水文信息技术PPT课件

1、第一节第一节 测站考证和水位数据处理测站考证和水位数据处理（二）日平均水位的计算（二）日平均水位的计算 由各次观测或从自记水位资料上摘录的瞬时由各次观测或从自记水位资料上摘录的瞬时水位值水位值Zi Zi （i=1i=1，2 2，3 3，n n）计算日平均水位）计算日平均水位Z Zdmdm的方法有的方法有算术平均法和面积包围法两种算术平均法和面积包围法两种。 1 1、算术平均法、算术平均法 如一日内水位变化平缓，或变化虽较大，但如一日内水位变化平缓，或变化虽较大，但观测或摘录时距相等时，可采用算术平均法，公观测或摘录时距相等时，可采用算术平均法，公式为式为 nZZnidm1第1页/共100页第一

2、节第一节 测站考证和水位数据处理测站考证和水位数据处理（二）日平均水位的计算（二）日平均水位的计算2 2、面积包围法、面积包围法 如一日内水位变化较大且为不等时距观测或摘录时，如一日内水位变化较大且为不等时距观测或摘录时，应采用面积包围法。面积包围法又称梯形面积法，它是将应采用面积包围法。面积包围法又称梯形面积法，它是将本日本日0-240-24时内的水位过程线所包围的面积，除以一日时间时内的水位过程线所包围的面积，除以一日时间（即（即2424小时）而得，计算公式为小时）而得，计算公式为)(.)()(4811132221110nnnnndmtZttZttZttZtZZ第2页/共100页计算题计算

3、题某河某站某河某站7 7月月5 5日日7 7日日水位变化过程如图所示，水位变化过程如图所示，试用面积包围法推求试用面积包围法推求6 6日的平均水位。日的平均水位。第3页/共100页计算题计算题按照下图资料计算断面按照下图资料计算断面流量和断面平均流速。流量和断面平均流速。第4页/共100页计算题计算题第5页/共100页第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理 实测流量资料是一种实测流量资料是一种不连续的原始水文资料不连续的原始水文资料，一般不能满足国民经济各部门对流量资料的要求。一般不能满足国民经济各部门对流量资料的要求。 流量数据处理就是对原始流量资料按科学方流量数据处理就是对原始流量

4、资料按科学方法和统一的技术标准与格式进行整理、分析、统法和统一的技术标准与格式进行整理、分析、统计、审查、汇编和刊印的全部工作，以便得到具计、审查、汇编和刊印的全部工作，以便得到具有有足够精度的、系统的、连续的流量资料足够精度的、系统的、连续的流量资料。第6页/共100页第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理 流量数据处理的方法很多，归纳起来大体可分为两流量数据处理的方法很多，归纳起来大体可分为两类：即基本方法和辅助方法。类：即基本方法和辅助方法。 基本方法基本方法以水位流量关系曲线法应用最广，它是通以水位流量关系曲线法应用最广，它是通过实测资料建立水位与流量之间的关系曲线，用水位变化

5、过实测资料建立水位与流量之间的关系曲线，用水位变化过程来推求流量变化过程。过程来推求流量变化过程。 辅助方法辅助方法是在难于建立水位流量关系时，通过其它是在难于建立水位流量关系时，通过其它途径来间接推求流量，如流量过程线法、上下游测站水文途径来间接推求流量，如流量过程线法、上下游测站水文要素相关法、降雨径流相关法等。一般说来，处理方法的要素相关法、降雨径流相关法等。一般说来，处理方法的选择与测验河段的水力特性、测站控制条件及测验条件有选择与测验河段的水力特性、测站控制条件及测验条件有关，在满足控制精度的前提下应力求简单、合理，全年可关，在满足控制精度的前提下应力求简单、合理，全年可视情况分期选

6、用不同的整编方法。视情况分期选用不同的整编方法。第7页/共100页第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理 流量数据处理主要包括定线和推流两个环节。流量数据处理主要包括定线和推流两个环节。 定线定线是指建立流量与某种或两种以上实测水是指建立流量与某种或两种以上实测水文要素间关系的工作文要素间关系的工作 推流推流则是根据已建立的水位或其它水文要素则是根据已建立的水位或其它水文要素与流量的关系来推求流量。与流量的关系来推求流量。第8页/共100页一、河道流量数据处理的工作内容一、河道流量数据处理的工作内容 编制实测流量成果表和实测大断面成果表；编制实测流量成果表和实测大断面成果表； 绘制水位

7、流量、水位面积、水位流速关系曲绘制水位流量、水位面积、水位流速关系曲线；线； 水位流量关系曲线分析和检验；水位流量关系曲线分析和检验； 数据整理；数据整理； 整编逐日平均流量表及洪水水文要素摘录表；整编逐日平均流量表及洪水水文要素摘录表； 绘制逐时或逐日平均流量过程线；绘制逐时或逐日平均流量过程线； 单站合理性检查；单站合理性检查； 编制河道流量资料整编说明表。编制河道流量资料整编说明表。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理第9页/共100页二、水位流量关系分析二、水位流量关系分析 一个测站的水位流量关系，是指测站基本水一个测站的水位流量关系，是指测站基本水尺断面处的水位与通过该断面

