洪水涨落率与绳套型水位流量关系分析
受涨落率影响下的稳定水位流量关系直接计算
—
() 3
式 中 Q 为 与 Q 同水 位 下稳 定 流 流 量 ;x / I为 洪 水 波 附加 比降 ; J 为稳 定流 水 面 比降 。 由于涨 水 时涨落 率为 正 ,px l / I为正 ; 水 时 反  ̄ 落 之, 因而涨洪 时 Q>Q 落 洪 时 Q< Q 。见 图 1 , 。
维普资讯
第3 4卷第 3期
20 0 7年 9月
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龙
江
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Jun l f i nj n d a l n ier gC l g o r a o l gi gHy rui E gn ei ol e He o a c n e
上 水 水 凸, 下 游 " - 4 游 站
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1 1 受洪 水涨 落率 影 响下 的流 量计算 公式 . 洪水 波属 渐变不 稳定 流 , 其运 动方 程 为
J= Q2 i3 +i3 +1 v V v
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式詈 和 阻项 甚、略不 。 中 吉 较力 譬 / 去 计 J ’ 可
1 基本 原理
一
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一
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式 中 J为水 面 比降 , 洪 水 波 的 运 动 而 变 ; 为 流 随 K 量模 数 ; 为受 洪 水涨 落影 响时 的流 量 。 Q 令水 面 比降 J cA , Q =I/ J设 为相 同水 位下 稳 定流 流量 , 推导得 受 洪水 涨落 影 响的流 量公式 为 经
c lo / / I weepee td terl i n f tbe i h re a g rdo t sdwi eata g u . i e f x 1△ 2 r rsn e , h a o l e a l ds ag s iue u e t t u l ag p I etn i os c w f u hh c
水文信息学-第八章水位流量关系
一个测站的水位流量关系是指基本水尺断面处的 水位与通过该断面的流量之间的关系。但有时由 于各种条件的限制,测流断面与基本水尺断面不 在同一处,若相距较近,一般不会影响水位流量 关系的建立。若相距较远,但中间无大支流汇入, 两断面处的流量基本相等,则基本水尺断面处的 水位与测流断面的流量仍可建立关系。
1 dZ
QK
Sc
Udt
K
Sc
1 ScU dt
Q Qc
1 1 dZ ScU dt
式中 Qc 为稳定流的流量。 因数。
1 1 dZ 称为校正
ScU dt
二、洪水绳套曲线的特征
1. 洪水绳套曲线为一逆时针的绳套
洪水上涨时,其涨落率为正,附加比降为正,涨水的校正 因数大于1,因此其流量大于同水位的稳定流流量。同理, 落水的涨落率为负,其流量小于同水位的稳定流流量。这 样,一次洪水涨落过程的水位流量关系曲线为一逆时针绳 套曲线。
别为
d
dd
K 2 d 1
d 2
2
K2(
2
1)d
dd
由于 为小于1的正数,所以 d d d 为正数,即流速随水深 的增加而增大;又由于 1 为负数,所以 d 2 / d d 2为负数, 表示水位流量关系曲线为一条凹向上方的曲线。当水深逐 渐增大达一定深度时,流速随水深的增大,增加甚微,所 以高水位时流速近于常数。因此,水位流速关系曲线为一 条以垂直线为渐近线的凹向上方的曲线。当断面有漫滩和 深潭时,水位流速关系曲线发生反曲,这是因为水位流速 关系中的流速是指断面平均流速。漫滩和深潭时,由于过 水断面面积随水深发生变化,合断面平均流速的变化不连 续。
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Q 1 • B • d 5 3S 1 2nS n
洪水涨落和水位流量的相关性
《长江丛刊·理论研究》2017.02洪水涨落和水位流量的相关性张 琪 侯超新【摘 要】水位流量关系的定线推流工作的顺利进行往往会受到洪水涨落因素的影响,故在水文资料整编中具有无可替代的重要意义。
本文从洪水涨落与水位流量相关性分析入手,对于洪水涨落和水位流量的关系进行了判定。
【关键词】洪水涨落 水位流量 相关性洪水涨落和水位流量的相关性是平原型河道站定线的基础工作之一,该工作的顺利进行能够让诸如连时序法推流、临时曲线法的工作更加精确,故具有极为重要的现实意义。
一、洪水涨落与水位流量相关性分析洪水涨落与水位流量相关性分析是一项系统性的工作,以下从相关性计算方法、基本计算原理、水位比降与断面流量间关系等方面出发,对于洪水涨落与水位流量相关性进行了分析。
(一)相关性计算方法我们可以从水位和流量曲线之间的关系得到洪水波动,其部分情况下有显著逆时针循环表现,在这一证明过程中数据试验和单值计算以及图形分析方法的合理应用是非常有价值的。
然而需要注意的是,在相关性计算过程中由于其整体的计算过程复杂,并且还存在着固定经验的影响,这导致其在实践中很少使用。
因此为了能够有效地避免实验误差,本文提出了一种新的方法基础上的基本流量公式。
实践证明,该方法稳定有效。
并且可以使其免受多种因素影响,确保水位与水流关系计算的稳定性。
(二)基本计算原理洪水涨落和水位流量的计算多采用流量波动重组、间隙比值法、特征河长法、指数法和序贯法等计算方法。
在间隙比值法的应用过程中应为其水位流量关系不受洪水涨落影响,因此这意味着计算人员可以通过反复的测试来获得水流运动的稳定性特征,然后在此基础上推测具体的流量。
在这一过程中需要注意的是,因为这些计算方法的,随机性较大,因此在部分情况下计算结果的误差也不同。
鉴于此,洪水水位和流量的稳定性之间的基本关系可以通过指数法来获得更加低的计算误差。
(三)水位比降与断面流量间关系众所周知水文资料整编的实际效果不单纯的依赖于于水文资料整编的理论、方法是否正确合理以及工作释放精细,而是还包括了其是否能够真正的发现和解决水文测验中存在的不足和问题,从而能够在此基础上提出可以显著改进水文测验工作效率的捷径。
测站水位流量关系实行单值化方案后相应流量报汛方式的改变
测站水位流量关系实行单值化方案后相应流量报汛方式的改变摘要:荆江水文水资源勘测局(以下简称水文荆江局)荆南分局下辖荆江四口(松滋口、太平口、藕池口、调弦口)的新江口、沙道观(二)、弥陀寺(二)、藕池(管)、藕池(康三)等五个水文站,除弥陀寺(二)站外,其他站2010年后水位流量关系实行了单值化处理,流量测次大幅度减少,相应流量的报汛方式也发生了改变,系根据本站实时水位,在上一年拟合的水位-校正流量因素关系曲线上查读校正流量因素q值,然后根据本站以及落差辅助站的实时水位,推求Zma的值,以上q与Zma的乘积即为实时相应流量。
与以前采用连时序法布设流量测点相应流量报讯方法相比,报汛精度得到了较大提高。
1、概述相应流量是理论上与某一时刻水位相对应的流量值,是水文测站向各级防汛抗旱部门需要及时提供的主要水文要素之一。
一般情况下,相应流量是通过测站断面的水位流量关系转换来获取,即通过实时水位在相应时段的水位流量关系曲线上查读或插补。
若测站的水位流量关系为单一关系,相应流量的自动计算、自动报汛比较容易。
若测站的水位流量关系复杂,如绳套关系,依靠水位流量关系来自动推算相应流量进行报汛则有较大困难,误差也较大。
2、采用连时序法布设流量测点相应流量报讯方法水文荆江局荆南分局各水文测站水位流量关系主要受洪水涨落、断面冲淤影响,年内局部时段受下游洪水顶托影响,水位流量关系以逆时针绳套曲线为主。
2010年以前,都是按连时序法布设流量测点,按绳套线型连时序方法绘制水位流量关系曲线图。
相应流量自动报汛方法主要为:负责报汛的网络信息中心人员根据个人对所属测站水文特性的了解,以测站水位和实测流量实时绘制临时的水位流量关系曲线,这对工作人员的工作经验、业务能力要求很高,需要对测站的水位流量关系有充分的熟悉和了解,经常需要对临时绘制的实时水位流量绳套关系曲线的未来趋势进行外延,当下一个实测流量测点信息到来时,又需要及时对水位流量绳套关系曲线进行修正。
水文测站受洪水涨落影响下的水位流量关系分析
水文测站受洪水涨落影响下的水位流量关系分析本文阐述了何为水文测站以及测站的水位流量关系,分析了水文测站受洪水涨落影响下的水位流量关系变化规律,分析了洪水涨落过程中各水力因素极值出现的顺序。
