芷江水文站径流特征分析_张琪羚.pdf

2023年3月收稿日期：20220315作者简介：张琪羚（1994），女，工程师，主要从事水文勘测研究工作。摘要：根据芷江水文站多年的实测径流量、降水量等有关资料，应用线性回归和R/S分析，得到了这几年径流量时序的变化特性和丰枯演化顺序，为今后芷江水文站水文分析提供参考。关键词：水文站；径流量；水文监测中图分类号：TV121文献标识码：A文章编号：1004-7328（2023）03-0064-03DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2023.03.018芷江水文站径流特征分析张琪羚（湖南省怀化水文水资源勘测中心，湖南怀化418000）Analysis of Runoff Characteristics in Zhijiang Hydrological StationZHANG Qi-ling（Hunan Huaihua Hydrological and Water Resources Survey Center，Huaihua 418000，China）Abstract：According to the measured runoff and precipitation data of Zhijiang Hydrological Station for many years，usinglinear regression and R/S analysis，the variation characteristics and evolution sequence of runoff time series in recent yearsare obtained，which provides reference for hydrological analysis of Zhijiang Hydrological Station in the future.Key words：hydrological station；runoff；hydrological monitoring由于社会经济不断发展，科学技术不断进步，芷江流域水电利用整体较高1-3。芷江水文站所在干流在怀化境内有10座梯级水电站，经常受到开关闸和发电运行的干扰，水位与流量关系不稳定4，5。1概况芷江水文站位于湖南省怀化市芷江县北部，水文测站编码61305600，始建于1935年7月，开始仅观测降水量、水位。自1953年改为国家一级水文站，控制面积8 215 km2，干流河长332 km，距离河口110 km，由湖南省水文水资源勘测中心监管，共有4名工作人员，水文测验主要针对水位、蒸发、泥沙、降水量、流量、水质等项目，水位观测采用冻结基面。该站承担向国家防总、湖南省防总、怀化水文中心、芷江县防汛指挥部、芷江镇镇政府等各级部门的水情报汛工作，并实时为沿河附近的城镇提供水文情报预报服务。测验河段顺直长度约 1 500 m，断面垂直于流向，基本断面位于站房上游200 m左右的位置，基下14 m处为浮标上断面，上下断面200 m，基上300 m处有高铁大桥，基下300 m处有铁路大桥，900 m处有急滩沙洲。河床是由砂卵石、岩板，淤泥组成，河岸土壤以砂壤土为主。本站基本断面上游4.1 km左右的位置设有蟒塘溪水电站，下游6.1 km附近设有和平电站。因电站发电和洪水流量的原因，在无弃水时水位与流量关系不稳定。若遭遇洪水，则电站闸门全部开启进行泄洪，此时电站水位与流量之间的关系又趋于稳定。由实测流量资料推求设计洪水。当基本水位上升至248.50 m，河道左侧路面基本被淹没，道路无法通行。2径流变化分析本文通过参考芷江水文站 19512010年的实测径流量、降水量等有关资料，应用各种科学检验理论，针对这几年径流量时序的变化特性和丰枯演化顺序进行深度分析。2.1年内年际变化特征通过对19512010年有关数据的分析，发现舞水年径流量在时间上具有不均匀性。芷江水文站近年最大年平均流量为 256 m3/s，最小年平均流量为85.4 m3/s，二者相差170.6 m3/s。不仅如此，径流量年内也存在分配不均匀的现象，月最大平均流量为682 m3/s，月最小平均流量为27.8 m3/s。2.1.1年内分配芷江水文站的最大月径流发生时间在48月，以5、6、7月为主，发生在5、6、7月的年数分别占系列总年数的30.0%、35.0%、18.3%。经实测分析发现，持续4个月最大径流量大致发生在47月和58月，各占本年度的43.3%和31.7%。