道县（二）水文站输沙率测验方式分析

罗小玲，贺雪梅

（永州水文水资源勘测中心，湖南 永州 425000）

1 测站情况

道县（二）水文站[以下简称道县（二）站]位于潇水中游，属国家重要站，流量为一类精度站，泥沙为二类精度站。于2014 年底由原道县水文站下迁至道县道江镇滨河路村，东经111°35′，北纬25°31′，与原站断面距离为3.7 km，两断面间无支流汇入，集水面积为5 634 km2，比原站集水面积增加21 km2。上游约85 km 处有涔天河水库（坝址控制流域面积2 466 km2，占该站集水面积的43.8%），下游约65 km 处建有双牌水库。水情变化受上、下游水利工程影响，当下游双牌水库水位达166.50 m（吴淞基面）时，回水顶托影响本站水位变化，上游涔天河水库闸门启闭也影响本站水位变化。

测验河段顺直长约500 m,河床由砂卵石、岩石组成，右岸部分有少量淤泥，河床较稳定。断面呈“U”形，断面下游约1 200 m 处有一弯道，高水时可形成断面控制。基本水尺断面兼流速仪测流断面，流向与基本断面垂直，河床比较稳定，正常水面宽在150 m 左右，河道水流较集中，主流位置在左岸，低枯水时右岸有死水。水位达172 m 时，右岸开始漫滩，最大漫滩宽度达80 m。洪水主要由降雨产生，洪水涨势较平缓，峰型适中，河道含沙量不大，沙峰与洪峰有一定的相应性。

根据湖南省水文水资源勘测局水文监测处，湘水文测便字[2015]第35 号文件批复：道县（二）站泥沙单样取样位置、断面输沙取样垂线优化分析，从2016 年1 月1 日起输沙取样垂线由原10 条调整为6 条，具体起点距：19 m、40 m、60 m、80 m、120 m、140 m。测验方法为横式6/18 选点法，即：取样工具为横式采样器，每根取沙垂线在其相对水深0.2、0.6、0.8 处各取1 000 mL 水样。单沙取样垂线由10 条调整为1 条，测验方法为固定一线三点混合法，即：在起点距40 m 的测沙垂线，相对水深0.2、0.6、0.8 三点各取1 000 mL 水样，然后按1∶1∶1 混合。

2 间测分析

2.1 资料选取

道县（二）站有2015—2021 年实测悬移质输沙率资料共118 次，其中2015 年30 次、2016 年17 次、2017年14 次、2018 年16 次、2019 年16 次，2020 年14 次，2021 年11 次。

由于涔天河水库扩建工程于2016 年12 月30 日下闸蓄水，通过该站的输沙率明显减少，2017 年及以后的悬移质输沙率资料与之前的资料不再属于同一个系列，故本次分析资料为2017—2021 年5 年的实测悬移质输沙率资料，共计71 次，包含了高、中、低各级泥沙，具有较好的代表性,资料统计情况见表1。历年最大断面平均含沙量为0.821 kg/m3，历年最小断面平均含沙量为0 kg/m3，历年最高水位为170.97 m，历年最低水位为164.75 m；实测最大断面含沙量为0.806 kg/m3，最小断面含沙量为0.008 kg/m3，实测断面含沙量变幅为0.798 kg/m3，实测最高水位为170.93 m，实测最低水位为165.57 m，实测水位变幅为5.36 m。实测断面平均含沙量变幅占历年断面含沙量变幅的97.2%，大于70%，相应水位变幅占历年水位变幅的86.2%，大于80%，符合《河流悬移质泥沙测验规范》（GB/T 50159-2015）的间测分析要求。

表1 2017—2021 年实测单断沙情况统计表 kg/m3

2.2 单断沙关系分析

2.2.1 单断沙关系检验内容与指标

根据《水文资料整编规范》（SL/T 247-2020）要求，单断沙关系线为单一线、使用时间较长的临时线，且测点在10 个及以上的均进行符号检验、适线检验、偏离数值检验、标准差、随机不确定度和系统误差计算。随机不确定度和系统误差的指标见表2。

表2 单断沙关系定线精度指标表

2.2.2 单断沙关系检验成果

1）各年单断沙关系及其检验成果。2017—2021年各年的单断沙关系线均为单一线，比例系数K 值也均为1.00，关系线均经过三项检验，各指标均符合整编规范要求。三项检验和随机不确定度与系统误差计算成果见表3，单断沙关系图详见图1～图5。

图1 2017 年单断沙关系图

图2 2018 年单断沙关系图

图3 2019 年单断沙关系图

图4 2020 年单断沙关系图

图5 2021 年单断沙关系图

表3 2017—2021 年单断沙关系三项检验成果表

2） 多年综合单断沙关系及其检验成果。将2017—2021 年71 次实测断面含沙量与相应单样含沙量点绘在总图上，以单样含沙量为纵坐标，断面含沙量为横坐标。单断沙关系总图详见图6。单断沙关系总图同时进行三项检验，三项检验情况详见表4。

图6 2017—2021 年单断沙关系总图

由图6 可知，道县（二）站2017—2021 年综合单断沙关系线为单一线，比例系数K 值为1.00。由表4 可知，道县（二）站2017—2021 年综合单断沙关系线符号检验合格，适线检验免检，偏离数值检验合格，随机不确定度为3.8%，小于20%，系统误差不超过3%，各指标均符合整编规范要求。

2.3 误差分析

采用2017—2021 年综合单断沙关系线对2017—2021 年泥沙进行整编。然后采用综合单断沙关系线整编成果分别与2017—2021 年各年单断沙关系线整编成果进行误差分析计算，其中日平均含沙量资料较多，其误差计算每年随机抽取5 天，共25 天，包括了各级含沙量，误差均为0，误差计算结果详见表5；月平均含沙量误差和年平均含沙量误差也均为0，误差计算结果详见表6。

3 结 论

道县（二）水文站泥沙为二类精度站，2017—2021年5 年实测断面含沙量变幅为0.798 kg/m3，占历年断面含沙量变幅0.821 kg/m3的97.2%；水位变幅5.36 m，占历年水位变幅6.22 m 的86.2%；2017—2021 年综合单断沙关系线为单一线，关系系数K值为1.00，三项检验合格，随机不确定度为3.8%，小于20%，系统误差为-0.4%，不超过3%；采用综合单断沙关系线整编的成果与2017—2021年各年单断沙关系线整编的成果进行误差计算，日平均含沙量误差、月平均含沙量误差和年平均含沙量误差均为0。根据《河流悬移质泥沙测验规范》（GB/T 50159-2015）的规定：有5 年以上资料证明，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，可实行间测。因此，建议将道县（二）水文站输沙率测验方式由常测改为间测（每4 年校测1 年），间测期间只测单样含沙量，采用历年综合单断沙关系系数（K=1.00）进行整编。