栗彥博，田長(zhǎng)濤

(伊春水文局，黑龍江伊春153000)

1 概述

晨明站位于伊春市南岔區(qū)晨明鎮(zhèn)，為湯旺河流域出口控制站，流域面積19 186 km2。測(cè)站以上流域呈西北－東南走向，地勢(shì)北高南低。斷面以上河長(zhǎng)364 km，至松花江入河口距離86 km，流域平均坡降1.95?，地貌以小興安嶺山地為主。晨明站洪水來(lái)源由干流伊新站以上來(lái)水，伊新站至晨明站區(qū)間來(lái)水和右岸支流西南岔河來(lái)水隨機(jī)組成，一般情況下以干流來(lái)水為主。晨明站實(shí)測(cè)最高洪水水位為94.99 m，相應(yīng)流量為3 150 m3/s，出現(xiàn)在1996年7月。晨明站作為流域出口控制站，其水文資料具備較高的代表性，對(duì)該站的水位～流量關(guān)系變化情況進(jìn)行必要的分析論證不僅可以更好地掌握測(cè)站斷面控制的穩(wěn)定程度;還可以為正確分析斷面的行洪能力提供可靠的依據(jù)。另外，通過(guò)分析測(cè)站水位～流量關(guān)系的變化情況，也能夠?yàn)榇_定水文斷面是否能夠?qū)嵤┝髁垦矞y(cè)、間測(cè)等先進(jìn)測(cè)驗(yàn)手段提供必要的參考依據(jù)。

2 晨明站歷年洪峰流量和相應(yīng)水位關(guān)系分析

晨明站設(shè)立于1953年，1954年斷面上遷600 m，1962年斷面再次上遷4 000 m，1977年斷面下遷5 800 m至現(xiàn)斷面。新舊斷面間無(wú)支流匯入，流量資料連續(xù)。因各遷移斷面之間無(wú)水位換算關(guān)系，本文采用現(xiàn)斷面歷年(30 a)汛期最大洪峰流量與相應(yīng)水位實(shí)測(cè)關(guān)系點(diǎn)來(lái)點(diǎn)繪分析圖(見(jiàn)圖1)。

圖1 湯旺河晨明站洪峰流量與相應(yīng)水位關(guān)系圖

從圖1可知，圖中關(guān)系點(diǎn)據(jù)按年度分為1977～1986年、1987～1996年、1997～2006年共3組，共定出3條水位～流量關(guān)系線(xiàn)。從圖中各線(xiàn)分布走勢(shì)可以看出各線(xiàn)之間無(wú)明顯系統(tǒng)偏離，低水區(qū)域3線(xiàn)幾乎重合，中、高水區(qū)域各曲線(xiàn)隨時(shí)移略向右側(cè)偏移，但偏離程度較小，最大偏移點(diǎn)據(jù)＜5%，說(shuō)明高水期洪峰流量在同水位下雖略有增加的變化趨勢(shì)，但也在正常變化之內(nèi)。

3 晨明站大水年水位～流量關(guān)系變化比較分析

對(duì)比分析不同時(shí)期的高水年份水位～流量關(guān)系曲線(xiàn)可以研判曲線(xiàn)的年際變化趨勢(shì)。1996年晨明站發(fā)生建站以來(lái)實(shí)測(cè)最大洪水，1985年和2003年洪水分別位于第二位和第四位。本文選用這三場(chǎng)具有代表性年份的洪水來(lái)進(jìn)行對(duì)比分析，各年份水位～流量關(guān)系線(xiàn)分布情況見(jiàn)圖2。

圖2 晨明站高水年水位～流量關(guān)系曲線(xiàn)圖

由圖2可知，各高水年份水位～流量關(guān)系曲線(xiàn)間無(wú)明顯系統(tǒng)偏離。各曲線(xiàn)在下部基本重合，上部略向右偏移，各曲線(xiàn)間同水位下流量最大偏離值＜5%，屬于關(guān)系點(diǎn)據(jù)穩(wěn)定情況下的正常曲線(xiàn)偏移。

4 晨明站高水年份水位～流量關(guān)系曲線(xiàn)偏離檢驗(yàn)

