水文流量资料分析及处理Word下载.docx

1、a ）水位流量关系受到冲淤变化的影响， 使过水断面面积发生变化， 从而影响水位流量关系。 冲淤现象是复杂的， 从冲淤发生时间的持续性分为经常性冲淤和不经常性冲淤； 从冲淤前后过水断面面积变化情况分为普遍冲淤和局部冲淤。 受经常性冲淤影响， 测点分布散乱；受不经常性冲淤影响， 测点随时间分布成几个相对稳定的带组； 受普遍冲淤影响， 测点分布呈纵向平移；受局部冲淤影响测点分布无规律。b）受冲淤影响的测站，定线推流前应进行断面分析工作。c）受冲淤影响的测站可采用临时曲线法、改正水位法、连时序法等定线推流。C.1.6 受变动回水影响的水位流量关系a ）由于测流断面下游水体水位的变化， 使测流断面的比降

2、发生变化， 继而引起流量的变化， 使水文流量关系点分布散乱。 与不受回水顶托影响比较，同水位下的流量偏小。 受变动回水的测站应重点关注河段上下游落差及水面比降变化， 作为分析水位流量关系的主要因素。产生回水变动的原因一般有： 支流测站受干流涨水的顶托； 干流测站受下游支流涨水的顶托； 下游水库、湖泊和海洋等水体水位的变化引起的顶托； 下游渠道闸门的启闭；下游河道壅水或水草丛生的阻力及冰凌壅塞等。b ）受冲淤影响的测站一般采用落差法、临时曲线法、 连时序法、 连实测流量过程线法等定线推流。C.1.7 受洪水涨落影响的水位流量关系a）受洪水涨落影响时，由于洪水波产生附加比降的影响。使洪水过程的流速

3、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。若依时序连接各点，则形成以峰、谷点连线为轴线的逆时针方向的绳套曲线。孤立的洪峰形成单式绳套； 出现连续洪峰时，形成复式绳套。洪水的涨落率是分析水位流量关系的主要因素。b）受洪水涨落影响的测站一般可采用绳套法、校正因素法等定线推流。C.1.8 受混合因素影响的水位流量关系a）受冲淤、变动回水、洪水涨落等混合影响的水位流量关系是较为复杂的。由于各种因素影响的作用不同， 随时间和水情的变化， 影响的程度也会发生变化， 影响因素还可能相互转换。因此，水位流量、水位面积、水位流速关系均不稳

4、定，关系点的分布是散乱的。b）一般可采用连时序法、连实测流量过程线法定线推流。C.2 水位流量关系单值化处理综合落差指数法C.2.1 落差代表性分析a）落差的代表性是落差指数法应用的关键因素之一。辅助水尺的水位是计算落差的依据，辅助水尺的位置是否恰当， 关系到落差的代表性。因此， 辅助水尺设置的合理范围和最优位置，要经过分析论证确定。b）受变动回水影响为主的辅助水尺设在测流断面下游，受洪水涨落影响为主的设在上游，同受两种因素共同影响的在上下游各选择一组水尺比较理想， 受上下游支流或湖泊水位影响的在支流或湖泊的适当位置设置辅助水尺。 落差水尺与基本水尺间距在 20 40km为宜。c）可先从单一辅

5、助水尺较简单情况下进行综合模型分析，判断其辅助水尺落差的代表性，然后通过辅助水尺的增减和不同的综合落差优化组合， 从中选择代表好的辅助水尺， 并确定辅助水尺的组数。C.2.2 各辅助水尺落差权重系数的确定a）确定落差系数的方法有距离加权法、流量加权法、试错法和变落差系数法。其中变落差系数法， 采用水位的函数来表示落差系数，该法能够很好的反映不同水位级下辅助水尺落差对水位流量关系的影响程度。b）在综合落差指数法模型中，共有七组参数k1、 k2 、k m1 、 km2 、k m3 、 km4 、。辅助水尺确定后，综合模型处理过程就是对七组参数的设置与计算。k m1 、k m2 、k m3 、k m

