水文信息技术

张利平武汉大学水文水资源系

水文信息技术Hydrologicinformationtechnology第三章水文信息数据处理

各种测站测得的水文信息原始数据，都要按科学的方法和统一的格式整理、分析、统计，提炼成为系统、完整且有一定精度的水文信息资料，供有关国民经济部门应用。这个水文信息数据的加工、处理过程，称为水文信息数据处理。水文信息数据处理的工作内容包括：收集校核原始数据，编制实测成果表，确定关系曲线，推求逐时、逐日值，编制逐日表及水文信息要素摘录表，合理性检查，编制整编说明书。

第一节测站考证和水位数据处理（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水位值Zi（i=1，2，3，…，n）计算日平均水位Zdm的方法有算术平均法和面积包围法两种。

1、算术平均法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，公式为

第一节测站考证和水位数据处理（二）日平均水位的计算2、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，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0-24时内的水位过程线所包围的面积，除以一日时间（即24小时）而得，计算公式为计算题某河某站7月5日～7日水位变化过程如图所示，试用面积包围法推求6日的平均水位。计算题按照下图资料计算断面流量和断面平均流速。计算题第二节河道流量数据处理

实测流量资料是一种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。流量数据处理就是对原始流量资料按科学方法和统一的技术标准与格式进行整理、分析、统计、审查、汇编和刊印的全部工作，以便得到具有足够精度的、系统的、连续的流量资料。第二节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类：即基本方法和辅助方法。

基本方法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，用水位变化过程来推求流量变化过程。

辅助方法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用不同的整编方法。第二节河道流量数据处理

流量数据处理主要包括定线和推流两个环节。

定线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

推流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。一、河道流流量数据处处理的工作作内容编制实测流流量成果表表和实测大大断面成果果表；绘制水位流流量、水位位面积、水水位流速关关系曲线；；水位流量关关系曲线分分析和检验验；数据整理；；整编逐日平平均流量表表及洪水水水文要素摘摘录表；绘制逐时或或逐日平均均流量过程程线；单站合理性性检查；编制河道流流量资料整整编说明表表。第二节河河道流量量数据处理理二、水位流流量关系分分析一个测站的的水位流量量关系，是是指测站基基本水尺断断面处的水水位与通过过该断面的的流量之间间的关系。。水位流量关关系可分为为稳定和不稳稳定两类，它们们的性质可可以通过水水位流量关关系曲线分分析得出。。第二节河河道流量量数据处理理二、水位流流量关系分分析（一）稳定定的水位流流量关系稳定的水位位流量关系系是指同一一水位只有有一个相应应流量，其其关系呈单单一的曲线线，并应满满足水力学学中的曼宁宁公式：Q=A第二节河河道流量量数据处理理Q-流量；；A-断面面面积；-断面平均均流速；n-河床糙糙率；R—水力半半径,通常常用平均水水深d代替替；s—水水面比降。。上式表明，，要使水位位流量关系系保持稳定定，必须在在同一水位位下，断面面面积A、、水力半径径R、河床床糙率n和和水面比降降s等因素素均保持不不变，或者者各因素虽虽有变化，，但对流量量的影响能能互相补偿偿。在测站控制制良好、河河床稳定的的情况下，，该测站的的水位流量量可以保持持稳定的单单一关系，，点绘出的的水位流量量关系曲线线，其点据比较密密集，分布布成一带状状，没有系系统的偏差差。第二节河河道流量量数据处理理二、水位流流量关系分分析（一）稳定定的水位流流量关系作图时，以以同一水位位为纵坐标标，自左至至右，依此此以流量、、面积、流流速为横坐坐标点绘于于坐标纸上上，选定适适当比例尺尺，使水位流量量、水位面面积、水位位流速关系系曲线分别别与横坐标标大致成450、600、600的交角，并并使三曲线线互不相交交。推流时，，在稳定的的水位流量量关系曲线线上，由已已知的水位位过程便可可求得相应应的流量过过程。第二节河河道流量量数据处理理二、水位流流量关系分分析（一）稳定定的水位流流量关系第二节河河道流量量数据处理理二、水位流流量关系分分析（二）不稳稳定的水位位流量关系系在天然河道道里，测流流断面各项项水力因素素的变化对对水位流量量关系的影影响不能相相互补偿，，是位流量量关系难以以保持稳定定。