1、第九章 流量資料整編,目前，水文測(cè)站施測(cè)的流量資料，并不是逐日逐時(shí)連續(xù)進(jìn)行的，一般每年施測(cè)流量的次數(shù)少的僅十幾次，幾十次，多的也只有一二百次，絕大多數(shù)測(cè)站用實(shí)測(cè)的流量資料連不出流量過程線來。國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門所需的流量資料是系統(tǒng)的流量資料，即應(yīng)有總量、過程和各種特征值。這樣就需要對(duì)測(cè)站所測(cè)的零散的原始資料，分析整理，按科學(xué)的方法和統(tǒng)一的格式，整編成具有足夠精度的、系統(tǒng)的和連續(xù)的流量資料并刊印成冊(cè)。流量資料的這種整理過程稱為流量資料整編。 常用的基本方法是率定流量與其他水文要素之間的關(guān)系，用其他水文要素的過程來推求流量過程。,流量資料整編的主要工作環(huán)節(jié)有兩個(gè)：一個(gè)是定線，對(duì)于河道站,通常建立Z-Q關(guān)

2、系曲線，一個(gè)是推流，根據(jù)Z-T，推求Q-T。 定線工作就是根據(jù)實(shí)測(cè)的流量資料率定出與流量關(guān)系密切的水文要素之間的關(guān)系；用水文要素和率定的關(guān)系推求流量的工作叫推流。很顯然，對(duì)于水位流量關(guān)系曲線法，就是根據(jù)實(shí)測(cè)流量與相應(yīng)水位，按照一定的水力規(guī)律率定出水位流量關(guān)系曲線；根據(jù)水位過程，在率定好的水位流量關(guān)系曲線上，來推求流量過程，從而可以計(jì)算出各種流量的特征值來。,流量資料整編的工作內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 1）搜集有關(guān)資料； 2）編制實(shí)測(cè)流量成果表和實(shí)測(cè)大斷面成果表，堰、閘（或水庫、涵洞、水電站和排灌站）等測(cè)站編制流量率定成果表； 3）點(diǎn)繪水位流量、水位面積和水位流速關(guān)系圖，堰、閘站點(diǎn)繪流量系數(shù)關(guān)系圖

3、；檢查分析突出點(diǎn)，確定關(guān)系曲線； 4）根據(jù)率定曲線，推求逐時(shí)流量，必要時(shí)編制水位流量關(guān)系表，計(jì)算逐日平均流量； 5）制作逐日平均流量表和洪水水文要素摘錄表； 6）檢查各項(xiàng)整編成果； 7）編制流量資料整編說明書。,第一節(jié) 定線精度與關(guān)系曲線檢驗(yàn) 在流量資料整編中，決定流量資料整編成果的重要環(huán)節(jié)是定線。為此，必須確定率定的關(guān)系線（或方程）的精度如何？定線精度標(biāo)準(zhǔn)怎樣？同時(shí)還要確定所定關(guān)系線（或方程）是否合理？怎樣檢驗(yàn)？ 一、 關(guān)系點(diǎn)偏離關(guān)系線的誤差 測(cè)站控制良好的測(cè)站，水位流量關(guān)系呈單一關(guān)系。但實(shí)測(cè)的水位流量關(guān)系并不是一一對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，這是因?yàn)閷?shí)測(cè)的流量、水位都有測(cè)驗(yàn)誤差。率定水位流量關(guān)系（定線

4、），就是通過關(guān)系點(diǎn)的點(diǎn)群中心定出一條關(guān)系曲線或擬合一個(gè)關(guān)系方程。因此，水位流量關(guān)系點(diǎn)與平均的關(guān)系線存在一定的誤差。為了估算所定關(guān)系線的精度，必須估算關(guān)系點(diǎn)偏離關(guān)系線的誤差；為了確定關(guān)系線是否可用來推流，必須制定定線的精度標(biāo)準(zhǔn)。為此，首先要分析關(guān)系點(diǎn)偏離關(guān)系線的誤差分布。,1 關(guān)系點(diǎn)偏離關(guān)系線的誤差分布 各級(jí)水位的實(shí)測(cè)流量與平均關(guān)系線的誤差分布是不同的，即水位不同，實(shí)測(cè)流量點(diǎn)距離關(guān)系線的方差亦不同。但各級(jí)水位的變差系數(shù)（相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差）往往比較一致。在具體處理時(shí)，把各級(jí)水位 的實(shí)測(cè)流量點(diǎn)距離平均線的相對(duì)偏差 當(dāng)成同一總體下的樣本，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。由于， 因此，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，假設(shè)同一水位的各次實(shí)測(cè)流量服從

