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水文业务知识资料--流量整编

湖南水文 发布时间: 2016-01-02 【字体:

  5.1  流量整编工作内容: 编制实测流量成果表和实测大断面成果表绘制水位流量(ZAZV)关系曲线水位流量关系曲线分析和检查数据整理整编逐日平均流量表和洪水水文要素摘录表绘制逐时或逐日平均流量过程线单站合理性检查编写整编说明书。

  5.2  不稳定的水位流量关系的影响因素较多,随其受主要影响因素不同,水位流量关系中测点分布也不相同(受冲淤影响的水位流量关系由于同水位的面积增大或较小,使水位流量关系受到断面冲淤变化的影响受变动回水影响的水位流量关系由于受下游回水顶托影响,使水位抬高,水面比降较小。与不受回水影响比较,同水位下的流量偏小受洪水涨落影响的水位流量关系,由于受洪水波产生附加比降的影响,使洪水过程的流速与同水位下稳定流时的流速相比,涨水时流速增大,流量也增大;落水时,则相反。即涨水点偏右,落水点偏左,峰、谷点居中间。受水生植物影响的水位流量关系,在水生植物生长期,过水面积减小,糙率增大,水位流量关系点子逐渐左移;在水生植物衰枯期,水位流量关系逐渐右移受结冰影响的水位流量关系,水位流量关系点子的分布,总的趋势时偏在畅流期水位流量关系的左边。受混合影响的水位流量关系,在混合因素的影响下随着主导作用的某种因素的变化,其水位流量关系点子随之变化。)

  5.3 对水位流量关系点子分布中比较突出反常的测点,应进行认真分析,找出原因.如系水力因素变化所致,应作可靠资料使用;如属于测验或计算方面的错误,则应予以改正..无法改正的可以舍弃。

  5.4 单一线法定线推流符合以下要求: 1)点绘水位流量、水位面积、水位流速关系,通过点群中心分别绘出相应的三条光滑的关系曲线,控制条件无特殊变化,水位流量关系曲线不应反曲。2)所绘的三条曲线,应互相对照,使在曲线上查读的各级水位流量应等于相应的面积与流速的乘积,其偏差应不超过±2%±3%

  5.5 对于测站控制条件和河床在一定时期内基本稳定,但在局部时段内存在变化或结冰影响的测站,可采用临时曲线法定线推流.采用此法要求测次较多、能控制变化过程的转折点。定线推流符合以下规定(分析确定相对稳定时段和关系点分组,按定单一曲线的要求,分别定出各稳定时段的水位流量关系曲线;两相邻曲线间的过渡,应根据过渡段的水位变化和关系点的分布情况,可分别采用自然过渡、连时序过渡、内插曲线过渡等方法使用时段长的曲线采用插值法或拟合曲线法计算流量;过渡曲线采用插值法或直接查读流量。)

  5.6 对于受经常性冲淤、受水草生长影响或结冰影响的测站,可采用改正水位法定线推流。要求流量测次足够多,分布均匀,流量精度较高且能控制流量变化的转折点。定线推流符合以下规定(点绘水位流量关系,绘制一条稳定的水位流量关系曲线即标准曲线计算水位改正数以水位改正数为纵坐标,时间为横坐标,参照水位趋势线或其它图表,点绘水位改正数过程线观测水位加水位改正数得出改正水位,用改正水位推流)

  5.7 对于结冰期无冰塞、冰坝壅水现象或受水草生长影响的测站可采用改正系数法推流。要求和规定同改正水位法。

  5.8 对于受变动回水影响,且断面稳定的测站,可采用等落差法定线推流。采用此法时,用上、下断面间的落差计算的比降应能代表基本水尺断面处的水面比降;各级水位、各种落差情况下,测点较多并均匀分布。定线推流可采用以下方法(假定不同水位不同落差的流量符合公式: 即同水位下流量比等于落差比。计算各实测点的落差值,并按落差大小排序根据落差变幅和测点分布,划分等落差点组,每组落差的均值代表该组的等落差,分别定出各组测点的水位流量关系,并按次序编号根据落差确定推流曲线线号,由水位在相应的曲线上推算流量;当落差值在相邻曲线落差值之间时,在两根曲线间内插推流)

  5.9 受变动回水影响的测站,可采用定落差定线推流;(要求测验河段均匀顺直,河底较平坦,稳定流时的水面比降接近河槽底坡。)可采用落差指数法定线推流(要求测验河段顺直,河槽基本稳定且落差具有代表性)受洪水涨落影响的测站可用校正因素法定线推流,采用校正因素法时,水位流量关系宜呈单式绳套,对复式绳套应分割后分别进行校正。