8、的流量之间的关系。尺断面处的水位与通过该断面的流量之间的关系。 水位流量关系可分为水位流量关系可分为稳定和不稳定稳定和不稳定两类，它两类，它们的性质可以通过水位流量关系曲线分析得出。们的性质可以通过水位流量关系曲线分析得出。V第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理第10页/共100页二、水位流量关系分析二、水位流量关系分析（一）稳定的水位流量关系（一）稳定的水位流量关系 稳定的水位流量关系是指同一水位只有一个相应流量，稳定的水位流量关系是指同一水位只有一个相应流量，其关系呈单一的曲线，并应满足水力学中的曼宁公式：其关系呈单一的曲线，并应满足水力学中的曼宁公式： Q=A Q=A 2132

9、1sRnV V第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理Q-Q-流量；流量；A-A-断面面积；断面面积；- -断面平均流速；断面平均流速；n-n-河床糙率；河床糙率；R R水力半径水力半径, ,通常用平均水深通常用平均水深d d代替；代替；s s水面比降。水面比降。 上式表明，要使水位流量关系保持稳定，必须在同一上式表明，要使水位流量关系保持稳定，必须在同一水位下，断面面积水位下，断面面积A A、水力半径、水力半径R R、河床糙率、河床糙率n n和水面比降和水面比降s s等因素均保持不变，或者各因素虽有变化，但对流量的影等因素均保持不变，或者各因素虽有变化，但对流量的影响能互相补偿。响能互

10、相补偿。第11页/共100页 在测站控制良好、在测站控制良好、河床稳定的情况下，该河床稳定的情况下，该测站的水位流量可以保测站的水位流量可以保持稳定的单一关系，点持稳定的单一关系，点绘出的水位流量关系曲绘出的水位流量关系曲线，其线，其点据比较密集，点据比较密集，分布成一带状，没有系分布成一带状，没有系统的偏差统的偏差。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理二、水位流量关系分析二、水位流量关系分析（一）稳定的水位流量关系（一）稳定的水位流量关系第12页/共100页 作图时，以同一水位为作图时，以同一水位为纵坐标，自左至右，依此以纵坐标，自左至右，依此以流量、面积、流速为横坐标流量、面积、

11、流速为横坐标点绘于坐标纸上，选定适当点绘于坐标纸上，选定适当比例尺，比例尺，使水位流量、水位使水位流量、水位面积、水位流速关系曲线分面积、水位流速关系曲线分别与横坐标大致成别与横坐标大致成45450 0、60600 0、60600 0的交角，并使三曲线互的交角，并使三曲线互不相交不相交。推流时，在稳定的。推流时，在稳定的水位流量关系曲线上，由已水位流量关系曲线上，由已知的水位过程便可求得相应知的水位过程便可求得相应的流量过程。的流量过程。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理二、水位流量关系分析二、水位流量关系分析（一）稳定的水位流量关系（一）稳定的水位流量关系第13页/共100页第二

12、节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理二、水位流量关系分析二、水位流量关系分析（二）不稳定的水位流量关系（二）不稳定的水位流量关系 在天然河道里，测流断面各项水力因素在天然河道里，测流断面各项水力因素的变化对水位流量关系的影响不能相互补偿，的变化对水位流量关系的影响不能相互补偿，是位流量关系难以保持稳定。因此，同一水是位流量关系难以保持稳定。因此，同一水位不同时期断面通过的流量不是一个定值，位不同时期断面通过的流量不是一个定值，点绘出的水位流量关系曲线，其点绘出的水位流量关系曲线，其点据分布比点据分布比较散乱较散乱. . 一般说来，天然河道的水位流量关系是一般说来，天然河道的水位流量关系是

13、不稳定的，不稳定的，其原因是：其原因是：第14页/共100页1 1、河槽冲淤影响、河槽冲淤影响 受冲淤影响的水位流量关系，由于同一水位的断面面受冲淤影响的水位流量关系，由于同一水位的断面面积增大或减小，使水位流量关系受到断面冲淤变化的影响。积增大或减小，使水位流量关系受到断面冲淤变化的影响。当河槽受冲时，断面面积增大，同一水位的流量变大；当当河槽受冲时，断面面积增大，同一水位的流量变大；当河槽淤积时，断面面积减小，同一水位的流量变小。河槽淤积时，断面面积减小，同一水位的流量变小。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理二、水位流量关系分析二、水位流量关系分析（二）不稳定的水位流量关系（二

14、）不稳定的水位流量关系 若冲淤时段有规律，水位流量关系能保持稳定状态，若冲淤时段有规律，水位流量关系能保持稳定状态，则可分别确定不同时段的水位流量关系曲线，从各自相应则可分别确定不同时段的水位流量关系曲线，从各自相应时段的水位流量关系曲线上，由水位推求相应的流量。时段的水位流量关系曲线上，由水位推求相应的流量。第15页/共100页2 2、洪水涨落影响、洪水涨落影响 受洪水涨落影响的水位流量关系，受洪水涨落影响时，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相比，涨水时流速增大，流

