湟水民和水文站测站特性分析

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摘要 介绍湟水民和水文站测站的基本情况，从测验河段水流形势、上游来水来沙及水沙特性、断面冲淤变化、水位流量关系、单沙断沙关系等方面对湟水民和水文站测站的特性进行分析，以期为做好水文测报工作提供参考。

关键词 民和水文站；测站特性；分析；湟水

中图分类号 S157；TV212 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2011）21-0268-02

民和水文站系湟水主要控制站，在青海省民和县境内，位于东经102°48′，北纬36°20′，至河口距离74 km，集水面积15 342 km2，控制着湟水民和以上水量、沙量及水质的变化，通过分析，找出流域各水力因素在测验断面上的变化规律，掌握其测站特性，对于进一步搞好水文测、报、整，优化测验方案具有重要的意义[1-2]。

1 测站基本情况

该站设于1940年1月1日，观测项目有水位、流量、含沙量、降水量、蒸发量、气温、水温、冰情、冰流量、颗分、水化、比降等12项。主要观测项目特征值见表1。

2 测验河段水流形势

民和水文站测验河段处于一个大弯道内，在基上500 m处有一拱形水泥大桥，大桥至基上250 m处河槽坡降大，中小水时成一跌水状，基下100 m处水流由东转向南偏东方向流动。基上40 m以上至250 m处有一高7 m、宽3 m、长350 m的浆砌块石护岸，这一河段内水流集中，断面变化不大，河槽平缓。在基本断面以下65 m处向下游形成一顺河道走向长约260 m、宽30 m的夹心滩，且滩尖斜向基上25.0 m左岸处形成沙梁，产生小跌水，这一跌水在中低水时，控制作用明显；在低水时，主流在夹心滩左流过，中水时分为2股，对洪水有一定顶托作用。在基下500 m处，有一支流巴州沟加入，在湟水、巴州沟同时来水的情况下，巴州沟洪水对湟水顶托作用明显；由于巴州沟泥沙淤积，形成三角洲，在高水时顶托作用更加明显。大洪水时，三角洲被洪水冲走，但小水时又逐步形成。民和水文站测站地形见图1。

3 上游来水来沙及水沙特性

3.1 民和大峡区间自然地理特性

民和站以上72 km处有一大峡水文站，区间面积为2 769 km2，占民和总集水面积的18%，来水量占民和水文站总径流量的25.3%，该区间位于大板山与拉脊山之间，境内南北雪峰，东西峡谷，湟水自西向东流过，将该区间分为2部分，大部区间面积分布在海拔1 900～3 200 m的河谷丘陵地区，该地区按海拔、气候、土壤、植被、地貌等和农业生产条件，可分为湟水河谷区、浅山干旱区、脑山湿润区、石山森林水源涵养区4个自然单元。

3.2 民和水文站至民和大峡区间降水特性

从表2可以看出，年内降水集中在5—9月，占年降水的82%，1—4月、10—12月降水稀少，在汛期降水大部分都是以暴雨形式发生。

3.3 不同来水来沙的表现特点

大峡水文站以上的较大洪峰（250 m3/s以上）在民和站断面上的反映为缓涨缓落，含沙量较小（一般≤50 kg/m3）。民和水文站陡涨陡落的水沙峰均来自民和至乐都区间，特别是距断面较近的米拉沟（入河口距断面约500 m）、松树沟、大沟几个小支流，位置处于暴雨集中区，因距断面近，河槽对洪水的调蓄作用有限，反映在断面上水沙峰过程陡涨陡落，峰形尖瘦。根据水位、含沙量过程线的比较，只要是陡涨陡落的洪峰，水沙峰很相似，且水沙的起涨与到达峰顶的时间基本一致；只有涨落较缓的洪峰水沙不同步，有时在前，有时滞后，无明显的规律[3]。湟水的水沙年内分布很不均匀，特别是输沙量（表3）。

从表3可以看出，民和水文站来水来沙主要集中在5—10月，径流量占全年径流量的73.1%，输沙量占全年输沙量的97%；根据民和水文站、大峡水文站水沙量比较，大峡水文站历年平均输沙量1 020万t（1987年以前资料统计），占历年民和水文站平均输沙量（1 840万t）的55.4%；来水量13.37万m3，占民和水文站历年平均径流量（17.9亿m3）的74.7%；民和大峡区间集水面积占民和水文站总集水面积的18%，而来水来沙分别占25.3%和44.9%，具有明显的水沙异源的特点。