因此，，同一水位位不同时期期断面通过过的流量不不是一个定定值，点绘绘出的水位位流量关系系曲线，其其点据分布比比较散乱.一般说来，，天然河道道的水位流流量关系是是不稳定的的，其原因是：：1、河槽冲冲淤影响受冲淤影响响的水位流流量关系，，由于同一一水位的断断面面积增增大或减小小，使水位位流量关系系受到断面面冲淤变化化的影响。。当河槽受受冲时，断断面面积增增大，同一一水位的流流量变大；；当河槽淤淤积时，断断面面积减减小，同一一水位的流流量变小。。第二节河河道流量量数据处理理二、水位流流量关系分分析（二）不稳稳定的水位位流量关系系若冲淤时段段有规律，，水位流量量关系能保保持稳定状状态，则可可分别确定定不同时段段的水位流流量关系曲曲线，从各各自相应时时段的水位位流量关系系曲线上，，由水位推推求相应的的流量。2、洪水涨涨落影响受洪水涨落落影响的水水位流量关关系，受洪洪水涨落影影响时，由由于洪水波波产生附加加比降的影影响，使洪洪水过程的的流速与同同水位下稳稳定流相比比，涨水时时流速增大大，流量也也增大；落落水时，则则相反。即即涨水点偏偏右，落水水点偏左，，峰、谷点点居中间，，一次洪水水过程的水水位流量关关系曲线依依时序形成成一条逆时时针方向的的绳套曲线线。受洪水涨落落影响的水水位流量关关系可按涨涨落过程定定线，然后后由水位推推求流量。。第二节河河道流量量数据处理理二、水位流流量关系分分析（二）不稳稳定的水位位流量关系系3、变动回回水影响受变动回水水影响的水水位流量关关系，由于于受下游干干支流涨水水，或下游游闸门关闭闭等影响，，引起回水水顶托，致致使水位抬抬高，水面面比降变小小，与不受受回水顶托托影响比较较，同水位位下的流量量变小。回回水顶托愈愈严重，水水面比降变变得愈小，，同水位的的流量较稳稳定流时减减少得愈多多。所以，，受变动回回水影响的的水位流量量关系点据据偏向稳定定的水位流流量关系曲曲线的左边边。在受变动回回水影响下下，可以比比降为参数数确定出一一组水位流流量关系曲曲线，以备备由水位推推求流量时时使用。第二节河河道流量量数据处理理二、水位流流量关系分分析（二）不稳稳定的水位位流量关系系4、水生植植物影响受水生植物物影响的水水位流量关关系，在水水生植物生生长期，过过水面积减减小，糙率率增大，水水位流量关关系点据逐逐渐左移；；在水生植植物衰枯期期，水位流流量关系点点据则逐渐渐右移。5、、结结冰冰影影响响受结冰影响的的水位流量关关系，水位流流量关系点据据的分布，总的趋势是偏偏在畅流期水水位流量关系系曲线的左边边。上述影响因素素往往是同时时存在，称为为受混合因素素影响的水位位流量关系。。在混合因素素的影响下，，随着起主导导作用的某种种主要因素的的变化，其水水位流量关系系点据亦随之之变化。第二节河河道流量数据据处理二、水位流量量关系分析（二）不稳定定的水位流量量关系三、稳定的水水位流量关系系曲线的确定定对于测站控制制良好，各级级水位流量关关系都保持稳稳定的测站，，定线精度符符合规范要求求，可采用单单一曲线法定定线推流。在在实际应用中中，单一曲线线法有图解法和解析析法两种型式。第二节河河道流量数据据处理三、稳定的水水位流量关系系曲线的确定定（一）单一曲曲线图解法第二节河河道流量数据据处理①将各次测流流时的实测水水位、过水断断面面积、断断面平均流速速和流量成果果进行审查，，并列出实测测水位、面积积、流速和流流量成果表。。②根据水位、、面积、流速速和流量成果果表，以水位位为纵坐标，，横坐标用三三种比例尺分分别代表面积积、平均流速速和流量，将将水位面积、、水位流速和和水位流量相相应数据点绘绘在坐标纸上上，通过点群群中心分别绘绘出相应的三三条平滑的关关系曲线。③检查查水位位流量量关系系图。。所绘绘的三三条关关系曲曲线，，应互互相对对照，，使在在曲线线上查查读的的各级级水位位的流流量，，应等等于面面积和和流速速的乘乘积，，即Q≈AV，，其偏偏差应应不超超过2%-3%。第二二节节河河道道流流量量数数据据处处理理三、、稳稳定定的的水水位位流流量量关关系系曲曲线线的的确确定定（一一））单单一一曲曲线线图图解解法法解析析法法就就是是用用数数学学模模型型来来拟拟合合曲曲线线，，常常用用的的数数学学模模型型有有以以下下几几种种：：1、、指指数数方方程程Q=CZenInQ=lnC+nInZe2、、对对数数函函数数方方程程Y=b0+b1X+b2X2+…………+bmXmY=InQX=nZe3、、多多项项式式方方程程Q=a0+a1Ze+a2Ze2+………….+amZem第二二节节河河道道流流量量数数据据处处理理三、、稳稳定定的的水水位位流流量量关关系系曲曲线线的的确确定定（二二））单单一一曲曲线线解解析析法法对于于稳稳定定的的水水位位流流量量关关系系，，其其基基本本关关系系线线为为单单一一关关系系线线，，人人工工整整编编一一般般是是通通过过实实测测关关系系点点的的点点群群中中心心，，用用适适线线法法定定出出关关系系曲曲线线；；用用计计算算机机整整编编时时，，一一般般用用一一定定的的数数学学方方程程（（公公式式））或或称称数数学学模模型型对对实实测测关关系系点点进进行行拟拟合合（（模模拟拟））。。