全国水文资料整编第三期培训班资料整编及定线技术讲义.doc

全国水文资料整编第三期培训班资料整编及定线技术讲座一、 资料整编与水文测验1、 水文测验方法，决定了资料整编方法2、 了解水文测验，有利于分析水文资料整编方法3、 水文资料整编分析指导野外水文测验工作4、 水文资料误差包括测验误差和资料整编误差二、 雨量信息采集与处理1、 人工雨量计2、 纸记雨量计3、 翻斗雨量计4、 自动雨量站5、 雨量资料整编三、 水位信息采集与处理1、 水尺（基面、水准点）2、 横式自记水位计3、 水位传感器（浮子式机械和光电、压力式压阻式和气泡式、超声波、激光）4、 自动水位站5、 水位资料整编1） 原始资料校核2） 缺测资料插补3） 逐日表计算(平均值、极值、保证率)4） 摘录表编制5） 合理性检查(单站合理性检查、综合合理性检查)四、 流量信息采集与处理1、 测验河段勘测 1Q=- A R2/3 S1/2 n2、 流量测量方法 流速仪法、浮标法、比降面积法、超声波法、溶液法3、 水位流量关系分析 点绘水位流量、水位面积和水位流速关系图，水位过程线，分析水位流量关系的影响因素，便于选择相应的整编方法，同时对流量测验具有指导意义。4、 稳定的水位流量关系（单一线模型）1) 指数方程 Q=C(Z-a)n2) 抛物线方程 Q=A0+A1(Z-a)+A2(Z-a) 2 3) 浮动多项式方程 Q=A0+A1(Z-a)+A2(Z-a) 2+A3(Z-a) 3+Am(Z-a) m4) 对数浮动多项式方程 Y=LN(Q)，X=LN(Z-a)Y=A0+A1X+A2X 2+A3X 3+AmX m 5) 多项式方程系数求解 对于浮动多项式，自变量为(Z-a)，因变量为Q，对于对数浮动多项式，自变量为X= LN(Z-a)，因变量为Y=LN(Q)，现以对数浮动多项式为例说明系数的求解过程。当有n组实测流量点，选配m+1项多项式方程，每一组测点都应有一关系式，n组实测流量点对应下列方程组：Y1=A0+A1X1+A2X1 2+A3X1 3+AmX1 m+1Y2=A0+A1X2+A2X2 2+A3X2 3+AmX2 m+2 Yn=A0+A1Xn+A2Xn 2+A3Xn 3+AmXn m+n1、2、n为各测点的误差，采用最小二乘法求解系数A0、A1、Am，使误差平方和最小，即：Yi-(A0+A1Xi+A2Xi 2+A3Xi 3+AmXi m) 2=S将S对各系数求偏导数:Yi-(A0+A1Xi+A2Xi 2+A3Xi 3+AmXi m) 2 = 0A0Yi-(A0+A1Xi+A2Xi 2+A3Xi 3+AmXi m) 2 = 0A1 Yi-(A0+A1Xi+A2Xi 2+A3Xi 3+AmXi m) 2 = 0Am得方程组:A0Xi0+ A1Xi1+ A2Xi2+ AmXim = Yi Xi0A0Xi1+ A1Xi2+ A2Xi3+ AmXim+1 = Yi Xi1 A0Xim+ A1Xim+1+ A2Xim+2+ AmXim+m = Yi Xim解方程组即可得A0、A1、Am。 6) 模型应用指数方程、抛物线方程因为参数(系数)太少，模型的适应性很差，只能在水位流量关系曲线曲率不大的情况下应用。 浮动多项式方程的项数可以浮动，最多使用过12项，但其使用最小二乘法求解系数时，使用流量的误差平方和最小为目标函数，因此，拟合结果会出现低水系统偏离现象，这是整编所不允许的。为了消除低水的系统偏离，采用增加低水测点的权重的办法，对拟合结果有所改观，但权重增加多少，从哪级水位开始增加，任意性很大，从理论上讲，不同水位级的流量绝对误差不能作为一个总体进行误差计算。