6、4 为辅助水尺的落差权重系数，当单一落差时， k m2 、k m3 、 k m4 为 0， k m1 一般取 1 或某一常数或某变量 km1 = f（Z 0） 或 km1= f（Z m1 ） 。c）当辅助水尺采用二组或三组或四组时k m1 、k m2 、k m3 、k m4 一般采用距离加权求得，绝大多数情况采用试算，km1 至 k m4 可以是常数也可以是变量函数k mn = f（Z 0 ） 或 k mn =f（Z mn ） ，其中 n=1、 2、 3、 4。C.2.3 落差指数 的确定。落差指数 可分为固定落差指数和变动落差指数。a）固定落差指数可按以下方法确定：1） 若校正流量因素和水位

7、有较好的关系，可按公式（ C.4 ）计算：lnQ = lnq + ln（ ?Z） （C.4 ）2）根据测站水位流量关系曲线， 按水位级均匀选取 5 10 个水位， 在关系线上读取同水位下的最大流量 ? 、最小流量 ? ，计算出对应的综合落差 ? 、? ，并按公式 ? 1 2（ C.5 ）计算出相应水位级的。=-?（C.5 ）-取算数平均值 ，然后在（初0.5 ， 1.5 ）内采用试错法挑选最优的初 初值。3）经验法试算确定，根据长江干流测站分析，落差指数法的变化区间一般在（0.4 ，0.8 ）之间，可以直接在该范围内试算确定最优的 值。当采用固定落差指数时，若水位校正流量因素关系曲线上，有一部

8、分点偏离且呈规律性的变化，可找出落差指数与水位、落差等的定性关系，根据关系采用分段落差指数法。b）变动落差指数的确定：当采用固定落差指数法出现水位校正流量因素关系曲线点据不集中或局部散落的情况， 以至于不能达到单值化要求时， 可考虑变动落差指数法。 利用典型年资料建立 与lg?Z 关系曲线， 并根据曲线查读 ，计算出校正流量因素， 绘制变动落差指数的水位校正流量因素关系曲线，进行推流整编。c）落差指数 的确定，在长江干流、洞庭湖区绝大多数测站采用常数 0.5 ，有个别站采用 0.4 ， 一般通过试算得到，采用变动值对方案精度没有明显提高时，一般采用固定值为宜。C.2.4 利用 k1 和 k2

9、处理顺逆流断面出现逆流或顺逆不定时， 辅助水尺可能同时出现负落差。 综合落差指数法可通过拟合k 1 和 k2 ，进行单值化处理。 k 2为综合落差改正系数，当综合落差 Zm 为负值时，取 k 2为负值，将 k2 Zm 改变为正值，便于指数运算；当 Zm 为正值时，取 k2 为正值。 k1 为负流量的改正系数， 负流量时 k1为负， 可将负流量改为正值与正流量合并定为一条正负流综合线。通常 k1为一个随基本水位变化的变动系数，通过曲线拟合，k1 = f（Z 0） 。当流量为正时 k1= 1 。C.2.5 提高落差代表性的典型示例在分析湖区 A 站综合落差指数法模型时， 不论各参数如何优化，总是出

10、现涨水面校正流量点偏大、 落水面校正流量点偏小的现象。按涨落水分别定线，形成明显的两个系列。造成这种现象的原因可能是下游辅助水尺B 站与 A 站两者之间距离过短， 辅助水尺落差代表性不好，若将辅助站下移 5 至 10 公里为佳。 通过对辅助水尺站水位向前平移0.5 小时、 1 小时、2 小时、 3 小时四组数据进行试算优选，0.5 小时时间太短、3 小时使校正流量点偏离过度，而 1 小时为适合，涨落水面测点带状分布较窄、标准差减小。通过 A 站分析示例可见， 对于位置不当的辅助站，将辅助水尺站水位观测时间向前或向后移动一个时段， 也就是向上游或向下游虚拟调整辅助站位置，能使测站的综合模型获得较