三、、稳稳定定的的水水位位流流量量关关系系曲曲线线的的确确定定（二二））单单一一曲曲线线解解析析法法单一一曲曲线线法法推推流流，，应应结结合合测测站站特特性性，，应应用用插插值值法法或或通通过过选选用用下下列列适适当当的的数数学学模模型型来来拟拟合合水水位位流流量量关关系系曲曲线线，，然然后后用用水水位位推推算算流流量量。。1、指数方程程Q=CZen或lnQ=lnC+nlnZeQ—流量Ze—水位Z与一常数Z0（断流水位））之差，即Ze=Z-Z0C、n—待定定系数、指数数，为常数。。三、稳定的水水位流量关系系曲线的确定定（二）单一曲曲线解析法2、对数函数数方程Y=b0+b1X+b2X2+…+bmXmY=lnQX=lnZeb0、b1、b2、…、bm—待定系数。。3、多项式方方程Q=a0+a1Ze+a2Ze2+…+amZema0、a1、a2、…、am—待定系数数。4、幂指数数方程Q=c(Ze+α)βc、α、ββ—待定系系数、指数数。5、抛物线线方程Q=A0+A1Ze+A2Ze2A0、A1、A2—待定系数数。三、稳定的的水位流量量关系曲线线的确定（二）单一一曲线解析析法（二）正交交函数法在数学上，，“正交””即垂直之之意。n维维矢量a、、b正交的的条件是：：Σaibi=0若取3阶对对数函数方方程，则有有Y=b0+b1X+b2X2+b3X3Y=lnQX=lnZe将上上式式通通过过变变换换，，找找到到一一组组相相互互正正交交的的变变量量X的的函函数数，，对对3阶阶曲曲线线而而言言，，便便有有P0=1P1=(X-αα1)P0=X-αα1P2=(X––αα2)P1-β1P0P3=(X–αα3)P2–β2P1单一关关系线线的拟拟合可以证证明，，式中中∑P0P1、∑P0P2、∑P1P2、∑P0P3、∑P1P3、∑P2P3各项均均为零零，即即对P0、P1、P2、P3之间，，任意意两函函数都都相互互正交交。于于是，，可以以将式式用正正交函函数表表示为为Y=a0+a1P+a2P2+a3P3式中参参数a0、a1、a2、a3分别为为实际应应用中中，可可将测测点按按水位位Z从低低到高高排列列，在最最低水水位与与河底底之间间选择择断流流水位位Z0值，计计算X、Y，计计算P0、P1、P2、P3诸值，，并计计算参参数a0、a1、a2、a3，代入入方程程式，，即可可求得得选配配方程程的具具体表表达式式。单一关关系线线的拟拟合如果正正交函函数为为m阶阶，即即Y=a0+a1P+a2P2+a3P3+…+amPm正交函函数Pi(i=0……m)可用用下面面的通通式确确定：：P0=1P1=X-α1Pi=(X–ααi)Pi-1–βi-1Pi-2而参数ai(i=0、1、、2、3、…、、m)可可用下面面的通式式确定：：单一关系系线的拟拟合用正交函函数选配配曲线的的突出优点点是可以进进行“递递推”计计算。对对于水位位流量关关系曲线线来说，，可以先先从X-Y的一一阶直线线（Y=a0+a1P）开始始，如不不满意，，可配二二阶曲线线（Y=a0+a1P+a2P2），如仍仍不满意意，再选选配三阶阶至更高高阶曲线线，直至至满意为为止。实实际上，，一般用用到三阶阶即可满满足要求求。用正交函函数选配配曲线的的结果也也要在进进行适当当检验后后，才能能用所建建立的数数学模型型进行推推流。单一关系系线的拟拟合单一关系系线的拟拟合当测验河河段受断断面冲淤淤、洪水水涨落、、变动回回水或其其它因素素的个别别或综合合影响，，使水位位流量关关系不呈呈单一关关系时，，水位流流量关系系的确定定方法归归纳起来来分为两两种类型型。(1)水水力因素素型，这一类类型的方方法均可可表示为为Q=f(Z，，x)的的形式，，x为某某一水力力因素。。其方法法的原理理都来自自于水力力学的推推导，故故理论性性较强，，所要求求的测点点少，且且适于计计算机作作单值化化处理。。(2)时时序型，，表示为Q=f(Z，t)，t为时间间。时序序型的方方法原理理是以水水流的连连续性为为基础，，因而要要求测点点多且准准确，能能控制流流量的变变化转折折。方法法适用范范围较广广，但有有时间性性。第二节河河道道流量数数据处理理四、不稳稳定的水水位流量量关系曲曲线的确确定四、不稳稳定的水水位流量量关系曲曲线的确确定

处理方法稳定洪水涨落变动回水冲淤水草结冰混合类型校正因数法し1落差比例法し1抵偿河长法し1落差法（等、正常、定）し1落差指数法ししし1临时曲线法ししし2改正水位法しししし2连时序法しししししし2连实测流量过程线法ししし2改正系数法しし2单一线法し1第二节河河道道流量数数据处理理流量数据据处理方方法及其其适用条条件（一）受受洪水涨涨落影响响的水位位流量关关系曲线线由于洪水水波在河河道传播播过程中中产生附附加比降降，使水水位流量量关系呈呈逆时针绳绳套形曲曲线，通常采采用水力因数数型方法法来整编受受洪水涨涨落影响响的流量量资料。。水力因因数型方方法有校正因数数法和抵抵偿河长长法两种。第二节河河道道流量数数据处理理四、不稳稳定的水水位流量量关系曲曲线的确确定1、校正正因数法法校正因数数法是以以洪水流流量方程程为基础础，通过过试算法法（或称称试错法法）建立立Z—Qc和Z--两条关系系曲线来来整编流流量资料料的一种种方法。。