对水文测站在收集探索水文特征值在时间和沿河长和区域变化规律所需具有代表性的样本资料以及各种下垫面条件下的产、汇流规律、径流变化规律、以及水文分析计算具有参考作用。
标签:水文测站洪水涨落影响分析前言水文测站是在河流上或流域内设立的,按一定技术标准经常收集和提供水文要素的各种水文观测现场的总称。
设在天然河道上的流量站,根据测站的控制面积分为:大河控制站、区域代表站和小河站。
一个测站的水位流量关系是指基本水尺断面处的水位与通过该断面的流量之间的关系。
有时由于各种条件的限制,测流断面与基本水尺断面不在同一处,相距较近时,一般不会影响水位流量关系的建立,相距较远时,若中间无大支流汇入,两断面处的流量基本相等,则基本断面处的水位与测流断面的流量仍可建立关系。
下面主要对水文测站受洪水涨落影响的水位流量关系进行分析。
1、受洪水涨落影响的水位流量关系分析在洪水涨落过程中,由于洪水波传播所引起的附加比降的不同,使断面上的流量与同水位稳定的流量相比产生有规律的增大或减少,反映在水位流量关系上,曲线呈逆时针的绳套曲线,这种因洪水涨落而产生的同水位下流量的增减称作洪水涨落影响,因洪水涨落影响而形成的水位流量关系曲线称为洪水绳套曲线。
2、洪水涨落影响下的流量计算3、洪水绳套曲线的特征3.1 洪水绳套曲线为一逆时针的绳套洪水上涨时,其涨落率为正,附加比降为正,从(1-4)式中可知涨水的因数大于1,因此,其流量大于同水位的稳定流流量。
同理,落水的涨落率为负,其流量小于同水位的稳定流流量。
一次洪水涨落过程的水位流量关系曲线呈一逆时针的绳套曲线,如图1-1中的水位流量关系曲线。
3.2 洪水绳套曲线上各水力因素极值的出现顺序有一定规律洪水涨落影响时各水力因素极值的出现顺序依次为最大比降(最大涨率)、最大流速、最大流量、和最高水位反映在绳套曲线上,如图1-1所示。
洪峰过境水位流量绳套曲线
洪峰过境水位流量绳套曲线洪峰过境水位流量绳套曲线一、概述洪峰过境水位流量绳套曲线是地表水资源管理和防洪工程设计中重要的参考指标。
它是描述河流水库在不同洪水情况下水位与流量之间的关系的曲线图。
通过了解该曲线,可以预测洪峰流量,进而制定有效的水资源管理和防洪策略。
二、洪峰过境水位流量曲线的构建为了构建洪峰过境水位流量曲线,需要进行大量的水文观测和数据分析。
需要收集一段时间内的水位和流量数据。
这些数据可以通过水文测量站、流量计和遥感技术等手段获取。
接下来,利用统计学方法对收集到的数据进行处理和分析,得出不同水位下的平均流量值。
根据这些数据绘制出洪峰过境水位流量曲线。
三、洪峰过境水位流量曲线的作用1. 水资源管理:洪峰过境水位流量曲线可以帮助管理者了解河流或水库在不同洪水情况下的水位变化情况,从而合理调度水源的利用和分配,确保水资源的可持续利用。
2. 洪水预测:通过观察洪峰过境水位流量曲线,可以预测洪峰流量,及时采取措施减少洪灾对人类和环境的影响。
洪水预测对于防洪工程的设计和沿岸地区的规划至关重要。
3. 水利工程设计:在设计水利工程时,洪峰过境水位流量曲线是非常重要的参考依据。
根据洪峰过境水位流量曲线,工程师可以合理确定河流和水库的容积和建设规模,确保工程的稳定性和安全性。
4. 水文研究:洪峰过境水位流量曲线提供了对河流和水库水文过程的深入研究。
通过绘制洪峰过境水位流量曲线,可以分析水位和流量之间的关系,并探讨河流和水库的水文特征。
五、个人观点和理解洪峰过境水位流量绳套曲线在水资源管理和防洪工程设计中具有重要作用。
通过深入研究洪峰过境水位流量曲线,我认识到洪峰流量的预测和水位的控制对于水资源管理和防洪工程至关重要。
我也认识到水文观测数据的收集和数据处理对于构建准确可靠的洪峰过境水位流量曲线至关重要。
总结洪峰过境水位流量绳套曲线是描述河流和水库在不同洪水情况下水位与流量之间关系的重要曲线。
它在水资源管理和防洪工程设计中具有重要作用。
水位—流量关系的定线方法与技巧
⽔位—流量关系的定线⽅法与技巧⽔位—流量关系的定线⽅法与技巧河道流量资料整编⼯作主要包括以下内容:1.编制实测流量成果表和实测⼤断⾯成果表;2.绘制⽔位流量、⽔位⾯积、⽔位流速关系曲线;3.⽔位流量关系曲线分析和检验;4.数据整理;5.整编逐⽇平均流量表及洪⽔⽔⽂要素摘录表;6.绘制逐时或逐⽇平均流量过程线;7.单站合理性检查;8.编制河道流量资料整编说明书。
流量资料整编⼯作主要包括以上内容,这也是在没有实现⽔位—流量关系应⽤软件定线前,进⾏流量资料整编必须要做好的主要环节。
并且这些环节在进⾏过程中是相互关联,交叉进⾏的。
在应⽤南⽅⽚整汇编软件进⾏资料整编后,绘制⽔位流量、⽔位⾯积、⽔位流速关系曲线、⽔位流量关系曲线分析和检验、数据整理都有程序完成。
经转换和⼊库,就可⾃动完成流量资料整编的数据加⼯、数据输⼊、整编计算、合理性检查和成果输出等众多环节。
所以说,南⽅⽚整汇编软件的应⽤是⽔⽂资料整编⼯作的⼀次质的飞跃。
流量资料整编⼯作的主要有以上8个步骤。
在这⾥要强调⼀下,在进⾏流量资料整编前:1、要认真学习该站的《⽔⽂测验任务书》,熟悉了解该站的测站特性、测验⽅法及⾼、中、低⽔位级的划分标准。
2、了解当年的⽔情及洪⽔过程,了解是否发⽣特殊⽔情,了解是否有特殊的测验要求。
3、在了解的基础上,作为负责初制的⼈,⼀定要认真审查单次流量资料,在确定单次流量资料准确⽆误的前提下,再开展⼯作,这样才能保证实测流量成果表和实测⼤断⾯成果表正确,确保定线的正确性。
在编制完实测流量成果表和实测⼤断⾯成果表后,就可以要着⼿进⾏⽔位流量、⽔位⾯积、⽔位流速关系曲线的绘制、定线⼯作。
在讲这个内容之前,先谈谈⽔位流量关系,受我所接触的限制,在这⾥我主要讲天然河道的⽔位流量关系。
天然河道的⽔位流量关系总的来讲可分为两种,即稳定和不稳定。
稳定的⼜分为两种,⼀种是:测站控制和河槽控制较好的稳定的⽔位流量关系。
即同⼀⽔位只有⼀个流量。
水文水资源教材-《水文资料整编》复习提纲 - 2
《水文资料整编》复习提纲第1章水位资料整编1、缺测水位的插补方法答:直线插补法:当缺测时间内水位变化平缓,或虽变化较大,但呈一致的上涨或下落的趋势时,可按缺测缺测时段两端的观测值按时间比例内插求得。
连过程线插补法:当缺测时间内水位有起伏变化,如上下游站区间径流增减不多,冲淤变化不大、水位过程线又大致相似时,可参照上下游站水位起伏变化,连绘本站过程线进行插补。
水位相关法插补:当缺测期间的水位变化较大,或不具备上述两种插补方法的条件,且本站与邻站的水位之间有密切关系时,可采用此法插补。
相关曲线可用同时水位或相应水位点绘。
如当年资料不足,可借用往年水位过程相似时期的资料。
2、水位的保证率答:一年中日平均水位高于和等于某一水位值的天数,称为该水位的保证率。
各种保证率水位的统计方法:列表挑选;图解法。
对全年各日日平均水位由高到低排序,从中依次挑选第1、15、30、90、180、270及最后日对应的日平均水位,即为其保证率水位。
3、水位资料的单站合理性检查答:(1)单站合理性检查:采用逐时或逐日水位过程线分析检查,根据水位变化的一般特性(如水位变化的连续性、涨落率的渐变性、洪水涨陡落缓的特性等)和变化的特殊性(如受洪水顶托、冰塞、冰坝及决堤等影响),检查水位的变化的连续性与突涨,突落及峰形变化的合理性。
(2)综合合理性检查:①上下游水位过程线对照:当上下游各站水位变化过程相似时,应比较同时段各站水位变化趋势。
若发现水位变化过程不相应,则要分析原因。
在有闸坝的河段上,作闸上下游水位对照时,可点绘平均闸门开启高度过程线进行比较。
当闸门全部提出水面时。
上下游站水位变化过程与无闸河段相同。
关闸时,下游水位陡落,上游水位陡涨;开闸时情况相反。
②上下游水位相关图检查:当上下游水流条件相似,河床无严重冲淤看,无闸坝影响时,关系图点群应密集成带状。
对个别突出点应认真分析其原因。
若点群散乱,说明上下游站水位关系不密切,应分析其原因。
绳套型曲线过程分析及模型建立
的混 凝土裂 缝修补 。 当裂缝 数 量较 多时 , 先要 在 裂缝位 置 上贴 医用 白
面处理措施 。由于泵送混凝土的坍落度及流动性很 大 , 后一 次混凝 土振 捣后会 在 表 面形成 较 厚 的水 泥 最
浆层 , 凝土硬 化时很 容易产 生干缩 裂缝 。为此 , 混 应对
胶布 , 再用窄毛刷沾浆沿裂缝来 回涂刷封缝 , 使裂缝 封闭, 大约 1 i 后揭去胶布条 , 0 n a r 露出小缝 , 粘贴注浆
峰顶流量也最大。 且集 中在单值线上的一点。 只是在 峰顶水位恰好开始下降的 时段 , 流量才随之减小 。 绳套 曲线顶 宽正是 由此时 流量减小 幅度决 定 的。