15、量也增大；落水水位下稳定流相比，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、谷点居中时，则相反。即涨水点偏右，落水点偏左，峰、谷点居中间，一次洪水过程的水位流量关系曲线依时序形成一条逆间，一次洪水过程的水位流量关系曲线依时序形成一条逆时针方向的绳套曲线。时针方向的绳套曲线。 受洪水涨落影响的水位流量关系可按涨落过程定线，受洪水涨落影响的水位流量关系可按涨落过程定线，然后由水位推求流量。然后由水位推求流量。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理二、水位流量关系分析二、水位流量关系分析（二）不稳定的水位流量关系（二）不稳定的水位流量关系2132*)(1ssRn

16、QmdtdZVSQQccm11第16页/共100页3 3、变动回水影响、变动回水影响 受变动回水影响的水位流量关系，由于受下游干支流受变动回水影响的水位流量关系，由于受下游干支流涨水，或下游闸门关闭等影响，引起回水顶托，致使水位涨水，或下游闸门关闭等影响，引起回水顶托，致使水位抬高，水面比降变小，与不受回水顶托影响比较，同水位抬高，水面比降变小，与不受回水顶托影响比较，同水位下的流量变小。回水顶托愈严重，水面比降变得愈小，同下的流量变小。回水顶托愈严重，水面比降变得愈小，同水位的流量较稳定流时减少得愈多。所以，受变动回水影水位的流量较稳定流时减少得愈多。所以，受变动回水影响的水位流量关系点据偏

17、向稳定的水位流量关系曲线的左响的水位流量关系点据偏向稳定的水位流量关系曲线的左边。边。 在受变动回水影响下，可以比降为参数确定出一组水在受变动回水影响下，可以比降为参数确定出一组水位流量关系曲线，以备由水位推求流量时使用。位流量关系曲线，以备由水位推求流量时使用。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理二、水位流量关系分析二、水位流量关系分析（二）不稳定的水位流量关系（二）不稳定的水位流量关系第17页/共100页4 4、水生植物影响、水生植物影响 受水生植物影响的水位流量关系，在水生植物生长期，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，水位流量关系点据逐渐左

18、移；过水面积减小，糙率增大，水位流量关系点据逐渐左移；在水生植物衰枯期，水位流量关系点据则逐渐右移。在水生植物衰枯期，水位流量关系点据则逐渐右移。5 5、结冰影响、结冰影响 受结冰影响的水位流量关系，水位流量关系点据的分受结冰影响的水位流量关系，水位流量关系点据的分布，布，总的趋势是偏在畅流期水位流量关系曲线的左边总的趋势是偏在畅流期水位流量关系曲线的左边。上述影响因素往往是同时存在，称为受混合因素影响的水上述影响因素往往是同时存在，称为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位流量关系。在混合因素的影响下，随着起主导作用的某种主要因素的变化，其水位流量关系点据亦随

19、之变化。种主要因素的变化，其水位流量关系点据亦随之变化。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理二、水位流量关系分析二、水位流量关系分析（二）不稳定的水位流量关系（二）不稳定的水位流量关系第18页/共100页三、稳定的水位流量关系曲线的确定三、稳定的水位流量关系曲线的确定 对于测站控制良好，各级水位流量关系都保对于测站控制良好，各级水位流量关系都保持稳定的测站，定线精度符合规范要求，可采用持稳定的测站，定线精度符合规范要求，可采用单一曲线法定线推流。在实际应用中，单一曲线单一曲线法定线推流。在实际应用中，单一曲线法有法有图解法和解析法图解法和解析法两种型式。两种型式。第二节第二节 河道流

20、量数据处理河道流量数据处理第19页/共100页三、稳定的水位流量关系曲线的确定三、稳定的水位流量关系曲线的确定（一）单一曲线图解法（一）单一曲线图解法第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理 将各次测流时的实测水位、过水断面面积、断面平将各次测流时的实测水位、过水断面面积、断面平均流速和流量成果进行审查，并列出实测水位、面积、流均流速和流量成果进行审查，并列出实测水位、面积、流速和流量成果表。速和流量成果表。第20页/共100页 根据水位、面积、流速和流量成果表，以水位为纵根据水位、面积、流速和流量成果表，以水位为纵坐标，横坐标用三种比例尺分别代表面积、平均流速和流坐标，横坐标用三种比例

21、尺分别代表面积、平均流速和流量，将水位面积、水位流速和水位流量相应数据点绘在坐量，将水位面积、水位流速和水位流量相应数据点绘在坐标纸上，通过点群中心分别绘出相应的三条平滑的关系曲标纸上，通过点群中心分别绘出相应的三条平滑的关系曲线。线。 检查水位流量关系图。所绘的三条关系曲线，应互检查水位流量关系图。所绘的三条关系曲线，应互相对照，使在曲线上查读的各级水位的流量，应等于面积相对照，使在曲线上查读的各级水位的流量，应等于面积和流速的乘积，即和流速的乘积，即QAVQAV，其偏差应不超过，其偏差应不超过2%-3%2%-3%。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理三、稳定的水位流量关系曲线的确