采用校校正因数数法时，，水位流流量关系系宜呈单单式绳套套，对复复式绳套套应分割割后分别别进行校校正。假定同水水位不同同涨落率率的流量量符合下下式：第二节河河道道流量数数据处理理四、不稳稳定的水水位流量量关系曲曲线的确确定（一）受受洪水涨涨落影响响的水位位流量关关系曲线线1、校正正因数法法Qm--受洪水水影响时时的流量量；Qc--与与Qm同同水位的的稳定流流流量；；V--洪水波波传播速速度；Sc--稳定流流时的比比降；--涨落落率；--校正因因数。定线时，，已知实实测流量量Qm，，涨落落率可可由由水位过过程线算算出（通通常用有有限差代代替），，未知量量有稳定定流流量量Qc和和校正因因数，，不不能直接接求解，，只能采采用试算算法①将实测测的水位位Z和流流量Qm点绘在在Z-Q关系图图上，根根据实测测点中涨涨落率近近似似为零的的点，试试定一条条稳定的的水位流流量关系系曲线Z-Qc，如图图中的A线。第二节河河道流量量数据处理理四、不稳定定的水位流流量关系曲曲线的确定定（一）受洪洪水涨落影影响的水位位流量关系系曲线1、校正因因数法②根据水位位过程计算算各测点的的涨落率，，由实实测点的水水位Z在Z-Qc关关系线上查查得相应的的Qc值，，按公式计计算各测点点的校正因因数，，再点绘Z-关关系点点，并通过过中心定线线，如图中中的B线。。第二节河河道流量量数据处理理四、不稳定定的水位流流量关系曲曲线的确定定（一）受洪洪水涨落影影响的水位位流量关系系曲线1、、校校正正因因数数法法③检检验验Z-Qc关关系系曲曲线线：：用用各各实实测测点点的的水水位位在在关关系系线线Z-上上推推得得，，再再用用公公式式反反算算出出Qc值值，，如如果果与与关关系系线线的的偏偏差差符符合合定定单单一一曲曲线线的的要要求求，，则则认认为为原原定定的的曲曲线线合合格格；；否否则则，，应应对对原原定定曲曲线线Z-Qc进进行行修修正正，，再再重重复复上上述述步步骤骤。。必必要要时时，，则则可可修修正正Z-关关系系曲曲线线。。第二节河河道流量数据据处理四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（一）受洪水水涨落影响的的水位流量关关系曲线1、校正因数数法④推流：根据据水位过程Z-t计算涨涨落率，，再由水位Z在Z-Qc和Z-关关系线上上分别推得Qc和值值，按公式计计算Qm即为为所求流量。。第二节河河道流量数据据处理四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（一）受洪水水涨落影响的的水位流量关关系曲线1、校正因数数法校正因数法是在同一个断断面上的水位位与流量，通通过校正因数数建立一个单单一的水位流流量关系曲线线Z-Qc；；抵偿河长法则是用中断面面的水位与下下断面的流量量建立关系。。第二节河河道流量数据据处理四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（一）受洪水水涨落影响的的水位流量关关系曲线2、抵偿河长长法抵偿河长:能使中断面的的水位与下断断面的流量呈呈单一关系的的河段长。第二节河河道流量数据据处理四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（一）受洪水水涨落影响的的水位流量关关系曲线2、抵偿河长长法在涨洪时，由由于水面比降降变陡，即附附加比降为正正，使流量增增加；而在下下断面则由于于水位降低，，即过水断面面减小，使流流量减少。我我们可以移动动下断面，使使其减少的流流量与因水面面比降变陡而而增加的流量量正好相等，，此时中断面面的水水位与与下断断面的的流量量则呈呈稳定定流的的水位位流量量关系系。由此此确定定的河河段长长即为为抵偿偿河长长。采用抵抵偿河河长法法时，，测验河段宜宜基本稳定定，且下游游不受变动动回水影响响。由于使用抵抵偿河长法法的角度不不同，定线线、推流的的具体方法法有上游站水位位法和本站站水位后移移法两种，其共同点是都不直接接计算抵偿偿河长，而而用试算法法（或称试试错法）确确定稳定流流的水位流流量关系。。第二节河河道流量量数据处理理四、不稳定定的水位流流量关系曲曲线的确定定（一）受洪洪水涨落影影响的水位位流量关系系曲线2、抵偿河河长法（1）上游游站水位法法上游断面的的位置用试试错法确定定。这时，在在上游L/2附近几几个断面分分别设立几几组水尺同同时观测水水位，并分分别建立各各断面水位位与测流断断面流量的的关系，其其中水位流流量呈单一一曲线的那那组点据水水尺所在断断面，即为为抵偿河长长的中断面面。推流时，用用上游站水水位Z直接接在建立的的Z-Q关关系曲线上上查读流量量。这种方法由由于所设水水尺组较多多，观测工工作量大，，因此实际际应用不多多。第二节河河道流量量数据处理理四、不稳定定的水位流流量关系曲曲线的确定定（一）受洪洪水涨落影影响的水位位流量关系系曲线2、抵偿河河长法（2）本站站水位后移移法根据抵偿河河长的概念念，用本站实测测流量与其其测流时间间后移一个个时段的水水位建立关关系，使绳套曲曲线转化为为单一水位位流量关系系曲线。