当 tA 时 , = t 峰顶持 续 时段 后 , 刚好还 是峰 顶水
绳 套 曲线 分 为涨 、 水两 条 支线 , 里 只对 峰 顶 落 这 及 其附近处 的绳套 曲线进 行模 拟 。
6 5 4 3 2 ,
在 水文 学 中 ,受 洪 水 涨 落影 响 的水 位一流 量 关
系, 由于附加比降的影响 , 涨水时附加 比降增大 , 流量 随之增大 ; 落水时附加 比降减小 , 流量随之减小 , 故呈 逆时针绳 套 曲线 。 套 曲线 的最 大特征是 峰顶 和谷底 绳 变化陡转, 此处实测点少。 那么 , 怎样能确定绳套曲线 峰谷处变化 的详细过程呢?就这一问题 , 笔者利用单 值化处 理模 拟绳套 曲线建立 绳套 曲线模 型
— —
半差 系数 , 即等差 的 1 ; / 2 对应水位序列号 ( 方程 的 自变量 ) 该 。
n—
—
该 公 式是 笔 者 通过 制 作 水位 流 量关 系表 在 假设
为讨 论 方便起 见 , 洪 峰停 留时 间为 t单 值化处 设 ,
洪水涨落水位-流量分布规律及应用
第47卷第6期2019年11月河海大学学报(自然科学版)Journal of Hohai University(Natural Sciences)Vol.47No.6Nov.2019DOI :10.3876/j.issn.10001980.2019.06.004 作者简介:李琼(1966 ),女,高级工程师,主要从事水文水资源研究㊂E⁃mail:815857639@ 引用本文:李琼,张幼成,王洪心,等.洪水涨落水位流量分布规律及应用[J].河海大学学报(自然科学版),2019,47(6):507⁃513.LI Qiong,ZHANG Youcheng,WANG Hongxin,et al.Distribution and application of flood water level and discharge fluctuations[J].Journal of Hohai University(Natural Sciences),2019,47(6):507⁃513.洪水涨落水位-流量分布规律及应用李 琼,张幼成,王洪心,肖 晒,陈红兵(宜昌市水文水资源勘测局,湖北宜昌 443003)摘要:以河溶水文站为例,采用系统分析法研究受洪水涨落影响绳套关系水位流量关系轴线摆动变化范围㊂结果表明:受洪水涨落影响绳套关系水位流量洪水洪峰水位及相应流量的轴线摆动有一定规律,水位流量关系走向越接近洪峰水位越向轴线形成有规律的系列,由此可根据洪峰水位与相应流量之间建立回归关系,建立绳套关系水位流量转换模型应用于洪峰水位预报,有效解决受洪水涨落影响下绳套关系水位流量关系洪水水位预报瓶颈,满足防汛需求㊂关键词:洪水涨落;水位流量关系;洪峰水位;系统分析;分布规律;预报应用中图分类号:TV123 文献标志码:A 文章编号:10001980(2019)06050707Distribution and application of flood water level and discharge fluctuationsLI Qiong ,ZHANG Youcheng ,WANG Hongxin ,XIAO Shai ,CHEN Hongbing (Yichang Hydrology and Water Resources Survey Bureau ,Yichang 443003,China )Abstract :Taking the Herong station as an example,this work analyzes the swing range of the water level and flow rate by the systematical method.The result shows that there is a certain law in distributions of axial swings for the flood⁃peak water level and the corresponding flow rate under the impact of flood fluctuations.This law gets stronger when the relationship of water level and flow rate is closer to the flood peak.Meanwhile,the water level forms a regular series with the axis,which can establish the relationship between the flood⁃peak water level and the corresponding flow rate,and that between the water level and the flow conversion model of the flood peak.This study effectively solves the bottleneck of flood level forecasting under the impact of flood fluctuations on the relationship between water level and flow rate,for meeting the requirement of flood control.Key words :flood fluctuation;water level and discharge relationship;flood⁃peak water level;systematical analysis;distribution law;forecasting application洪水涨落过程中,由于洪水波传播所引起的附加比降不同,使断面上的流量与同水位稳定的流量相比产生有规律的增大或减小[1],反映在水位流量关系上,曲线呈逆时针绳套曲线[2],不同洪水水位流量绳套的轴线[3]相差较大,轴线摆动大,增大了受洪水涨落影响下洪水预报难度㊂在考虑受洪水涨落影响的洪水预报研究中,孙孝波[4]㊁程银才等[5]对水位流量关系进行了单值化处理;陈瑞祥等[6]根据圣维南方程组和曼宁公式推导了由水位计算相应流量的理论公式,讨论了稳定流比降与附加比降的计算方法;Habert 等[7]通过同化河道地形等资料确定水位流量关系,降低了预报的不确定性㊂以上研究主要关注的是流量预报,而在防汛工作中需要充足的信息为防洪决策提供可靠依据,不仅需要预报流量,也需预报水位㊂因此,准确地预报水位亦具有重要意义㊂对于水位预报,著名水文学家Todini [8]提出了采用Muskingum⁃Cunge 进行流量演算及水位计算的方法;芮孝芳[9]提出了冲淤河道的水位计算方法;黄国如等[10]基于时间序列分析的ARMAV(2,1)模型建立了水位预报模型,应用于黄河下游的漫滩冲淤河道;李小韵等[11]基于多元门限回归模型建立了松花江干流5个站的水位预报模型;李杨俊等[12]用 蓄率中线法”对黄河小北干流漫滩洪水进行了预报;刘代勇等[13]提出基河海大学学报(自然科学版)第47卷于洪水波传播及相应水位法的多站联动水位流量关系拟合法,并应用于淮河小柳巷站预报㊂而对于受洪水涨落影响的水位预报这方面的研究较少,一方面是绳套水位流量之间没有准确的数据解析关系[14];另一方面,虽然部分学者对水位流量关系进行了处理,但在作业预报中,这些方法因所需实测资料较多,使用受到一定限制,所以主要是依靠预报员的经验进行处理㊂为了解决受洪水涨落影响下的洪峰水位预报问题,本文以河溶水文站为例,研究受洪水涨落影响下水位流量关系影响因素及分布规律,采用系统分析的方法研究洪峰水位与洪峰水位相应流量回归关系,根据洪水涨落率大小对绳套曲线进行分类建立绳套关系水位流量转换模型,依据降雨径流预报的洪峰流量推求预报洪峰水位,有效地解决洪水水位预报的难题,满足防汛需求[15⁃18]㊂1 流域概况沮漳河是宜昌市防汛重点河流,是长江中游上段干流左岸一级支流,由东支漳河和西支沮河组成图1 沮漳河流域示意图Fig.1 Map of the Juzhang Basin (图1),于当阳市河溶镇两河口汇合,2015年,实施河溶镇附近漳河改道,两河交汇口由原河溶大桥上移约9km 至张家湾,在枝江市七星台镇鸭子口村汇入长江,流域全长344km,集水面积7305km 2㊂西支较长为干流,发源出于保康县欧家店大湾,自北向南流经保康㊁南漳㊁远安㊁当阳㊁枝江等县市;东支漳河源出保康县龙坪乡黄龙洞沟,自北向南流经漳河水库,途经南漳㊁荆门㊁远安县,全长190km,集水面积2968km 