河道流量资料整编分析.docx

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河道流量资料整编分析

河道流量资料整编

第一节流量资料整编的工作内容

一、编制实测流量成果表

二、编制实测大断面成果表

三、绘制和分析Z~Q、Z~A、Z~V关系曲线

并按规定作曲线检查和标准差计算及三种检验。

四、确定推流时段表，推求逐时、逐日平均流量。

五、编制逐日平均流量表，水文要素摘录表

此项计算现在均有计算机输出，特征值均从瞬间值中挑选。

六、绘制逐时或逐日平均流量过程线（用红色铅笔绘）

第二节水位~流量关系的绘制

一、水位~流量关系曲线作用及绘制目的

我们经常说水文站的水位~流量关系，一般指基本水尺处的水位与通过断面的流量之间的关系。

作用及绘制目的：

由于流量的实测比较复杂，又不能逐时施测，在水势平稳时期是隔几天测一次，所以流量整编工作是借助于已建立的水位—流量关系，由逐时或逐日的水位来推流量。

二、实测流量成果表的编制

本表编制目的是：

一年内各次实测流量的主要指标，它是一项刊布成果，编制本表主要的目的是：

（1）用以审查和分析实测流量资料，由表中编列的全部各项实测流量的测法，应用系数以及水面宽、比降、糙率等指标，可以系统地了解测验中是否存在较大问题，如全年流量测次共多少，各月或洪、枯水测次分布情况，流速仪、浮标或其它方法的测次各多少，全年用过多少几架流速仪，中间在什么时候更换的，浮标系数或流速仪水面一点法流速系数等。

这些情况都有助于检查和分析突出的Z~Q关系点子。

（2）据以点绘Z~Q、Z~A、Z~V关系曲线，从流量测验记录中将全年各测次的水位、流量、面积、流速编制成表以后，可使点绘工作方便，并可减少点绘的错误。

（3）刊布后作为了解测站断面的面积，流速，水面宽，水深，水面比降和糙率等断面特性及实测资料情况之用，表中所列实测项目，为规划设计时的常用参考数字，故需刊布，有时为深入了解测站水文特性，也要应用这些资料来分析。