后后移的时间间为洪水波波在1/2抵偿河长长上的传播播时间。在在此，它是是用同一测测站两水位位在时间上上的后移来来代替两断断面在空间间上的后移移。四、不稳定定的水位流流量关系曲曲线的确定定（一）受洪洪水涨落影影响的水位位流量关系系曲线2、抵偿河河长法第二节河河道流量量数据处理理①确定后移移时间初初值：通过实实测的水水位流量量关系点点据中涨涨落率为为零的点点初定一一条水位位流量关关系曲线线，挑选选几个具具有代表表性的涨涨落率较较大的测测点，分分别求出出各测点点距初定定水位流流量关系系线的水水位纵差差，除以以相应测测点的涨涨落率，，求其平平均时间间，作为为后移时时段的初初始值△△t；四、不稳稳定的水水位流量量关系曲曲线的确确定（一）受受洪水涨涨落影响响的水位位流量关关系曲线线2、抵偿偿河长法法第二节河河道道流量数数据处理理（2）本本站水位位后移法法②用试算法确定Zt+△t-Qt关系曲曲线：以以所选后后移时段段的初始始值△t为基础础，用实实测流量量Qt与与其相应应的平均均测流时时间后移移一个时时段的水水位Zt+△t点绘关关系图。。若发现水位流流量关系仍为为绳套，仅幅幅度变小时，，说明△t值值过短；若发发现水位流量量关系的绳套套呈顺时针时时，说明△t值过长，按此规律便能能很快试错出出所需的△t值。四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（一）受洪水水涨落影响的的水位流量关关系曲线2、抵偿河长长法第二节河河道流量数据据处理（2）本站水水位后移法③推流：只需用后移移的水位，即即可直接在所所定单一曲线线上查得流量量。例如，当当△t=1小时，如需需推求8时的的流量，只需需用9时的水水位在所定单单一曲线上查查读流量即可可。四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（一）受洪水水涨落影响的的水位流量关关系曲线2、抵偿河长长法第二节河河道流量数据据处理（2）本站水水位后移法在断面稳定、、河道顺直时时，式中的糙糙率n、断面面面积A和水水力半径R一一般均为水位位Z的函数，，且流速水头头的沿程变化化也可忽略，，因此能面比比降Se便可可用水面比降降S来代替。。在某水位时，，因变动回水水影响程度不不同，流量也也随之不同，，两流量之比比为第二节河河道流量数据据处理四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（二）受变动动回水影响的的水位流量关关系曲线受变动回水影影响的水流一一般可认为是是恒定渐变流流，其流量与与各水力因素素间的关系可可用曼宁公式式表示，即实际上，河流流纵比降指数数的平均值只只是近似等于于1/2，为为适应不同河河流特性，将将上式写成普普遍形式为第二节河河道流量数据据处理四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（二）受变动动回水影响的的水位流量关关系曲线上式中指数e，表示水水流的沿程能能量损失与流流速之间的指指数关系。一一般河流的水水面比降等于于河段上下游游两断面之间间的水位差△△Z（即落差差）与断面间间距的比值，，故也可用落落差的形式来来表示。为区区别起见，指指数改用β来来代替，这样样便有可见变动回回水影响的的河流流量量不仅与测测流断面的的水位有关关，还与测测验河段的的比降或落落差有关，，因此可将将流量表示示为Q=f(Z,△Z)上式即为受受变动回水水影响的流流量资料整整编的基本本公式，对对应的整编编方法便称称为落差法。实际应用中中，由于对对上式中落落差处理方方式的不同同，具体整整编方法便便有许多种种，常用的的有等落差法、、定落差法法、正常落落差法和落落差指数法法。第二节河河道流量量数据处理理四、不稳定定的水位流流量关系曲曲线的确定定（二）受变变动回水影影响的水位位流量关系系曲线1、等落差差法等落差法适用于断面基本稳稳定的测站站。采用等等落差法时时，用上、、下水尺断断面间的落落差计算的的比降应能能代表基本本水尺断面面处的水面面比降；各各级水位、、各种落差差情况下，，测点较多多并均匀分分布。假定同水位位不同落差差的流量符符合下式：：第二节河河道流量量数据处理理四、不稳定定的水位流流量关系曲曲线的确定定（二）受变变动回水影影响的水位位流量关系系曲线—同水位流流量比；——同水水位落差比比；β—指指数。1、等落差差法具体步骤如如下：①计算各实实测点的落落差值，按按落差值的的大小排队队。②根据落差差变幅和测测点分布，，划分等落差差点组，每组落差差的均值代代表该组的的等落差，，分别定出出各组测点点的水位流流量关系曲曲线，并按按照次序编编号。③推流时，，根据落差差确定推流流曲线线号号，由水位位在相应的的曲线上推推算流量；；当落差值值在相邻曲曲线落差值值之间时，，在两根曲曲线间内查查推流。第二节河河道流量量数据处理理四、不稳定定的水位流流量关系曲曲线的确定定（二）受变变动回水影影响的水位位流量关系系曲线2、定落差差法定落差法适用于测验河段均均匀顺直、、河底较平平坦、稳定定流时的水水面比降接接近河槽底底坡的测站站。