□李媛媛
小河站是為探索不同下墊面條件下的小河徑流變化規(guī)律而在有代表性的小河上布設的水文測站。滿足設站目的達到設站年限的小河站即可撤銷或轉(zhuǎn)移。小河站設站年限檢驗方法通常包括以下3種:抽樣誤差檢驗法、設計洪水和枯水檢驗法和產(chǎn)匯流參數(shù)檢驗法。通過對小河站設站年限的3種檢驗方法的綜合評定來判斷小河站是否已達設站目的。本文以西臺峪站為例,對3種小河站設站年限的檢驗方法進行了分析研究,探討3種方法的特點及其條件的適用性。只有準確把握小河站設站年限檢驗方法,才能為小河站調(diào)整提供可靠的依據(jù)。
抽樣誤差檢驗法是選用長系列數(shù)據(jù)特征值作為樣本系列,計算各特征值系列的均值、離差系數(shù),以此作為該樣本系列的真值,然后計算不同設站年限系列的均值、離差系數(shù),與真值進行比較,計算其誤差。若在誤差標準范圍內(nèi),則說明該站已達設站年限;否則,該站仍須繼續(xù)觀測。
西臺峪站抽樣誤差法檢驗結果顯示,由年徑流深系列、洪峰流量系列、最大水深系列、最大月徑流深系列檢驗的設站年限分別為10年、30年、40年、40年;最小流量系列、最小徑流深系列和最大月徑流深系列檢驗均未達到設站年限。綜合分析,該站未達設站目的。
設計洪水和枯水檢驗采用建站以來的年最大洪峰流量Qmax系列和年最小流量Qmin系列分別作為設計洪水和設計枯水的檢驗樣本,計算不同保證率下的流量值,將其作為真值。然后以不同設站年限系列的樣本,計算不同保證率下的流量值,計算其與上述真值的相對誤差。若計算所得的相對誤差在標準范圍內(nèi),且測得20年一遇的洪峰流量,則表明該站已達設站年,可以撤站。
西臺峪站設計洪水檢驗結果得出西臺峪站的設站年限為30年。
由于年最小流量Qmin資料系列代表性較低,無法做枯水檢驗。
產(chǎn)匯流參數(shù)檢驗法是通過對降雨徑流關系、穩(wěn)定下滲率、匯流參數(shù)m進行計算分析來確定該站是否滿足設站年限的檢驗方法。
降雨-徑流關系法以計算時段的降雨徑流資料為基礎,繪制降雨—徑流關系圖,計算其合格率并以此作為標準,同時計算不同設站年限的降雨—徑流關系圖的合格率當合格率為大于等于60%時,所求年限滿足設站年限。
西臺峪站長系列降雨徑流合格率為 54%;10年系列合格率為 43%;15年系列合格率為33%;20年系列合格率為50%;25年系列合格率為50%;30年系列合格率為44%;35年系列合格率為50%,均不足60%,因此未達到設站目的。
穩(wěn)定下滲率的fc檢驗以 “降雨—徑流關系檢驗”的資料為基礎,計算各場洪水穩(wěn)定下滲率的平均值作為真值。同時計算不同設站年限的各場洪水穩(wěn)定下滲率,并計算其與上述真值的相對誤差,滿足要求時,說明該站以達設站年限。
1960~2004年長系列的穩(wěn)定下滲率為3.5mm/h;10年系列的穩(wěn)定下深率fc為3.7mm/h;15年系列的穩(wěn)定下滲率為3.2mm/h;20年系列的穩(wěn)定下滲率為3.2mm/h;25年系列的穩(wěn)定下滲率為3.3mm/h;30年系列的穩(wěn)定下滲率為3.5mm/h;35年系列的穩(wěn)定下滲率為3.5mm/h。因此,穩(wěn)定下深率檢驗結果顯示,達到設站目的的設站年限為10年。
匯流參數(shù)m檢驗法分析計算各次洪水的匯流參數(shù)m,點繪Qm/F—m關系圖,計算其合格率作為真值。同時計算不同設站年限的合格率,當結果均為合格或接近時,即滿足設站年限。
由于建站以來大水次數(shù)較少,無法做長短系列匯流的比較。故本站未做匯流參數(shù)m檢驗。
通過對西臺峪站設站年限的檢驗,可以看出采用方法不同得出的設站年限也不同,經(jīng)綜合判定該站未達到設站目的。抽樣誤差法采用長短系列水文參數(shù)特征值的比較進行設站年限檢驗,水文參數(shù)的選擇易受區(qū)域水文特征限制,且分析結果多不統(tǒng)一,需結合其他方法進行進一步檢驗。設計洪水檢驗方法基本能夠反映該站實際測得的洪峰流量等級。由于北方地區(qū)干旱頻發(fā),年最小流量多為0,采用對年最小流量系列的頻率計算,顯然不具代表性,因此設計枯水的方法在多數(shù)北方地區(qū)的小河站不適用。產(chǎn)匯流參數(shù)檢驗法采用資料全面,分析方法合理,綜合考慮下墊面影響因素,結論可靠度較高。但由于近幾十年來,人類活動對天然徑流的影響,系列一致性遭到破壞,需對資料進行還原計算。另外,北方干旱地區(qū)大水次數(shù)較少,匯流參數(shù)m檢驗不適用。因此,在在判定小河站是否達到設站目的時,應對三種方法綜合分析,并視具體情況靈活操作,因地制宜,全面考慮,為站網(wǎng)調(diào)整提供科學可靠的依據(jù)。