5、“對(duì)數(shù)正態(tài)分布”，也就是假設(shè)同一水位的lnQ服從正態(tài)分布，其密度函數(shù)為,圖9-1 對(duì)數(shù)正態(tài)分布綜合統(tǒng)計(jì)圖,2 關(guān)系點(diǎn)偏離關(guān)系線的標(biāo)準(zhǔn)差 要確定關(guān)系點(diǎn)偏離關(guān)系線的標(biāo)準(zhǔn)差，首先要確定關(guān)系線的線型。若水位流量關(guān)系為指數(shù)型方程，形式為,公式中n-2為自由度。由于所選方程為直線方程，其自由度喪失2個(gè)，即為n-2。也可這樣理解，當(dāng)只有個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)時(shí)，關(guān)系線通過這兩個(gè)點(diǎn)，離差將不存在。 關(guān)系點(diǎn)偏離關(guān)系線流量相對(duì)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差,三、 關(guān)系曲線檢驗(yàn) 所定出的Z-Q關(guān)系線要進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)關(guān)系線定的是否合理。 單一關(guān)系曲線或使用時(shí)間較長(zhǎng)的臨時(shí)曲線在測(cè)點(diǎn)有10個(gè)以上者應(yīng)做符號(hào)檢驗(yàn)、適線性檢驗(yàn)和偏離數(shù)字檢驗(yàn)。間測(cè)流量資料，且

6、校測(cè)資料大于5次的，為判斷相鄰年份、相鄰時(shí)段是否需要分別定線，均應(yīng)進(jìn)行t(學(xué)生氏）檢驗(yàn)。 以上檢驗(yàn)均屬“假設(shè)檢驗(yàn)”的范疇。檢驗(yàn)時(shí)先作一定的假設(shè)并構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)計(jì)量，通過實(shí)測(cè)資料來計(jì)算該統(tǒng)計(jì)量，以檢驗(yàn)該假設(shè)是否成立。判斷時(shí)，以顯著性水平作為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的概率。顯著性水平為一次試驗(yàn)中認(rèn)為基本不會(huì)發(fā)生的小概率事件的概率。 的取值主要取決于檢驗(yàn)內(nèi)容及其控制標(biāo)準(zhǔn)。水文資料整編規(guī)范規(guī)定： 符號(hào)檢驗(yàn)，值采用0.25；適線檢驗(yàn)，值采用0.050.10；偏離數(shù)字檢驗(yàn)，值采用0.100.20；t(學(xué)生氏）檢驗(yàn)，值采用0.05。,1 符號(hào)檢驗(yàn) 符號(hào)檢驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)所定曲線兩側(cè)的測(cè)點(diǎn)分布是否均衡。若分布在關(guān)系線右側(cè)的關(guān)系點(diǎn)記

7、作“+”，左側(cè)的關(guān)系點(diǎn)記作“-”，假設(shè)“+”、“-”出現(xiàn)的概率相等，出現(xiàn)“+”（或“-”）的次數(shù)為k，其服從二項(xiàng)分布 。,（9-9）,k值離均值0.5n愈遠(yuǎn)，也就是u值離零值愈遠(yuǎn)，其出現(xiàn)的概率越小。按一定的顯著性水平，可以求出u的臨界值： ，用實(shí)際資料算出的u值小于 時(shí)檢驗(yàn)通過。,對(duì)比適線性檢驗(yàn)和符號(hào)檢驗(yàn)，應(yīng)特別注意它們之間的相異之處。 1） 符號(hào)檢驗(yàn)是雙側(cè)檢驗(yàn)，“+”、“-”太多或太少都將不通過。適線性檢驗(yàn)是單側(cè)檢驗(yàn)，“1”出現(xiàn)的越多定線越好，其否定域只是“1”出現(xiàn)太少的定線。 2） 公式（9-9）與（9-10）是有區(qū)別的。式（9-9）中的k可以是“+”的個(gè)數(shù)，也可以是“-”的個(gè)數(shù)，而式（9

8、-10）中k已界定為“1”的個(gè)數(shù)；式（9-9）中的n，在式（9-10）中為n-1，這是因?yàn)橄噜彿?hào)相對(duì)比，總個(gè)數(shù)比總測(cè)次少1。 3） 符號(hào)檢驗(yàn)與適線性檢驗(yàn)查得的臨界值u是不一樣的。符號(hào)檢驗(yàn)因是雙側(cè)檢驗(yàn)，臨界值為 ；適線檢驗(yàn)是單側(cè)檢驗(yàn)，臨界值為 。,3 偏離數(shù)字檢驗(yàn) 偏離數(shù)字檢驗(yàn)是檢驗(yàn)測(cè)點(diǎn)偏離關(guān)系線的平均偏離值（即平均相對(duì)誤差）是否在合理范圍內(nèi)，以確定關(guān)系線定的是否合理。 檢驗(yàn)方法是首先計(jì)算各測(cè)點(diǎn)相對(duì)偏差值：,4.t(學(xué)生氏）檢驗(yàn) t檢驗(yàn)可以檢驗(yàn)兩組數(shù)據(jù)定出的兩條關(guān)系線是否有顯著變化。若兩組數(shù)據(jù)來自于同一總體，則說明原有曲線無顯著變化，可以把兩組數(shù)據(jù)合并定線。 檢驗(yàn)兩組數(shù)據(jù)有無顯著變化，可以比較