  5.10 受洪水涨落影响的测站可采用抵偿河长法定线推流,要求测验河段基本稳定,且下游不受变动回水影响。定线推流采用以下方法上游站水位法: 1)用试错法确定上游适当地点的水位与本站断面流量,采用单一曲线法定线。2)用上游水位,依关系曲线计算流量 本站水位后移法: 1)在一个抵偿河长内,中断面的水位和河段槽蓄量及下断面流量之间呈单值关系;2)确定后移时段初值: 通过实测的水位流量关系点据中涨落率为0的点初定一条稳定的水位流量关系曲线,挑选几个有代表性的涨落率大的测点,分别求出各测点距初定水位流量关系曲线的纵差,除以相应测点的涨落率,求其平均时间,作为后移时段的初始值; 3) 试错法确定zQ关系曲线: 给定各种不同的后移时段,以测流平均时间后移一个时段后的水位与实测流量建立关系,以满足单一曲线定线要求且水位流量关系曲线不确定度最小者为最优。若各级水位的后移时段不是常数,应按水位级分别确定。4) 以某瞬时后移一个最优时段后的水位,在zQ关系曲线上推算出的流量,即为该瞬时流量

  5.11 受某一因素或多种因素混合影响的测站,可采用连时序法定线推流。采用此法要求流量测次应较多,并能控制水位流量关系变化的转折点。定线推流应采用以下方法: (分析各时段影响因素,点绘水位流量、水位面积和水位流速关系图,依测点时序分析,并参照水位过程线,根据主要影响因素分定线时段根据各时段的主要影响因素,分析水位面积和水位流速关系变化趋势,依实测流量测点的顺序点绘水位流量关系曲线。连绘的水位流量关系曲线为绳套型曲线时,其绳套顶部或底部应分别与相应洪水峰顶或谷底水位相切。过渡线与临时曲线或稳定曲线衔接时,亦应相切。在一次洪水的涨落过程中应通过测点中心定线用瞬时水位直接在相应时段的曲线上推算流量。)

  5.12 受断面冲淤、变动回水、水草生长和结冰等多种因素影响使水位流量关系紊乱的测站,可采用连实测流量过程线法定线推流。此法要求测次较多,能控制流量变化过程。定线推流应采用以下方法: (在水位过程线上,选用适当比例尺点绘实测流量点比较水位过程线与实测流量点的趋势,分析水位流量、水位面积、水位流速关系曲线,若受结冰影响则参照冰情和气温变化过程,插补出缺少测次的峰顶、谷底和起涨点的流量。根据测站特性,将实测流量点连成光滑的过程线以推流时间在过程线上查读流量)

  5.13 水文站因故未能测到洪峰流量或最枯水流量时,为推求全年完整流量过程,必须对水位流量关系曲线高水或低水作适当的延长。曲线延长的幅度应符合下列规定: 高水延长部分不应超过当年实测流量所占水位变幅的30%,低水部分不应超过10%。高水延长幅度超过上述标准应采用两种以上方法延长以验证,并在有关成果表中对延长根据作出说明。高水延长幅度在30%~50%以内,低水延长幅度在10%15%以内时,一般需分局审查后才能延长,高水延长幅度大于50%,低水延长幅度大于15%时,需由分局审定后报省局会商决定。

  5.14 高(低)水延长方法:

      一、河床比较稳定,水位面积、水位流速关系点子比较集中,曲线趋势明显的站可根据水位面积、水位流速关系曲线作高(低)水延长。延长时可采用以下方法: (先根据最近实测的大断面资料,绘出水位面积关系曲线高水的水位流速曲线,常趋近于与纵轴接近平行的直线;低水水位流速曲线在断面无深谭情况下,常是向上凹的曲线。根据此特性,可顺实测的水位流速关系曲线趋势向上或向下延长以延长部分的各级水位的流速乘以相应面积得相应流量。据此便可绘出延长部分的水位流量关系曲线。)

      二、用水力学公式延长

      1、曼宁公式法适用于河道整直、河床底坡平坦、断面均匀稳定的测站(    A: 面积 R: 水力半径  I: 水面比降n: 糙率)

  有糙率和比降资料的测站,可点绘水位与糙率关系曲线,并延长至高水。高水时无实测比降时,可由洪痕推算洪峰时得比降,并可点绘水位与比降关系曲线,延长至高水,进行验证无糙率和比降的测站,根据实测流量资料,计算 的值,并点绘z 关系曲线,一般高水部分 接近常数,故可顺势沿平行纵轴的方向延长至高水。若高水漫滩,则主槽和漫滩部分应分别计算流量进行延长)

     2 曲线法: 适用于断面窄深的单式河槽,无显著冲淤,高水糙率和比降变化不大的站。原理为谢才公式。

  若以平均水深代替R,高水时 为常数则上式化成 ,即高水部分Q 成直线关系,据此可以作高水延长。

  三、参照历年水位流量关系曲线延长(若测站控制基本稳定,河床变化不太剧烈,河底坡降无突出变化,基本水尺位置未迁移或迁移距离很近,落差很小,其历年水位流量、水位面积、水位流速关系曲线无突出变化时,则各年水位流量关系曲线常接近平行,则可参照历年水位流量关系曲线作高水延长。延长时将历年和本年水位流量关系曲线合绘在一起,按历年曲线趋势,参照本年断面冲淤、流速和比降变化情况,向上延长)

