柯克牙爾河出山口水文站2022年水量測驗(yàn)分析

李 楠

（阿克蘇水文勘測局,新疆 阿克蘇 843000）

柯克牙爾河流域位于天山山區(qū)南坡溫宿縣境內(nèi),2022年1月起恢復(fù)水位、流量項(xiàng)目觀測,為掌握柯克牙爾河水量,需對2022年測驗(yàn)情況及資料進(jìn)行整編分析。

1 概況

柯克牙爾河發(fā)源于西南天山托木爾峰南麓,河流基本呈正南向,為典型內(nèi)陸河,河段全長82.1 km。集水面積為497.5 km2,該河主要以冰川融水、地下水和暴雨洪水為補(bǔ)給源。柯克牙爾河流域?qū)倥瘻貛Т箨懶愿珊敌蜌夂蛱卣?。氣候干?年蒸發(fā)量為1980 mm～2602 mm；降水少,降水量年季變化大；柯克牙爾河流域多年平均年降水深為558.3 mm,年降水量2.778×108m3。

2 測站及測驗(yàn)設(shè)施情況

2.1 測站沿革

柯克牙爾河1956年9月23日曾設(shè)立柯克亞爾水文站,1958年1月1日撤銷。后于2015年7月設(shè)立柯克牙爾河出山口水文站,并于2022年1月起恢復(fù)水位、流量項(xiàng)目觀測,測驗(yàn)斷面設(shè)在柯柯牙爾河出山口處,主要監(jiān)測柯克牙爾河河道水量?？驴搜罓柡樱ㄒ┱局饕O(jiān)測柯克牙爾河渠道灌溉引水量。通過兩站水量合成得以柯克牙爾河年總徑流量。測站以上河長34.6 km,集水面積395 km2。

2.2 斷面布設(shè)情況

柯克牙爾河出山口站和引水渠設(shè)立基本水尺斷面及流速儀測流斷面,兩斷面位置重合,在斷面左、右岸分別設(shè)有標(biāo)志桿。測驗(yàn)河段順直,順直段長度大于100 m,各級水位河槽控制較好。河床由卵石夾砂組成,中低水沖淤變化不大。左岸為陡峭山崖、右岸自左至右分別為引水渠、傍山公路。河槽整體呈左低右高,斷面主流集中于左岸,中、高水時(shí)向右岸漫灘,漫溢最大水面寬約50 m,斷面下游200 m建有引水渠分水閘。

渠道站左岸為柯克牙爾河出山口河道、右岸為傍山公路。測驗(yàn)渠段順直,渠槽形態(tài)為梯形土渠,渠寬10.2 m,底寬3.8 m,渠高3.0 m。

2.3 測驗(yàn)設(shè)施

柯克牙爾河出山口站、柯克牙爾河（引水渠）站各設(shè)立一支直立式水尺和GDRD57型雷達(dá)自計(jì)水位計(jì),流量測驗(yàn)設(shè)施設(shè)有雙索水文吊箱和30 kg鉛魚。柯克牙爾河（引水渠）站流量測驗(yàn)設(shè)施設(shè)有水文測橋,起點(diǎn)距測量采用直接量距法,通過測深桿懸掛流速儀施測流速,流速測量采用流速儀0.6一點(diǎn)法。

3 測驗(yàn)情況分析

3.1 水位觀測

柯克牙爾河出山口站、柯克牙爾河（引水渠）站水位觀測均采用GDRD57型雷達(dá)式水位計(jì),每月不定期進(jìn)行人工校測,按照水位變幅進(jìn)行自記水位摘錄。水位計(jì)能夠觀測到完整的水位變化過程,滿足日平均水位計(jì)算、各項(xiàng)特征值統(tǒng)計(jì)、水文資料整編和水情拍報(bào)的要求。在峰頂、峰谷及水位變化過程處布設(shè)測次,水位漲落急劇時(shí),進(jìn)行加密觀測。雷達(dá)水位計(jì)參數(shù)設(shè)置為每5分鐘采集一次水位,水位變化超過預(yù)警閾值（20 cm）即發(fā)送數(shù)據(jù)至水位遙測終端。若水位無變化,則每半小時(shí)發(fā)送一次數(shù)據(jù)。如若出現(xiàn)特殊值,可在遙測終端RTU或遙測接收軟件調(diào)整水位基值,達(dá)到校正實(shí)測水位的目的。