假定同水位位不同落差差的流量符符合下式：：第二节河河道流量量数据处理理四、、不不稳稳定定的的水水位位流流量量关关系系曲曲线线的的确确定定（二二））受受变变动动回回水水影影响响的的水水位位流流量量关关系系曲曲线线Qm——实实测测流流量量；；Qc——与与Qm同同水水位位的的定定落落差差流流量量；；ΔZm——与与Qm相相应应的的实实测测落落差差；；ΔZc——定定落落差差，，一一般般为为实实测测落落差差中中的的较较大大值值；；β——落落差差指指数数，，一一般般取取1/2。。第二二节节河河道道流流量量数数据据处处理理四、、不不稳稳定定的的水水位位流流量量关关系系曲曲线线的的确确定定（二二））受受变变动动回回水水影影响响的的水水位位流流量量关关系系曲曲线线以上方程程组中仅仅有三个个未知量量，有唯唯一解。。但因ββ系隐含含于中中，，而Qc=f1(Z)仅仅知为单单一线，，方程的的具体形形式尚属属未知，，因此仍仍采用试试算法求求解。2、定落落差法只有Qm、ΔZm及其其相应水水位Z为为已知值值，而ΔΔZc、、Qc和和β均为为未知值值，故不不能直接接用该式式求解。。若各级级水位下下水面比比降变化化不大，，即落差差接近为为常数，，水流接接近为恒恒定流，，则水位位与流量量呈单值值函数关关系，于于是有：：ΔZc=C(常常数)Qc=f1(Z)定线、推推流时，，先根据据实测资资料做出出Z-Qc关系系线和辅辅助曲线线，，再由水水位过程程推求相相应的流流量过程程第二节河河道道流量数数据处理理四、不稳稳定的水水位流量量关系曲曲线的确确定（二）受受变动回回水影响响的水位位流量关关系曲线线2、定落落差法①从ΔZm中选选一个较较大者作作为定落落差ΔZc，亦亦即ΔZc=max(ΔZmi)i=1,2,3,…,n第二节河河道道流量数数据处理理四、不不稳定定的水水位流流量关关系曲曲线的的确定定（二））受变变动回回水影影响的的水位位流量量关系系曲线线2、定定落差差法②计算算与Qm同同水位位的定定落差差流量量Qc：第二节节河河道道流量量数据据处理理四、不不稳定定的水水位流流量关关系曲曲线的的确定定（二））受变变动回回水影影响的的水位位流量量关系系曲线线2、定定落差差法③点绘绘Z-Qc关系系点，，并目目估一一条曲曲线，，如图图中的的Z-Qc线。。第二节节河河道道流量量数据据处理理四、不不稳定定的水水位流流量关关系曲曲线的的确定定（二））受变变动回回水影影响的的水位位流量量关系系曲线线2、定定落差差法④在Z-Qc关关系线线上，，由实实测水水位Z查读读相应应流量量Qc。第二节河河道流量量数据处理理四、不稳定定的水位流流量关系曲曲线的确定定（二）受变变动回水影影响的水位位流量关系系曲线2、定落差差法⑤计算同一一水位下的的、、，并并点绘关系系点，目估估一条通过过(1,1)点的关关系曲线线，如图中中下面的线线。。第二节河河道流量量数据处理理四、不稳定定的水位流流量关系曲曲线的确定定（二）受变变动回水影影响的水位位流量关系系曲线2、定落差差法⑥检验:由由实测水位位Z相应的的ΔZm和和已知的ΔΔZc计算算出,在关系曲线上上查出与相相应应的值值，则可计计算与实测测水位Z相相应的定落落差流量Qc1，即即Qc1=第二节河河道流量量数据处理理四、不稳定定的水位流流量关系曲曲线的确定定（二）受变变动回水影影响的水位位流量关系系曲线2、定落差差法将Z与相应应的Qc1点绘在Z-Qc关关系图上，，如果Qc1与Z-Qc关系系曲线的偏偏差符合定定单一曲线线的要求，，则认为原原定Z-Qc关系曲曲线合格；；否则，应应根据Qc1对原定定曲线修正正.第二节河河道流量量数据处理理四、不稳定定的水位流流量关系曲曲线的确定定（二）受变变动回水影影响的水位位流量关系系曲线2、定落差差法⑦推流：由由实测水位位Z在Z-Qc关系系线上查读读相应的Qc值；由由实测水位位Z相应的的落差ΔZm和已知知的定落差差ΔZc，计算算落差比，，并并在关系曲线上上查读相应应的值值；两者的的乘积Qc×即即为相应应于水位Z的流量Qm3、正常落落差法对于河段不不平整、变变动回水时时有时无的的测站，实实际落差变变动较大，，用定落差差法往往不不能取得满满意的结果果，这时可可采用正常常落差法。。它仍以落落差公式为为基础，考考虑到落差差的正常变变动情况而而使水位与与正常落差差（即不受受回水影响响的落差））和正常落落差流量呈呈单值关系系的一种整整编方法。。于是可以以列出下列列方程组：：Qn=f1(Z)ΔZn=f2(Z)第二节河河道流量量数据处理理四、不稳定定的水位流流量关系曲曲线的确定定（二）受变变动回水影影响的水位位流量关系系曲线ΔZn—正正常落差，，即不受回回水影响的的落差；Qn—正常常落差流量量；正常落差法法先根据实实测资料做做出Z-Qn关系线线和Z-ΔΔZn与两两条辅助曲曲线，再由由水位过程程推求相应应的流量过过程第二节河河道流量量数据处理理四、不稳定定的水位流流量关系曲曲线的确定定（二）受变变动回水影影响的水位位流量关系系曲线3、正常落落差法①将实测的水水位Z和流量量Qm点绘在在水位流量关关系图上,目估一条靠右右侧点据的曲曲线,作为Z-Qn的初始曲曲线,如图左左面所示靠右侧点的实实际落差较大大，基本不受受回水影响，，其落差接近近于正常落差差，可以认为为这些点的流流量接近正常常流量。