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user: 6. 水位流量关系分析 6.1. 虬津水文站 虬津站的洪水来源于上游的降水，洪水一般为单峰型，间断性暴雨时也会出现复式或连续多个复式峰型。 图1. 虬津站历年大断面变化对比图(1982~2009年) 图2. 虬津站历年大断面变化对比图(2010~2014年) 图3. 虬津站历年水位面积关系对比图(1982~2009年) 图4. 虬津站历年水位面积关系对比图(2010~2014年) 图5. 万家埠站历年实测大断面图 图6. 万家埠站历年水位面积曲线 受断面冲淤和洪水涨落影响，加上受上游23 km处柘林电厂蓄放水影响以及主汛期鄱阳湖水倒灌顶托及潦河洪水加入顶托影响，本站水流关系较为复杂。每年受鄱阳湖水倒灌顶托期可达2~3个月左右。历年顶托期水位流量测次不参与绘制水位流量关系曲线。绘制历年水位流量关系曲线，见图7。从图中可以看出，历年水位流量关系整体呈逐年右移趋势。 6.1.1. 同水位级下流量变化分析 1) 相同水位的流量变化分析。根据低(17.50)、中(19.50)、高(22.00)水位及每年的水位流量关系曲线，统计每年同水位下的流量，各水位级极值见表1；挑选各个年代最高水位发生年份的流量作为代表年(本次分析采用实测资料，水位流量关系未进行延长，下同)，统计计算低、中、高水位级流量变化情况，见表2。 从表1、表2可以看出，水位级越高，流量极值比越小，中高水水位流量关系稳定，收敛程度越集中；极大值与极小值倍比为1.3~3.0倍之间；各水位级流量呈增大趋势。 图7. 虬津站历年水位流量关系线图 Table 1 List of river flow extreme values in the same water level at Qiujin statio 代表水位(m) 极大流量(m 3 ) 出现年份 极小流量(m 3 /s) 出现年份 流量变化值 绝对值(m 3 /s) 极值比 17.50 304 2009 103 1991 201 3.0 19.50 955 2013 586 1990 369 1.6 22.00 2082 2014 1575 2005 507 1.3 表1. 虬津站同水位级下流量极值统计表 2) 多年平均水位级下流量变化分析。虬津水文站多年平均水位为17.93 m，根据该站历年水位流量关系曲线推求其流量值，多年平均水位级下流量变化趋势见图8。 从图8可以看出，在多年平均水位级下，1983~2002年相应流量基本上下来回变动，2003年开始相应流量逐年偏大，2009年又开始下滑。 6.1.2. 同流量级下水位变化分析 1) 相同流量的水位变化分析 根据虬津站1983~2014年实测最大流量和历史调查洪水资料，采用P-III型曲线进行频率分析，求得虬津站各种频率设计洪峰流量(变差系数Cv = 0.64，Cs/Cv = 1.5)。本次分析以20%、50%、80%频率的流量作为代表流量，统计每年同流量下的水位，各频率流量相应水位极值见表3；挑选各个年代最高水位发生年份的流量作为代表年，统计计算各频率流量相应水位变化见表4。 从表3、表4中可看出，频率80%的流量级极高与极低水位差值为1.14 m，水位多年变化0.76 m (降低)，年均变化最大水位为−0.03 m，即同流量下每年水位降低0.03 m (1993~2014年)；50%流量级极高与极低水位差值为0.95 m，水位多年变化0.75 m (降低)，年均变化最大水位为−0.04 m，即同流量下每年水位降低0.04 m (2002~2014年)；20%流量级极高与极低水位差值为0.92 m，水位多年变化0.61 m (降低)，年均变化最大水位为−0.02 m，即同流量下每年水位降低0.02 m (1993~2014年)。 Table 2 List of typical year’s river flow in the same water level of Qiujin statio 项代 目表年 低水17.50 中水19.50 高水22.00 流量(m 3 /s) 累计差值(m 3 /s) 变率% 流量(m 3 /s) 累计差值(m 3 /s) 变率% 流量(m 3 /s) 累计差值(m 3 /s) 变率% 1983 134 617 1695 1993 114 −20.0 −1.49 643 26.0 0.42 1794 99.0 0.58 2002 157 23.0 0.90 737 120 1.02 1821 126 0.39 2014 265 131 3.15 892 275 1.44 2082 387 0.74 表2. 虬津站同水位级下代表年流量统计表 图8. 