海河水利642023.No.3最枯月径流量大致发生在每年的12月和次年的1月。河道没有发生过干涸断流问题，当处于枯水期时，补给来源主要是地下水。通过实测发现，每年的13月和1012月为全年最枯，各占本年度的53.3%和38.3%。根据芷江水文站年径流年内分配情况，绘制该站不同时期及多年平均年径流年内分配过程线，如图1所示。由图1可知，芷江水文站年径流具有年内分配不均的特性，仅有4、5、6月径流量较大，其余月径流量较小。变化曲线呈现出单峰形状，12月径流量较小，并且变化的过程比较平缓，3 月曲线缓慢上升，6月径流量趋于峰值，79月曲线出现明显下降趋势，1012月曲线逐渐走平。不同时期与年内平均变化曲线不吻合，不同时期年内变化曲线呈现出双峰形特性，发生最大值的月各有不同。针对19512010年数据资料的检索，得出年最大洪峰流量发生的月为411月。相关资料显示，4、5、6、7月分别出现年最大洪峰流量的年份为2、14、21、14 a，10、11月出现年最大洪峰流量的年份相等均为2 a，9月没有出现最大洪峰。2.1.2年际、年代变化研究芷江水文站不同时期年径流量的变化规律。统计20世纪5090年代和21世纪初的年径流量，针对不同时期的丰、枯期进行分析。根据年际变化总结发现，不同时期径流量不同，例如20世纪60、70年代径流量与多年平均径流量大致相同，20世纪50、90年代径流量则偏大，20世纪80年代和21世纪初径流量则偏小。不仅如此，超过年均值的有26 a，低于年均值的有32 a。20世纪50、6070、80、90年代和21世纪初分别为丰水、平水、枯水、丰水和枯水期，其中20世纪90年代降水量最多，20世纪80年代降水量最少。不同时期的平均径流量变化趋势不明显，最大值与最小值的差为46.0 m3/s。由此得出，芷江水文站径流比较稳定。为深度研究年径流丰枯特征，进行相应的推算分析，得出频率不高于25%是丰水年、高于75%是枯水年、在25%75%是平水年。在此基础上，进一步推算得出不同丰枯年的分界流量，并且分类汇总绘制，如图2所示。2.2线性回归分析为研究舞水流域径流相同性，对芷江水文站19512010 年降水量和径流量过程进行对比，结果如图3所示。由图3可以看出，二者变化大致相同，在实测期间内都发生了缓慢下降，降水量的下降程度比径流量下降程度大。年降水量的线性趋势回归关系为y=-1.481 6x+4 193。5 a径流的线性趋势回归关系为y=-0.096 4x+236.75。降雨径流具有一定相关关系，关系式为y=0.943 4x+737.68。2.3径流时序变化持续性的R/S分析通过近几年对芷江水文站数据资料的研究，年径流量时间序列可表示为：Xi=1，2，360，应用 R/S 分析法深度研究水文站年径流量的变化。将有关数据拟合成直线，得到相应的回归方程为y=0.765 2x-0.190 7，测算相应结果H=0.765 20.5，如图4所示。此结果体现了该水文站年径流量的变化规律，即预测的整体趋势与实际的趋势吻合，整个径流具图1芷江水文站各年代及多年平均年径流年内分配过程线450400350300250200150100500径流量/（m3s-1）1234567891011 12月份多年20世纪50年代20世纪60年代20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代21世纪图2年径流系列丰平枯分类180170160150140130120径流量/（m3s-1）194019501960197019801990200020102020年份图3芷江水文站19512010年降水量和径流量过程对比1 8001 7001 6001 5001 4001 3001 2001 1001 000900800700年降雨量/mmy=0.943 4x+737.68300 350400 450 500 550 600650 700750 800 850 900 950 1 000年径流深/mm张琪羚：芷江水文站径流特征分析图4芷江水文站年径流量时间序列R/S分析结果3.53.02.52.01.51.00.50.0ln（R/S）0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5y=0.765 2x-0.190 7R2=0.911 6ln（i）652023年3月有正持续性。3结语根据芷江水文站降水量与径流量的数据分析，发现最近60 a其降水和径流趋势大体吻合。