2㊂1996年沮漳河大洪水后,宜昌市政府投资对漳河水库按10年一遇防洪标准进行加固除险㊂对沮漳河河溶大桥实施扩宽㊁两河口至万城局部堤段按420m 堤距退堤,万城以下谢古垸按堤距450m 标准进行退堤,两河口河溶站设计流量增加至3820m 3/s [19]㊂2 河溶站测站特性河溶站位于东经111°58′E㊁北纬30°41′N,至河口距离90km,控制面积6338km 2(含漳河水库面积2212km 2),是沮漳河干流控制站,也是宜昌市防汛重要站㊂该站属平原河流站,坡降平缓,流速较小,水位流量关系主要受洪水涨落率影响,洪水期线型通常为逆时针绳套状或其变形;河床由泥沙组成,两岸为堤防,设防水位47.50m,警戒水位48.50m,保证水位50.00m;水位达47.70m 时右岸开始漫滩,水位达48.80m 时右岸全部漫滩直达堤脚,流量测验采用国标流速仪法㊁浮标法[20],水位观测采用岛式浮子自记水位计和人工水尺观测㊂根据防汛需要,河溶站水位达到47.50m 设防水位时进行作业预报㊂2.1 测流断面变化河溶水文站1997年将基本断面上迁145m,站址位置在沮河㊁漳河汇合口下游0.7km,两河大桥扩卡后,河溶站上迁后水位比扩卡之前原河溶站水位高0.20m [21]㊂同水位下主槽最大水深增加1.63m,滩地最大水深增加2.48m,为高水位泄洪提供预留通道㊂两岸为堤防控制,顺直长度约500m,主槽偏于左岸㊂选择1973年㊁1975年㊁1984年㊁1996年㊁1997年㊁2007年㊁2016年河溶水文站测流断面实测大断面成果资料,点绘各年大断面图如图2所示㊂2.2 洪水组合及水位流量关系特征河溶站洪水组成主要有5种类型:(a)区间暴雨形成的洪水;(b)区间暴雨及漳河泄洪形成的洪水;805第6期李 琼,等 洪水涨落水位-流量分布规律及应用(c)全流域出现暴雨形成的洪水;(d)全流域出现暴雨及漳河泄洪水形成的洪水;(e)沮漳河上游来水与长江顶托影响形成的洪水㊂受不同洪水组合影响,河溶站洪水水位流量关系图多出现标准逆时针绳套曲线,若受上游来水与长江顶托的洪水影响,水位流量关系散乱[22],关系无明显规律㊂研究水位流量关系分布规律,主要解决洪峰水位预报难题,因此本文选用河溶站1973 2016年实测洪峰水位大于46.00m 单峰(或复式峰第一个洪峰作单峰处理)洪水37场次分析水位流量关系影响因素及其分布规律㊂2.3 洪峰流量与洪峰水位的相应流量关系根据摘录37场次每场洪水的洪峰水位㊁洪峰水位相应流量及洪峰流量,建立洪峰流量Q max 与洪峰水位相应流量Q s 关系(图3),相关关系较好,相关方程为Q s =0.955Q max -8.04(1)图2 不同年份测流断面大断面Fig.2 Gaging sections from different years 图3 洪峰流量与洪峰水位相应流量关系Fig.3 Relationship between the peak flow andthe corresponding flow rate of flood⁃peak water level 3 水位-流量关系分布规律分析图4 河道不漫滩㊁漫滩及全部漫滩水位流量关系线Fig.4 Water level and discharge relationship curves ofno floodplain ,partial floodplain and all floodplain 3.1 漫滩对水位-流量关系影响分析根据河溶站洪水组合和断面变化情况,选择较大洪水水位大于46.0m 的洪水分析河溶站的水位流量关系,按不漫滩㊁漫滩和全部漫滩的洪水涨水面与落水面绳套的最宽和最窄各选2场洪水(图4)㊂由图4可以看出,无论洪水是否漫滩,水位流量关系曲线均在涨水面外包线与落水面外包线之间摆动,因此水位流量关系摆动与洪水漫滩和洪水组合影响关系不大㊂3.2 水位流量关系特点a.洪水绳套为一逆时针绳套,洪水上涨时,其涨落率为正,附加比降亦为正,其流量大于同水位的稳定流流量㊂同理,落水时的涨落率为负,其流量小于同水位的稳定流流量,一次洪水涨落过程的水位流量关系曲线呈现为一逆时针绳套曲线,如图5所示㊂b.洪水绳套曲线与水位过程线的关系密切㊂洪水流量的大小与涨落率的关系密切,涨落率即水位过程线斜率,过程线较陡的时段中,反映在洪水绳套曲线上其偏离同水位的稳定水位流量关系线的距离亦越大,形成的水位流量关系绳套较胖,涨水面越偏右,如图6所示㊂c.洪水绳套曲线上各水力因素极值出现时序有规律,依次为最大比降(最大涨落率)㊁最大流速v max ㊁最大流量Q max ㊁最高水位Z max [23]㊂根据37场洪水分析,出现最大涨率水位级大多分布在水位级42.00~45.50m 之间,河溶站水位达到47.50m 时进行作业预报,当最大涨率出现时可进行水位实时校正预报㊂d.洪水水位过程线峰㊁谷处,其涨落率为零,其流量应与同水位稳定流量相同㊂905河海大学学报(自然科学版)第47卷图5 历年单峰水位流量关系Fig.5 Water level and discharge relationships forannual single⁃peakflood图6 历年单峰水位过程线Fig.6 Process line for the water level ofannual single⁃peak flood图7 河溶站水位流量关系轴线分布规律Fig.7 Axial distribution law of water level and discharge relationships in the Herong station3.3 水位流量关系轴线分布规律选择河溶站单峰(或复式峰第一个洪峰)实测场次洪水37场次水位流量,点绘水位流量关系图(图7),从图7中可以看出:(a)虽然水位流量关系轴线(洪峰水位与相应流量点连线)有摆动,轴线摆动与洪水最大涨落率大小有关,但没有固定的关系;(b)水位流量关系低水位时绳套宽窄不一,规律不明显,随着水位增加,水位流量关系越向回归轴线附近;(c)单峰水位流量关系均为逆时针绳套,水位流量关系胖瘦(轴线)存在一定规律,所有场次洪峰水位与相应流量点均落在轴线1㊁轴线2㊁轴线3附近㊂洪水最大涨落率小于或等于0.5m/h时,水位流量关系在洪峰时均回归到轴线1,水位流量关系瘦;洪水最大涨落率大于0.5m/h㊁小于或等于0.8m/h时,水位流量关系在洪峰时均回归到轴线2,水位流量关系较瘦;洪水最大涨落率大于0.8m/h时,水位流量关系在洪峰时均回归到轴线3,水位流量关系胖㊂4 流量转换水位模型建立及应用4.1 模型建立流量转换水位模型建立时,洪峰流量采用实测洪峰流量,洪峰水位相应流量采用式(1)计算,根据水位流量轴线分布规律,流量转换水位模型建立时分水位流量关系最大涨率小于或等于0.5m/h水位流量关系(瘦型),最大涨率大于0.5m/h㊁小于或等于0.8m/h水位流量关系(较瘦型),最大涨率大于0.8m/h水位流量关系(胖型)3类建立洪峰水位Z max与洪峰水位相应流量Q s关系㊂a.最大涨率小于或等于0.5m/h水位流量关系(瘦型):此类实测洪水共16场次,洪水统计见表1,建立洪峰水位与计算相应流量相关关系,按最小二乘法求出回归方程即为洪峰水位与相应流量转换模型㊂相关系数r2=0.9678,方程为Z max=29.917Q0.0683s(2) b.最大涨率大于0.5m/h㊁小于或等于0.8m/h水位流量关系(较瘦型):此类实测洪水共10场次,洪水统计见表1,建立洪峰水位与计算相应流量相关关系,按最小二乘法求出回归方程即为洪峰水位与相应流量转换模型㊂相关系数r2=0.9551,方程为Z max=31.004Q0.0629s(3) c.