3.2 大斷面測量

2022年對柯克牙爾河出山口站流速儀測流斷面（基）共進(jìn)行兩次大斷面測量,均采用四等水準(zhǔn)往返路線閉合已知水準(zhǔn)點(diǎn)方法測量。汛前施測時(shí)間為6月27日,測時(shí)水位河干；汛后施測時(shí)間為9月14日,測時(shí)水位8.93 m,實(shí)測大斷面圖見圖1。由圖中可以看出測驗(yàn)斷面較為穩(wěn)定,沖淤變化不大,符合測站斷面特性。

圖1 柯克牙爾河出山口站實(shí)測大斷面圖

3.3 流量測驗(yàn)

柯克牙爾河出山口站全年施測流量共計(jì)16份,中、高水時(shí)采用水文吊箱施測,低水時(shí)采用涉水施測,施測方法為流速儀0.6一點(diǎn)法,實(shí)測測點(diǎn)流速均未超出流速儀允許測速范圍。流量測次主要分布在主汛期7月～8月,水流穩(wěn)定時(shí)10日～20日施測1次,洪水期3日～5日施測1次,每次洪水過程測流不少于3次,能夠測到洪水流量的峰、腰、谷全過程,尤其是峰形變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。單次流量布設(shè)測深、測速垂線4～8條,垂線布設(shè)遵循均勻、穩(wěn)定,能較好地控制斷面地形及流速變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn),測速歷時(shí)均為100 s。單次流量測驗(yàn)系統(tǒng)誤差不超過-2%～1%,無漏測洪水、枯水流量。本年實(shí)測最大流量為54.1 m3/s,相應(yīng)水位10.41 m；實(shí)測最小流量為0 m3/s,相應(yīng)水位河干。

柯克牙爾河（引水渠）站全年施測流量共計(jì)10份,均在水文測橋采用測桿施測。測次主要分布在主汛期7月～8月,單次流量布設(shè)測深、測速垂線4條。本年實(shí)測最大流量為2.86 m3/s,相應(yīng)水位12.64 m；實(shí)測最小流量為0 m3/s,相應(yīng)水位渠干。

4 資料整編

4.1 水位資料整編

柯克牙爾河出山口站全年采用雷達(dá)水位計(jì)自記資料整編,整編結(jié)果：年平均水位為部分河干,年最高水位10.54 m（8月16日）,年最低水位為河干（1月21日）?？驴搜罓柡樱ㄒ┱局鹑掌骄槐碚幗Y(jié)果：年平均水位為部分渠干,年最高水位12.78 m（8月16日）,年最低水位為渠干（1月1日）。

4.2 流量資料整編

4.2.1 水位～流量關(guān)系曲線

受冬季結(jié)冰影響,柯克牙爾河出山口站1月1日～20日水位代表性較差,水位與流量關(guān)系不穩(wěn)定,故此期間采用連實(shí)測過程線法推求斷面流量。6月27日至12月31日采用臨時(shí)曲線法推求斷面流量。以實(shí)測流量成果表點(diǎn)繪柯克牙爾河出山口站水位～流量、面積、流速關(guān)系曲線圖。經(jīng)點(diǎn)繪分析,測點(diǎn)曲線低水無延長,高水延長5.6%,延長方法為順勢延長,符合《水文資料整編規(guī)范》（SL/T 247-2020）規(guī)定?？驴搜罓柡樱ㄒ┱救瓴捎脝我痪€法推求斷面流量,共施測流量10份。以實(shí)測流量成果表點(diǎn)繪柯克牙爾河（引水渠）站水位～流量、面積、流速關(guān)系曲線圖。經(jīng)點(diǎn)繪分析,測點(diǎn)曲線低水無延長,高水延長13.5%,延長方法為順勢延長,符合規(guī)范要求。

4.2.2 水位～流量關(guān)系對照表

柯克牙爾河出山口站、柯克牙爾河（引水渠）站在非結(jié)冰期時(shí),兩站水位與流量為一一對應(yīng)的關(guān)系,通過水位～流量關(guān)系圖查讀出水位～流量節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),可知,柯克牙爾河出山口站2022年最高水位為10.54 m,對應(yīng)流量為61.2 m3/s；最低水位為河干,對應(yīng)流量為0 m3/s?？驴搜罓柡樱ㄒ┱?022年最高水位為12.78 m,對應(yīng)流量為3.91 m3/s；最低水位為渠干,對應(yīng)流量為0 m3/s。

4.2.3 推算逐日平均流量

由2022年柯克牙爾河出山口站、柯克牙爾河（引水渠）站觀測資料,合成為柯柯牙爾河（合成）站逐日平均流量表,可知,在實(shí)測資料期間,柯克牙爾河出山口站2022年年徑流量為1.153×108m3,柯克牙爾河（引水渠）站2022年年徑流量為0.0912×108m3,合成柯克牙爾河2022年年徑流量為1.244×108m3。

