汤旺河晨明站水位～流量关系及其影响因素分析

栗彦博，田长涛

(伊春水文局，黑龙江伊春153000)

1 概述

晨明站位于伊春市南岔区晨明镇，为汤旺河流域出口控制站，流域面积19 186 km2。测站以上流域呈西北－东南走向，地势北高南低。断面以上河长364 km，至松花江入河口距离86 km，流域平均坡降1.95‱，地貌以小兴安岭山地为主。晨明站洪水来源由干流伊新站以上来水，伊新站至晨明站区间来水和右岸支流西南岔河来水随机组成，一般情况下以干流来水为主。晨明站实测最高洪水水位为94.99 m，相应流量为3 150 m3/s，出现在1996年7月。晨明站作为流域出口控制站，其水文资料具备较高的代表性，对该站的水位～流量关系变化情况进行必要的分析论证不仅可以更好地掌握测站断面控制的稳定程度;还可以为正确分析断面的行洪能力提供可靠的依据。另外，通过分析测站水位～流量关系的变化情况，也能够为确定水文断面是否能够实施流量巡测、间测等先进测验手段提供必要的参考依据。

2 晨明站历年洪峰流量和相应水位关系分析

晨明站设立于1953年，1954年断面上迁600 m，1962年断面再次上迁4 000 m，1977年断面下迁5 800 m至现断面。新旧断面间无支流汇入，流量资料连续。因各迁移断面之间无水位换算关系，本文采用现断面历年(30 a)汛期最大洪峰流量与相应水位实测关系点来点绘分析图(见图1)。

图1 汤旺河晨明站洪峰流量与相应水位关系图

从图1可知，图中关系点据按年度分为1977～1986年、1987～1996年、1997～2006年共3组，共定出3条水位～流量关系线。从图中各线分布走势可以看出各线之间无明显系统偏离，低水区域3线几乎重合，中、高水区域各曲线随时移略向右侧偏移，但偏离程度较小，最大偏移点据＜5%，说明高水期洪峰流量在同水位下虽略有增加的变化趋势，但也在正常变化之内。

3 晨明站大水年水位～流量关系变化比较分析

对比分析不同时期的高水年份水位～流量关系曲线可以研判曲线的年际变化趋势。1996年晨明站发生建站以来实测最大洪水，1985年和2003年洪水分别位于第二位和第四位。本文选用这三场具有代表性年份的洪水来进行对比分析，各年份水位～流量关系线分布情况见图2。

图2 晨明站高水年水位～流量关系曲线图

由图2可知，各高水年份水位～流量关系曲线间无明显系统偏离。各曲线在下部基本重合，上部略向右偏移，各曲线间同水位下流量最大偏离值＜5%，属于关系点据稳定情况下的正常曲线偏移。

4 晨明站高水年份水位～流量关系曲线偏离检验

为了判断水位～流量关系曲线间是否随时移发生明显变化，不仅要绘制曲线的综合分布图，而且相互比较曲线间还应进行理论上的数值检验。《水文资料整编规范》规定，在做水位～流量关系曲线间的偏离检验时首先要进行F检验，在F检验通过后再进行t检验，只有两检验均通过时才能确定曲线间无明显偏离(F检验和t检验方法介绍略)。晨明站1985年水位～流量实测点数n1=31(个)，对本年水位～流量关系曲线的平均偏差=－0.8%，偏差方差=0.008; 2003年水位～流量实测点数n2=11(个)，对1985年水位～流量关系曲线的平均偏差0.079，现取显著性水平α=0.05进行检验。

4.1 F检验

4.2 t检验

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

5 晨明站水位～流量关系曲线影响因素分析

影响测站水位～流量关系曲线年际变化的因素较多，结合晨明站自身流域特性本文主要从以下两个主要方面来分析。

5.1 测站断面形状的变化分析

断面形状的明显改变可以使同一水位下的断面面积和流速发生变化，导致同水位下流量增加或减少，从而引起水位～流量关系曲线的年际系统偏离。一般受冲刷、淤积和人类活动影响明显的河道其断面形状易发生改变。晨明站河床主要由浆砌石和卵石组成，比较稳定，不易受洪水冲刷和淤积影响，建站以来断面也没有进行过大规模人为修整。从测站大断面图上看，断面形状多年来也无明显改变，详见图3。

图3 晨明站1977、1985、2005年大断面图

根据图3所示的1977、1985、2005年实测大断面资料，以1977年断面面积为基准，按照97.31 m以下水位来计算各年份断面面积，得出 1977年面积为2 086 m2，1985年为2 173 m2，2005年为2 177 m2，1985年和2005年断面面积对比1977年断面面积仅偏大4.2%和4.4%，说明变化程度较小。

5.2 测站断面糙率的变化分析

河道糙率与水流形态关系密切，直接影响着断面流速的变化。糙率值与水深、比降、河床质组成、断面几何形状、水流平面形态等诸多水力因素有关。糙率和流速的关系可以用曼宁公式表示:为断面平均流速; n为糙率;r为断面平均水深;i为水面比降。

本文选取晨明站3个有代表性年份的糙率曲线来进行对比分析，详见图4。

图4 晨明站水位～糙率关系曲线图

由图4可知，各年份糙率曲线间系统偏离程度较小，糙率值年际变化幅度在0.02～0.03，说明测站糙率年际变化不显著。

6 结语

综合以上分析结果可知，晨明站历年水位～流量关系曲线无明显系统偏离，各曲线之间同水位下流量变幅很小，曲线年际偏离程度较小，通过各项理论检验。晨明站由于其河床组成稳定，河道退化程度低，糙率变化小，所以说明晨明站水位～流量关系曲线目前仍处于比较稳定的状态。

［1］ 水利部水利信息中心.水文资料整编规范［S］.北京:中国水利水电出版社，2000.

［2］ 钱学伟，陆建华.水文测验误差分析与评定［M］.北京:中国水利水电出版社，2007.