最大涨率大于0.8m/h水位流量关系(胖型):此类实测洪水共11场次,洪水统计见表1,建立洪峰水位与计算相应流量相关关系,按最小二乘法求出回归方程即为洪峰水位与相应流量转换模型㊂相关系数r2=0.8696,方程为Z max=29.668Q0.0681s(4) 015第6期李 琼,等 洪水涨落水位-流量分布规律及应用表1 不同涨率洪水统计Table 1 Statistic results of floods with different rising rate类型洪号洪峰水位/m 计算相应流量/(m 3㊃s -1)洪峰流量/(m 3㊃s -1)最大涨率/(m㊃h -1)瘦型较瘦型胖型1973070348.0310*******.481975081046.757457880.462000093046.887618050.352007082546.947988440.482014090347.449109610.351996070449.70173018200.172002050647.809189700.282005082246.455966320.202008083049.69158716700.261991070646.496607000.311982082347.257568000.291973092847.408759250.321979071646.856516900.461980082247.57998450.401990070248.0795710100.402007071350.0718*******.481973090747.638869360.511980062546.757027440.601983091048.26102310800.632003070546.295836190.632008081648.46112811900.792016070248.0810*******.511994060946.506206580.571983100749.83192120200.562007083147.77112811900.562004080646.837748190.521992061346.547828271.0719********.968639121.761991070147.85117612400.922000080946.717828271.942016080546.097067480.842009052746.908979481.921973043047.4697610301.641992071347.5397610300.992007061947.338889381.321990071846.737477910.891980060146.947948401.104.2 模型检验及精度评价4.2.1 模型检验根据实测洪峰水位和洪峰流量资料,最大涨率小于或等于0.5m /h 水位流量关系(瘦型),最大涨率大于0.5m /h㊁小于或等于0.8m /h 水位流量关系(较瘦型)和最大涨率大于0.8m /h 水位流量关系(胖型)建立的流量转换水位模型公式反推洪峰水位进行检验,检验时计算洪峰流量按实测洪峰流量,根据式(1)推算相应流量,再用式(2)㊁式(3)㊁式(4)流量转换模型反推洪峰水位,计算其与实测洪峰水位误差[24],按水位预报误差小于0.3m 时预报合格指标检验其合格率,检验成果见表2,其合格率为94.6%,流量转换水位模型合理㊂4.2.2 不分涨率预报与分涨率流量水位转换模型预报成果比较不分涨率预报时,根据实时水位涨水过程布置实测流量测次,预报洪峰水位时依据实测流量和预报洪峰流量,按照受洪水涨落率影响水力因素出现先后次序,由预报员根据经验实时勾绘水位流量关系曲线预报洪峰水位㊂由多年实际作业预报成果分析,此方法由有经验丰富的预报员预报洪峰水位合格率只可达到60%,采用分涨率流量水位转换模型预报洪峰水位,合格率达到95%,合格率提高35%㊂不分涨率预报洪峰水位,如果不合格误差将会很大,如果20160805次洪水预报洪峰流量780m 3/s,预报洪峰水位达46.69m,与115215河海大学学报(自然科学版)第47卷表2 流量转换水位模型检验Table2 Model tests of flow and water level conversion model洪号实测洪峰水位/m计算相应流量/(m3㊃s-1)实测洪峰流量/(m3㊃s-1)反推洪峰水位/m水位误差/m评价1973070348.0310********.180.15合格1975081046.7574578847.000.25合格2000093046.8876180547.070.19合格2007082546.9479884447.220.28合格2014090347.4491096147.640.20合格1996070449.701730182049.780.08合格2002050647.8091897047.67-0.13合格2005082246.4559663246.29-0.16合格2008083049.691587167049.49-0.20合格1991070646.4966070046.610.12合格1982082347.2575680047.05-0.20合格1973092847.4087592547.520.12合格1979071646.8565169046.57-0.28合格1980082247.5079984547.22-0.28合格1990070248.0795*******.81-0.26合格2007071350.0718********.02-0.05合格1973090747.6388693647.51-0.12合格1980062546.7570274446.820.07合格1983091048.261023108047.95-0.31不合格2003070546.2958361946.28-0.01合格2008081648.461128119048.24-0.22合格2016070248.0810********.00-0.08合格1994060946.5062065846.46-0.04合格1983100749.831921202049.880.05合格2007083147.771128119048.240.47不合格2004080646.8377481947.110.28合格1992061346.5478282746.700.16合格1990081546.9686391247.010.05合格1991070147.851176124048.020.17合格2000080946.7178282746.70-0.01合格2016080546.0970674846.380.29合格2009052746.9089794847.140.24合格1973043047.46976103047.41-0.05合格1992071347.53976103047.41-0.12合格2007061947.3388893847.10-0.23合格1990071846.7374779146.56-0.17合格1980060146.9479484046.75-0.19合格实际出现46.09m误差达到0.60m;分涨率预报洪峰水位误差0.29m,满足规范要求,合格㊂5 结 论a.洪水涨落影响下洪水与河道漫滩㊁上游洪水组合与否关系不密切,洪水水位流量关系走向㊁绳套的宽窄与洪水涨率关系密切,洪水涨率较大,水位过程线越陡,水位流量关系涨水面越偏右㊂b.洪峰水位相应流量Q s与洪峰流量Q max有较好的相关关系㊂c.河溶站水位流量关系轴线摆动有一定规律,洪峰水位及相应流量时均回归到轴线,根据轴线系列将水位流量关系按涨率小于或等于0.5m/h水位流量关系(瘦型),涨率大于0.5m/h㊁小于或等于0.8m/h 水位流量关系(较瘦型)和涨率大于0.8m/h水位流量关系(胖型)分类,分类洪峰水位与相应流量关系相关性较好,并由此建立相关模型㊂d.根据预报洪峰流量,利用建立的流量水位模型,能较好解决受洪水涨落影响下洪峰水位的实时校正预报,可推广应用于受洪水涨落影响下水位预报的实时校正中㊂参考文献:[1]LAI Xijun,WANG Ziming.Flood management of Dongting Lake after operation of Three Gorges Dam[J].Water Science andEngineering,2017,10(4):303⁃310.[2]赵志贡,岳利军,赵彦增.水文测验学[M].郑州:黄河水利出版社,2005.315第6期李 琼,等 洪水涨落水位-流量分布规律及应用[3]王俊,熊明.水文监测体系创新及关键技术研究[M].北京:中国水利水电出版社,2015.[4]孙孝波.对受洪水涨落影响的水位流量关系单值化的探讨[J].水文,2001,21(2):41⁃44.(SUN Xiaobo.The study ofsingle⁃valued processing of the stage⁃discharge curve influenced by flood rising and falling[J].Hydrology,2001,21(2):41⁃44.(in Chinese))[5]程银才,李明华,王军.洪水涨落影响下水位流量关系单值化新方法[J].水电能源科学,2009,27(1):66⁃68.(CHENG Yincai,LI Minghua,WANG Jun,et al.New method of single⁃valued stage discharge relationship effected 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石牌水文站水位流量关系分析