9、兩組數(shù)據(jù)的均值，均值比較可以用t檢驗(yàn)。,服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布,實(shí)際上，總體的標(biāo)準(zhǔn)差是不知的，只能以兩樣本的標(biāo)準(zhǔn)差S1、S2的綜合指標(biāo)S來進(jìn)行估算，即 服從學(xué)生氏t分布。t分布比標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布要分散些，隨著自由度增加，t分布趨于標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。,第二節(jié) 河道站流量資料整編方法 一、 單一曲線法 測(cè)站控制良好、實(shí)測(cè)的Z-Q關(guān)系點(diǎn)據(jù)密集地分布成一狹窄帶狀，且75%以上的中高水流速儀測(cè)流點(diǎn)據(jù)與平均關(guān)系線的偏差不超過5%，75%的低水點(diǎn)或浮標(biāo)測(cè)流點(diǎn)據(jù)偏差不超過8%，稱為具有穩(wěn)定的水位流量關(guān)系的測(cè)站，都可以用單一曲線法來推求流量資料。 確定單一曲線時(shí)，必須滿足表9-1中單一曲線法定線的精度指標(biāo),并能通過符號(hào)檢驗(yàn)、

10、適線性檢驗(yàn)和偏離數(shù)字檢驗(yàn)。 1 單一曲線圖解法 已知：實(shí)測(cè)流量Qi、斷面面積Ai、斷面平均流速vi及相應(yīng)水位Zi（i=1，2，,n）（實(shí)測(cè)流量成果表）；逐時(shí)水位Zj及相應(yīng)時(shí)間tj（j=1，2，,m）（水位記載表）。 求解：率定ZiQi關(guān)系曲線，由Zj推求Qj， 由ZjtjQjtj。,圖解法是在方格坐標(biāo)紙上點(diǎn)繪實(shí)測(cè)流量與水位，實(shí)測(cè)面積、斷面平均流速與水位關(guān)系圖，在圖上注上測(cè)次序號(hào)，通過點(diǎn)群中心，繪出光滑曲線，即水位流量、水位面積和水位流速關(guān)系曲線。三條曲線的布置應(yīng)使曲線與橫軸的夾角分別近似為45、，且三條曲線互不相交。圖9-5為某站1972年水位流量關(guān)系曲線。,對(duì)于流量變幅較大、測(cè)次較多及水位流

11、量關(guān)系曲線的下部讀圖誤差較大者，必須進(jìn)行低水放大，另繪低水放大圖。流量允許的讀圖誤差為2.5%，則流量坐標(biāo)2cm范圍內(nèi)應(yīng)進(jìn)行低水放大。？ 定線時(shí)要充分考慮穩(wěn)定水位流量關(guān)系的特性，一般情況都應(yīng)符合穩(wěn)定水位流量關(guān)系的特性，有不符時(shí)要有合理的解釋。ZQ、ZA、Zv三條曲線要相互配合，并用AvQ來相互檢驗(yàn)。 一般情況下不允許水位流量關(guān)系點(diǎn)隨時(shí)間和隨水位級(jí)有系統(tǒng)偏離。隨水位級(jí)的系統(tǒng)偏離可通過適線性檢驗(yàn)得以避免。隨時(shí)間的系統(tǒng)偏離要分析原因，對(duì)因受洪水漲落、漲落支線偏離很小者亦可定為單一曲線來推求流量。這是因?yàn)榇朔N情況既不影響流量的極值大小，也不影響總量，而僅對(duì)推出的流量過程有些影響。,定線時(shí)，對(duì)水位流量關(guān)