4.3 缺測資料的處理

由于2022年開始恢復(fù)柯克牙兒河水文監(jiān)測項(xiàng)目,在年初河流封凍期,斷面流量變化較小,經(jīng)過工作人員定期開展流量測驗(yàn),采用連實(shí)測過程線法推算出1月1日至20日河流水量。1月21日起柯克牙兒河水量引入灌區(qū),因觀測設(shè)備仍未建設(shè)完工或調(diào)試問題,無法觀測到河流水位、流量等水文數(shù)據(jù),故1月21日～6月26日采用水量調(diào)查還原河流來水量。

經(jīng)工作人員同塔里木河流域阿克蘇管理局柯克亞河水管站詳細(xì)溝通,以其監(jiān)測資料作為柯克牙兒河1月21日～6月26日水量統(tǒng)計(jì),調(diào)查數(shù)據(jù)為柯克牙兒河1月21日～6月26日總來水量為0.3222×108m3。

4.4 水量合成

為分析柯克牙兒河全年來水情況,對各監(jiān)測斷面實(shí)測資料及調(diào)查資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì),還原河道總水量。綜上數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,實(shí)測資料柯克牙爾河出山口站年徑流量為1.153×108m3,柯克牙爾河（引水渠）站年徑流量為0.0912×108m3,調(diào)查資料柯克牙兒河來水量為0.3222×108m3。最終合成柯克牙兒河全年水量為1.566×108m3。

5 資料成果分析

5.1 水位資料成果分析

柯克牙爾河出山口站、柯克牙爾河（引水渠）站全年采用雷達(dá)水位計(jì)自記資料整編,人工不定期進(jìn)行校核,人工與自記水位誤差不超過±2 cm。經(jīng)對逐時(shí)水位過程線和逐日水位過程線進(jìn)行檢查分析,兩過程線變化趨勢相應(yīng),符合水位變化的連續(xù)性、漲落率的漸變性及洪水陡漲落緩的特性,表明水位觀測資料合理準(zhǔn)確,滿足資料整編精度要求。

5.2 流量資料成果分析

依照《水文資料整編規(guī)范》（SL/T 247-2020）,對柯克牙爾河出山口站站水位～流量關(guān)系曲線進(jìn)行定線精度及曲線檢驗(yàn)計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見表1。由表中數(shù)據(jù)可知,柯克牙爾河出山口站水位～流量關(guān)系曲線三項(xiàng)檢驗(yàn)均符合要求,曲線隨機(jī)不確定度為5.4%,系統(tǒng)誤差為0.2%；同理,得到柯克牙爾河（引水渠）站水位～流量關(guān)系曲線隨機(jī)不確定度為10.4%,系統(tǒng)誤差為-1.3%。兩站曲線定線精度均滿足《水文資料整編規(guī)范》（SL/T 247-2020）規(guī)定的三類精度水文站隨機(jī)不確定度不超過12%、系統(tǒng)誤差不超過±2%精度要求,表明柯克牙爾河出山口站、柯克牙爾河（引水渠）站采用曲線推流合理準(zhǔn)確,流量整編資料成果符合規(guī)范要求。

表1 柯克牙爾河出山口站水位～流量關(guān)系曲線檢驗(yàn)計(jì)算表

5.3 過程線對照檢查

為進(jìn)一步分析水位、流量觀測資料的準(zhǔn)確性及合理性,分別繪制柯克牙爾河出山口站、柯克牙爾河（引水渠）站水文要素綜合過程線圖（見圖2、圖3）。從圖中可以看出水位、流量兩過程線變化趨勢一致,峰形相似、峰谷相應(yīng),符合本站斷面及河流特性。通過上述檢查說明本站水位、流量觀測及整編成果合理準(zhǔn)確。

圖2 柯克牙爾河出山口站水文要素綜合過程線圖

圖3 柯克牙爾河（引水渠）站水文要素綜合過程線圖

6 結(jié)語

經(jīng)對各類觀測、調(diào)查資料統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明柯克牙兒河2022年水文測驗(yàn)資料成果準(zhǔn)確可靠,最終得到柯克牙兒河2022年水量統(tǒng)計(jì)如下：實(shí)測柯克牙爾河出山口站年徑流量為1.153×108m3。實(shí)測柯克牙爾河（引水渠）站年徑流量為0.0912×108m3。調(diào)查柯克牙兒河1月～6月來水量為0.3222×108m3。合成柯克牙兒河全年水量為1.566×108m3?？蔀榭驴搜纼汉铀Y源開發(fā)和利用管理提供科學(xué)依據(jù)。