11、好效果。C.2.6 综合落差指数法应用说明综合落差指数法在实施过程中应根据测站特性，分析其适用范围，补充预备措施。主要注意以下几点：a）均匀布置测次的同时，应增加高水的测次；b）须在较大洪水绳套的涨水面、落水面、转折点布置一定测次；c）水位超出分析资料的最高最低水位区间时，要恢复现行常规测流方法，以免漏测洪峰流量和枯水流量；d）当水流特性发生重大改变时，应恢复现行常规测流方法，待单值化方案重新修订并达到各项技术要求时，再重新按单值化方案测流；e）绘制水位校正流量因素关系曲线时，若发现偏离历年水位校正流量关系曲线较大时，应恢复现行常规测验方法，并分析原因。C.2.7 综合落差指数法示例现以C站综

12、合模型方案为例介绍综合落差指数法分析过程。湖区C 站的水位流量关系非常复杂，此站综合落差指数法方案中采用四个辅助站，C1站水位Z1主要反映沅水来水量；C2 站水位 Z2反映西洞庭湖湖泊水位；C3 站水位Z3 反映湘水和长江水顶托影响；C4 站水位Z4反映南洞庭湖湖泊水位和资水顶托影响。 C 站的综合落差指数法参数如下：Zm = K m1 Zm1 + Km2 Zm2 + B0（ C.5）Zm1Z1Z3 + 0.75（ C.6）Zm2Z2Z4 + 0.33（ C.7）K m15.8 -0.24 Z0 + 0.002 Z02（ C.8）K m2-3.4+ 0.15 Z0 - 0.001 （ C.9）

13、= -5.8+ 0.39 Z0 - 0.006 （ C.10）方案的权重系数和落差指数均采用变动系数，是基本水位 Z0的函数。用单站落差做水位流量相关程度分时， 呈现 Z1 、Z3低水相关程度较好而高水相关程度较差，Z2 、Z4 低在低水期相关程度较差，高水期反而好一些，四组辅助水尺与 C站实测流量均存在相关关系，最终选择 Z1 与 Z3落差为 Zm1 ，Z2 与 Z4落差为为 Zm2 ，低水时 Km1 大K m2 小，高水时 Km1 小 Km2 大，采用时 Km1 和 Km2 变动值后，得到的综合模型方案其精度较高。从 C 站综合落差指数法分析过程可以看出， 在确定落差权重系数时应根据各个测

14、站特性和水情变化规律灵活运用。C 站 值是基本水位 Z0 的函数，是二项式函数，其低水和高水期偏小，中水期偏大，在0.4 0.58 0.45 之间变化，之所以采用变动指数，主要是对水位校正流量关系线线型进行改正。因该站水位校正流量关系线不是二次抛物线， 而是三次以上的抛物线， 即常说的 “S”型，这与水位流量关系线特性不符，可用的变化来改正，使水位校正流量线趋势合理。C.3 水位流量关系定线检验C.3.1 水位流量关系曲线的检验是流量资料整编的重要内容，是保证流量整编资料质量的必须要求。 水位流量关系四种检验是国际标准 ISO1102/2 中，对水位流量关系曲线推荐的四种检验。C.3.2 符号

15、检验是检验所定水位流量关系曲线两侧测点的数目均衡分布的合理性，如水位变幅大，各级水位都有足够实测点，可以分 2 级（高水与中、低水）检验；适线检验是检验测点按水位序列偏离关系曲线正负符号的排序情况； 偏离数值检验是检验测点与关系线间平均偏离数值； 学生氏 t 检验是检验原定水位流量关系曲线有没有发生变化， 从而判别继续使用还是重新确定水位流量关系曲线。C.3.3 四种检验都是对随机变量来作的“假设检验” ，即先作一定的假设，通过样本资料来检验这个假定是否成立。经统计计算， 其计算值小于临界值者， 认为接受假设，即所定水位流量关系曲线是合理的；反之，拒绝假设，应对所定水位流量关系曲线进行修正。C

