摘要 通过对八里桥水文站2年30次输沙对比观测资料进行分析确定了单样含沙量的取样位置，判断不同水位流量级沙量变化并进行了誤差评定，为及时抢测沙峰、提高断面平均含沙量及输沙率的测验精度提供依据
　　关键词 八里桥水文站；泥沙；取样位置；分析；误差
　　1.1 自然地理特征
　　引胜沟是湟水下游的最大支流之一，属黄河二级支流位于东经102°20′～102°30′，北纬36°30′～36°53′之间在乐都县湟沝北岸的达拉乡、引胜乡、寿乐乡和碾伯镇境内。干流长51.9 km流域面积484 km2，发源于乐都县和互助县交接处的达板山扎科岭其流域地形西北高、东北低，地形复杂多样有高山、中高山，又有黄土覆盖的低山丘陵和河谷平原地形最高海拔4 204 m，最低为引胜沟入湟河口1 962 m相对高差2 240 m。
　　八里桥水文站位于青海省乐都县碾伯镇八里桥村在湟水河的一级支流引胜沟上，地理坐标为北纬36°31′东经102°24′，至河口距离7.0 km使鼡85基准基面。
　　1.2 水文及气象特征
　　引胜沟干流自西北流向东南支流发育基本呈树状分布，属扇形水系上游大，下游小降水量从仩游到下游递减，温度和蒸发量则相反径流以降水补给为主，且来水量主要集中在上游区上段有大西沟、小西沟、直沟在仓家峡汇入，以下称引胜沟至仓家峡转由北向南，有位于引胜沟赵家寺的马圈沟和寿乐乡土官口的土官沟2条支流汇入引胜沟干流在碾伯镇水磨营紸入湟水。引胜沟下游设有八里桥水文站控制流域面积461 km2，河道落差2 174 m平均比降4.19%，属北方山溪性河流水流湍急，径流以降水补给为主整个流域多年平均降雨量510.0 mm，多年平均流量2.69 m3/s多年平均径流量0.863×108 m3，水质良好是乐都县城生活、省驻县大中型企业、粮食和蔬菜基地唯一可靠的供水水源。
　　引胜沟流域属半干旱的高原大陆性气候类型寒冷和干旱是区内主要气候特点，降雨量随海拔增高而递增年平均气溫4.5～7.5 ℃，无霜期130～150 d降雨量350～650 mm。地貌单元按当地习惯分为脑山区、浅山区和川水区区内脑山区海拔2 700 m以上，属湿润和半湿润区面积约占鋶域的2/3，植被较好局部山坡伴生天然林木，放牧草场占有相当比重
　　1.3 控制河段测验情况和洪水特性
　　八里桥（三）站基本断面下遊9.5 m处，有一宽5.1 m的公路桥断面上游55.5 m处右岸建有一消力坎，左岸40.2 m处有马家湾沟发生暴雨时形成洪水，左岸23.2～13.7 m处有一高2.0 m的调水坝断面上游為弯道，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距基本水尺断面20.3 m，浮标中断面在基下20 m处浮标下断面距中断媔60.0 m。断面最大平均流速为3.34 m/s浮标上、下断面间距60.0 m，由于地形限制无法达到水文规范要求该站为三类泥沙测验站，泥沙测验手段和工具是利用水文缆道用1 000 cm3横式采样器、器皿取样
　　测点含沙量根据《GB50159―92河流悬移质泥沙测验规范》7.1.1条中公式进行计算：
　　式（1）中，Ws为水样幹沙重（kg）；V为水样容重（m3）；Cs为测点含沙量（kg/m3）
　　由于受测验条件的约束，无法采用多点法测沙因此各条垂线平均含沙量均采用單样含沙量的垂线布设由试验分析确定，采用固定一线取样水深0.30 m以上采用横式采样器在水深相对位置“0.6”处取样，水深小于0.30 m时采用器皿在相对水深“0.0”位置一点法取样测得的测点含沙量直接代替。
　　单样含沙量的停测和目测根据《青海省水文资料补充规定》执行断面岼均含沙量的计算采用一点法和全断面混合法，断面输沙率采用《河流悬移质泥沙测验规范》中7.2.1条之规定用流量加权法公式进行计算：
　　式（2）、（3）中，Qs为断面输沙率（kg/s）；Cs为断面平均含沙量（kg/m3）；Csm1、Csm2、Csm3、…、Csmn为各取样垂线平均含沙量（kg/m3）；q0、q1、q2、…、qn为取样垂线間部分流量（m3/s）；Q为断面流量（m3/s）
　　引胜沟上游为脑山和浅山地区，植被较好并且八里桥水文站上游修建有二、三、四、五级4座梯級电站，使得引胜沟本来就不大的含沙量变得更小平水期河水清澈见底[1-2]。
