溉,多年平均年径流量只占合成流量的4%,见表1。

表1 古浪站三断面年径流量占比统计表 (单位:108m3)

4.1.1 古浪

古浪河测验河段长100m,基本顺直,基上160m处建有古浪河渠首拦河闸,主泓受拦河闸闸门启闭度影响,流速分布随水深而变化,两岸为人工浆砌石堤坝,砂砾石河床。

近两年古浪断面因河道治理、两岸修建浆切石护坡,河道中央埋设水管等,导致大断面变化频繁。现各项工程已完工,但受工程影响,河床表面卵石松软。(古浪2018、2019年大断面如图2、图3所示):

图2 古浪站2018年大断面图

图3 古浪站2019年大断面图

2010年至2012年、2014年至2017年古浪水位、流量关系曲线呈单一线,2013、2018、2019年因受工程影响,水位、流量关系曲线为非单一线。随着河道治理工程的完工,过水后河床表面卵石的下沉,古浪断面逐渐恢复稳定。古浪水文站距武威水文局驻地65km,交通便利,可行驶连霍高速公路或312国道,驱车1h内即可到达,巡测人员可根据水情变化情况及时对该断面进行流量测验。

4.1.2 古浪(总干)

古浪(总干)断面为浆切石梯形渠道,顺直稳定,采用历年关系曲线推求流量。1994年起实行流量间测,即测1年停5年,间测期间的停测年份流量每年不少于3份,施测年份每年10测次并均匀分布于高、中、低各级水位。

根据《水文巡测规范》(SL 195-2015)4.7.2“实行间测的水文站,或对多条单一线进行合并定线的水文站,应进行学生氏t检验。”我们用1992-2017年所定关系曲线与历年(1986-2017年)综合曲线作t检验,结果|t|=0.13<临界值=1.96,两组样本均通过假设检验,属于同一总体系列,历年综合曲线可以使用进行推流。使用“南方片水文资料整编程序”对2015-2017年资料用综合曲线进行整编,并将2015-2017年各年的实际径流量与综合线推求的径流量进行比较,年径流量分别为0.4166、0.5376、0.5477亿m3和0.4169、0.5375,0.5477亿m3,误差分别为0.07%、-0.02%、0%,符合规范规定合并定线的要求。

4.1.3 古浪(长流)

古浪(长流)断面为浆切石梯形渠道,顺直稳定,过水量小,采用历年关系曲线推求流量。2020年起实行流量间测,即测1年停5年,间测期间的停测年份流量每年不少于3份,施测年份每年7~15次并均匀分布于高、中、低各级水位。

根据《水文巡测规范》(SL 195-2015)4.7.2“实行间测的水文站,或对多条单一线进行合并定线的水文站,应进行学生氏t检验”。我们用2015-2019年各年的关系曲线与历年综合曲线作t检验,|t|值分别为0.06、0.13、0.16、0.03、0.09,小于临界值1.96,表明2015-2019年实测点与历年综合曲线的两组样本均通过假设检验,属于同一总体系列,因此可用历年关系曲线进行推流。使用“南方片水文资料整编程序”分别用2016年至2019年关系曲线和历年综合关系曲线进行整编,推求的年径流量分别为0.0225、0.0253、0.0233、0.0148、0.0279亿m3和0.0222、0.0257、0.0236、0.0150、0.0284亿m3,误差分别为-1.3%、1.6%、1.3%、1.4%、1.8%,符合规范规定合并定线的要求。

4.2 洪水流量分析

区域内洪水主要由暴雨形成。古浪河来水受上游两个水库和渠首闸门调控,洪水过程主要由水库泄水和区间洪水叠加组成。近年来,受上游水库调节,几乎无洪水发生。汛期应时刻关注中小河流雨水情信息,当发现异常数据时,应第一时间联系上游雨量站及水库,了解上游降雨、水库泄洪情况,估算本站可能发生的最大洪水。

古浪水文站距武威水文局65km,不到1h路程,发生特大暴雨洪水时,可及时赶到现场进行监测。

4.3 冰期流量测验分析

12月至次年3月,古浪断面测验河段为封冻期,流量大小受上游水库及渠首拦河闸调控。古浪(总干)、古浪(长流)在此期间一般为渠干且过水期间不存在封冻现象。武威局巡测队可根据委托人员观测以及冰情、气温变化情况做好巡测。

4.4 流量巡测结论

《水文巡测规范》4.2.4条规定:“水位流量关系呈单一线”、“实行流量间测的测站,在停测期间实行检测者”、“水位流量关系不呈单一线的测站,当距离巡测基地较近,具备交通、通信条件,能按水情变化及时施测流量者”流量可实行巡测。通过以上分析论证,结合省水文局关于古浪(总干)、古浪(长流)站实行间测的批复,本站满足《水文巡测规范》流量巡测的规定要求。

5 降水量

5.1 降水量资料分析及巡测要求

古浪水文站现有融雪式自动测报雨量计一套,基本可满足降水量观测的精度要求。统计2019年5~9月份自动测报雨量计监测资料和人工观测资料(如图4所示和见表2),可以看出5~9月降水过程和降水量基本一致,误差1.23%。由于1~4月、10~12月期间融雪式雨量计不融雪或融雪滞后,以人工观测为准。见表2。

表2 古浪2019年5~9月人工雨量计与自计雨量计降水量统计

图4 古浪人工雨量计与自记雨量计监测降水量对比

经对比分析,自记雨量计监测降水日数多3天,分别为5月16日0.4mm、7月10日0.8mm和7月19日0.2mm,可能为人工漏测所致。

5.2 降水量巡测结论

本站降水采用20cmJQH-1标准雨量器进行人工观测,融雪式雨量计同步自动监测。符合《水文巡测规范》“实行巡测的水文站降水量应采用自动监测”的规定要求。但因该雨量计融雪功能不完善,冬季仍需委托观测,建议完善融雪功能或更新雨量计。

6 结论

经过上述对水位、流量、降水量的论证分析,均可满足《水文巡测规范》相关规定。古浪水文站可实行全年巡测。

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