八里桥测次精简分析报告资料.docx
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八里桥测次精简分析报告资料
八里桥(三)站流量、输沙测次精简分析报告
。
编制单位青海省水文水资源海东分局
审定
审核贾德岩马向东
项目负责李德林衮文峰张全忠
编写李德林柏景亮李金宝张全忠衮文峰
米民杰马桂芳
2015年12月19日
前言
随着水文科技的创新发展,先进高效的测验方式和测验设施正全面步入水文测验领域,传统的测验思维方式和工作方法已经与现代水文的发展和服务需求不相适应,通过加强水文分析工作,努力提高工作效率,无疑是实践科学发展观、共同促进水文事业又快又好发展的重要途径。
为此,本文通过对2003年以来历年流量、泥沙测验资料综合分析,对本站进行实测流量、泥沙次数和施测时机的精减分析,在满足流量、泥沙测验要求的情况下,通过分析计算,科学合理的减少流量、泥沙测次,优化测验方案提高测验质量,从而进一步达到降低职工劳动强度和提高测报效率的目的。
一河流特性分析
1.1流域概况
引胜沟为湟水一级支流,发源于乐都县和互助县交界处的扎科岭,河源海拔4136m。
干流上段称为大西沟,小西沟、直沟在仓家峡汇入后下段称为引胜沟。
土官沟在寿乐镇土官口村汇入,马圈沟在寿乐镇赵家寺汇入。
干流自西北流向东南至仓家峡转由北向南流,在碾伯镇水磨营注入湟水,河口海拔1962m,干流全长51.9km,流域面积484km2,河道落差2174m,河道平均比降41.9‰。
河床为砂砾石组成,引胜沟为山溪性河流,溪流湍急,径流以降水补给为主,流域内降水量从上游到下游递减,上游年降水量为555.1mm,下游为385.1mm。
降水量多集中在汛期。
下游铸造厂、锻造厂、柴油机厂一带为人工束狭河道。
引胜沟为山溪性河流,溪流湍急,径流以降水补给为主,流域内降水量从上游到下游依次递减,上游年降水量为555.1mm,下游为385.1mm。
降水量多集中在汛期,多年平均流量2.69m3/s,多年平均径流量0.863×108m3。
引胜沟上游森林覆盖,植被良好,支流发育良好,扇状水系,水源丰富,水质良好,是寿乐镇、碾伯镇及高庙镇群众生活用水及灌溉用水的主要水源。
1.2测站概况
八里桥(三)站系湟水下游区域代表站,属一般水文站,集水面积464km2,海拔为2072m。
地理座标为北纬36º31′、东经102º24。
观测的主要项目有:
水位、流量、泥沙、蒸发、降水、比降、气温。
1960年5月由青海省水利电力厅设立为引胜沟水文站,1961年撤消;1966年8月13日由青海省水文总站重设,1974年1月1日基本断面下迁84m,为八里桥
(二);1995年8月领导机关改为青海省水文水资源勘测局。
2003年4月基本断面上迁790m,从1995年至2003年为汛期站,距河口7km,2004年测验方式改为常年站,站名为八里桥(三)站。
1.3断面布设及测验设施概况
断面在青铸小区门口桥上游9.5m处,断面上游55.5m处右岸建有一消力坎,左岸40.2m处马家湾沟汇入,暴雨时形成洪水,左岸13.7~23.2m处有一高2m的调水坝。
断面上游为弯道,下游较顺直,主流靠右岸。
基本水尺断面兼比降下断面,比降上断面设在基上20.3m,浮标下断面设在基下20m,浮标中断面在基下20m处,浮标下断面距中断面60m。
浮标中、下断面间距60m。
河床由沙卵石组成,冲淤变化较小。
流量监测采用流速仪法,低水时涉水施测,各级水位的流量、泥沙测验采用水文缆车,特大洪水采用中泓浮标法测流。
测验设施主要有,电动双轨水文缆车,起点距可在断面索上直接观读,采用起点距索定位。
1.4测站特性
该站主要观测项目有降水、蒸发、水位、流量、比降、冰情等,降水在汛期内采用虹吸式自记雨量计24段制观测,汛期内有固态降水时恢复人工4段制观测,非汛期内采用人工2段制观测,蒸发观测项目采用20cm口径蒸发器和E601型蒸发器,汛期采用E601型蒸发器,非汛期用20cm口径蒸发器观测,年内3、4月份和10、11月份进行对比观测,直至蒸发器内结(融)冰。
水位观测以人工观测为主,雷达水位计辅助观测,非汛期采用2段制,汛期采用4段制,涨落水时,随时增加观测次数。
流量施测采用悬杆流速仪相对位置0.6一点法施测,年内不少于3次精测法,测速垂线的布设在中低水时一般为3~6根,高水时为6~11根垂线,垂线测速历时不少于100秒。
低水时涉水施测,大洪水时采用比降面积法施测,流量测次主要布置在汛期,以测得完整的流量变化过程为准。