石牌水文站水位流量关系分析本文选用了有代表性的多年实测水位流量资料,对石牌水文站水位流量关系进行了综合分析,对于受变动回水影响,运用正常落差法对水位流量关系进行校正。
标签:水位流量关系;正常落差;石牌水文站为适应水文体制改革,提高工作效率,减轻测站的工作量,在满足精度要求的前提下,对现有资料进行综合分析,找出规律,为下一步的巡测或间测工作提供可靠的依据。
1、影响水位、流量关系的因素及断面控制情况石牌水文站水位15.5m以下在距基本水尺断面下游1050m处的皖河公路桥上,用EQC100-I型橋测车在桥梁的上游面实测流量,断面控制作用差。
水位高于15.5m时,在基本水尺断面上游140m处的缆道断面用水文缆道实测流量,右岸为同马大堤,左岸为猫山嘴,断面控制作用较好。
由于主河道纵坡缓,水位流量关系在洪峰水位高于16 .0m时,即呈逆时针绳套,每场洪水的套宽均不一致,遇连续性洪水时,绳套宽度均显逐步减小的态势,遇长江水位逐渐上涨的情形,水位~流量关系向左平移的趋势明显,即受变动回水影响,影响历时1-6个月不等,常发生的起始时间为5月中旬。
测验河段河床组成均为上游携带来的中、细沙,冲淤变化频繁,总体趋势是偏于冲刷,变化情况见图1。
但在水位达到18.0m 时,断面冲淤引起的面积变化相对比重较小,但仍必须考虑。
受变动回水影响时,采用连实测流量过程线法推求流量,其余时段采用连时序法和临时曲线法用水位推求流量。
由上述,可知影响石牌水文站水位~流量关系的主要因素是:(1)当安庆站水位达13.0m时,即受变动回水影响;(2)洪峰水位达16.0m时,受洪水涨落影响;(3)受冲淤影响。
2、选用资料及分析方法2.1资料的选用选用1983、1991、1996年3年大水年实测流量资料,作为高水控制点,2004、2005年2年实测流量资料则可代表现状断面条件下中低水水位~流量关系特性。
共计实测流量点据数百个,其中安庆水位与石牌水位相差特别小的点据,不能作为定线的依据。
顺时针绳套型水位流量关系曲线的
顺时针绳套型水位流量关系曲线的浅析[摘要]在水文分析与计算中,水位流量关系的分析是最基本的,水位流量关系曲线的质量决定了流量资料推算的质量。
水位流量关系通常根据实测流量、相应水位,必要时还利用其它参数来建立,以它作为连续的水位资料推算连续流量资料的工具。
[关键词]灵渠水文站;水位流量关系;顺时针;绳套中图分类号:tv365 文献标识码:a 文章编号:1009-914x(2013)13-0262-021.引言流量是反映水利资源和江河湖库水量变化的基本资料。
水位流量关系曲线是流量资料整编中最常用、最基本的方法。
在水文资料的整编中,通常是根据实测水位、流量资料,建立水位流量的关系曲线。
通过水位流量关系曲线,可把水位变化过程转换成相应的流量变化过程,并进一步求得逐日流量及各种径流统计特征值,天然河流的水位流量关系由于受不稳定水流中各种水力要素的变化和泥沙运动的影响,在不同时期的同一水位,有时可能有若干不同的流量值,形成各种不同的水位流量关系曲线。
在水文资料整编工作中,确定水位流量关系曲线是一个十分关键的.对水文资料质量有决定性作用。
水位流量关系是根据测点处不同水流情况的多次实测流量,和其对应水位来确定的。
按现有的测验方法难以根据实测流量来掌握全年各种径流特征值。
由于流量测验技术比较复杂、耗资较昂贵.难以连续进行,而水位比较容易地经过连续观测获得。
同时水位和流量的相互关系,又有一定的规律可循。
因此.通常将连续的水位资料,通过水位流量关系推算、转换为连续的流量资料,供水文计算或水文预报分析使用;有时也因某种需要,由流量通过水位流量关系反推水位.如河道防汛水位。
闸坝电站下游水位等。
此外,因条件限制不能测得最高、最低水位的相应流量,需根据水位流量关系曲线作高低水延长;而延长是否恰当,会直接影响最大最小流量、枯水期径流量等的正确确定。
由于这些重要数据关系到工程设计项目的规模和尺寸.所以水位流量关系曲线具有重要的实用意义。
洪水波与绳套曲线
洪水波与绳套曲线
洪水波是指在河流、海洋等水体中,由于降水、融雪、溃坝等原因导致水位突然上升而形成的水流波动。
它是一种自然现象,通常会带来严重的洪水灾害。
绳套曲线则是一种数学曲线,它的形状类似于一个绳套,由两个或多个曲线组成,其中一个曲线在另一个曲线内部形成一个环。
绳套曲线在数学中有广泛的应用,例如在几何、代数、微积分等领域。
虽然洪水波和绳套曲线是两个不同的概念,但它们之间存在一些联系。
在洪水波的研究中,科学家们可以使用数学方法来描述和预测洪水波的传播和演化。
其中一种方法就是使用绳套曲线来描述洪水波的形状和特征。
具体来说,科学家们可以通过测量和分析洪水波的水位、流量、流速等参数,绘制出洪水波的曲线。
这些曲线可以被看作是绳套曲线的一种特殊形式,因为它们也由两个或多个曲线组成,其中一个曲线在另一个曲线内部形成一个环。
通过研究绳套曲线的性质和特征,科学家们可以更好地理解洪水波的传播和演化规律,从而提高洪水预警和减灾的能力。
此外,绳套曲线还可以用于其他领域的研究,例如流体力学、气象学、地质学等。
总之,虽然洪水波和绳套曲线是两个不同的概念,但它们之间存在一些联系。
通过研究绳套曲线的性质和特征,科学家们可以更好地理解洪水波的传播和演化规律,从而提高洪水预警和减灾的能力。
洪峰过境水位流量绳套曲线
洪峰过境水位流量绳套曲线
洪峰过境水位流量绳套曲线是描述我国江河湖泊等地表水体在遇到洪峰时,水流速度和流量变化情况的基本曲线。
这条曲线对于研究水文、气象、生态环境等领域的专家来说具有重要意义,帮助他们更好地预测和应对江河湖泊的洪峰。
洪峰是指江河湖泊在短时间内出现的巨大水量增加,常常是由于强降雨或冰川融水等导致的水文事件。
这些水文事件对江河湖泊的水位、流量、水质等方面都会产生深刻影响。
因此,研究洪峰过境的水位流量绳套曲线,可以帮助我们更好地了解这些水文事件的特征,并预测其对江河湖泊的影响。
洪峰过境的水位流量绳套曲线一般呈现为开口向下的U形曲线。
这是由于在洪峰期间,由于大量水量涌入江河湖泊,河流的水位迅速升高,而随着水位的升高,流速也随之增加,直到达到最高点后开始逐渐减小。
在这个过程中,水流的动能不断转化为势能,而势能则随着水位的升高而不断增加。
当洪峰过后,河流的水位逐渐恢复到正常状态,流速也随之减小,直到恢复到最低点。
洪峰过境的水位流量绳套曲线与江河湖泊的水文特征密切相关。
例如,它可以帮助我们预测湖泊的蓄水量能力,以及河流的泄水量。
同时,它还可以为水文学家提供研究水文事件的影响的途径。
洪峰过境水位流量绳套曲线
洪峰过境水位流量绳套曲线洪水是一种自然现象,具有破坏力强、泛滥范围广的特点。
对于洪水的预测和防范,水文学家们通过研究洪峰过境水位流量绳套曲线,能够为人们提供重要的参考和依据。
本文将就洪峰过境水位流量绳套曲线进行详细的探讨和阐述。
洪峰过境水位流量绳套曲线,简称“洪水曲线”,是指在河流断面或堰闸等控制点,通过连续观测水位和流量的数据,绘制成的曲线图。
它反映了在洪峰期内,河流或河口断面的水位随时间的变化情况,以及对应的流量值。
洪水曲线的绘制通常需要获取丰富的水文资料,包括长期水文观测记录、洪水过程观测数据以及河道剖面资料等。
这些数据的准确性和全面性对于绘制出真实可靠的洪水曲线至关重要。
在绘制洪水曲线时,会采用不同的方法和技术。
一种常用的方法是“凯德克图法”,即通过将洪水过程分成若干小段,分别计算每段的水位流量关系,然后将这些小段拼接起来,形成完整的洪水曲线图。
洪水曲线的绳套形状是指该曲线在坐标系中的形态特征。
根据实际观测数据,洪水曲线通常呈现出先增大后减小的趋势,即先上升到洪峰水位,然后逐渐下降。
在洪水峰值前后,水位流量的变化比较剧烈,曲线较陡峭;而在洪水峰值左右,水位流量的变化比较平缓,曲线较为平缓。
洪水曲线的绘制和分析对于防洪抗灾工作具有重要的意义。
通过观察洪水曲线图,可以了解洪水的持续时间、洪峰的高度以及流量的变化情况。
这有助于评估洪水对河流流域和沿岸地区的影响程度,为土地利用规划、防洪堤筑建等工程提供科学依据。
此外,洪水曲线还能够用于设计水利工程的规模和标准。
比如在规划建设水库时,需要确定水库的调洪库容和泄洪能力。
通过分析水位流量绳套曲线,可以确定所需的库容和泄洪能力,从而保证水库在洪水期间的安全运行。
当然,洪水曲线也存在一定的局限性。
由于气象和地质条件的复杂性,洪水过程可能受到多种因素的影响,导致洪水曲线的预测存在一定的不确定性。
因此,在绘制和应用洪水曲线时,需要考虑到这些不确定性因素,进行适当的预测和修正。
水位流量关系曲线的定线精度分析