4 断面冲淤变化

根据民和水文站典型年份大断面套绘图，断面冲淤历年变化不是很大，冲淤在0.6 m左右变化，变化最大处在起点距10～20 m，起点距15.0 m处冲淤范围在1.1 m左右，时冲时淤，没有明显的系统冲刷和淤积，年内冲淤视来水多少，一般第1次大洪峰后断面基本都发生冲刷，第2次大洪峰在第1次洪峰冲刷的基础上断面一般不会发生冲刷，有时淤积，原因是年内第1次大洪峰的含沙量都很大，高含沙水流对断面冲刷能力大[4]。

5 水位流量关系

民和水文站Z～Q关系比较复杂，受水的来源、降水量及强度、洪水涨落率、断面冲淤变化等诸多因素影响，反映在Z～Q关系线上，视这些因素影响的大小及出现的情况，则会形成单一线或上开口及下开口的2条线、绳套线等2条线混合的多种情况（Z为民和水文站水位，Q为民和水文站相应流量）。一是单一线。洪峰流量及涨落率都不大，水位流量关系稳定。二是2条线。在洪水涨落率较小的条件下，流速不变，断面面积发生冲淤变化，致使关系线上部或下部出现分叉，或面积流速同时变化，因2个因素变化程度不同而不能完全互补，导致关系线上部或下部出现分叉。三是绳套线。据曼宁公式v=1/nR2/3S1/2可知，影响流速的因素有糙率、水力半径和比降，在稳定流时，这些因素基本上不变，但在洪水时，由于附加比降的出现，而使流速随着比降的变化而变化，在同一水位下，由于附加比降的影响，涨水时流速较稳定流时流速大，落水时较稳定流流速小，这样在大洪水时出现Z～Q关系逆时针绳套线。四是绳套线和2条线混合的情况。在具备上述绳套线所述条件的同时，中底水时因断面冲淤，在其他因素基本不变而面积发生变化，导致Z～Q关系线在中底水出现分叉。历年Z～Q关系线：套绘民和站历年典型的水位—流量关系线，其趋势基本一致，历年线形成近100 m3/s宽的带状，没有系统的增长或减小，在水位1 170.20 m以下基本合为1条线。

6 单沙断沙关系

民和水文站单位水样在基上25.4 m，起点距45.0 m处取得，根据水深的不同，采用一点法和三点法，即水深小于0.75 m时用0.6 m一点取样，水深大于0.75 m时用0.2 m、0.6 m、0.8 m 3点2∶1∶1定比混合取得。根据1970—1990年的单断沙资料点绘单位水样含沙量与断面平均含沙量关系图，历年呈45°直线，点群密集，关系很好，这说明断面含沙量分布均匀，单位水样代表性很好，由21年的资料338个输沙率测次的资料统计，累计频率75%的不确定度不超过 ±2.85%，累计频率95%的不确定度不超过±7.3%，误差大于 ±10%的共5次，占总测次的1.5%，大于±5%的共36次，占总测次的10.6%，且大多在小沙部分，系统误差-0.18%。

7 结语

民和水文站年内降水集中在5—9月，占年降水82%，1—4月、10—12月降水稀少，在汛期降水大部分都是以暴雨形式发生。民和水文站断面冲淤变化大多是涨水段不冲不淤，落水段冲刷，第1次洪峰后基本不再发生变化。民和水文站Z～Q关系线比较复杂，流量测验易过程控制布置测次。民和水文站水沙峰特性为陡涨陡落，水沙起涨峰顶相应，并具有水沙异源的特点，水沙主要来自乐都民和区间。民和水文站单断沙关系很好，历年45°线，断面含沙量分布均匀，可简化单沙取样方法和减少输沙率测次，取消高含沙（≥500 kg）输沙率测验。

8 参考文献

[1] 赵志贡，岳利军，赵彦增，等.水文测验学[M].郑州：黄河水利出版社，2005.

[2] 黄锡荃，李惠明，金伯欣.水文学[M].北京：高等教育出版社，1985.

[3] 权雄章，郭云杰，李文洲.湟水流域水沙特性分析[J].农业科技与信息，2010（6）：25-26.

[4] 杨洪梅.青海省湟水流域洪灾成因与防范对策[J].科学与财富，2011（5）：256-257.