跨河设施为电动双轨缆道车。
该站多年平均流量2.69m³/s,实测最大流量157m³/s(1993年8月7日),最小流量0m³/s,最大年径流量1.384亿立方米;最大水深3.4m,最大流速6.32m/s,最大平均流速4.92m/s,最大水面宽31.2m,最高水位2084.27m,最低水位河干;最大含沙量550kg/m³,最大年平均输沙率20.2kg/s,多年平均输沙率10.3kg/s,最大年输沙率2740kg/s,最大年输沙量63.6万t,最大年输沙模数1370t/km2,多年平均降水量为362.3mm,年最大降水量494.2mm,年大蒸发量1189.1mm。
1.5径流及洪水特性
流域内径流主要以降水、冰雪融水和地下水补给为主,冬季降水少,夏季降水多,占全年降水的80%左右,暴雨多出现在7—8月份,连续性降水天气较多,径流的变化与降水有明显的依存关系,洪水成因主要是暴雨洪水,水量主要集中于洪水过程,径流年内分配与降水集中分布趋势基本一致,影响洪峰的因素也主要是降雨过程,该站上游植被良好,蓄水能力较强。
春季受冰雪融水影响,自3月下旬开始有连续性春汛,涨落水过程较为频繁、急剧,春汛持续时间较长。
根据历年资料的分析统计,较大洪峰过程均出现在主汛期6—9月,年最大洪峰流量6月份出现几率为9.5%,7月份出现几率为23.8%,8月份出现几率为38.1%。
洪水涨落过程较快,一般一次大洪峰过程持续时间为1天左右,峰顶一般持续1—4小时。
1.6洪水频率
1.6.1最大洪水出现几率统计表
资料选取1993—2014年:
月份
4
5
6
7
8
9
年份
统计
出现次数
2
1
2
5
8
3
22
几率(%)
9.5
4.8
9.5
23.8
38.1
14.3
1.6.2历年最大洪水频率计算表:
序号
流量(m³/s)
Ki
(Ki-1)^2
频率
1
157
4.036
9.2172
0.0455
2
115
2.9563
3.8271
0.0909
3
65.8
1.6915
0.4782
0.1364
4
51.8
1.3316
0.11
0.1818
5
37.6
0.9666
0.0011
0.2273
6
36
0.9255
0.0056
0.2727
7
35.9
0.9229
0.0059
0.3182
8
34.5
0.8869
0.0128
0.3636
9
33.5
0.8612
0.0193
0.4091
10
32.5
0.8355
0.0271
0.4545
11
32.1
0.8252
0.0306
0.5
12
28.5
0.7326
0.0715
0.5455
13
26.5
0.6812
0.1016
0.5909
14
26.5
0.6812
0.1016
0.6364
15
26.2
0.6735
0.1066
0.6818
16
20.1
0.5167
0.2336
0.7273
17
17
0.437
0.3169
0.7727
18
14.4
0.3702
0.3967
0.8182
19
13.2
0.3393
0.4365
0.8636
20
7.4
0.1902
0.6557
0.9091
21
5.97
0.1535
0.7166
0.9545
总计
817.47
16.872
均值
38.927
Cv=0.90
1.6.3洪水频率曲线
重现期
百年一遇
50年一遇
30年一遇
20年一遇
10年一遇
频率(%)
1
2
3
5
10
流量(m³/s)
162
139
125
107
84.4
1.7水位级的划分
1.7.1资料的选取
本站属于三类精度站,根据《河流流量测验规范》(GB50179-93)第6.1.2条规定,采用典型年法划分水位级,选取1993—2014年实测资料,系列长度为22年。
1.7.2划分方法
(1)根据测站年汛期总水量(Wf)计算频率和绘制频率曲线,当频率P为10%、50%、90%时,其对应的汛期径流量的相应年份,为丰、平、枯水典型年。
(2)根据三个典型年的汛期逐日最高水位Z’m计算频率和绘制频率曲线,当频率P为10%、50%、90%时,其对应的水位,为高、中、低水位。
Z≥Z’m(10%)应为高水期;
Z’m(10%)>Z≥Z’m(50%)应为中水期;
Z’m(60%)>Z>Z’m(90%)应为低水期;
Z≤Z’m(90%)应为枯水期
(3)频率计算方法
频率计算公式:
P=m/(n+1)
式中:
P为频率;
m为随机变量按大小递减顺序排列的序号;
