双江口站悬移质输沙率间测分析

双江口站悬移质输沙率间测分析

吴尚

长沙水文水资源勘测局湖南长沙410001

摘要：悬移质输沙率测验得目的在于测得通过测验断面悬移质输沙率，推求出断面含沙量。历年来该站单沙、输沙率测次较多分布合理，但每年实测工作量大，加上该站单断沙关系稳定，输沙间测不仅能满足泥沙测验的需要，也能节省一部分人力、物力来开展其他新站点的测验工作。为达到合理利用人力资源和技术装备资源，现对双江口水文站的悬移质泥沙输沙率测验方式方法进行相关分析，以寻求最优的方案进行测验，并达到“站网优化、精兵高效”的目标。

关键词：双江口站；悬移质输沙率间测；目标

1、基本情况

双江口站位于浏阳市高坪镇双江村，控制面积2067km2，为区域代表站，属二类精度站，测验项目有水位、流量、降水、泥沙、蒸发、水温、水质。流量、泥沙均按二类精度标准执行。测验河段顺直长约3Km，上游约700m是大、小溪河汇合处，下游约2Km处是弯道。1959年冬在弯道处修建拦河坝一座，1977年冬在上游约750m处的大溪河上修建公路桥一座，1988年春在上游约900m处的小溪河上修建公路桥一座。河床为卵石夹沙组成，冲淤变化较小，河段内有水草生长。左岸为稻田、山坡，右岸为稻田、山岗。水位在28.00m以上，两岸各有约40m宽的漫滩。上游约600m处双江口水电站于2008年1月上旬建成发电。下游500m处引水工程桥梁2008年6月底竣工。下游约2Km处有高1.5m石矶头水泥拦河坝一座。

1951年1月，湖南省人民政府水利局设立浏阳水位站，1952年1月由浏阳水位站改为浏阳水文站，1955年4月，上迁5km并更名为双江口水文站，1956年4月下迁245m。

2、悬移质输沙率间测分析计算

1、资料系列的采用分析

根据《水文巡测规范》和《河流悬移质泥沙测验规范》要求，悬移质输沙率实行间测分析误差及所需资料，应符合下列规定：

1）、二类、三类站有5-10年以上的资料证明，实测断面平均含沙量变幅占历年变幅的70%以上，水位变幅占历年水位变幅的80%以上时，可按规定进行悬移质输沙率间测分析。

2）、各年的单断沙关系与历年（5-10年）单断沙综合关系线比较，如果各年关系线偏离综合线的最大值均在±5%以内时，悬移质输沙率可实行间测。

3）、间测期间可只测单样含沙量，并用历年综合关系线整编资料。

历年最大断沙为4.98kg/m3（1983年）；2004年因双江口站址上游约600m处修建了双江口水电厂，电厂大坝对河流泥沙有拦截作用，使坝下游的双江口水文站断面最大断面含沙量变小，并使大、小溪河不同的含沙量混合后再下泄到坝下，含沙量横向分布更均匀，因此，改变了双江口站的测验断面水沙特性，2004年以前输沙为间测，因此，本次分析水位、含沙量变幅按以电厂大坝2004年建设以来资料统计。

2012-2017年资料共6年的资料作为间测分析资料系列样本（各水位、流量特征值情况统计如表1），其中2017年是电厂大坝建设以来出现最高水位的年份，最高水位为27.32m，历年最大断沙2.77kg/m3（2013年4月30日），历年最小断沙0。样本年份实测最大断沙2.46kg/m3（2012年4月24日），最小断沙0.019kg/m3，沙量变幅2.27kg/m3；6年资料水位变幅占实测水位变幅的100％，断面含沙量变幅占2004年以来最大断面含沙量变幅的82%。各水位、流量特征值情况统计如表2。

表1：样本年各年特征值表

表2：历年特征值表

3、分析计算

按照《河流悬移质泥沙测验规范》GB/T50159—2015第8.2.4条分析方法进行分析、计算。即将历年悬移质输沙率和相应单样含沙量实测成果按沙量级分成若干组，用各组平均值绘制历年综合单断沙关系线，再将各年单断沙关系线套绘于历年单断沙综合线图上，判断当各年单断沙关系线偏离历年单断沙综合线的最大值在±5％以内时，即可实行输沙率间测。间测期间可只测单样含沙量，并用历年综合单断沙关系线整编资料。

本次分析选取2012-2017年6年的资料，其单断沙关系线为直线相关。通过选取样本年悬移质输沙率和相应单样含沙量按沙量级分成若干组，用各平均值（计算表见表3）绘制历年单断沙综合关系线（见图1），按照《水文资料整编规范》有关规定，进行定线其关系式为Cs＇＝1.019Cs（式中：Cs：单样含沙量；Cs＇：断面平均含沙量）；并对关系线进行符号、适线、偏离数值检验，经检验全部合理（检验成果见表4），其中关系点据与关系线最大误差4.38％，无明显系统偏离，系统误差为-0.1％，标准差为2.3％，置信水平为95％的随机不确定度仅为4.6％，定线合理，符合《水文资料整编规范》规定的悬移质泥沙单断沙关系线定线精度指标。

表3：历年实测输沙各沙量级平均值计算表

表4：浏渭河双江口站单沙～断沙历年综合关系曲线检验计算表

图1历年综合单断沙关系图

图2样本年单断沙关系图

通过检查各样本年单断沙关系线（其关系式见表5）与历年单断沙综合线图对比（见图2和表5），各年关系线偏离综合线的最大值为2.6%；由此判断，根据相关规范要求该站能实行间测。

表5样本年单断沙关系情况表

现经分析，泥沙测验测次可以按间测要求进行，检测年份输沙率测验可结合流量测验进行巡测，但全年不少于6次。单沙测验测次分布以能控制含沙量变化过程为标准。整编方法并采用单断沙关系综合线法整编。

4、结语

通过以上分析，我们可以总结如下结论：

（1）当含沙量在2.46kg/m3以下时该站输沙率测验实行间测，即间4年检测1年，停测期间采用历年单断沙关系综合线整编，其关系式为Cs＇＝1.019Cs。检测年份全年输沙率测验不少于6次，也采用历年单断沙关系综合线整编，并进行t检验，不论检测还是停测年份，单沙按原正常要求测验，单沙测验测次按双江口测站任务书要求执行。

（2）当含沙量在2.46kg/m3以上时应布设适当测次。

参考文献：

1、中华人民共和国国家标准《河流流量测验规范》GB50179—2015。

2、中华人民共和国国家标准《河流悬移质泥沙测验规范》GB50159—2015。

3、中华人民共和国行业标准《水文巡测规范》SL195—2015。

4、中华人民共和国行业标准《水文资料整编规范》SL247—2015。

5、湖南水文水资源勘测局《水文测验整汇编补充规定》（2017.1）。