12、系圖中的突出點(diǎn)要進(jìn)行分析。所謂突出點(diǎn)，是指明顯偏離所定平均曲線的反常關(guān)系點(diǎn)。判別突出點(diǎn)的誤差標(biāo)準(zhǔn)，目前尚無統(tǒng)一的具體指標(biāo)，有的國(guó)家把超過3倍標(biāo)準(zhǔn)差的測(cè)點(diǎn)才作為突出點(diǎn)，也有人建議用2倍標(biāo)準(zhǔn)差作為突出點(diǎn)的控制指標(biāo)。 造成突出點(diǎn)的原因大致有三：一是測(cè)驗(yàn)和整編各環(huán)節(jié)中出現(xiàn)差錯(cuò)，二是因特殊水情造成關(guān)系點(diǎn)的突然變化，三是測(cè)驗(yàn)和整編各環(huán)節(jié)中一些較大誤差的綜合結(jié)果。分析檢查時(shí)要對(duì)突出點(diǎn)產(chǎn)生的原因進(jìn)行仔細(xì)分析并作出處理。突出點(diǎn)若系水力因素變化所致，則應(yīng)作可靠資料看待；如系測(cè)算錯(cuò)誤造成，則應(yīng)設(shè)法予以改正；無法改正者，可以舍棄。,2 單一曲線解析法 單一曲線解析法就是把水位流量關(guān)系擬合成一定的方程式，通過方程來推算

13、瞬時(shí)流量。 1） 指數(shù)方程 2） 浮動(dòng)多項(xiàng)式配方程模型 ,根據(jù)長(zhǎng)江上游50個(gè)水文站10年的水位流量關(guān)系點(diǎn)據(jù)擬合定線，有如下結(jié)論： （1）流量關(guān)系曲線曲率較小時(shí)，擬合較好； （2）水位流量關(guān)系曲線曲率較大時(shí)，低水位會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)偏離； （3）水位流量關(guān)系曲線低水點(diǎn)據(jù)很多時(shí)，低水位部分系統(tǒng)誤差減??； （4）水位流量關(guān)系曲線低水點(diǎn)據(jù)流量較小時(shí)，低水位部分系統(tǒng)誤差造成流量為負(fù)值； （5）在推求流量時(shí)，只能內(nèi)插，外延很危險(xiǎn)，危險(xiǎn)程度隨模型方次升高而增大。 把各級(jí)水位的水位流量關(guān)系點(diǎn)作為一個(gè)樣本進(jìn)行曲線擬合，從概率統(tǒng)計(jì)的角度來說，要求樣本中各點(diǎn)具有方差共性的特點(diǎn)，而事實(shí)上，低水流量誤差小，高水流量誤差大，使用

14、最小二乘法擬合時(shí)，高水測(cè)點(diǎn)在誤差平方和計(jì)算中所占權(quán)重大，所以，水位流量關(guān)系曲線的高水部分?jǐn)M合好，低水位部分出現(xiàn)系統(tǒng)偏離，甚至?xí)霈F(xiàn)流量小于零的不合理情況。,3） 對(duì)數(shù)浮動(dòng)多項(xiàng)式配方程模型 令 Y=LN（Q） X=LN（h-a）,同式(6-1)類似，根據(jù)實(shí)測(cè)點(diǎn)據(jù)，按照誤差平方和最小的原則求解方程中的系數(shù)。用長(zhǎng)江上游50個(gè)水文站10年的水位流量關(guān)系點(diǎn)據(jù)擬合定線，有如下結(jié)論： （1）水位流量關(guān)系曲線曲率較大時(shí)，也能擬合較好； （2）對(duì)同一測(cè)站，對(duì)數(shù)浮動(dòng)多項(xiàng)式較浮動(dòng)多項(xiàng)所需的項(xiàng)數(shù)少； （3）高低水測(cè)點(diǎn)分布均勻時(shí)，高低水?dāng)M合效果均好； （4）水位流量關(guān)系曲線低水點(diǎn)據(jù)很多時(shí)，高水位部分誤差增大； （5）水

15、位流量關(guān)系曲線低水點(diǎn)據(jù)流量較小時(shí)，擬合曲線低水流量仍為正值； （6）在推求流量時(shí)，只能內(nèi)插，外延很危險(xiǎn)，危險(xiǎn)程度隨模型方次升高而增大。,二六大禹生 五七水文增 教室桌椅少 重修沒幾個(gè) 缺課不學(xué)習(xí) 考試想通過 違規(guī)責(zé)任大 教授矛盾多 仁義禮智信 孔府拜圣賢 子騫順母事 慈愛心中留 又登泰山巔 雙手接神仙 受教佛與道 何懼魔獄深,對(duì)數(shù)浮動(dòng)多項(xiàng)式模型優(yōu)于浮動(dòng)多項(xiàng)式模型 為什么？ 對(duì)數(shù)浮動(dòng)多項(xiàng)式符合水位流量關(guān)系定線特點(diǎn)： 高中低水位測(cè)點(diǎn)偏離關(guān)系線的流量誤差的標(biāo)準(zhǔn)差不相等；但流量相對(duì)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差近似相，將高中低水位測(cè)點(diǎn)放在一起定線是可行的。 而對(duì)數(shù)浮動(dòng)多項(xiàng)式的目標(biāo)函數(shù)就是相對(duì)誤差平方和最小，故對(duì)數(shù)浮動(dòng)多