虬津站多年平均水位级下流量变化趋势 Table 3 The statistical table to the water level extremum by the same river flow of Qiujin statio 频率(%) 代表流量(m 3 /s) 最高水位(m) 出现年份 最低水位(m) 出现年份 水位变化值(m) 80 688 19.72 1992 18.58 2009 1.14 50 1340 21.32 1992 20.37 2008 0.95 20 2770 24.08 1998 23.16 2014 0.92 表3. 虬津站同流量级下水位极值统计表 Table 4 The statistical table to the typical years water level by the same river flow of Qiujin statio 项目 代 表年 P = 80%流量688 m 3 /s P = 50%流量1340 m 3 /s P = 20%流量2770 m 3 /s 水位 累计差值 年均变化 水位 累计差值 年均变化 水位 累计差值 年均变化 1983 19.71 21.30 23.77 1993 19.62 −0.09 −0.01 21.14 −0.16 −0.02 23.57 −0.20 −0.02 2002 19.36 −0.35 −0.03 20.98 −0.32 −0.02 2014 18.95 −0.76 −0.03 20.55 −0.75 −0.04 23.16 −0.61 −0.02 表4. 虬津站同流量级下代表年水位统计表(单位：m) 2) 多年平均流量级下水位变化分析 虬津水文站多年平均流量为286 m 3 /s，根据该站历年水位流量关系曲线反查其水位值，多年平均流量级下水位变化趋势见图9。 从图9可以看出，在多年平均流量级下，1983~2002年相应水位变化来回变动，2003年开始相应水位逐年下降，2009年又开始上升。 根据上述分析得出，虬津站水位流量关系变化较大，总体呈同水位下流量增大(同流量水位降低) 2002年以前变化较小，2002年以后变化增大，主要是受河道采砂影响，河床下切，过流能力增加。主要根源主要在于人为方面的影响，需要有方法和措施有效的制止挖沙等破坏断面的行为。 6.2. 万家埠水文站 万家埠站的流域内以山地为主，植被较好，流域平均年降雨量1600 mm，受地形影响，降雨分布不均，较大洪水多发生在6月份。一般暴雨过后11~20 h出现洪峰。绘制历年水位流量关系曲线，见图10。从图中可以看出，历年水位流量关系呈逐年右移趋势。 6.2.1. 同水位级下流量变化分析 1) 相同水位的流量变化分析。根据低(22.50)、中(25.00)、高(28.00)水位及每年的水位流量关系曲线，统计每年同水位下的流量，各水位级极值见表5；挑选各个年代最高水位发生年份的流量作为代表年(本次分析采用实测资料，水位流量关系未进行延长，下同)，统计计算低、中、高水位级流量变化情况，见表6。 从表5、表6中可看出，水位级越高，流量极值比越小，中高水水位流量关系稳定，收敛程度越集中；极大值与极小值倍比为1.3~205倍之间；低水极大值为极小值的205倍；年均变率最大49.8% (2005~2011年)；中水极大值为极小值的2.8倍；年均变率最大1.8% (2005~2011年)；高水极大值为极小值的1.3倍；年均变率最大为1.6% (1969~1977年)。 2) 多年平均水位级下流量变化分析 万家埠水文站多年平均水位为22.54 m，根据该站历年水位流量关系曲线推求其流量值，多年平均水位级下流量变化趋势风图11。 图9. 多年平均流量级下水位变化趋势 图10. 万家埠站历年水位流量关系线图 从图11可以看出，在多年平均水位级下，1965~1998年相应流量基本稳定，1999年开始相应流量逐年偏大。 Table 5 The statistical table to the typical years water level by the same river flow of Qiujin statio 代表水位(m) 极大流量(m 3 ) 出现年份 极小流量(m 3 /s) 出现年份 流量变化值 绝对值(m 3 /s) 极值比 22.5 558 2014 2.72 1974 555 205 25.0 1627 2014 584 1979 1043 2.8 28.0 3183 1977 2487 2005 696 1.3 表5. 