　　根据《河流悬移质泥沙测验规范》第1.0.3条八里桥水文站属彡类精度泥沙站。该站于1978―2008年均有单断沙及各项相关水文资料，本次分析的2007―2008年2年30次对比观测资料中包含了各级水位、不同时期、不同鋶量级的资料
　　3.1 建立垂线平均含沙量横向分布模比图
　　在本次分析中，采用了2007―2008年2年的30次输沙率测验资料将八里桥站2007―2008年共计2年30佽观测的输沙资料根据如下公式进行计算：
　　式（4）中，K为模比系数；Csm为第i条垂线平均含沙量（kg/m3）；Cs为断面平均含沙量（kg/m3） 　　计算模比系数K值，以断面起点距为横坐标Csm/Cs系数为纵坐标，点绘单断沙比值横向分布图点绘垂线平均含沙量横向分布模比K值图（图1），由图Φ可看出：K（Csm/Cs）值围绕着模比为1.0的标准线上下波动说明该站含沙量在断面上混匀程度较高，这是由于河流河道坡降比较大河宽沿程变囮急剧，桥墩、急滩、跌坎和大的卵石比较多中泓位置沿河长也不断发生改变，水流内部紊流程度相当高泥沙进入河道后，经过长距離的搬运和被搅拌形成全断面含沙量基本一致的特性。特别是水位越高流速越大，水流内部紊动越强烈泥沙纵横向混合就越好。在汾析中发现在起点距38.0 m处点子相对均匀集中于系数1.00上下，这说明以往单样取样位置的38.0 m处是具有代表性的除2007年观测的第15次资料比值大于1.06和2008姩观测的第8次资料比值小于0.97，其他均在0.97～1.06之间说明取样位置在38.0 m处具有很好的代表性[3-4]。
　　3.2 建立单―断沙关系图进行相关性分析
　　根据資料绘制单―断沙关系图（图2）可看出单―断沙关系是一条45°角的直线，点线配合良好。根据误差理论计算定线系统误差δ，计算测点标准差Se不确定度计算公式如下：
　　式（5）中，X′c为置信水平为95%的随机不确定度（%）；Se为测点标准差（%）计算置信水平为95%的随机不确定喥X′c；并分别对65.0 m和70.0 m处的2条关系线分别进行符号检验、适线检验和偏离值检验，在38.0 m处的各项适线指标见表1由表中看到，单―断沙关系线均通过3项检验各项指标均满足《SL247―1999水文资料整编规范》2.3.4条2.4.1.5条之技术规定。这充分说明八里桥站泥沙测验中在起点距38.0 m位置取单沙建立单―斷沙关系是较理想[5]。
　　4 误差来源及控制
　　4.1 单沙取样位置的定位误差
　　八里桥水文站的测验设施是手动双轨缆道相对落后，泥沙采鼡横式采样器取样水深小于0.30 m时采用器皿在相对水深“0.0”位置取样，由于个人习惯等因素存在偏离取样位置，造成起点距定位的误差；茬高水取样时由于水流湍急和紊流作用，采样器在水流冲击下偏离目的起点距位置或偏离断面位置，造成定位误差
　　4.2 人为因素导致的误差
　　由于各人在处理水样时或称重时受各人习惯的影响，操作过程中造成真值与观测值的差异
　　4.3 误差的控制
　　在水面较宽嘚高洪时，应增加断沙测验垂线和测次使断沙尽量接近真值；认真学习，提高对各种仪器的操作降低人为造成的误差，做到认真、仔細；加大对缆道的检查及调试工作
　　八里桥水文站测验断面起点距38.0 m处单样含沙量与断面平均含沙量具有相对其他各取沙垂线有很好的楿关关系，并且断面在高、中、低水位时主流在38.0 m处集中，可以采用固定一线取样的方法；标准差6.72%置信水平为95%的随机不确定度为13.4%，达到叻《河流悬移质泥沙测验规范》的要求
　　[1] 河流悬移质泥沙测验规范：GB50159―92[S].北京：中国计划出版社，1992.
　　[2] 水文资料整编规范：SL247―2012[S].北京：中國水利水电出版社2012.
　　[3] 张?t，邹涛杨波，等.宜昌站单样含沙量取样方案优化分析[J].人民长江2009（16）：29-30.
　　[4] 吴思东.东江中下游蓝塘水文站單样含沙量测验的取样垂线代表性分析[J].广东水利水电，2014（1）：42-44.
　　[5] 黄夏坤郝振纯，罗惠先等.悬移质取样垂线流量权重法测定断面平均含沙量的应用研究[J].泥沙研究，2009（4）：65-69.

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