16、項(xiàng)式模型最優(yōu)。,二、 校正因素法和抵償河長(zhǎng)法 校正因數(shù)法和抵償河長(zhǎng)法都是整編受洪水漲落影響的水力因數(shù)型的流量資料整編方法。 1 校正因數(shù)法 校正因數(shù)法適用于共軸洪水繩套，復(fù)式繩套可進(jìn)行分解成單式繩套分別定線。 定線時(shí)，用的是洪水流量基本方程式 式中，實(shí)測(cè)流量Qm為已知， 漲落率可通過水位 過程線算出。未知量為穩(wěn)定流流量Qc和校正因數(shù),第一步, 在ZQ關(guān)系圖上，通過實(shí)測(cè)點(diǎn)中漲落率為零的點(diǎn)和根據(jù)漲落水的漲落估算各實(shí)測(cè)點(diǎn)同水位穩(wěn)定流流量的大小，初步定出穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線ZQc1 第二步,由各實(shí)測(cè)流量的相應(yīng)水位,在ZQ關(guān)系圖上查讀 Qc1,由各實(shí)測(cè)流量的時(shí)間,在Z-t上計(jì)算 ,再計(jì)算校正因數(shù): 第

17、三步,點(diǎn)繪 Z - 關(guān)系點(diǎn)，并通過點(diǎn)群中心定線。 第四步,根據(jù)水位Z，在 Z - 曲線上查讀 。 第五步,根據(jù)公式驗(yàn)算穩(wěn)定流量 ，若驗(yàn)算穩(wěn)定流量密集在原定的Z- Qc1兩側(cè)，滿足定線精度要求，并通過三項(xiàng)檢驗(yàn),OK；否則，重新假定Z- Qc1 曲線。,2 抵償河長(zhǎng)法 原理：抵償河長(zhǎng)法是處理受洪水漲落影響的水位流量關(guān)系的方法。它適用于斷面比較穩(wěn)定、斷面附近的上游無支流匯入和受洪水漲落影響的測(cè)站。 對(duì)于天然河段的水流，若呈穩(wěn)定流時(shí)，河段中各斷面的水位之間都有固定的關(guān)系，并且對(duì)應(yīng)于一個(gè)固定的河槽蓄量，河段內(nèi)各斷面的流量都相等。因此，穩(wěn)定流時(shí)水位、流量和蓄互呈單值函數(shù)關(guān)系。但在不穩(wěn)定流時(shí)，上述關(guān)系就不成

18、立了。因洪水漲落影響發(fā)生不穩(wěn)定流時(shí)，若一河段的中斷面水位Z中、河槽蓄量和下斷面 流量Q下三者之間成單值函數(shù)，則此 河段的長(zhǎng)度稱為抵償河長(zhǎng)。如圖9-9 所示，在Z中不變時(shí)，也不變。當(dāng) 增加了附加比降后，下游水位Z下減 小，但比降增大，使Q下仍然不變。,1） 上游站水位法 上游站水位法是抵償河長(zhǎng)概念的直接應(yīng)用，上游站距測(cè)流斷面的距離為抵償河長(zhǎng)的一半。 抵償河長(zhǎng)的長(zhǎng)度可用下面公式估算 實(shí)際上，上游站的位置還需通過試錯(cuò)較準(zhǔn)確地確定。所謂試錯(cuò)，就是在上游站設(shè)立若干組水尺，分別建立上游各水尺斷面的水位與測(cè)流斷面的流量之間的關(guān)系，找出Z上Q關(guān)系為單一的上游站來。,2） 本站水位后移法 本站水位后移法是用本站

19、實(shí)測(cè)流量與本站測(cè)流時(shí)間后移一個(gè)時(shí)段的水位建立關(guān)系，使繩套曲線轉(zhuǎn)化成單一的水位流量關(guān)系曲線。后移時(shí)間為洪水波的1/2抵償河長(zhǎng)的傳播時(shí)間， T= 。 值大小取決于抵償河長(zhǎng)的大小和洪水波傳播速度u。當(dāng)后移時(shí)間T取值偏小時(shí)，后移之后的水位流量關(guān)系點(diǎn)的分布仍為逆時(shí)序繩套，只是此時(shí)的繩套幅度較原繩套曲線為小。當(dāng)后移時(shí)間偏大時(shí)，則后移之后的水位流量關(guān)系點(diǎn)為順時(shí)序繩套。根據(jù)此規(guī)律來試算和調(diào)整后移時(shí)間。,三、 落差法 對(duì)于受變動(dòng)回水影響的測(cè)站， 可以用落差法進(jìn)行整編。 對(duì)于受洪水漲落影響的測(cè)站，只要比降與落差的關(guān)系較好，亦可以用落差法進(jìn)行整編。 落差指數(shù)法 落差指數(shù)法適用于受變動(dòng)回水影響或變動(dòng)回水與洪水漲落混合