整个径流具有正持续性，可以为今后芷江水文站水文分析提供参考。参考文献1 吴志勇，徐梁，唐运忆，等.水文站流量在线监测方法研究进展J.水资源保护，2020，36（4）：1-7.2 孙丽娟，李方成，王文彬.上游水利水电工程对旱涝预测影响的分析J.河南水利与南水北调，2020，49（6）：14-16.3 韩红霞，李建兵.大渡河毛头码水文站水文资料一致性分析J.人民长江，2018，49（1）：51-54.4 王少波，杨绍金，王建东.舞水河流域降水变化特征及趋势分析J.节水灌溉，2015（9）：79-82.5 舒文锋.舞水流域芷江水文站年径流变化特征及趋势分析J.湖南水利水电，2012（2）：52-56.海河水利 是水利部主管、水利部海河水利委员会主办的水利专业学术期刊，面向国内外公开发行。海河水利 坚持“百花齐放、百家争鸣”和理论与实践相结合的方针，刊载有关水利理论、水利改革发展和水利科技研究新成果、新经验，报道有关国内外水利学发展动态，宣传介绍海河流域水利建设成就，为实施“科教兴水”战略服务。本刊以理论权威性、实践指导性和编排规范化为基本要求，主要栏目有特稿、水资源、水生态、南水北调、规划设计、防汛抗旱、城镇供水、工程建设和管理、技术与应用、水利信息化、水利经济、国外水利等。一、投稿须知来稿务求论点鲜明，论据可靠，文字简练，数字准确，引用材料请注明出处。文章内容应注意保守国家机密。1.字数要求。纯文字稿件字数应不少于5000字，图文类稿件除图表公式外字数应不少于3000字。2.作者信息。所有文稿均请附英文题名，中英文摘要、关键词，所有作者的中英文单位名称、邮政编码、通信地址及作者姓名的汉语拼音，第一作者出生年份、性别、籍贯、学位、职称和主要研究方向和从事工作。3.摘要要求。中文摘要应完整准确概括论文的实质性内容，写明论文的研究目的、方法、结果、结论，一般在200字左右。英文摘要与中文摘要相对应。每篇论文一般提取38个中英文关键词。4.格式要求。投稿前请务必登录http:/，在首页“下载中心”下载“论文模板”，并按照模板要求排好格式后再投稿。5.投稿途径。为保证审核流程的准确高效，请登录http:/，在首页“作者投稿系统”入口投稿。二、注意事项1.图表应设计合理，先文后图，先文后表。表格采用三线表，每个图表在正文中都应明确提及，表名表上居中，图名图下居中。图中所有变量符号均为斜体。变量与单位之间用“/”分隔，如降雨量/mm。2.计量单位一律采用国家标准，注明外文字母的大小写、正斜体及上下角标。3.参考文献采用顺序编号制，并在正文引用处右上角作方括号标注。参考文献著录项目如下：（1）专著、论文集、学位论文、报告：序号 主要责任者.文献题名专著/论文集/学位论文/报告类型标识.出版地：出版者，出版年：起止页码.（2）期刊文章：序号 主要责任者.文题文献类型标识.刊名，年份，卷（期）：起止页码.（3）专著、论文集中析出文献：序号 析出文献主要责任者.析出文献题名文献类型标识/文献载体标识/原文献主要责任者.原文献题名：其他题名信息.版本项.出版地：出版者，出版年：析出文献的页码.（4）报纸文章：序号主要责任者.文题文献类型标识.报纸名，出版日期（版面）.（5）国际、国家标准：序号 主要责任者.标准名称：标准编号文献类型标识.出版地：出版者，出版年：起止页码.（6）专利：序号 专利申请者或所有者.专利题名：专利号文献类型标识/文献载体标识.公告日期或公开日期引用日期.获取和访问路径.数字对象唯一标识符.（7）电子资源：序号主要责任者.题名：其他题名信息文献类型标识/文献载体标识.出版地：出版者，出版年：引文页码（更新或修改日期）引用日期.获取和访问路径.数字对象唯一标识符.（8）外文文献著录规则同上。外国人名，姓前名后，名用缩写，不加缩写点。（9）文献、电子文献和载体类型标识如下：文献类型标识：M-专著，C-论文集，J-期刊，D-学位论文，R-报告，S-标准，P-专利，报纸-N；电子文献类型标识：DB-数据库，CP-计算机程序，EB-电子公告；载体类型：MT-磁带，CD-光盘，OL-联机网络。4.基金项目、基金资助项目及攻关课题论文，请在首页下方注明项目名称和编号，并优先录用。5.来稿文责自负，不得一稿多投。自稿件发出之日起3个月内未接到录取通知的，作者可自行处理稿件。论文刊登后，赠阅当期期刊1份。6.本刊已加入 中国学术期刊（光盘版）、中国核心期刊（遴选）数据库、中文科技期刊数据库，论文一经刊登将同时被 中国学术期刊（光盘版）等网上期刊转载、传播。凡有不同意者，可另投他刊。稿约海河水利66