水位—流量关系的定线方法和技巧

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。其关系是单一曲线，并能满足曼宁公式：式中：Q——流量s

m/3

A——断面面积2m

m/

V——断面平均流速s

n——河床糙率无量纲

R——水力半径m

S——水面比降

这一类型的水位流量关系的特征主要表现为：测站控制较好，影响水位流量关系的因素随水位变化，保持稳定。水位流量关系呈单一

曲线，或者是影响水位流量关系的因素随水位的变化而改变，但影响因素如面积、平均流速能相互补偿，使得水位流量关系呈单一线。这是水文测站在查勘设站阶段的首选目标之一。但要选择此类测站位置受到的影响因素是非常多的，在这里就不多讲了。需要说明的是此类水位流量关系一般会发生在断面稳定的山溪性河流中。如中游局的白霓桥站、毛家桥站、还有上游局的原奉节站等。

二种是：本来不是稳定的水位流量关系，但经过单值化处理，引入水力因素这一变量，经过分析、论证使水位流量关系呈单一线。在整编规范中对这一类型的整编方法有详细的说明，如改正水位法、落差指数法、定落差法、校正因素法、抵偿河长法等等，需要说明的是这一类单一关系必须经过单值化处理，如中游局的安乡、大湖口、石龟山、杨堤、沙头等。水文局开展水文测验方式方法创新以来，各勘测局积极响应，加强基础资料的分析，积极开展单值化的分析和论证。自2009年起，又相继有许多测站经分析、论证并上报水文局技术处批准，实现了单值化。开创水文测验方式方法创新的新局面。如长江干流上的螺山、汉口、沙市等站实现了单值化，实现单值化后能大量减少流量测次，减轻职工的劳动强度，优化测验方式方法。

二．不稳定的水位流量关系

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。

1、受冲淤影响的水位流量关系。由于同水位的面积增大或减小，

是水位流量关系受到断面冲淤变化的影响。

2、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，

水位提高，比降减小，与不受回水顶托影响，同水位下的流

量偏小。

3、受洪水涨落影响的水位流量关系。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。而涨水点偏右，落水点偏左，峰、谷点居中间。

也就是我们常说的水位流量关系呈逆时针绳套曲线。

4、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，影响减小或消失，水位流量关系点子逐渐右移。

5、受结冰影响的水位流量关系。水位流量关系的点子分布，总

体趋势是偏向畅流期水位流量关系曲线的左边，即同水位流

量测点偏小。

6、受混合因素影响的水位流量关系。在混合因素的影响下，随

着起主导作用的某种因素的变化，其水位流量关系点子也随

之变化。

综合起来，长江流域不稳定的水位流量关系主要以这6种形式表现出来，在这里需要说明的是，影响水位流量关系的因素较多，不同的测站，测站控制条件不同，在不同的年份、不同的时期、不同的来水、来沙条件下各种影响因素的强弱、大小也不同，并且，往往是不同的影响因素交叉且相互影响的，因此，我们在分析不稳定的水位流

量关系的测点分布时，一定要对影响因素综合分析，找出起主导作用的影响因素，合理定线，必要时作相应的分析和补充说明。

水位流量关系的定线流量资料整编的重要环节之一，定线的合理性、准确性将直接影响流量资料整编的成果质量，从一定程度上也反映整编人员的工作质量和业务素质，因此，各级资料的整汇编单位都非常重视，其重要性在这里我就不多讲，只作这一点说明就是。 水位—流量关系定线推流的方法：

一．单一线

单一曲线法推流，应结合测站特性，应用插值法或通过选用恰当的数学模型来拟合曲线，用水位推算流量。

一般有三种数学模型：

a. 指数方程 n e CZ Q =

或 e Z n C Q ln ln ln +=

式中 Q ——流量 s m /3；

e Z ——水位与一常数之差 m ； C 、n ——常数；

b. 对数函数方程

式中 m b b b b ΛΛ,,,210——系数。

c. 多项式方程

式中 m a a a a ΛΛ,,,210——系数。 应用计算机进行资料整编后，一般都推荐使用多项式方程。以前都是以流率表的形式反映各水位的对应流量值，也就是说单一曲线法