三、水位流量关系曲线的绘制

在绘制Z~Q关系曲线时，一般需同时点绘Z~A、Z~V关系点子，以便互相对照分析，定出合理的Z~Q关系曲线，绘制Z~Q关系曲线，应注意以下几点：

1.以同一水位为纵坐标，自左至右，依次以Q、A、V为横坐标点绘于普通坐标纸上，根据变幅选定适当比例尺。

最好取1、2、5的倍数。

以便查读。

使Z~Q、Z~A、Z~V关系曲线分别与横坐标大致成45º、60º、60º的交角。

并使三条曲线互不交叉。

测次多、点子散乱，可分期绘几张图，最后绘一张总图。

2.点绘关系点子时，不同的测流方法，用不同的符号表示。

为了保证前后年资料衔接，在图中应绘出上年末和下年初的点子，用不同符号或颜色表明。

需点绘3~5个点子。

3.Z~Q关系曲线的低水部分，最大读数误差不得超过2.5%否则，应加绘放大图，流量很小或点子很少时，可适当放宽5.0%。

4.点绘流量时，应用实测流量成果表资料点绘，校核点子时，用原始资料进行校核。

以便检查实测流量成果表填制是否正确。

5.图中涉及到的量的名称均用相应的国标符号表示。

水位—Z、流量—Q、面积—A、流速—V

其单位用相应的计量单位表示。

6.图名按照“XXXX年XX河XX站Z~Q、Z~A、Z~

关系曲线图”名称填写，在每张图名的右侧按时序，用分数形势注明每张图的排列序号（分母为全年总张数，分子为每张图序号），图中字体，字形要统一。

7.关系图中列出推流时段表和绘制说明表，其格式如下。

推流时段表

推流止时

曲线

号数

流量

测次

最高

水位

最低

水位

月

日

时分

绘制说明表

工作内容

姓名

日期

点绘

校核

定线

审查

8.在测验中使用不同测验方法应在图中按以下标识符表示。

○——流速仪精、常测法（实测断面）

●——流速仪常测法（借用断面）

◎——流速仪简测法

Δ——全断面浮标法（实测断面）

▲——全断面浮标法（借用断面）

▼——中泓浮标法或漂浮物法

X——比降——面积法

*——ADCP

所用符号应在图中注明

9.流量定线应根据测验情况和关系点分布所受的主要影响因素，确定曲线走向，定线要考虑趋势的合理性，避免不加分析的见点连线和任意舍弃点子的现象。

10.曲线的高水延长采用虚线，低水放大：

流量大于10m³/S时，读数误差超过2.5%的部分，应另绘放大图。

流量等于或小于10m³/S时，读数误差超过5.0%的部分，应另绘放大图，流量小于等于0.1m³/S，不再进行放大。

估读数值不能超过两位，否则也应绘放大图。

11.曲线接头测点数及误差

水位——流量关系曲线年头，年尾应分别绘出年末和下年初各3—5个测点，接头误差应≤2.5%

第三节水位—流量关系的类型

一、稳定的水位—流量关系

1.稳定的条件：

水位流量关系是否稳定，主要取决于影响流量的水力因素。

可用曼宁公式来说明。

=

Q=A

=

A

Q——流量

A——面积

——断面平均流速

n——河床糙率

R——水利半径R=A/PP——湿周宽浅河道=水深

I——水面比降

要使水位~流量关系保持稳定，必须在同一水位下，A、R、n、I等因素均保持不变，或者虽各因素有变化，但其之间的变化能相互补偿。

这样，同一个水位就只对应一个流量。

Z~Q就成为单一曲线。

在天然河道里，Z~Q关系能长期地维持稳定的情况是很少的，只是变动程度有大有小而已。

因为各个河流各个断面的水力因素各不相同的，因此每一个测站的Z~Q关系曲线都不相同。

同时，这些水力因素也可能随时间的转移而发生变化。

因此，同一测站的Z~Q关系也会因时而异。

2.稳定的Z~Q关系点的分布

关系点子密集，分布成一带状，75%以上的关系点子不超过允许误差，关系点子没有明显系统偏离。

二、不稳定水位—流量关系的几种形式与影响因素。

天然河道里，水位—流量关系能保持长期稳定的很少。

当测站控制条件较差，（河槽控制，断面控制）各水力因素因时发生改变，又不能互相补偿，则形成不稳定的Z~Q关系。

根据影响因素不同，分析以下几种：

1、受冲淤影响的水位—流量关系

测站控制发生冲淤变化时，由于同水位的面积增大或减少，使水位—流量关系受到相应的影响，在多少河流中，这种现象尤其显著。