22、定三、稳定的水位流量关系曲线的确定（一）单一曲线图解法（一）单一曲线图解法第21页/共100页 解析法就是用数学模型来拟合曲线，常用的数学模型解析法就是用数学模型来拟合曲线，常用的数学模型有以下几种：有以下几种： 1 1、指数方程、指数方程 Q=C ZeQ=C Zen n InQ=lnC+ nInZe InQ=lnC+ nInZe 2 2、对数函数方程、对数函数方程 Y= bY= b0 0+ b+ b1 1X+ bX+ b2 2X X2 2+ + b+ bm mX Xm m Y= InQ Y= InQ X= nZe X= nZe 3 3、多项式方程、多项式方程 Q= aQ= a0 0+ a+

23、a1 1Ze+ aZe+ a2 2ZeZe2 2 + +.+ a.+ am mZeZem m第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理三、稳定的水位流量关系曲线的确定三、稳定的水位流量关系曲线的确定（二）单一曲线解析法（二）单一曲线解析法第22页/共100页 对于稳定的水位流量关系，其基本关系线为对于稳定的水位流量关系，其基本关系线为单一关系线，人工整编一般是通过实测关系点的单一关系线，人工整编一般是通过实测关系点的点群中心，用适线法定出关系曲线；用计算机整点群中心，用适线法定出关系曲线；用计算机整编时，一般用一定的数学方程（公式）或称数学编时，一般用一定的数学方程（公式）或称数学模型对实

24、测关系点进行拟合（模拟）。模型对实测关系点进行拟合（模拟）。三、稳定的水位流量关系曲线的确定三、稳定的水位流量关系曲线的确定（二）单一曲线解析法（二）单一曲线解析法第23页/共100页 单一曲线法推流，应结合测站特性，应用插值法或单一曲线法推流，应结合测站特性，应用插值法或通过选用下列适当的数学模型来拟合水位流量关系曲线，通过选用下列适当的数学模型来拟合水位流量关系曲线，然后用水位推算流量。然后用水位推算流量。 1 1、指数方程、指数方程 Q=CZeQ=CZen n 或或 lnQ=lnC+nlnZelnQ=lnC+nlnZe Q Q流量流量 ZeZe水位水位Z Z与一常数与一常数Z Z0 0（

25、断流水位）之差，即（断流水位）之差，即Ze=Z-ZZe=Z-Z0 0 C C、n n待定系数、指数，为常数。待定系数、指数，为常数。三、稳定的水位流量关系曲线的确定三、稳定的水位流量关系曲线的确定（二）单一曲线解析法（二）单一曲线解析法第24页/共100页 2 2、对数函数方程、对数函数方程 Y=bY=b0 0+b+b1 1X+bX+b2 2X X2 2+ +b+bm mX Xm m Y=lnQ X=lnZe Y=lnQ X=lnZe b b0 0、b b1 1、b b2 2、b bm m待定系数。待定系数。 3 3、多项式方程、多项式方程 Q=aQ=a0 0+a+a1 1Ze+aZe+a2

26、2ZeZe2 2+ +a+am mZeZem m a a0 0、a a1 1、a a2 2、a am m待定系数。待定系数。 4 4、幂指数方程、幂指数方程 Q=c(Ze+)Q=c(Ze+) c c、待定系数、指数。待定系数、指数。 5 5、抛物线方程、抛物线方程 Q=AQ=A0 0+A+A1 1Ze+AZe+A2 2ZeZe2 2 A A0 0、A A1 1、A A2 2待定系数。待定系数。三、稳定的水位流量关系曲线的确定三、稳定的水位流量关系曲线的确定（二）单一曲线解析法（二）单一曲线解析法第25页/共100页（二）正交函数法（二）正交函数法 在数学上，在数学上，“正交正交”即垂直之意。即

27、垂直之意。n n维矢量维矢量a a、b b正交正交的条件是：的条件是： a ai ib bi i=0=0 若取若取3 3阶对数函数方程，则有阶对数函数方程，则有 Y=bY=b0 0+b+b1 1X+bX+b2 2X X2 2+b+b3 3X X3 3 Y=lnQ X=lnZe Y=lnQ X=lnZe 将上式通过变换，找到一组相互正交的变量将上式通过变换，找到一组相互正交的变量X X的函数，的函数，对对3 3阶曲线而言，便有阶曲线而言，便有 P P0 0=1=1 P P1 1=(X-=(X-1 1)P)P0 0=X-=X-1 1 P P2 2=(X=(X2 2)P)P1 1-1 1P P0 0

28、 P P3 3=(X=(X3 3)P)P2 22 2P P1 1nX121212PXPnPPP212021122223PXP21222PP单一关系线的拟合单一关系线的拟合第26页/共100页 可以证明，式中可以证明，式中P P0 0P P1 1、P P0 0P P2 2、P P1 1P P2 2、P P0 0P P3 3、P P1 1P P3 3、P P2 2P P3 3各项均为零，即对各项均为零，即对P P0 0、P P1 1、P P2 2、P P3 3之间，任之间，任意两函数都相互正交。于是，可以将式用正交函数表示为意两函数都相互正交。于是，可以将式用正交函数表示为 Y=aY=a0 0+a

