河道流量资料整编分析

1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2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~V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3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。V=n1R3/2I2/1Q=AV=n1AR3/2I2/1Q——流量A——面积V——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4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~V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~V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5Z~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~V、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，6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（