（1）从冲淤发生时间持续分为：

经常性冲淤和不经常性冲淤

（2）从冲淤范围分为：

普遍冲淤和局部冲淤

a、经常性冲淤，水位—面积、水位—流量关系点子分布散乱。

b、不经常性冲淤，水位流量、水位面积关系点子随时间分布成几个带组，而且在某一时段从一个带组过渡向另一个带组。

c、普遍冲淤：

水位流量，水位面积关系点子纵向平移。

d、局部冲淤：

冲淤前后，水位—流量关系曲线趋势改变与水位—面积关系变化不一定相应。

z、受变动回水影响的水位流量关系

受变动回水影响的测站，在回水影响，由于下游水位抬高，水面比降减小，相同水位下，与不受回水影响的流量减小，流量也减小。

形成变动回水的原因，主要来自下游，如支流顶托，拦河坝蓄水、水塞、冰坝等。

受变动回水影响的测站，Z~Q、Z~

关系点子的分布很散乱，Z~A关系，呈带状分布。

3.受洪水涨落影响的水位流量关系

洪水波在河道中传播，上游涨水早于下游，故河段中比降较同水位下稳定流时的比降为大，落水也是上游先于下游。

故同水位的比降较稳定流时为小，涨水时的流速，较同水位下稳定流时的流速增大，落水时的流速，则比同水位下稳定流时的流速小。

受洪水波的影响的测站，水位与面积关系点子分布为带状，水位—流量，水位—流速关系点子的分布相应为逆时针方向的绳套曲线。

4.受水生物影响的水位—流量关系

河床生长水生植物的测站，当水生植物逐渐繁茂时，由于过水面积减小，糙率增大，使Z~Q关系点子逐渐左移，等到水生植物衰死，Z~Q关系点子又逐渐右移，Z~Q、Z~

关系点子散乱偏于左侧。

5.结冰影响的水位—流量关系

有效过水面积减小，摩阻增大，水位—流量关系点子的分布，总的趋势是结冰期的点子偏在畅流期水位—流量关系曲线的左边。

6.受混合影响的水位流量关系

Z~Q关系受到两种以上因素的影响，且其影响都比较显著时，称为受混合影响，常见的有：

受洪水涨落与冲淤变化，冲淤与回水等等。

在混合影响下，Z~A、Z~

、Z~Q关系点子的分布常常比较散乱，要仔细分析，不同时期，主要因素的变化的规律性。

第四节水位—流量关系分析注意的事项

上面分析了不同因素影响下的水位流量关系特性。

但在水位流量关系图上，关系点子的分布还受测验误差、测验问题的影响，甚至会造成假象。

譬如，一个时期测流借用同一个断面资料，可能将有冲淤变化的站造成断面稳定假象；反之，测量误差很大，又可能将稳定的站造成不稳定的假象。

水力因素的变化和测验的误差或问题，都会造成关系点子的散乱，但整编时对两类问题的处理，却有本质的不同。

因此，在进行水位流量关系分析时，要力求将水力因素的变化和测验的误差或问题的影响分辨清楚。

为要作到这一点，在分析时，要很好地了解测站河流特性和测验工作情况、误差幅度，实事求是的深入细致地进行分析。

盲目信任每个测点，顺点连线，会使一些可以消除的偶然误差消除不了；反之，若把水力因素影响的偏离也看成是测验误差，也会歪曲实际情况。

两者都会降低整编成果的精度，都要注意避免。

1.要把水利因素的变化与测验误差分辨清楚。

2.不要盲目相信每个测点，顺点连线，这样无法消除偶然误差。

3.不要把水利因素影响看成是测验误差，这样会歪曲实际。

第五节突出点的检查和分析

水位流量关系的分布中，常可发现一些比较反常的测点，应认真进行分析，找出反常的原因。

突出点的出现原因，有可能是测验误差较大，也可能是特殊水情造成的。

因此，在分析批判时，一定要慎重对待，不能笼统地归结到人为的错误，予以舍弃。

一、分析突出点时流速横向分布图表

1.横断面和流速横向分布图

流速的横向分布，一般与断面形状相似，主流流速大，滩地流速较小，利用此图可进行对比分析。

2.水位与各种水力因素关系图

水位与水面宽、平均水深、最大水深、最大流速等因素之间的相关关系，从水位与水力因素图上，往往看出某个水力因素在突出点前后的变化过程，容易发现反常原因。

3.水深与流速关系图

流速的垂线分布。

二、检查原因

检查突出点产生的原因，可遵循逆工序进行，首先要从关系图的点绘着手，检查是否点错，点绘正确时，再仔细检查原始记录，检查计算方法和计算过程，（重点检查改动部分）有无错误，若点绘、计算均没有错误，再从测验方面检查，造成错误的原因，主要有以下几个方面。