29、+a1 1P+aP+a2 2P P2 2+a+a3 3P P3 3式中参数式中参数a a0 0、a a1 1、a a2 2、a a3 3分别为分别为 nYa02111PYPa2222PYPa2333PYPa 实际应用中，可将测点按水位实际应用中，可将测点按水位Z Z从低到高排列从低到高排列，在最，在最低水位与河底之间选择断流水位低水位与河底之间选择断流水位Z Z0 0值，计算值，计算X X、Y Y，计算，计算P P0 0、P P1 1、P P2 2、P P3 3诸值，并计算参数诸值，并计算参数a a0 0、a a1 1、a a2 2、a a3 3，代入方程式，代入方程式，即可求得选配方程的具体

30、表达式。即可求得选配方程的具体表达式。单一关系线的拟合单一关系线的拟合第27页/共100页 如果正交函数为如果正交函数为m m阶，即阶，即 Y=aY=a0 0+a+a1 1P+aP+a2 2P P2 2+a+a3 3P P3 3+ +a+am mP Pm m 正交函数正交函数P Pi i(i=0(i=0m)m)可用下面的通式确定：可用下面的通式确定： P P0 0=1 P=1 P1 1=X-=X-1 1 P Pi i=(X=(Xi i)P)Pi-1i-1i-1i-1P Pi-2i-2nX12121iiiPXP22211iiiPP而参数而参数a ai i(i=0(i=0、1 1、2 2、3 3、

31、m)m)可用下面的通式确定：可用下面的通式确定：2iiiPYPa单一关系线的拟合单一关系线的拟合第28页/共100页 用正交函数选配曲线的用正交函数选配曲线的突出优点突出优点是可以进行是可以进行“递推递推”计算。对于水位流量关系曲线来说，可计算。对于水位流量关系曲线来说，可以先从以先从X-YX-Y的一阶直线（的一阶直线（Y=aY=a0 0+a+a1 1P P）开始，如不满）开始，如不满意，可配二阶曲线（意，可配二阶曲线（Y=aY=a0 0+a+a1 1P+aP+a2 2P P2 2），如仍不满意，），如仍不满意，再选配三阶至更高阶曲线，直至满意为止。实际再选配三阶至更高阶曲线，直至满意为止。实

32、际上，一般用到三阶即可满足要求。上，一般用到三阶即可满足要求。 用正交函数选配曲线的结果也要在进行适当用正交函数选配曲线的结果也要在进行适当检验后，才能用所建立的数学模型进行推流。检验后，才能用所建立的数学模型进行推流。 单一关系线的拟合单一关系线的拟合第29页/共100页单一关系线的拟合单一关系线的拟合第30页/共100页 当测验河段受断面冲淤、洪水涨落、变动回水或其它当测验河段受断面冲淤、洪水涨落、变动回水或其它因素的个别或综合影响，使水位流量关系不呈单一关系时，因素的个别或综合影响，使水位流量关系不呈单一关系时，水位流量关系的确定方法归纳起来分为两种类型。水位流量关系的确定方法归纳起来分

33、为两种类型。 (1)(1)水力因素型水力因素型，这一类型的方法均可表示为，这一类型的方法均可表示为Q=f(ZQ=f(Z，x)x)的形式，的形式，x x为某一水力因素。其方法的原理都来自于水为某一水力因素。其方法的原理都来自于水力学的推导，故理论性较强，所要求的测点少，且适于计力学的推导，故理论性较强，所要求的测点少，且适于计算机作单值化处理。算机作单值化处理。 (2)(2)时序型，时序型，表示为表示为Q=f(ZQ=f(Z，t)t)，t t为时间。时序型的为时间。时序型的方法原理是以水流的连续性为基础，因而要求测点多且准方法原理是以水流的连续性为基础，因而要求测点多且准确，能控制流量的变化转折。

34、方法适用范围较广，但有时确，能控制流量的变化转折。方法适用范围较广，但有时间性。间性。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定第31页/共100页四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定处理方法处理方法稳定稳定洪水涨落洪水涨落变动回水变动回水冲淤冲淤水草水草结冰结冰混合混合类型类型校正因数法校正因数法1落差比例法落差比例法1抵偿河长法抵偿河长法1落差法（等、正常、定）落差法（等、正常、定）1落差指数法落差指数法1临时曲线法临时曲线法2改正水位法改正水位法2连时序法连时序法2连实测流量过程线法连

35、实测流量过程线法2改正系数法改正系数法2单一线法单一线法1第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理流量数据处理方法及其适用条件流量数据处理方法及其适用条件第32页/共100页（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线 由于洪水波在河道传播过程中产生附加比降，使水位由于洪水波在河道传播过程中产生附加比降，使水位流量关系呈流量关系呈逆时针绳套形曲线逆时针绳套形曲线，通常采用，通常采用水力因数型方法水力因数型方法来整编受洪水涨落影响的流量资料。水力因数型方法有来整编受洪水涨落影响的流量资料。水力因数型方法有校校正因数法和抵偿河长法正因数法和抵偿河长法两种。两种