水位流量关系曲线的定线精度分析发表时间:2017-08-25T15:25:10.520Z 来源:《基层建设》2017年第12期作者:梁志文[导读] 摘要:水位流量关系曲线的定线精度,对于水文资料整编以及反映检测数据结果起着重要意义。
广东省水文局广州水文分局广东广州 510000 摘要:水位流量关系曲线的定线精度,对于水文资料整编以及反映检测数据结果起着重要意义。
本文详细阐述了影响水位流量定线的相关因素,并对水位流量关系曲线定线误差进行分析,以有效地提高水位流量关系曲线精确度,为相关人员参考借鉴。
关键词:水位流量;定线;精度在水文资料整编中,水位流量关系定线是极为重要的关键。
只有确保水文其定线的精确度,才能获得良好的数据结果,从而为水文计算、水文预报等提供准确依据。
下面采用连续观测水位的方式,对水位流量关系进行计算,并转换成连续流量关系,从而得到准确的流量数据。
1 水位流量关系曲线的相关概述稳定水位流量关系是指在一定时间内,断面的实测流量和相对应的点距密集分布,能用一条单一的曲线进行表示。
一般情况下,水文测站断面会尽量选在基本稳定条件的位置,必要的时候,会此采用人工铺设固定河床,或者在断面下游构建拦河堤堰等方式创建稳定的条件。
不稳定水位流量关系是指受各种因素的影响,实测流量和相对应的水位点距难以密集分布,无法采用单一的曲线进行表示,也就是说同一个水位,存在多个流量。
对于不稳定水位流量,必须根据其影响因素,对其进行处理,只有这样才能确保水文资料整编的可靠性,常用的处理方法有:水位流量关系受到洪水涨落影响时,将流量看成水位与水位变率函数进行处理;水位流量受到变动回水的影响时,将流量看做水位和周围河段水面落差函数进行处理;对于一些特殊的不稳定情况,可以将流量看成是水位和时间的函数进行处理;当不稳定水位流量关系中,在某一个时间段处于相对稳定的状态时,可以对其进行分期定线,在水位流量关系图中,根据实测点的时序,绘制变动轨迹曲线。
读书笔记205:典型洪水过程对绳套关系曲线形态的影响
读书笔记205:典型洪水过程对绳套关系曲线形态的影响
对于一个典型洪水过程,必然会形成附加比降从而形成绳套形曲线。
不考虑河床冲淤时,附加比降越大,绳套形曲线就越明显,而洪水过程线偏胖时附加比降较小,洪水过程线偏瘦时附加比降较大,则陡涨陡落的洪水过程比缓涨缓落的洪水过程更易形成绳套形曲线。
典型洪水过程水位先涨后落,那么对于同一水位下的流量Q 将先大于QC,再小于QC,则按时间顺序连接,水位流量关系显然为一逆时针的绳套曲线。
令a 为一陡涨陡落的典型洪水过程,b 为一缓涨缓落的典型洪水过程,则a'a″、b'b″分别为二者所对应的水位流量关系( 图 1) 。
综上所述,流量的变化不仅影响绳套曲线的形态,也影响绳套曲线的方向。
流量的增减方向影响绳套曲线的方向,流量的增减快慢影响绳套曲线的形态。
流量增加时,曲线在恒定流曲线下方; 流量减小时,曲线在恒定流曲线上方。
若洪水流量先增加再减小,则绳套曲线为逆时针; 若洪水流量先减小再增加,则绳套曲线为顺时针。
流量增大或减小越快,水位上涨或降落越快,偏离绳套曲线越远,绳套越胖;流量增大或减小越慢,水位上涨或降落越慢,偏离绳套曲线越近,绳套越瘦。
以上内容来源于:。
水位流量关系定线方法_祁盘军
文章编号:1006-4354(2009)02-0030-03水位流量关系定线方法祁盘军(延安水文水资源勘测局,陕西延安 716000)中图分类号:P331 文献标识码:B1 水位流量关系水位流量关系是用流量与某一断面的水位建立的,指测站基本水尺断面的水位与通过该断面的流量之间的关系。
若测流与水位观测不在同一断面,只要两个断面相距不远,其间无支流汇入或分出,可直接建立水位流量关系。
水位流量关系用实测流量和相应水位来确定,河流是处于不断变化的过程中,其特征常发生变动,变动有的是因缓慢的冲刷或淤积而引起的渐变,也有因河床变化而引起的突变。
另外,水生植物的生长、衰败,冰盖的形成、融解或者砂石淤垫,均可引起临时变动。
按河床的稳定情况,水位流量关系可分为稳定的和不稳定的。
河床稳定是指河底和两岸的几何形状和摩阻特性对时间保持常量。
河床不稳定是指几何形状和摩阻特性随时间而变。
对于任何河段,各种短暂的自然现象或人为活动都会对当时的水位流量关系产生影响。
对于水文站某一流量,回水条件的变动也会引起水位流量关系的不稳定,水文站上游条件的变动引起某一水位的平均行进流速的变动,也会产生这样的结果,但这种影响是次要的。
针对不同的影响因素采用不同方法确定水位流量关系。
2 水位流量关系分析水位流量关系可分为稳定的和不稳定的两类,稳定的水位流量关系为一条单一曲线,曲线形状近似抛物线。
不稳定的水位流量关系则可能形成一条以上甚至多条曲线,且曲线形状不一,变化复杂。
水位流量关系是否稳定,主要取决于影响流量的各水力因素,用曼宁公式说明。
V=(R2/3S1/2)/n,Q=A V=A(R2/3S1/2)/n 式中:Q—流量,m3/s;A—断面面积,m2;V—断面平均流速,m/s;n—河床糙率;R—水力半径, m,通常用平均水深d代替;S—水面比降。
由上式可知,要使水位流量关系保持稳定,必须在同一水位下,A,R,S,n均保持不变,或者各因素虽有变化,但对水位流量关系的影响能互相补偿。
洪水期水位流量关系绳套曲线的直接拟合
洪水期水位流量关系绳套曲线的直接拟合
高兵役;李正最
【期刊名称】《水文》
【年(卷),期】1998(000)005
【摘要】受洪水涨落影响的水痊流量关系通常为时序型绳套曲线,现有的校正因数法在电算整编中存在一定的困难,通过对校正因数法公式的幂级数展开,提出了水位流量关系绳套曲线的计算机直接拟合数学方法,并对该法原理、步骤作了较详细的介绍。
实例验证结果表明,该法能有效地模拟受洪水涨落影响的水位流量关系绳套曲线、且具有计算速度快,推流精度高等优点。
【总页数】4页(P26-29)
【作者】高兵役;李正最
【作者单位】湖南省水文水资源勘测局;湖南省水文水资源勘测局
【正文语种】中文
【中图分类】P333.2
【相关文献】
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Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2020, 9(3), 329-334Published Online June 2020 in Hans. /journal/jwrrhttps:///10.12677/jwrr.2020.93034Analysis of Flood Fluctuation Rate andLoop-Type Relationship betweenWater Level and DischargeZhangnei Dong, Jin Wang, Xirun ChenUpper Changjiang River Bureau of Hydrology and Water Resources Survey, Changjiang Water Resources Commission, ChongqingReceived: Mar. 20th, 2020; accepted: Apr. 21st, 2020; published: May 18th, 2020AbstractBased on the observed flood data from 2014 to 2017 at the Shigu hydrological station, the water level discharge relationship under different flood fluctuation rates of several typical flood processes is ana-lyzed. The middle and high water level is supported by the water level of the lower bend, the relationshipbetween the water level and flow rate becomes counterclockwise loop curve. The larger the fluctuation rate is, the greater the flow rate and the wider the amplitude are in the cross section by comparison withthe stable water level. On the contrary, the thinner the loop curve, the narrower the amplitude is; at acertain water level, the flood fluctuation is relatively slow and the loop curve will disappear gradually. KeywordsFluctuation Rate, Water Level and Discharge Relationship, Loop Curve, Shigu Hydrological Station洪水涨落率与绳套型水位流量关系分析董章内,王进,陈细润长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局,重庆收稿日期:2020年3月20日;录用日期:2020年4月21日;发布日期:2020年5月18日摘要选取石鼓水文站2014年~2017年收集的水文资料进行整理,对多次典型洪水过程不同涨落率条件下的水位流量作者简介:董章内(1991-),男,云南宣威人,大学本科学历,助理工程师,从事水文勘测、水文水资源分析、河道勘测等工作。