20、影響的測(cè)站。 ,定線時(shí)僅知q=f(z)關(guān)系單一，所以還是通過試算求解。試算是通過優(yōu)選完成的。即優(yōu)選出值能使q=f(z)關(guān)系的方差或標(biāo)準(zhǔn)差最小。,四、兩因素綜合校正法原理 對(duì)校正因數(shù)法 求對(duì)數(shù)得： （9-11） 為足夠小的數(shù)，用泰勒級(jí)數(shù)展開式（9-11）得： （9-12） 對(duì)式落差指數(shù)法求對(duì)數(shù)得： （9-13） 對(duì)河道中的實(shí)測(cè)流量單純受洪水影響流量與水位和水位變化率的關(guān)系為式（9-12）；單純受回水影響流量與水位和水位落差的關(guān)系為式（9-13）。由于河槽的調(diào)蓄作用，洪水和回水往往是相伴發(fā)生的，因此，河道中的非恒定水流由洪水和回水混合組成，綜合式（9-12）和（9-13）得： （9-14） 由于每

21、項(xiàng) 都是水位的單值函數(shù)，將（9-6）式代入（9-14）式得： （9-15）,4 水位流量關(guān)系繩套線模型應(yīng)用 式（9-12）只考慮了洪水影響; 式（9-13）考慮了洪水和回水混合影響; 式（9-15）考慮了洪水和回水混合影響更為細(xì)致，不但從河段的落差上考慮洪水和回水的影響，還從測(cè)驗(yàn)斷面水位變化過程中考慮洪水作用的大小。,圖6-6 a 漲落比例法單值化曲線 圖6-6 b 漲落比例法繩套曲線 圖6-6 c 落差指數(shù)法單值化曲線 圖6-6 d 落差指數(shù)法繩套曲線 圖6-6 e 綜合校正法單值化曲線 圖6-6 f 綜合校正法繩套曲線,表9-1列出了4站年的整編定線成果，對(duì)比分析曲線擬合不確定度、三項(xiàng)檢驗(yàn)

22、及點(diǎn)據(jù)偏離曲線誤差的合格率，說明了綜合校正法最優(yōu)，它的應(yīng)用提高了受洪水和回水混合影響的水位流量關(guān)系曲線整編方法的精度。 規(guī)范規(guī)定，對(duì)一類精度的水文站，水力因素法水位流量關(guān)系定線精度指標(biāo)為隨機(jī)不確定度小于10%，表9-1可以看出，1973年外洲站的整編成果中，漲落比例法和落差指數(shù)法的定線精度指標(biāo)不滿足規(guī)范要求，而綜合校正法的定線隨機(jī)不確定度為9.20%，符合規(guī)范要求。,四、 時(shí)序型流量資料整編方法 時(shí)序型流量資料整編方法是根據(jù)流量變化的連續(xù)性，按照流量變化的時(shí)序連成關(guān)系曲線來推求流量的整編方法。1 連時(shí)序法 連時(shí)序法適用于受某一因素或綜合因素影響的測(cè)站。本法要求測(cè)次較多，并能控制水位流量關(guān)系變化

23、的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 連時(shí)序法步驟： 1）選取比例尺，使Z-Q、Z-A、Z-V曲線為45 60 60夾角 2）繪制水位流量、水位面積、水位流速關(guān)系圖和水位過程線，并注明水位流量關(guān)系點(diǎn)測(cè)次序號(hào) 3）分析影響因素。按照各種影響因素影響下的水位流量關(guān)系曲線特性，連繪水位流量關(guān)系曲線。在水位的峰、谷無實(shí)測(cè)流量測(cè)次時(shí)，連繪水位流量關(guān)系時(shí)應(yīng)外延與峰、谷水位相切。,2 臨時(shí)曲線法 臨時(shí)曲線法主要適用于不經(jīng)常性沖淤的測(cè)站，有時(shí)也用于處理結(jié)冰、水草生長(zhǎng)影響的測(cè)站。在水位流量相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)段內(nèi)各自定出一條曲線，稱為臨時(shí)曲線。 對(duì)于受沖淤影響的測(cè)站，定線時(shí)，首先在水位面積、水位流量關(guān)系圖上，依時(shí)序了解測(cè)點(diǎn)的分布規(guī)律；結(jié)合水位過