36、。VSc1第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定1 1、校正因数法、校正因数法 校正因数法是以洪水流量方程为基础，通过试算法校正因数法是以洪水流量方程为基础，通过试算法（或称试错法）建立（或称试错法）建立Z ZQc Qc 和和Z-Z- 两条关系曲线来整两条关系曲线来整编流量资料的一种方法。采用校正因数法时，水位流量关编流量资料的一种方法。采用校正因数法时，水位流量关系宜呈单式绳套，对复式绳套应分割后分别进行校正。系宜呈单式绳套，对复式绳套应分割后分别进行校正。第33页/共100页 假定同水位不同涨落率的流量符合下式：假

37、定同水位不同涨落率的流量符合下式：dtdZVSQQccm11dtdZVSc1第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线1 1、校正因数法、校正因数法 Qm- Qm-受洪水影响时的流量；受洪水影响时的流量；Qc-Qc-与与QmQm同水位的稳定流同水位的稳定流流量；流量；V-V-洪水波传播速度；洪水波传播速度；Sc-Sc-稳定流时的比降；稳定流时的比降； -涨落率；涨落率； -校正因数。校正因数。dtdZVSc1 定线时，已知实测流量定线时，已知实测流

38、量Qm Qm ，涨落率，涨落率 可由水位过程可由水位过程线算出（通常用有限差代替），未知量有稳定流流量线算出（通常用有限差代替），未知量有稳定流流量QcQc和和校正因数校正因数 ，不能直接求解，只能采用试算法，不能直接求解，只能采用试算法第34页/共100页 将实测的水将实测的水位位Z Z和流量和流量QmQm点绘点绘在在Z-QZ-Q关系图上，关系图上，根据实测点中涨落根据实测点中涨落率率 近似为零的点，近似为零的点，试定一条稳定的水试定一条稳定的水位流量关系曲线位流量关系曲线Z-Z-QcQc，如图中的，如图中的A A线。线。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系

39、曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线1 1、校正因数法、校正因数法tZ第35页/共100页根据水位过程计根据水位过程计算各测点的涨落算各测点的涨落率率 ，由实测点的，由实测点的水位水位Z Z在在Z-QcZ-Qc关系关系线上查得相应的线上查得相应的QcQc值，按公式计算各值，按公式计算各测点的校正因数测点的校正因数 ，再点绘再点绘Z- Z- 关系关系点，并通过中心定点，并通过中心定线，如图中的线，如图中的B B线。线。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位

40、流量关系曲线的确定（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线1 1、校正因数法、校正因数法tZVSc1VSc1dtdZVSQQccm11第36页/共100页检验检验Z-QcZ-Qc关系曲线：用各关系曲线：用各实测点的水位在关系线实测点的水位在关系线Z- Z- 上推得上推得 ，再用公式反算出，再用公式反算出QcQc值，如果与关系线的偏差值，如果与关系线的偏差符合定单一曲线的要求，则符合定单一曲线的要求，则认为原定的曲线合格；否则，认为原定的曲线合格；否则，应对原定曲线应对原定曲线Z- QcZ- Qc进行修正，进行修正，再重复上述步骤。必要时，再重复上述步骤。必要

41、时，则可修正则可修正Z- Z- 关系曲线。关系曲线。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线1 1、校正因数法、校正因数法VSc1VSc1VSc1dtdZVSQQccm11第37页/共100页推流：根据水位推流：根据水位过程过程Z-tZ-t计算涨落计算涨落率率 ，再由水位，再由水位Z Z在在Z-QcZ-Qc和和Z- Z- 关关系线上分别推得系线上分别推得QcQc和和 值，按公式计值，按公式计算算QmQm即为所求流量。即为所求流量。第二节第二节 河

42、道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线1 1、校正因数法、校正因数法tZVSc1VSc1dtdZVSQQccm11第38页/共100页 校正因数法校正因数法是在同一个断面上的水位与流量，是在同一个断面上的水位与流量，通过校正因数建立一个单一的水位流量关系曲线通过校正因数建立一个单一的水位流量关系曲线Z-QcZ-Qc； 抵偿河长法抵偿河长法则是用中断面的水位与下断面的则是用中断面的水位与下断面的流量建立关系。流量建立关系。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数

43、据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线2 2、抵偿河长法、抵偿河长法第39页/共100页 抵偿河长抵偿河长: :能使中断面的水位与下断面的流量呈单一能使中断面的水位与下断面的流量呈单一关系的河段长。关系的河段长。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线2 2、抵偿河长法、抵偿河长法 在涨洪时，由于水面比降变陡，即附加比降为正，使在涨洪时

44、，由于水面比降变陡，即附加比降为正，使流量增加；而在下断面则由于水位降低，即过水断面减小，流量增加；而在下断面则由于水位降低，即过水断面减小，使流量减少。我们可以移动下断面，使其减少的流量与因使流量减少。我们可以移动下断面，使其减少的流量与因水面比降变陡而增加的流量正好相等，此时水面比降变陡而增加的流量正好相等，此时中断面的水位中断面的水位与下断面的流量则呈稳定流的水位流量关系与下断面的流量则呈稳定流的水位流量关系。由此确定的。由此确定的河段长即为抵偿河长。河段长即为抵偿河长。第40页/共100页 采用抵偿河长法时，采用抵偿河长法时，测验河段宜基本稳定，且下游测验河段宜基本稳定，且下游不受变动