洪水涨落率与绳套型水位流量关系分析关系对比分析可知,石鼓水文站中高水时受下游弯道顶托水位流量关系呈逆时针绳套,且涨落率越大,断面上的流量与同水位稳定的流量相比越大,水位涨落急剧时,洪峰绳套线型越矮胖,幅度越宽,反之,绳套越尖瘦,幅度越狭窄;在一定水位级下,洪水涨落比较缓慢时将不出现绳套。
关键词涨落率,水位流量关系,绳套曲线,石鼓水文站Copyright © 2020 by author(s) and Wuhan University.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 概述水文站是水文预报预警的尖兵耳目,承担着水位、流量、泥沙、降水等数据的收集与报送,也是服务经济社会发展和生态文明建设的重要基础性工作。
要让预报的数据更加精准,掌握整个涨退水过程水位流量关系(Z-Q 关系)显得尤为重要。
对测站水流特性进一步合理分析,可更好地布控测量时机、提升测报精度及水文监测能力。
河道水位流量关系类型可分为稳定型和非稳定型[1]。
稳定型水位–流量关系为一条单一曲线,而非稳定型的水位流量关系由于受到河床冲淤、洪水涨落、变动回水、结冰等多种因素的综合影响,常表现为更为复杂的绳套型曲线型态,其可进一步分为顺时针绳套曲线和逆时针绳套曲线[2]。
研究表明:定床状态下,一次洪水受附加比降影响形成的Z-Q关系曲线通常呈逆时针绳套型[3]。
2. 测站及控制断面基本特征石鼓水文站设立于1939年,是国家基本水文站,也是中央报汛站,位于玉龙县石鼓镇大同村金沙江干流上,隶属长江委水文局,流域集水面积214,184 km2,主要水文测报测验项目有水位、水温、流量、含沙量、降水、蒸发、地下水等。
测验河段位于两弯道之间顺直段内,断面近似矩形,左岸为岩石较陡,右岸为沙质,河床稳定。
断面下游300 m处河道靠左中间有一大石坝,起低水控制作用。
下游约200 m左岸有一毛石护堤向河心延伸至碛石坝,断面水位超过1823 m时,护堤和碛石坝被淹没,控制作用逐渐被下游的弯道代替,下游2 km弯道处有冲江河从右岸汇入,2000年初,汇口下弯道处修建一长约200 m的码头护堤,中高水有一定顶托。
洪水涨落率较大时,中高水将出现绳套曲线水位流量关系。
3. Z-Q关系曲线特性分析本次选取石鼓站2014年、2016年、2017年三次洪水过程,通过实测水位流量数据计算涨落率,并勾画高水Z-Q绳套关系线叠图对比,进一步分析石鼓站在洪水涨落率变化情况下的Z-Q特殊关系。
3.1. 实测数据分析由表1看得出,洪水在涨水过程涨落率为正,退水为负值,因洪水波传播所引起涨落率的不同,使断面上的流量与同水位稳定的流量相比产生有规律的增大或减小。
石鼓站2014年、2016年、2017年水位流量关系如图1所示,一般洪水石鼓站水位级在1821.50 m以下为单一水位流量关系,在此水位级以上受下游弯道顶托影响,会出现绳套。
2014年08月11日~31日出现洪水涨退过程,水位在1822.30~1823.82 m为绳套,平均涨水率为0.010 m/h,平均退水率−0.019 m/h,涨落率约为0.014洪水涨落率与绳套型水位流量关系分析m/h;2016年07月10日起涨水,水位在1821.50~1823.58 m为绳套,平均涨水率为0.031 m/h,平均退水率为−0.033 m/h,涨落率约为0.032 m/h,结合图1可知,出现绳套时涨水率越大,断面上的流量与同水位稳定的流量相比越大,退水率越大,则断面上的流量与同水位稳定的流量相比越小,反映在水位流量关系上,便形成了有规律的逆时针的绳套曲线。
另一方面也反映了绳套幅度的大小,与洪峰的涨落率大小有关,从2014年、2016年Z-Q关系看得出,水位涨落急剧时,洪峰绳套线型越矮胖,幅度越宽,反之,绳套越尖瘦,幅度越狭窄。
根据2016年与2017年Z-Q关系,2016年水位在1821.50 m便开始出现绳套曲线,而2017年水位在1822.50 m以上才出现绳套曲线,说明一般的洪水过程,洪峰高且涨落率较小时,流量偏移在允许误差范围内,为了方便整编推流Z-Q关系可以单值化处理后拟合为单一线。
Table 1. The measured data of several typical floods from 2014 to 2017表1. 2014年~2017年多次典型洪水实测数据日期测次水位(m) 流量(m3/s) 涨落率(m/h) 日期测次水位(m) 流量(m3/s) 涨落率(m/h) 2014.08.11 14 1821.76 3240 0.013 2014.08.20 21 1823.35 4460 −0.02208.12 15 1822.30 3800 0.015 08.20 22 1823.09 4260 −0.03508.13 16 1822.82 4280 0.025 08.21 23 1822.59 3890 −0.02308.14 17 1823.31 4690 0.005 08.22 24 1822.26 3690 −0.02108.16 18 1823.45 4760 0.001 08.24 25 1823.01 4410 0.01008.18 19 1823.74 4790 0.010 08.26 26 1822.87 4160 −0.01108.19 20 1823.82 4820 0.004 08.31 27 1822.46 3750 −0.003 2016.07.08 5 1821.87 3320 0.019 2016.07.19 11 1823.34 4300 −0.03807.10 6 1822.38 3850 0.017 07.23 12 1822.82 4070 −0.05107.11 7 1822.61 4040 0.021 07.27 13 1822.24 3520 −−0.02207.15 8 1822.76 4390 0.073 07.28 14 1821.70 3110 −0.02707.15 9 1823.30 4630 0.035 07.29 15 1820.92 2310 −0.01807.16 10 1823.58 4700 0.0212017.07.08 16 1822.80 4250 0.051 2017.07.10 22 1825.00 5680 −0.01007.08 17 1823.03 4380 0.028 07.11 23 1824.59 5140 −0.04307.09 18 1823.38 4800 0.041 07.11 24 1824.20 4970 −0.03207.10 19 1823.98 5210 0.091 07.12 25 1823.78 4730 −0.03807.10 20 1824.41 5640 0.067 07.12 26 1823.35 4520 −0.02407.10 21 1824.83 5720 0.064 07.13 27 1822.96 4160 −0.011根据洪水实测资料,作各年Z-Q关系绳曲线,如图2,因2018年11.3白格堰塞湖溃坝洪水属于特殊洪水千年一遇,来势凶猛涨幅大历时短,漂浮物多,根据堰塞湖溃坝下的水位流量关系线可看出,非天然河道自然洪水不适用本站的多年Z-Q单一线;但受下游弯道顶托,依然出现绳套曲线,涨水面在1818.50 m就出现了绳套走势,退水面在1819.50 m附近才回归单一线,绳套曲线幅度较宽,洪峰却比较尖瘦,因此今后类似的特殊洪水应施测涨退水过程,随时修正Z-Q关系,确保报讯流量的准确度。