第二节河河道流量数据据处理四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（二）受变动动回水影响的的水位流量关关系曲线3、正常落差差法②由Z-Qn的初始曲线线上，查出实实测水位Z时时的相应正常常落差流量Qn；取β=1/2，由由公式计计算算出相应于Z的ΔZn，，并点绘Z-ΔZn和两两条辅助曲曲线,如图右右面所示第二节河河道流量数据据处理四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（二）受变动动回水影响的的水位流量关关系曲线3、正常落差差法③检验：在某某一水位Z时时，由Z-ΔΔZn关系线线上查出ΔZn，计算，，再由由关关系线上上查出值值;由此计计算正常落差差流量，，将点绘绘在Z-Qn的初始曲线线上第二节河河道流量数据据处理四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（二）受变动动回水影响的的水位流量关关系曲线3、正常落差差法③检验如果与与Z-Qn关关系曲线的偏偏差符合定单单一曲线的要要求，则认为为原定Z-Qn关系曲线线合格；否则则，应根据对对原定曲线修修正。第二节河河道流量数据据处理四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（二）受变动动回水影响的的水位流量关关系曲线3、正常落差差法④推流：由实实测的水位Z及相应的ΔΔZm，分别别在Z-Qn、Z-ΔZn关系曲线线上查出Qn和ΔZn；；计算，，在关系线上查出出（）；；则相应于Z的流量Qm=Qn()第二节河河道流量数据据处理四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（二）受变动动回水影响的的水位流量关关系曲线3、正常落差差法4、落差指数数法采用落差指数数法的测站河河段宜顺直，，河槽宜基本本稳定，且落落差应具有代代表性。假定定同水位不同同落差的流量量符合下式：：第二节河河道流量数据据处理四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（二）受变动动回水影响的的水位流量关关系曲线Q1、Q2——同水位不同同落差的流量量；ΔZ1、ΔZ2—与Q1、Q2相应应的落差；β—落差指数数；q—流量与落落差β次方之之比（或称校校正流量因数数）。4、落差指数数法第二节河河道流量数据据处理四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（二）受变动动回水影响的的水位流量关关系曲线落差指数法是是在已知的实实测流量Qm及相应水位位Zm和落差差ΔZm的情情况下，通过过优选β值，，而后确定Z-关关系曲曲线。该法与定落差差法和正常落落差法的不同同点是：定落差法法或正常落差差法先假定落落差指数β=1/2，然然后点绘或或关关系点点，通过点群群中心定线来来修正原假设设1/2的办办法求解β值值；而落差指指数法是在Z-关关系图中，，根据关系点点偏离关系线线的标准差或或方差为最小小的原则，通通过试算来优优选β值①定线：假定初始值ββ1，根据实实测流量Qm及相应落差差ΔZm，计算，，点绘绘Zm-qm关系线，如如果点Zm与与关系线Zm-qm的偏偏差符合定单单一曲线的要要求，则原假假设的β1即即为所求；否否则，再重新新假设一个ββ2，重复上上述作法，直直到点Zm与与关系线Zm-qm的偏偏差符合定单单一曲线的要要求为止。或或者求出关系系点Zm偏离离关系线Zm-qm的标标准差S1（（或方差）：：第二节河河道流量数据据处理四、不稳定的的水位流量关关系曲线的确确定（二）受变动动回水影响的的水位流量关关系曲线qi—校正流流量因数点；；qci—与与qi同水位位下关系线上上的校正流量量因数点；n—实测点次次。4、落差指数数法再假设一个ββ2（>β1），重复上上述步骤，又又可求出标准准差S2。。根据图中ββ-S关系的的变化规律，，再假设几个个β值，就可可优选出最小小S相应的ββ。确定定出出最最优优的的ββ值值，，相相应应的的Zm-qm关关系系曲曲线线即即为为所所求求，，如如图图所所示示。。第二二节节河河道道流流量量数数据据处处理理四、、不不稳稳定定的的水水位位流流量量关关系系曲曲线线的的确确定定（二二））受受变变动动回回水水影影响响的的水水位位流流量量关关系系曲曲线线4、、落落差差指指数数法法②推推流流：：由实实测测的的水水位位Z和和相相应应的的落落差差ΔΔZm，，先先在在Zm-qm关关系系曲曲线线上上查查出出qm值值，，则则相相应应于于Z的的流流量量Qm=(ΔΔZm)βqm第二二节节河河道道流流量量数数据据处处理理四、、不不稳稳定定的的水水位位流流量量关关系系曲曲线线的的确确定定（二二））受受变变动动回回水水影影响响的的水水位位流流量量关关系系曲曲线线4、、落落差差指指数数法法1、、连连时时序序法法连时时序序法法是是参参照照影影响响流流量量的的各各水水力力要要素素的的变变化化规规律律，，直直接接将将水水位位流流量量关关系系点点据据按按时时序序连连成成曲曲线线整整编编流流量量资资料料的的一一种种方方法法。。