45、回水影响。不受变动回水影响。 由于使用抵偿河长法的角度不同，定线、推流的具由于使用抵偿河长法的角度不同，定线、推流的具体方法有体方法有上游站水位法和本站水位后移法上游站水位法和本站水位后移法两种，其两种，其共同点共同点是都不直接计算抵偿河长，而用试算法（或称试错法）确是都不直接计算抵偿河长，而用试算法（或称试错法）确定稳定流的水位流量关系。定稳定流的水位流量关系。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线2 2、抵偿河长法、抵偿河长法第41页/共1

46、00页（1 1）上游站水位法）上游站水位法 上游断面的位置用试错法确定上游断面的位置用试错法确定。这时，在上游。这时，在上游L/2L/2附附近几个断面分别设立几组水尺同时观测水位，并分别建立近几个断面分别设立几组水尺同时观测水位，并分别建立各断面水位与测流断面流量的关系，其中水位流量呈单一各断面水位与测流断面流量的关系，其中水位流量呈单一曲线的那组点据水尺所在断面，即为抵偿河长的中断面。曲线的那组点据水尺所在断面，即为抵偿河长的中断面。 推流时，用上游站水位推流时，用上游站水位Z Z直接在建立的直接在建立的Z-QZ-Q关系曲线上关系曲线上查读流量。查读流量。 这种方法由于所设水尺组较多，观测工

47、作量大，因此这种方法由于所设水尺组较多，观测工作量大，因此实际应用不多。实际应用不多。 第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线2 2、抵偿河长法、抵偿河长法第42页/共100页（2 2）本站水位后移法）本站水位后移法 根据抵偿河长的概念，根据抵偿河长的概念，用本站实测流量与其测流时间用本站实测流量与其测流时间后移一个时段的水位建立关系后移一个时段的水位建立关系，使绳套曲线转化为单一水，使绳套曲线转化为单一水位流量关系曲线。后移的时间为洪水波在位

48、流量关系曲线。后移的时间为洪水波在1/21/2抵偿河长上抵偿河长上的传播时间。在此，它是用同一测站两水位在时间上的后的传播时间。在此，它是用同一测站两水位在时间上的后移来代替两断面在空间上的后移。移来代替两断面在空间上的后移。四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线2 2、抵偿河长法、抵偿河长法第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理第43页/共100页 确定后移时间初值确定后移时间初值：通过实测的水位流量关系通过实测的水位流量关系点据中涨落率为零的点初点据中涨落率为零的点初定一条水位

49、流量关系曲线，定一条水位流量关系曲线，挑选几个具有代表性的涨挑选几个具有代表性的涨落率较大的测点，分别求落率较大的测点，分别求出各测点距初定水位流量出各测点距初定水位流量关系线的水位纵差，除以关系线的水位纵差，除以相应测点的涨落率，求其相应测点的涨落率，求其平均时间，作为后移时段平均时间，作为后移时段的初始值的初始值t t；四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线2 2、抵偿河长法、抵偿河长法第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理（2 2）本站水位后移法）本站水位后移法第44页/共1

50、00页 用用试算法试算法确定确定Zt+Zt+t-Qtt-Qt关系曲线：关系曲线：以所选后移时段的初始值以所选后移时段的初始值t t为基础，用为基础，用实测流量实测流量QtQt与其相应的平均测流时间后与其相应的平均测流时间后移一个时段的水位移一个时段的水位Zt+Zt+t t点绘关系图。点绘关系图。若发现水位流量关系仍为绳套，仅幅度若发现水位流量关系仍为绳套，仅幅度变小时，说明变小时，说明t t值过短；若发现水位流值过短；若发现水位流量关系的绳套呈顺时针时，说明量关系的绳套呈顺时针时，说明t t值过值过长，长，按此规律便能很快试错出所需的按此规律便能很快试错出所需的t t值。值。四、不稳定的水位流

51、量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线2 2、抵偿河长法、抵偿河长法第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理（2 2）本站水位后移法）本站水位后移法第45页/共100页 推流推流：只需用后移：只需用后移的水位，即可直接在所定的水位，即可直接在所定单一曲线上查得流量。例单一曲线上查得流量。例如，当如，当t =1t =1小时，如需小时，如需推求推求8 8时的流量，只需用时的流量，只需用9 9时的水位在所定单一曲线时的水位在所定单一曲线上查读流量即可。上查读流量即可。四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不

52、稳定的水位流量关系曲线的确定（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线（一）受洪水涨落影响的水位流量关系曲线2 2、抵偿河长法、抵偿河长法第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理（2 2）本站水位后移法）本站水位后移法第46页/共100页 在断面稳定、河道顺直时，式中的糙率在断面稳定、河道顺直时，式中的糙率n n、断面面积、断面面积A A和水力半径和水力半径R R一般均为水位一般均为水位Z Z的函数，且流速水头的沿程变的函数，且流速水头的沿程变化也可忽略，因此能面比降化也可忽略，因此能面比降SeSe便可用水面比降便可用水面比降S S来代替。来代替。 在某水位时，因变动回水影响程度不同，流量也