1.水位方面：

水尺零点高程是否用错，水位观测或计算是否有错，相应水位计算是否正确等方面。

2.断面测量的错误

（1）测深垂线过少或分布不均，如在陡岸岸边或断面形状转折出未测水深，可使面积偏大或偏小。

（2）测深可能偏大或偏小。

（3）铅鱼拉偏锁太松，不在断面线上。

（4）水深大时，测深悬索偏角太大，未加改正，使面积偏大。

（5）浮标测验时，断面借用不当。

3.流速测量的错误

（1）测速垂线的测点过少，分布不均，可使流速偏大或偏小。

（2）用流速仪测流时，超过使用范围，公式使用错，仪器超出使用范围，没有封存。

（3）速历时过短，未消除脉动影响。

（4）悬索偏角大，测点位置不准，流速仪不水平。

（5）风向，风力影响。

（6）流向偏角过大>10°，未作改正。

（7）浮标测流定位不准，浮标系数用错，投放不均匀。

（8）含沙量的变化

三、问题处理

1、如突出点是由于水力因素变化或特殊水情所造成，则应作为可靠资料看待。

2、如突出点是由测验错误造成，能够改正的应尽可能改正，确定无法改正的，可以舍弃，应说明原因。

3、有时查不出原因，可作为可疑资料，作适当处理。

第六节Z~Q关系曲线的绘制

一、稳定的Z~Q关系曲线的绘制

稳定的Z~Q关系曲线即单一曲线，它适用于测站控制好，各级Z~Q关系都保持稳定的情况下使用。

如Z~Q关系点子密集，分布成一带状，点子没有系统偏离，且有75%以上的中高水位的测点与平均关系曲线的偏离不超过下表误差范围，就可以定单一曲线。

虽受洪水涨落影响，但涨落水支线偏离很小者，也可定单一线。

单一线法定线允许误差表

站类相对误差水位

控制站

区域代表站

小河站

高、中水

±5.0~8.0

±8.0~10.0

±10.0~12.0

低水

（一）

±8.0~10.0

±12.0~15.0

±15.0~20.0

低水

（二）

±10.0~15.0

±20.0~25.0

±25.0~30.0

浮标法的测点，误差还可以增大±3.0%

高、中、低水的划分标准：

低水

（二）：

历年水位变幅（ΔZ）10%以下或平均水深小于0.2以下。

低水

（一）：

历年水位变幅（ΔZ）10%~25%

中水：

历年水位变幅（ΔZ）25%~75%

高水：

历年水位变幅（ΔZ）75%以上。

二、定线和推流方法

（1）绘制曲线：

点绘Z~Q、Z~A、Z~V关系→目估→通过点子中心→徒手描绘三条曲线→用曲线板修匀使曲线平滑→点子均匀分布在曲线两侧→尽量照顾测验精度高的测点。

点群中心的计算内容：

每组水位，流量的算术平均值；修正曲线，用流速x面积=流量，应近似等于曲线上查得的流量值，其偏差应不超过±2%~±3%，否则，应修正曲线；推求流量。

二、临时曲线的绘制

1.使用条件：

用于补经常性冲淤的测站，或处理结冰影响的Z~Q关系。

基本假定——河床有相对稳定时期，冲淤变化发生在比较短暂的时段内，此时段是断面变化的过渡时期，在稳定的时期内，各定一条Z~Q关系曲线。

称为临时曲线。

在断面变化的过渡时期，则用过渡处理。

（1）自然过渡

高水过渡

低水过渡

（2）连时序过渡：

在过渡时段参照水位过程线与该时段内的实测点用连时序法连出过度线。

过度曲线不具有稳定曲线的性质，可以反曲。

因冲淤变化是渐变的，过度曲线应是一条平滑的曲线，其开始与结束处应与临时曲线相切。

如过渡时段跨过峰顶，则应与峰顶水位相切。

（3）内插曲线过渡水位变化平缓或起伏小绘制过渡不便时可采用几条均匀内插曲线推流。

（4）两相邻临时曲线合并的条件

相互偏离不超过下列误差，可合并定线，合并定线后的曲线应有75%的点子误差符合单一曲线定线允许误差。

临时曲线法合并定线允许误差

站类

相对误差%

水位

控制站

区域代表站

小河站

高、中水