对数浮动多项式方程模型是最优的模型，表现在以下三个方面：以流量相对误差平方和最小为目标函数，因此，拟合结果不会出现低水系统偏离现象。因为：Yi - YCi =LN(Qi) - LN(QCi) = LN(Qi / QCi)= LN(QCi +Q)/ QCi= LN(QCi +Q)/ QCi= LN1 +(Q/ QCi)= LN1 +(Q/ QCi)=Q/ QCi=( Qi - QCi) / QCi Qi =e Yi ，可保证Qi 0 对数浮动多项式方程模型的最高方次只需6次。5、 不稳定的水位流量关系1) 断面变化影响冲淤、结冰和水草生长造成过水断面变化、流速变化，从而同水位的流量不同。受断面变化影响的水位流量关系点剧散乱，流量与水位、水力因素相关性差，只能采用时序型的方法来绘制水位流量关系曲线。改正水位法、改正系数法、临时线法和连时序法，这些方法对测验要求严格，需要测次多，并能控制流量、面积变化的转折点。2) 洪水影响渐变不稳定流，从上游向下游传播，水位涨落率可反映影响情况，水位流量关系曲线为逆时针绳套。校正因数法(涨落比例法) S=Q2/K2 + (1/g)(V/t) +(V/g)(V/L) S=Q2/K2 S由三部分组成，即河底坡度、水深沿程变化和洪水波引起的附加比降，因此，受洪水影响的不同水位的流量满足下式：Q = KSc 1+(1/Sc U) (dZ/dt) =Qc 1+(1/Sc U) (dZ/dt)=Qc 1+K (dZ/dt)LNQ=LN Qc+0.5LN(1+K (dZ/dt)=LN Qc+Am+1 (dZ/dt)Y= A0+A1X+A2X 2+A3X 3+AmX m+Am+1 (dZ/dt)上游站水位法本站水位后移法3) 回水影响渐变的稳定流，从下游向上游传播，用落差可反映影响情况，水位流量关系曲线不规则。 1Q=- A R2/3 S1/2 n对于上下由水位差能代表测流断面的比降时，同水位的流量比为： Q1/Q2 = S11/2/ S21/2 = Z11/2/ Z21/2对于上下由水位差与测流断面的比降不一致时，同水位的流量比为： Q1/Q2 = S11/2/ S21/2 = (h15/3Z11/2)/ (h25/3Z21/2) = (h-0.5Z1)5/3Z11/2/ (h-0.5Z2)5/3Z21/2 =Z1/Z2根据测流河段的特性和水位流量点剧的分布，受回水影响的水位流量关系曲线整编分为： 等落差法 定落差法 落差指数法Q1/Q2=Z1/Z2 ，即Q1/(Z1)=Q2/(Z2)=qq为经落差校正的流量因素，与水位呈单一关系，所以，对任何测点有如下关系：Qi =q (Z2)两边同时取对数：LN Qi = LN q +LN(Zi)Y i = B0+B1X+B2X 2+B3X 3+BmX m+LN(Zi)4) 洪水和回水混合影响Qi=a (A0+A1X+A2X 2+A3X 3+AmX m+Am+1 (dZ/dt)+b(B0+B1X+B2X 2+B3X 3+BmX m+LN(Zi) =C0+C1X+C2X 2+C3X 3+CmX m+Cm+1 (dZ/dt) + Cm+2LN(Zi)根据上述方程，可一次性对受洪水和回水混合影响的水位流量关系曲线进行定线整编，我们称为两因素同时校正法。两因素同时校正法定线整编步骤： 录入整编站站的实测流量成果表、水位过程、参正站的水位过程。定线数据处理：计算累计时间、计算测流时刻的涨落率和落差，采用