长江下游干流八里江水文站水位流量关系分析

谢雅蕾 柯莉莉 谢波

摘要：

长江下游干流八里江水文站是鄱阳湖入汇长江后的重要控制站。该站流量测验方式为巡测，且实测资料主要集中在高水时期。为适应今后的流量在线监测要求，需要对该站水位流量关系进行分析。通过合理的试算与分析获取较为连续且可靠的数据，开展了关系定线和各项检验验算。结果表明：单一曲线法可适用于八里江站水位流量关系，且满足现行水文整编规范要求。研究成果可今后流量测次布置、报汛精度及流量在线监测实施提供参考。

关键词：

水位流量关系； 单一曲线法； 八里江站； 长江下游

中图法分类号：P337-3

文献标志码：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.03.004

文章编号：1006-0081（2023）03-0026-04

0 引 言

水位流量关系是指河渠中某断面的流量与水位之间的对应状态。水位流量关系要根据当地不同水流情况的多次实测流量和其相应水位来确定，通常用经验曲线、经验方程或表格等形式表达。将连续的水位资料，通过水位流量关系推算，转换为连续的流量资料，供水文计算或水文预报分析使用［1-3］。因此，水位流量关系的确定具有重要的实用意义。

八里江水文站位于长江下游干流，为国家基本水文站，其流量测验方式一直为巡测且不进行流量资料整编，因此无法依据资料分析该站水位流量关系特性。由于测站的测验方式面临改变以及为了满足今后流量在线监测的需求，分析该站的水位流量关系十分必要。本文旨在通过现有实测资料，结合测站水流特性进行相应分析计算，以确定八里江站的水位流量关系。

1 测站特性概况

1.1 八里江水文站概况

八里江水文站是国家基本水文站，二类精度水文站，位于江西省九江市湖口县，为长江下游干流控制站。该站地处长江下游上下三号洲河段，断面上游4.5 km处有张家洲，约10 km处右岸有鄱阳湖入汇长江，下游约12 km处有上三号洲，约19 km处有下三号洲，上游有九江水文站和湖口水文站。

1.2 测验河段及断面概况

测验河段顺直长约16 km，河宽约2 km，无岔流、串沟、逆流、回水、死水等情况。流速仪测验断面形态呈偏“V”型，主泓靠近右岸。河床左岸由细沙及淤泥组成，右岸河床为黏土组成。左岸堤边有滩地，低水时种植有农作物，起点距1 600 m左右为深槽，在起点距300～1 200 m之间断面有冲淤变化，右岸为深槽与块石护坡。测验河段见图1。

1.3 八里江水文站测验方式

八里江水文站采用巡测方式进行流量测验。根据长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局下发的《水文测验任务书》要求，当长江汉口水文站断面流量不小于40 000 m3/s时进行流量巡测。现该站流量测验方法主要为走航式声学多普勒流速剖面仪 （ADCP） 测流，测验设备主要为瑞江ADCP。

2 八里江流量与九江湖口流量关系

2.1 八里江上游两站测站概况

（1）九江水文站。测验断面在基本水尺断面下游1 086 m，下游30 km是鄱阳湖的出口站——湖口水文站。断面下游1 560 m有锁江楼，其位置突出，江右岸可形成节点，形成良好的低水控制，汛期出现大洪水后，断面冲淤变化较大。断面下游9 km为张家洲，分长江为南、北两水道，南水道受鄱阳湖出流的壅水影响较严重，河床渐渐淤浅。

（2）湖口水文站。测验断面在基本水尺断面上游777 m处，距河口约1 km，左岸有滩地，建有圩堤，右岸有上、下石钟山分居断面上、下游，且下石钟山突出于河口。紧靠断面右岸上端建有汽车轮渡码头，伸延至起点距1 230 m处。河床较稳定，左岸为滩地有堤防，河床稍有左淤右冲趋势，水面宽变幅为750 m 左右。每年3，4月进入桃花汛，水位涨势较快。因距河口太近，汛期受长江来水顶托倒灌时水流紊乱影响，水位流量关系复杂。

2.2 断面来水分析

由测站位置图可看出，八里江斷面来水由九江断面及湖口断面汇入，中间无支流汇入汇出。根据水量平衡，一般默认九江流量与湖口流量之和等于八里江流量。以下将对3站流量关系进行分析验证。