虬津站同流量级下代表年水位统计表 Table 6 The statistical table to the typical years river flow by the same water level of Wanjiabu statio 项目 代 表年 低水22.50 中水25.00 高水28.00 流量(m 3 /s) 累计差值(m 3 /s) 变率% 流量(m 3 /s) 累计差值(m 3 /s) 变率% 流量(m 3 /s) 累计差值(m 3 /s) 变率% 1969 15.8 652 2810 1977 25.6 9.8 7.8 717 65.0 1.2 3180 370 1.6 1983 27.3 11.5 5.2 684 32.0 0.4 2880 70.0 0.2 1993 50.7 34.9 9.2 779 127 0.8 2650 −160 −0.2 2005 147 131 23.1 909 257 1.1 2490 −320 −0.3 2011 346 330 49.8 1140 488 1.8 2660 −150 −0.1 表6. 万家埠站同水位级下代表年流量统计表 图11. 万家埠站多年平均水位级下流量变化趋势 6.2.2. 同流量级下水位变化分析 1) 相同流量的水位变化分析。根据万家埠站1965~2014年实测最大流量和历史调查洪水资料，采用P-Ⅲ型曲线进行频率分析，求得万家埠站各种频率设计洪峰流量(变差系数Cv = 0.73，Cs/Cv = 3.0)。本次分析以20%、50%、80%频率的流量作为代表流量，统计每年同流量下的水位，各频率流量相应水位极值见表7；挑选各个年代最高水位发生年份的流量作为代表年，统计计算各频率流量相应水位变化见表8。 从表7、表8中可看出，频率80%的流量级极高与极低水位差值为2.15 m，水位多年变化0.57 m (降低)， Table 7 The statistical table to the water level extremum by the same river flow of Wanjiabu statio 频率(%) 代表流量(m 3 /s) 最高水位(m) 出现年份 最低水位(m) 出现年份 水位变化值(m) 80 990 25.85 1979 23.7 2014 2.15 50 1670 26.88 1988 25.07 2011 1.81 20 3120 28.94 2005 27.94 1977 1.00 表7. 万家埠站同流量级下水位极值统计表 Table 8 The statistical table to the typical years water level by the same river flow of Wanjiabu statio 项目 代 表年 P = 80%流量990 m 3 /s P = 50%流量1670 m 3 /s P = 20%流量3120 m 3 /s 水位 累计差值 年均变化 水位 累计差值 年均变化 水位 累计差值 年均变化 1969 25.65 26.69 28.30 1977 25.49 −0.16 −0.02 26.50 −0.19 −0.02 27.94 −0.36 −0.04 1983 25.64 0.15 0.02 26.78 0.28 0.04 28.61 0.67 0.08 1993 25.44 −0.20 −0.02 26.63 −0.15 −0.02 28.57 −0.04 0.00 2005 25.19 −0.25 −0.03 26.60 −0.03 0.00 28.94 0.37 0.05 2011 24.62 −0.57 −0.07 26.19 −0.41 −0.05 28.73 −0.21 −0.03 表8. 万家埠站同流量级下代表年水位统计表(单位：m) 图12. 多年平均流量级下水位变化趋势 年均变化最大水位为−0.07 m，即同流量下每年水位降低0.07 m (2005~2011年)；50%流量级极高与极低水位差值为1.81 m，水位多年变化0.41 m (降低)，年均变化最大水位为−0.05 m，即同流量下每年水位降低0.05 m (2005~2011年)；20%流量级极高与极低水位差值为1.00 m，水位多年变化0.21 m (降低)，年均变化最大水位为0.08 m，即同流量下每年水位升高0.08 m (1977~1983年)。 2) 多年平均流量级下水位变化分析。万家埠水文站多年平均流量为113 m 3 /s，根据该站历年水位流量关系曲线反查其水位值，多年平均流量级下水位变化趋势见图12。 从图12可以看出，在多年平均流量级下，1965~1998年相应水位变化不大，1999年开始相应水位逐年下降。 根据上述分析得出，万家埠站水位流量关系变化较大，总体呈同水位下流量增大(同流量水位降低)2000年以前变化较小，2000年以后变化增大，主要是受河道采砂影响，河床下切，过流能力增加 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 。