16、.4 潮流量资料分析C.4.1 潮流与潮汐要素关系分析a）潮差与潮流关系。根据多年来各种类型潮流资料的分析，潮差变化反映了潮流变化，与内在多种要素密切相关，如涨、落潮最大（最小）流速或流量、平均流速或平均流量、潮量等关系都较好，视测站受不同因素影响而反映其关系的特点。以潮流控制为主的强潮区，涨潮流潮差与平均流速或平均流量关系更为密切。对于受上游来水影响， 涨、落潮流最大、 最小流速通常在相应高潮和低潮前出现的现象因来水量不同而不固定发生， 且历时亦发生较大变化。 因此，潮差与潮流要素关系的建立必须综合参数一并加入考虑。b）其他潮汐要素与潮流关系。高（低）潮位（或高潮和低潮的平均潮位） 、涨（落

17、）潮憩流水位及出现时间，上下游相邻潮水河站高 （低）潮位差（或本站与上游无潮河站相应水位差）等潮汐要素反映了潮流强度的大小或上游来水量的多少以及潮流历时的长短等， 且它们之间关系亦密切。c）上游来水对潮流影响及处理。上游来水多，则使低潮位抬高，涨落潮潮差减小；落潮憩流的出现时间退迟，落憩水位亦抬高； 涨潮憩流的时间则提前， 涨潮流历时缩短，潮流强度亦减弱；落潮流历时则加长，流速亦相应增强。上游来水少，则反之。为消除上游来水对潮流的影响， 除采用潮差作为主要相关因素外， 还须根据测站的特性，选择一个或多个其它潮汐要素作为参数进行改正，改正应用如下：1）可采用涨落潮憩流水位作为改正参数， 也可用有

18、效波高或有效潮差 （落潮憩流至高潮以及涨潮憩流至低潮的潮位差）代替涨落潮潮差，作为与潮量（或平均流量）相关的主要因素。2）可采用平均有效波高或平均有效潮差 （高潮和低潮与前后相邻的落潮憩流和涨潮憩流的潮位差的平均值）代替涨落潮潮差作为相关因素。3）除潮汐要素与平均流量关系外，潮流历时亦可作为改正参数。4）可采用全潮（周潮）潮汐要素建立相关关系，不管来水量多少，全潮潮量或平均流量或（与全潮平均流量建立相关获得）日平均流量与落差在不同潮期存在密切关系；5）高（低）潮位或潮差或有效波高与最大最小流量有关系，关系不稳定时，可加入潮期平均低潮位差或高潮位差作为参数加以改正。C.4.2 感潮闸坝影响出流流

19、量的水力因素分析感潮闸坝开闸期间， 因受潮汐涨落变化、 上游来水和闸坝调节控制等影响， 水流情况较复杂。影响出入流的主要水力因素有：a）有效波高：引水时为高潮位与开闸开始水位之差，排水时为开闸开始水位与低潮位之差。b）高（低）潮位：反映不同潮汛的潮汐大小和潮流强度。c）开闸开始水位：反映受闸门控制情况下，闸上游内河水位的高低。d）闸门开启情况：包括开启孔数、高度、宽度等。如开启情况变化频繁，或 e/H （ e为闸门开启高度， H 为上游水头）变幅较大，则应将这些闸坝的特殊因素加以考虑。C.4.3 几种定线推流方法的进一步说明a）合轴相关法：由于涨落潮的不同影响，其主要因素的内在联系亦有明显不同

20、。其整编曲线应分别以涨落潮潮差作为主要因素与涨落潮平均流量相关； 涨潮流以本站高潮位、 本站高潮位与上游站相应高潮水位差作为参数进行改正； 落潮流则以上游站低潮位、 上游站低潮与本站相应低潮的水位差作为改正参数。根据不同潮期的整编曲线，按涨落潮分别推流。b）定潮汐要素法。根据无潮河流流量整编定落差法的基本原理，以某一潮汐要素作为参数，以潮差（或有效波高）为纵坐标，平均流量为横坐标，建立涨落潮相关曲线，即为定潮汐要素法。涨潮流以平均有效波高（或潮差）与涨潮平均流量相关， 以本站高潮位作为参数， 在某级高潮位定出相关曲线；落潮流以落潮潮差与落潮平均流量相关，并以上游站日平均水位作为参数， 在上游站