2.3 三站流量关系验证

由于八里江站测验方式为巡测，实测资料较少，可供分析数据不足，但上游九江、湖口二站资料较齐全。设想通过验证3站之间流量关系，从而补充计算得出较为连续的数据系列。

通过收集2013～2018年3站同步实测的流量资料，对三者流量关系进行验证。收集八里江站施测流量时其他两站当天的实测流量之和，比较计算流量与实测流量的相对误差。

2013～2018年3站同步实测资料共28次，主要分布在高水期。经过相应验证计算，计算流量与实测流量最大相对误差仅为8%，且相对误差较大的测次一般出现在湖口站水流情况较为复杂时，其余测次相对误差基本控制在±5%以内。验证计算结果见表1。通过误差分析可基本验证八里江站流量等于九江站流量与湖口站流量之和。

3 精度分析

3.1 数据系列分析

根据以上3站流量关系，拟通过九江站和湖口站的流量资料来计算获得较为连续的八里江站流量数据。具体方法为收集2013～2018年湖口站实测流量及时间，将湖口站测流时间在九江站水位流量关系曲线上内插相应流量，然后将两站流量相加得到八里江站流量。

从点绘的八里江站水位-流量关系图中可见，线型带宽很窄，可拟合为单一曲线。根据这6 a数据相关分析，其相关系数均趋近于1。拟合线见图2。

3.2 单一曲线法试算

根据对以上数据系列的初步分析，选择采用单一曲线法定线并进行各项误差分析计算。各项误差检验结果见表2。

SL 247-2020《水文资料整编规范》中5.3.2章节中规定，二类精度水文站采用单一曲线定线时，系统误差应小于±1%，随机不确定度应小于10%。由表2可见，所选取的数据定线精度均符合规范要求。

4 八里江站水位流量关系验算

根据上文分析计算，八里江水文站水位流量关系采用单一曲线法定线是可行的。点绘2013～2018年所有水位流量点，绘制历年综合趋势线，见图3。由图3可知，当水位级在高水（17.00 m）以下时，点群密集且在趋势线两侧分布较为均匀，高水以上点群相对分散，但偏离不大。

由于采用巡测方式，实测资料基本在高水时期，为提高精度定线，建议高水以上采用实测资料，高水以下采用历年综合线进行定线推流。

通过收集2019年6月20日至8月3日实测资料，进行相应定线推流和分析进行验证。历年综合线与2019年定线比较见图4。

采用2019年水位流量关系线进行推流，与九江站和湖口站所得计算流量进行误差分析计算。

2019年1～8月，日平均流量在有实测流量资料时段内相对误差为-2.5%～0.6%，其余用综合线推求的时段内相对误差为-5%～8%，绝对误差均小于10%，可验证八里江水文站采用该方法推流合理可行。

5 结 语

通过对八里江站近几年水位流量关系分析，并采用2019年资料验证，结果表明：八里江站采用单一曲线法分析结果较好，满足现行水文整编规范要求，可在今后工作中按单一曲线法布置测次。该方法能够大幅度减少流量测次，降低测验成本；还可以提高本站及相关测站的流量报汛精度，对今后流量在线监测的实施有积极作用。但在中低水时实测资料较少，建议在中低水时补充测次收集数据，以完善历年综合线，提高定线精度。

参考文献：

［1］ 李世强，邹红梅.长江中游螺山站水位流量关系分析［J］.人民长江，2011，42（6）：87-89.

［2］ 杨远宁.王家会水文站流量巡測可行性分析论证［J］.山西水利科技，2018（4）：50-53.

［3］ 郭希望，陈剑池，邹宁，等.长江中下游主要水文站水位流量关系研究［J］.人民长江，2006，37（9）：68-71.

（编辑：李 慧）

Study on stage-discharge relationship of Balijiang Hydrometric Station in mainstream of lower reaches of Yangtze River

XIE Yalei，KE Lili，XIE Bo

（Lower Changjiang River Bureau of Hydrological and Water Resources Survey，Bureau of Hydrology，Changjiang Water Resources Commission，Jiujiang 332000，China）Abstract：

Balijiang Hydrometric Station located in the mainstream of the lower reaches of Yangtze River.It is an important controlling station at the downstream of Poyang Lake into Yangtze River.At present，the discharge measurement method is tour gauging，and the measured data are mainly concentrated in the high water period.In order to meet the requirements of on-line monitoring in the future，it is necessary to analyze the water-level discharge relation.The relation was determined and the statistic verification was carried out based on consecutive and reliable data obtained by reasonable trail calculation and analysis.The results showed that the single curve method can be applied to stage-discharge relation of Balijiang Hydrometric Station，which met the requirements of the current hydrological integration specifications.The method can assist in the arrangement of flow measuring，improve the accuracy of flood forecasting and implement flow online monitoring in the future.

Key words：

water-level discharge relation； single curve method； Balijiang Hydrometric Station； lower reaches of Yangtze River

收稿日期：

2022-05-30

作者简介：

谢雅蕾，女，工程师，主要从事水文水资源勘测工作。E-mail：renee_zx@icloud.com