3.0~5.0

5.0~8.0

8.0~10.0

低水

（一）

5.0~8.0

10.0~12.0

12.0~15.0

低水

（二）

10.0~12.0

12.0~15.0

15.0~20.0

三、受冲淤变化影响水位—流量关系曲线（略）见实例

四、受洪水涨落影响水位—流量关系曲线（略）见实例

五、受变动回水影响水位—流量关系曲线（略）

六、连时序法Z~Q关系曲线（参照水位过程线）

七、实测Q过程线法

第七节水位—流量关系曲线的延长

有时由于某些原因，（超过测洪标准，设施冲毁，人为）没有实测到洪峰流量或最枯流量。

我们就必须将Z~Q关系曲线延长，这样才能推算出全年完整的流量过程。

一、曲线延长的原则

高水延长决定全年最大流量数值，低水流量虽小，但如果延长方法不正确，误差可能较大，且影响历时较长，因此，对高、低水延长必须要慎重。

一般情况下，高水延长不应超过当年实测流量所占水位变幅的30%，低水部分延长不应超过10%，如果超过这个范围，应用两种延长方法作比较，使成果比较可靠，同时应在整编说明书中作专题说明。

二、高水曲线延长的方法（3种方法）

1.根据Z~A、Z~V关系曲线作高水延长。

对于河床比较稳定的测站，Z~A、Z~V关系点子较集中，可据以延长Z~Q关系曲线，方法是：

（1）根据最近实测大断面资料，计算Z~A，绘出Z~A曲线。

（2）高水位的Z~V关系曲线通常趋于直线，且与纵轴接近平行，根据此特性，可顺趋势延长实测流速曲线。

（3）将延长的Z~A、Z~V两者相乘，得出相应水位的流量，以定出延长的Z~Q关系曲线。

延长要绘虚线。

2.用水力学公式作高水曲线延长

（1）用曼宁公式延长

=

只要分别求得n、I即可算出流速V

使用条件，河道顺直，底坡平坦，断面稳定。

方法如下：

a、有糙率、比降资料的站

点绘Z~n关系曲线→延长Z~n曲线求出高水时的n值，有实测的I值→由大断面资料算出平均水深

，面积→即可计算V、Q以此延长水位—流量关系曲线。

高水没有比降资料，可由洪水痕迹推算比降。

b、没有n和I资料的测站

可根据实测流量用

=

计算各组水位的

的值，即

=

→（已知）→点绘Z=

→高水部分

接近于常数。

高水部分按顺序趋势沿平行于纵轴的方法延长

由实测大断面资料→点绘Z~F·

关系曲线→

·

两者相乘→就得出流量。

（2）有谢才公式法延长

使用条件：

断面为窄深河槽，无显著冲淤，高水n、I变化不大的站。

Q=CA

C——谢才系数

A——面积

R——水力半径

I——水面比降

公式变形后Q=C

A

在高水部分C

值近似常数

故上式可写为Q=KA

直线方程

即高水部分时，Q~A

近似直线关系，据以延长高水曲线。

方法如下：

a、由实测大断面资料，实测Z~Q关系曲线，计算Q~A

关系点。

Q~A

关系计算表

水位

流量

面积

河宽

平均水深

A

b、由上表计算出的数值，点绘Z~A

关系曲线和Q~A

关系曲线。

c、顺实测部分Q~F

关系曲线趋势按直线向上延长。

然后以不同的水位→在的Z~F

曲线上，求出A

值→以求出的A

值在Q~A

关系线上查出相应的流量→点绘在原Z~Q关系曲线上→连成平滑的高水延长线。

3.参照历年Z~Q关系曲线作高水延长

如果测站冲淤变化不明显，坡降无突出变化，则各年的Z~Q关系曲线高水部分常常接近平行，据此特性作高水部分延长。

把历年和本年的Z~Q关系曲线套汇在一起，然后根据历年曲线的趋势，作高水延长。

三、低水曲线延长方法

按断流水位延长

Z=

用Qb=

求出b点的Q，再求出b点的Zb，带入上式

四、流量资料的单站合理性检查

1、历年Z~Q关系曲线套汇检查

2、与水位过程、流量过程线合绘检查

3、与降水径流关系和理性检查

定线实例