24、程線，了解水情發(fā)生重大變化的時(shí)期，分析確定相對(duì)穩(wěn)定時(shí)段和測(cè)點(diǎn)分組；通過各穩(wěn)定時(shí)段水位流量關(guān)系點(diǎn)的點(diǎn)群中心，定出各穩(wěn)定時(shí)段的水位流量關(guān)系曲線，方法同單一曲線法。 受結(jié)冰影響時(shí)，結(jié)冰期的流量與暢流期同水位流量相比偏小，其斷面變化與受沖淤影響相似，穩(wěn)定期定線方法亦與上述受沖淤影響相似。 受水草生長(zhǎng)影響時(shí)，其流量與不受水草生長(zhǎng)影響的流量相比偏小，各影響程度相對(duì)穩(wěn)定時(shí)段形成的水位流量關(guān)系為各自的臨時(shí)曲線。,兩條穩(wěn)定的臨時(shí)曲線之間的時(shí)期稱為過渡期。過渡期水位流量關(guān)系的處理方法有下列幾種。 1） 自然過渡：常見于沖淤程度不大和受水草生長(zhǎng)影響的測(cè)站。兩條曲線有一部分重合。 2）連時(shí)序過渡：在過渡時(shí)段時(shí)，可參照

25、水位趨勢(shì)與該時(shí)段內(nèi)的實(shí)測(cè)點(diǎn)用連時(shí)序法連出。過渡線可以反曲，但在開始與終了都應(yīng)與臨時(shí)曲線相切。 3） 內(nèi)插曲線過渡：在過渡段水位平緩或有小起伏繪過渡線不便時(shí)，可采用幾條均勻內(nèi)插曲線推流 。,3 改正水位法 改正水位法可用于受經(jīng)常性沖淤但變化較均勻緩慢的測(cè)站，也用于受水草生長(zhǎng)影響或結(jié)冰影響的時(shí)期。本法要求有足夠的實(shí)測(cè)流量點(diǎn)，影響因素變化過程的轉(zhuǎn)折處要求有實(shí)測(cè)點(diǎn)加以控制。定線時(shí)，先繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。在點(diǎn)繪的水位流量關(guān)系圖上，繪制一條單一的水位流量關(guān)系曲線，稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線 。,4 連實(shí)測(cè)流量過程線法 連實(shí)測(cè)流量過程線法是一種撇開水位直接連接各次實(shí)測(cè)流量點(diǎn)成過程線，從而推求逐時(shí)、逐日流量。 在暢流期，當(dāng)受斷面

26、沖淤、變動(dòng)回水等因素影響，使水位流量關(guān)系紊亂，而流量變化不甚劇烈時(shí)，只要流量測(cè)次較多，能控制流量變化過程，即可用此法。在封凍期，當(dāng)水位流量關(guān)系紊亂，而流量變化平緩，測(cè)次較多時(shí)，宜用此法。流冰期，測(cè)驗(yàn)困難使用其他方法受到限制時(shí)也可使用此法。,第三節(jié) 利用水工建筑物推算流量 一、 概述 堰、閘、涵管、水力發(fā)電站和抽水機(jī)站等水工建筑物也是很好的量水建筑物。這些水工建筑物都有一定的流量計(jì)算公式，這些公式與水工建筑物的類型及水流的出流方式有關(guān)。 根據(jù)閘門開高對(duì)出流的影響分為：堰流和孔流； 根據(jù)下游水位對(duì)出流的影響分為：自由出流和淹沒出流；,二、 定線推流方法- 流量系數(shù)法 流量系數(shù)法是最常用、最基本的堰

27、閘站流量的整編方法。 流量系數(shù)法推求流量通常有三個(gè)步驟。 a） 計(jì)算流量系數(shù)：根據(jù)水工建筑物的形式、出流方式、實(shí)測(cè)流量和水位等，選擇條件適合的流量計(jì)算公式，反算流量系數(shù)或效率系數(shù)。 b） 建立流量系數(shù)或效率系數(shù)與相關(guān)因素的關(guān)系：影響流量系數(shù)或效率系數(shù)的因素很復(fù)雜，可選取一二個(gè)能經(jīng)常觀測(cè)的主要因素和流量系數(shù)或效率系數(shù)建立關(guān)系。 c） 推求各時(shí)刻的流量：率定出流量系數(shù)或效率系數(shù)與相關(guān)因素的關(guān)系后，就可用此關(guān)系，查出各種情況下的流量系數(shù)或效率系數(shù)，代入各自公式推求各時(shí)刻的流量。 ；,1） 自由式堰流 自由式堰流是指堰壩下游水位不影響流量，且不受閘門約束（無閘門或有閘門但提出水面）的堰壩出流。 hu上