  四、以断流水位为控制作低水延长时应以断流水位和流量为零的坐标为控制点,将水位流量关系曲线向下延长至需要的水位处。断流水位的确定可采用下列方法: 根据测站纵横断面资料确定法: 如测站下游有浅滩或石梁,则以其顶部高程作为断流水位;若下游较长距离内河底平坦,则以基本水尺断面最低点高程作断流水位。分析法: 如断面整齐,在延长部分的水位变幅内,河宽变化不大,且无浅滩、分流现象时采用此法。图解法。

  5.15 逐日流量可采用下列方法推求: 凡使用时段较长的水位(或其它水力因素)与流量(或流量系数)关系曲线,可编制水位流量关系表或其它推流检数表。制表时,所有内插的流量与曲线的偏差,在曲线的上中部应不超过±1%,下部不超过±3%。表上的流量增量值,正常情况下随水位增高而逐级增大。换用曲线前后的流量应衔接,低水放大曲线接头处的流量必须一致。日平均流量的推求可采用如下方法: (1、用日平均水位推求日平均流量;2、用瞬时流量计算日平均流量包括算术平均和面积包围法;3、日平均流量计算误差限度: 面积包围法求得的日平均值为标准值,用其它方法求得的日平均值与其相比,其允许相对误差: 中高水为±2%,低水为±5%,流量很小时可适当放宽。4、年头年尾与上下年流量应衔接。)

  5.16 将历年(近10年)水位流量关系曲线进行对照时的检查内容为: 高水控制较好,冲淤或回水影响不严重时,历年水位流量关系曲线高水部分的趋势,应基本一致历年水位流量关系曲线低水部分的变化,应该是连续的,相邻年份年头年尾曲线应该衔接或接近一致水情相似年份的水位流量关系曲线,其变动程度相似用相同方法处理的单值化曲线,其趋势应是相似的。如发现异常情况,应检查原因。

  5.17 流量与水位过程线对照时检查的内容: 除冲淤特别严重或受变动回水影响及其它特殊因素外,两种过程线的变化趋势应一致,峰形一般应相似,峰、谷相应。流量过程线上的实测点,不应呈明显系统偏离,水位过程线上的实测点应与过程线基本吻合。(对照时,如发现反常情况,可从推流所用的水位、方法、曲线的点绘和计算等方面进行检查。)

  5.18 对中、小河流站,或发现资料有问题,须加引证的站,应进行降水与径流关系对照检查。主要检查径流系数的变动范围,分析规律,发现较大问题。影响降水与径流的因素虽然复杂,单一定地区各次洪水与径流关系的变动有一定范围。可与往年径流系数比较,如相差很大或明显不合理,须深入检查原因。                    

  5.19关系曲线检验及定线指标:                                                       

  水位流量关系曲线定线精度指标

   

  定线方法

  定线精度指标

  系统误差(±%

  随机不确定度(±%

  一类精度水文站

  单一曲线法

  1

  8

  水力因素法

  2

  10

  二类精度水文站

  单一曲线法

  1

  10

  水力因素法

  2

  12

  三类精度水文站

  单一曲线法

  2

  11

  水力因素法

  3

  15

    注: 1、临时曲线定线指标同单一线法   2、采用水面浮标法测流定线随机不确定度可增大2%4%

       3、用比降~面积法测流的水位流量关系定线可参照水力因素法   4、巡测站定线随机不确定度可增大2%

  5.20 稳定的水位流量关系曲线、临时曲线法的主要曲线及经单值化处理的单一线,均应计算关系点对关系线的标准差和随机不确定度。实测关系点据与关系线无明显系统偏离氏,系统误差可采用测点(或校正点)对关系线相对误差的均值。

  5.21 关系曲线为单一曲线、使用时间较长的临时曲线及净单值化处理的单一线,且测点在10个以上者,应做符号检验、适线检验和偏离数值检验。符号检验(检验所定关系曲线两侧测点数目是否均匀合理)适线检验(检验实测点偏离曲线正负符号的排列情况,借以检验曲线是否用明显系统偏离)偏离数值检验(检验测点偏离关系曲线的平均偏离值是否在合理范围以内)。 间测流量资料,且校测资料大于5次的,为判定原定曲线是否能继续使用,或判断相邻年份、相邻的时段是否分别定线,均应进行t(学生氏)检验。

  水位流量关系合并定线精度指标

      相对误差

             %

      水位级

  一类精度水文站

  二类精度水文站

  三类精度水文站

  高水

  4

  6

  8

  中水

  5

  8

  10

  低水

  8

  12

  15


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