為了判斷水位～流量關(guān)系曲線(xiàn)間是否隨時(shí)移發(fā)生明顯變化，不僅要繪制曲線(xiàn)的綜合分布圖，而且相互比較曲線(xiàn)間還應(yīng)進(jìn)行理論上的數(shù)值檢驗(yàn)?！端馁Y料整編規(guī)范》規(guī)定，在做水位～流量關(guān)系曲線(xiàn)間的偏離檢驗(yàn)時(shí)首先要進(jìn)行F檢驗(yàn)，在F檢驗(yàn)通過(guò)后再進(jìn)行t檢驗(yàn)，只有兩檢驗(yàn)均通過(guò)時(shí)才能確定曲線(xiàn)間無(wú)明顯偏離(F檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)方法介紹略)。晨明站1985年水位～流量實(shí)測(cè)點(diǎn)數(shù)n1=31(個(gè))，對(duì)本年水位～流量關(guān)系曲線(xiàn)的平均偏差=－0.8%，偏差方差=0.008; 2003年水位～流量實(shí)測(cè)點(diǎn)數(shù)n2=11(個(gè))，對(duì)1985年水位～流量關(guān)系曲線(xiàn)的平均偏差0.079，現(xiàn)取顯著性水平α=0.05進(jìn)行檢驗(yàn)。

4.1 F檢驗(yàn)

4.2 t檢驗(yàn)

由α=0.05，n1+n2－2=40，查t分布表得臨界值tα(n1+n2－2)=2.02。

5 晨明站水位～流量關(guān)系曲線(xiàn)影響因素分析

影響測(cè)站水位～流量關(guān)系曲線(xiàn)年際變化的因素較多，結(jié)合晨明站自身流域特性本文主要從以下兩個(gè)主要方面來(lái)分析。

5.1 測(cè)站斷面形狀的變化分析

斷面形狀的明顯改變可以使同一水位下的斷面面積和流速發(fā)生變化，導(dǎo)致同水位下流量增加或減少，從而引起水位～流量關(guān)系曲線(xiàn)的年際系統(tǒng)偏離。一般受沖刷、淤積和人類(lèi)活動(dòng)影響明顯的河道其斷面形狀易發(fā)生改變。晨明站河床主要由漿砌石和卵石組成，比較穩(wěn)定，不易受洪水沖刷和淤積影響，建站以來(lái)斷面也沒(méi)有進(jìn)行過(guò)大規(guī)模人為修整。從測(cè)站大斷面圖上看，斷面形狀多年來(lái)也無(wú)明顯改變，詳見(jiàn)圖3。

圖3 晨明站1977、1985、2005年大斷面圖

根據(jù)圖3所示的1977、1985、2005年實(shí)測(cè)大斷面資料，以1977年斷面面積為基準(zhǔn)，按照97.31 m以下水位來(lái)計(jì)算各年份斷面面積，得出 1977年面積為2 086 m2，1985年為2 173 m2，2005年為2 177 m2，1985年和2005年斷面面積對(duì)比1977年斷面面積僅偏大4.2%和4.4%，說(shuō)明變化程度較小。

5.2 測(cè)站斷面糙率的變化分析

河道糙率與水流形態(tài)關(guān)系密切，直接影響著斷面流速的變化。糙率值與水深、比降、河床質(zhì)組成、斷面幾何形狀、水流平面形態(tài)等諸多水力因素有關(guān)。糙率和流速的關(guān)系可以用曼寧公式表示:為斷面平均流速; n為糙率;r為斷面平均水深;i為水面比降。

本文選取晨明站3個(gè)有代表性年份的糙率曲線(xiàn)來(lái)進(jìn)行對(duì)比分析，詳見(jiàn)圖4。

圖4 晨明站水位～糙率關(guān)系曲線(xiàn)圖

由圖4可知，各年份糙率曲線(xiàn)間系統(tǒng)偏離程度較小，糙率值年際變化幅度在0.02～0.03，說(shuō)明測(cè)站糙率年際變化不顯著。

6 結(jié)語(yǔ)

綜合以上分析結(jié)果可知，晨明站歷年水位～流量關(guān)系曲線(xiàn)無(wú)明顯系統(tǒng)偏離，各曲線(xiàn)之間同水位下流量變幅很小，曲線(xiàn)年際偏離程度較小，通過(guò)各項(xiàng)理論檢驗(yàn)。晨明站由于其河床組成穩(wěn)定，河道退化程度低，糙率變化小，所以說(shuō)明晨明站水位～流量關(guān)系曲線(xiàn)目前仍處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。

［1］ 水利部水利信息中心.水文資料整編規(guī)范［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2000.

［2］ 錢(qián)學(xué)偉，陸建華.水文測(cè)驗(yàn)誤差分析與評(píng)定［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2007.