21、某级水位定出其相关曲线。然后根据各实测点相应高潮位或上游站水位分别进行改正。推流时，同样按涨落潮分别计算。定潮汐要素法的另一种定线推流方法是：1）点绘有效潮差（或称有效波高） Z 或平均有效波高 h 实测平均流量 Q 关系。涨潮流以本站高潮位 ZC 为参数， 落潮流以上游站低潮位ZD 或日平均水位 G 为参数， 根据实测点群，涨潮流选择一个ZC 值作为定高潮位（落潮流选择上游站某一低潮位或日平均水位），并通过与定高潮位 （或定低潮位、 定日平均水位） 数值相同或相近的各个测点， 绘定Z（或h） Q 关系曲线。2）根据各实测点的有效潮差Z 或平均有效波高h，在关系曲线上查得定高潮位（或上游站定低

22、潮位、定日平均水位）的流量QC，计算 Q/Q C。3）初步绘制实测高潮位 ZC（或上游站实测低潮位ZD、日平均水位 G ） Q/Q C关系曲线，如测点集中，符合 3.4.1.3 规定，即可据以推流。否则应修正定高潮位（或上游站定低潮位、定日平均水位）的 Z（或 h） Q 关系曲线，并重复以上步骤，直至符合要求。4）推流时先根据各个潮流期的有效潮差 Z（或平均有效波高 h）在关系曲线查出定高潮位（或上游站定低潮位、 定日平均水位） 的流量 QC，再根据相应潮流期的高潮位 ZC（或上游站低潮位 ZD、日平均水位 G ）在关系曲线上查出流量比 Q/Q C，两者相乘即得平均流量，再乘以涨（落）潮潮流历

23、时，即得相应潮量。c）全潮要素相关法：以上游来水控制为主的弱潮站，其整编推流期可分为纯潮期、潮洪混合期和洪水期三个阶段。 纯潮期如果潮汐显著、 潮流强烈， 可选用其它方法进行整编推流；否则，按潮洪混合（上游来水和潮汐混合影响）阶段选用本法进行整编推流。洪水期的整编推流方法则无潮河常规方法进行（如连实测流量过程线法或单一水位流量关系曲线法等）。全潮要素相关法的主要思想是将复杂的潮汐要素关系和整编推流进行简化， 分离其潮汐的影响时期和影响因素， 以实现不同时期的整编和推流。 潮期的划分或正负流向的判别， 可由涨潮潮差与低潮位关系或判断指标涨潮潮势（下游站高潮位减上游站前一低潮位）决定。根据测站特性

24、，寻求与全潮（周潮）平均流速（流量）密切相关的潮汐要素建立关系，必要时增加参数加以修正 （这种关系通常存在） ，据此推求逐日平均流量； 同时，亦寻求与最大、最小（负值）流速（流量）关系密切的潮汐要素，必要时同样加入参数进行修正，据此推求极值，从而完成整个阶段的整编计算。C4.4 部分断面代表线法a）采用部分断面代表线法需进行部分断面划分、 代表线的分析确定及部分断面面积加权权重计算。b）部分断面划分是将复式断面根据测流垂线布置进行的合理分割。 如长江干流控制站A 站，划分为六个单一形状的子断面，见表 C.1、图 C.1、图 C.2。表 C.1A 站部分断面划分表部分序号断面位置类别起点距（ m

25、）备注号1左边滩0（左岸） 20002深槽2000 280032800 36003300 3600为主航道443600 4400主航道554400 52004400 480066右边滩5200 5881（右岸 ）20.000.02000.02800.03600.04400.05200.05881.010.000.001000.03000.04000.05000.06000.0-10.00-20.00-30.00-40.00-50.00-60.00图 C.1 A 站部分断面划分示意图3#270029003100330035003700-5-10-157-208-25-30图 C.2 A 站 3#部分断面分析垂线布置c）部分断面代表垂线的确定：1）对于图 C.2 中 3#断面，以测量断面时的潮位 2.24m 为准，按潮位上涨最高至5.05m ，落潮最低至 -0.69m ，涨落幅度 5.74m设计 25 个潮位级，分别设计潮位、断面面积、平均水深变化过程表（见表C.