n为随机变量的序列数,应t≥20;
由经验频率计算的结果,采用P—Ⅲ型理论频率曲线进行模拟适线,并建立理论频率曲线和确定参数。
频率曲线及参数的确定,应用水文频率分布曲线适线软件(武汉大学),选择拟合度最优的参数确定频率曲线。
1.7.3分析方法
1.7.3.1年水位特征值法
1汛期水量计算表:
该站历年都有春汛,所以汛期时间选择为4月至9月。
序号
年份
月份
汛期流量(m³/s)
总水量(万m³)
4
5
6
7
8
9
1
1993
117
66
92
304
327
150
1057
9130
2
1994
23
5
69
126
256
243
721
6233
3
1995
60
61
18
43
138
240
560
4840
4
1996
68
84
50
173
280
198
853
7372
5
1997
85
87
20
141
273
81
687
5939
6
1998
56
77
139
115
309
155
851
7357
7
1999
9
7
122
280
269
199
885
7643
8
2000
55
33
56
37
118
157
456
3940
9
2001
13
14
32
132
122
187
498
4306
10
2002
35
104
140
90
158
159
686
5923
11
2003
20
93
80
116
199
194
701
6056
12
2004
32
35
23
68
111
216
485
4186
13
2005
110
40
28
85
188
228
680
5874
14
2006
16
40
36
67
75
119
352
3045
15
2007
35
50
68
214
279
267
913
7886
16
2008
83
74
60
41
135
151
545
4707
17
2009
51
65
60
119
150
154
600
5180
18
2010
15
53
73
268
113
110
632
5464
19
2011
22
26
42
96
183
260
630
5444
20
2012
51
104
98
139
193
228
813
7024
21
2013
10
19
30
81
126
187
453
3915
22
2014
63
51
121
202
127
152
715
6181
2汛期水量频率计算表:
年份
总水量(万m³)
序号
递减
排列
Ki
Ki-1
(Ki-1)²
频率P(%)
1993
9130
1
9130
1.574
0.574
0.32906
4.3
1994
6233
2
7886
1.359
0.359
0.12902
8.7
1995
4840
3
7643
1.317
0.317
0.10069
13
1996
7372
4
7372
1.271
0.271
0.07321
17
1997
5939
5
7357
1.268
0.268
0.07182
22
1998
7357
6
7024
1.211
0.211
0.04438
26
1999
7643
7
6233
1.074
0.074
0.00552
30
2000
3940
8
6181
1.065
0.065
0.00426
35
2001
4306
9
6056
1.044
0.044
0.00192
39
2002
5923
10
5939
1.024
0.024
0.00056
43
2003
6056
11
5923
1.021
0.021
0.00044
48
2004
4186
12
5874
1.012
0.012
0.00015
52
2005
5874
13
5464
0.942
-0.06
0.0034
57
2006
3045
14
5444
0.938
-0.06
0.0038
61
2007
7886
15
5180
0.893
-0.11
0.0115
65
2008
4707
16
4840
0.834
-0.17
0.02746
70
2009
5180
17
4707
0.811
-0.19
0.03562
74
2010
5464
18
4306
0.742
-0.26
0.06647
78
2011
5444
19
4186
0.722
-0.28
0.07756
83
2012
7024
20
3940
0.679
-0.32
0.10294
87
2013
3915
21
3915