53、随之在某水位时，因变动回水影响程度不同，流量也随之不同，两流量之比为不同，两流量之比为21321eSARnQ 212121232211322111SSSARnSARnQQ第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（二）受变动回水影响的水位流量关系曲线（二）受变动回水影响的水位流量关系曲线 受变动回水影响的水流一般可认为是恒定渐变流，其受变动回水影响的水流一般可认为是恒定渐变流，其流量与各水力因素间的关系可用曼宁公式表示，即流量与各水力因素间的关系可用曼宁公式表示，即第47页/共100页 实际上，河流纵比降指数的平均值只是近

54、似等于实际上，河流纵比降指数的平均值只是近似等于1/21/2，为适应不同河流特性，将上式写成普遍形式为为适应不同河流特性，将上式写成普遍形式为eSSQQ21212121ZZQQ第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（二）受变动回水影响的水位流量关系曲线（二）受变动回水影响的水位流量关系曲线 上式中指数上式中指数e e ，表示水流的沿程能量损失与流速之间，表示水流的沿程能量损失与流速之间的指数关系。一般河流的水面比降等于河段上下游两断面的指数关系。一般河流的水面比降等于河段上下游两断面之间的水位差之间的水位差Z Z（即落

55、差）与断面间距的比值，故也可（即落差）与断面间距的比值，故也可用落差的形式来表示。为区别起见，指数改用用落差的形式来表示。为区别起见，指数改用来代替，来代替，这样便有这样便有 第48页/共100页 可见变动回水影响的河流流量不仅与测流断面的水位可见变动回水影响的河流流量不仅与测流断面的水位有关，还与测验河段的比降或落差有关，因此可将流量表有关，还与测验河段的比降或落差有关，因此可将流量表示为示为 Q=f(Z,Q=f(Z,Z)Z) 上式即为受变动回水影响的流量资料整编的基本公式，上式即为受变动回水影响的流量资料整编的基本公式，对应的整编方法便称为对应的整编方法便称为落差法落差法。 实际应用中，由

56、于对上式中落差处理方式的不同，具实际应用中，由于对上式中落差处理方式的不同，具体整编方法便有许多种，常用的有体整编方法便有许多种，常用的有等落差法、定落差法、等落差法、定落差法、正常落差法和落差指数法。正常落差法和落差指数法。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（二）受变动回水影响的水位流量关系曲线（二）受变动回水影响的水位流量关系曲线2121ZZQQ第49页/共100页1 1、等落差法、等落差法 等落差法等落差法适用于适用于断面基本稳定的测站。采用等落差法断面基本稳定的测站。采用等落差法时，用上、下水尺断面间的落差

57、计算的比降应能代表基本时，用上、下水尺断面间的落差计算的比降应能代表基本水尺断面处的水面比降；各级水位、各种落差情况下，测水尺断面处的水面比降；各级水位、各种落差情况下，测点较多并均匀分布。点较多并均匀分布。 假定同水位不同落差的流量符合下式：假定同水位不同落差的流量符合下式：212121ZZZZfQQ21QQ21ZZ第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（二）受变动回水影响的水位流量关系曲线（二）受变动回水影响的水位流量关系曲线 同水位流量比；同水位流量比； 同水位落差比；同水位落差比；指数。指数。第50页/共100

58、页1 1、等落差法、等落差法具体步骤如下：具体步骤如下： 计算各实测点的落差值，按落差值的大小排队。计算各实测点的落差值，按落差值的大小排队。 根据落差变幅和测点分布，根据落差变幅和测点分布，划分等落差点组划分等落差点组，每组，每组落差的均值代表该组的等落差，分别定出各组测点的水位落差的均值代表该组的等落差，分别定出各组测点的水位流量关系曲线，并按照次序编号。流量关系曲线，并按照次序编号。 推流时，根据落差确定推流曲线线号，由水位在相推流时，根据落差确定推流曲线线号，由水位在相应的曲线上推算流量；当落差值在相邻曲线落差值之间时，应的曲线上推算流量；当落差值在相邻曲线落差值之间时，在两根曲线间内

59、查推流。在两根曲线间内查推流。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（二）受变动回水影响的水位流量关系曲线（二）受变动回水影响的水位流量关系曲线第51页/共100页2 2、定落差法、定落差法 定落差法定落差法适用于适用于测验河段均匀顺直、河底较平坦、稳测验河段均匀顺直、河底较平坦、稳定流时的水面比降接近河槽底坡的测站。定流时的水面比降接近河槽底坡的测站。 假定同水位不同落差的流量符合下式：假定同水位不同落差的流量符合下式：cmcmZZfQQ第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定

60、四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（二）受变动回水影响的水位流量关系曲线（二）受变动回水影响的水位流量关系曲线QmQm实测流量；实测流量；QcQc与与QmQm同水位的定落差流量；同水位的定落差流量；ZmZm与与QmQm相应的实测落差；相应的实测落差；ZcZc定落差，一般为实测落差中的较大值；定落差，一般为实测落差中的较大值；落差指数，一般取落差指数，一般取1/21/2。第52页/共100页cmcmZZfQQcmcmZZfQQ2cmcmZZfQQ2第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲线的确定（二）受变动回水影响的水位流量关系曲