28、游水頭 2） 淹沒式堰流 淹沒式堰流是堰壩下游水位影響流量大小但不受閘門約束的堰壩出流。其流量公式有兩種，形式為 一般堰閘： 平底閘、寬頂堰閘：,在只發(fā)生淹沒出流的情況下，可把C1作為一個(gè)系數(shù)來率定。其相關(guān)因素可選上、下游水位差Z與上游水頭 的比值Z/ ，其關(guān)系曲線和工作曲線如下：,3） 自由式孔流 自由式孔流是指流量大小受閘門或胸墻約束，但下游水位未淹沒閘孔，閘孔出流不受下游水位影響的出流。其公式有兩種： 寬頂堰閘和平底閘： 實(shí)用堰和跌水壁閘：,4） 淹沒式孔流 系指閘下水位淹沒閘孔，出流量受到下游水位影響的水流。其流量公式為 ： 應(yīng)當(dāng)注意，上式中Z本應(yīng)為上游水位與下游收縮斷面水位之差，但因

29、下游水躍、波浪等的影響，收縮斷面的水面極不穩(wěn)定，觀測(cè)較困難，故實(shí)用中仍采用下游水面平穩(wěn)處的水位代替，按此求得的流量系數(shù)M有可能偏大。,綜合流量系數(shù)法堰閘站流量的推求，其方法步驟是相似的，但各種出流方式所選的相關(guān)因素是不同的，不過相關(guān)因素的選取有其規(guī)律性。 a） 各種出流都與上游水位（或上游水頭）有關(guān)； b） 淹沒式出流還與下游水位（體現(xiàn)在下游水頭和上、下游水位差）有關(guān)； c） 所有孔流都與開啟高度有關(guān)。 影響堰閘流量推求誤差的因素分析 影響堰流流量推求精度的因素有水位的觀讀誤差及水尺斷面布設(shè)的代表性不好引起的誤差；因?qū)崪y(cè)流量的測(cè)驗(yàn)誤差而造成關(guān)系線的率定誤差；因流態(tài)判斷造成的流量計(jì)算的誤差；因上

30、、下游水位差太小造成相對(duì)誤差太大引起流量計(jì)算的誤差等。,影響孔流推求流量精度的因素有以下幾方面。閘門開啟高度e的誤差對(duì)流量的推求影響很大。有時(shí)因e較小，相對(duì)誤差較大，而使e/關(guān)系點(diǎn)散亂。閘門漏水也會(huì)影響孔流的推流精度。例如，對(duì)于同一e/Z值，由于上、下游水位差的不同，或由于閘門浸水面積的不同，漏水量占總出水量的比重就會(huì)有差異，算得的流量系數(shù)M可能相差較大，反映在e/關(guān)系上，會(huì)因漏水使關(guān)系點(diǎn)散亂，推求流量也會(huì)有較大誤差。為水尺的觀讀方便，上、下水尺斷面的位置不是理論上的位置。下游水尺斷面不是在收縮斷面，上游水尺斷面與閘門也有相當(dāng)長(zhǎng)的距離，因此，所用水力學(xué)公式會(huì)因水尺斷面的代表性不好而產(chǎn)生誤差，在

31、閘門開啟高度不一致時(shí)影響更甚。平原地區(qū)上、下游水位差Z很小，水尺的觀讀誤差對(duì)Z影響相對(duì)較大，對(duì)流量推求的精度也會(huì)有較大的影響。,第四節(jié) 水位流量關(guān)系曲線的延長(zhǎng)及缺測(cè)資料的插補(bǔ) 水文測(cè)站因故未能測(cè)得洪峰流量或最枯流量時(shí)，為保證全年流量資料的完整性，必須對(duì)水位流量關(guān)系曲線高水位或低水位適當(dāng)延長(zhǎng)。延長(zhǎng)幅度：高水延長(zhǎng)不應(yīng)超過當(dāng)年實(shí)測(cè)流量所占水位幅度的30；低水延長(zhǎng)不應(yīng)超過10。如超過此限，至少用兩種方法作比較，并在有關(guān)成果表中對(duì)延長(zhǎng)的根據(jù)作出說明。 一、水位流量關(guān)系的低水延長(zhǎng) 找出斷流水位，并以斷流水位為控制點(diǎn)，由實(shí)測(cè)部分向下延長(zhǎng)。 1）根據(jù)測(cè)站的縱橫斷面資料來確定：如測(cè)站下游有淺灘、石梁，可直接以灘頂或石梁頂高程作為斷流水位。如測(cè)站下游相當(dāng)長(zhǎng)距離內(nèi)河底平坦，則可取基本水尺斷面河底的最低點(diǎn)高程為斷流水位。 2）分析法：如測(cè)站的斷面形狀整齊，在延長(zhǎng)部分的水位變幅內(nèi)河寬變化不大，又無淺灘、分流等現(xiàn)象，可采用分析法。,即在水位流量關(guān)系曲線的中低水部分，依次取a，b，c三點(diǎn)，并使三點(diǎn)的流量關(guān)系滿足 ，其斷流水位可