0.675
-0.33
0.10583
91
2014
6181
22
3045
0.525
-0.48
0.22577
96
总计
127647
1.42139
均值
5802
CV=0.25
3汛期总水量频率曲线图
4典型年划分及特征值表:
选择汛期总水量最接近设计频率总水量的年份为典型年。
频率%
设计年水量(万m³)
相应年份
年最大流量QM(m3/s)
年平均流量-Q(m3/s)
最小流量Q(m3/s)
10(丰)
7702
1999
33.5
3.01
0.00
50(平)
5727
2005
28.5
2.84
0.149
90(枯)
3998
2000
26.2
2.00
0.035
5典型年份汛期逐日最高水位频率计算表:
年份
月份
逐日最高水位
序号
递减排序
频率P(%)
1999
4
6.34
1
8.06
5.3
5
6.45
2
7.89
10.5
6
7.02
3
7.65
15.8
7
7.3
4
7.5
21.1
8
7.44
5
7.44
26.3
9
7.11
6
7.33
31.6
2005
4
8.06
7
7.3
36.8
5
7.33
8
7.27
42.1
6
7.27
9
7.22
47.4
7
7.5
10
7.11
52.6
8
7.89
11
7.02
57.9
9
7.65
12
6.98
63.2
2000
4
6.98
13
6.8
68.4
5
6.41
14
6.74
73.7
6
6.8
15
6.45
78.9
7
6.39
16
6.41
84.2
8
7.22
17
6.39
89.5
9
6.74
18
6.34
94.7
均值
7.11
CV=0.07
表内水位采用假定高程。
CV值为系列标准差与均值的比值计算所得。
6典型年汛期逐日最高水位频率曲线图
7水位级划分
频率(%)
设计水位
85基准水位
10
7.75
2083.40
50
7.11
2082.76
90
6.48
2082.13
Z≥2083.40应为高水期;
2083.40>Z≥2082.76应为中水期;
2082.63>Z>2082.13应为低水期;
Z≤2082.13应为枯水期
所划分的低枯水期的水位与现在所在测站所观测水位不符。
为验证典型年划分的正确性,再次采用年流量特征法划分典型年。
用流量代替水位.
1.7.3.2年流量特征值法
1年径流计算表:
序号
年份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年水量(万m³)
1
1993
20.8
11.9
14.0
117.3
66.4
91.7
304.2
326.9
150.4
92.2
43.9
28.6
10956
2
1994
15.3
16.9
6.1
22.8
4.6
69.1
125.7
256.0
243.2
143.9
52.2
36.9
8577
3
1995
31.9
14.7
8.6
60.0
61.4
18.5
42.9
137.5
240.0
103.1
35.1
31.9
6787
4
1996
16.0
12.9
4.5
67.6
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1997
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1998
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1999
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2001
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2002
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2010
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2011
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2012
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2013
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