本法法适用用于于水位位流流量量关关系系受受某某一一因因素素或或多多种种因因素素混混合合影影响响而而连连续续变变化化的的测测站站。。采采用用连连时时序序法法时时，，流流量量测测次次应应较较多多，，并并应应能能控控制制水水位位流流量量关关系系变变化化的的转转折折点点。。第二二节节河河道道流流量量数数据据处处理理四、、不不稳稳定定的的水水位位流流量量关关系系曲曲线线的的确确定定（三三））时时序序型型水水位位流流量量关关系系曲曲线线①分分析析各各时时段段影影响响因因素素，，点点绘绘水水位位流流量量、、水水位位面面积积和和水水位位流流速速关关系系图图，，依依测测点点时时序序分分析析，，并并参参照照水水位位过过程程线线，，根根据据主主要要影影响响因因素素划划分分定定线线时时段段。。第二节节河河道道流量量数据据处理理四、不不稳定定的水水位流流量关关系曲曲线的的确定定（三））时序序型水水位流流量关关系曲曲线②根据据各时时段的的主要要影响响因素素，分分析水水位面面积和和水位位流速速关系系变化化趋势势，依依实测测流量量测点点的顺顺序连连绘水水位流流量关关系曲曲线。。例如如，受受冲淤淤或结结冰等等影响响时，，主要要应参参照用用连时时序法法绘制制的水水位面面积关关系曲曲线和和水位位过程程线的的变化化趋势势来连连线，，如图图所示示。对对于受受洪水水涨落落或变变动回回水影影响的的时段段，则则应参参照水水位流流速关关系曲曲线和和水位位过程程线的的变化化趋势势定线线，如如图所所示。。第二节节河河道道流量量数据据处理理四、不不稳定定的水水位流流量关关系曲曲线的的确定定（三））时序序型水水位流流量关关系曲曲线②连绘绘的水水位流流量关关系曲曲线为为绳套套型曲曲线时时，其其绳套套顶部部或底底部应应分别别与相相应洪洪水峰峰顶或或谷底底水位位相切切。过过渡线线与临临时曲曲线或或稳定定曲线线衔接接时，，亦应应相切切。第二节节河河道道流量量数据据处理理四、不不稳定定的水水位流流量关关系曲曲线的的确定定（三））时序序型水水位流流量关关系曲曲线③推流流时，，用瞬瞬时水水位直直接在在相应应时段段的曲曲线上上查算算流量量。第二节节河河道道流量量数据据处理理四、不不稳定定的水水位流流量关关系曲曲线的的确定定（三））时序序型水水位流流量关关系曲曲线2、连连实测测流量量过程程线法法当测验验河段段受断断面冲冲淤、、变动动回水水、水水草生生长和和结冰冰等多多种因因素影影响时时，水水位流流量关关系紊紊乱，，而流流量变变化又又不大大剧烈烈且测测点较较多时时，可可采用用连实实测流流量过过程线线法。。该法要要求测测次较较多，，能控控制流流量变变化过过程第二节节河河道道流量量数据据处理理四、不不稳定定的水水位流流量关关系曲曲线的的确定定（三））时序序型水水位流流量关关系曲曲线2、连连实测测流量量过程程线法法第二节节河河道道流量量数据据处理理四、不不稳定定的水水位流流量关关系曲曲线的的确定定（三））时序序型水水位流流量关关系曲曲线①在水水位过过程线线图上上，选选用适适当比比例尺尺点绘绘实测测流量量点。。②比较较水位位过程程线与与实测测流量量点的的趋势势，分分析水水位流流量、、水位位面积积、水水位流流速关关系曲曲线，，若受受结冰冰影响响则应应参照照冰情情和气气温变变化过过程，，查补补出缺缺少测测次的的峰顶顶、谷谷底或或起涨涨点的的流量量。第二节节河河道道流量量数据据处理理四、不不稳定定的水水位流流量关关系曲曲线的的确定定（三））时序序型水水位流流量关关系曲曲线2、连连实测测流量量过程程线法法③根据据测站站的特特性，，将实实测流流量点点连成成光滑滑的过过程线线。图分别别为畅畅流期期和封封冻期期连实实测流流量过过程线线法的的示意意图。。第二节节河河道道流量量数据据处理理四、不不稳定定的水水位流流量关关系曲曲线的的确定定（三））时序序型水水位流流量关关系曲曲线2、连连实测测流量量过程程线法法④推流流时，，由指指定时时间直直接在在流量量过程程线上上查读读流量量。第二节节河河道道流量量数据据处理理四、不不稳定定的水水位流流量关关系曲曲线的的确定定（三））时序序型水水位流流量关关系曲曲线2、连连实测测流量量过程程线法法为了正正确绘绘制水水位流流量关关系曲曲线，，按照照国际际标志志化组组织（（ISO））1100/2的要要求，，应进进行三三项检检验：：符号检检验，，适线线检验验，偏偏离数数值检检验。。以上检检验（（及其其它检检验））均属属“假设检检验”的范范畴，，即进进行检检验时时先要要作一一定的的假设设，并并构造造一个个统计计量，，通过过实测测资料料来计计算该该统计计量，，以检检验该该假设设能否否成立立。判判断时时所使使用的的基本本原则则是：：“小小概率率事件件在一一次观观察中中可以以认为为基本本不会会发生生”。。第二节节河河道道流量量数据据处理理七、水水位流流量关关系曲曲线的的检验验作为检检验标标准的的概率率，称称为显著性性水平平，以αα表示示，并并将（（1－－α））称为为置信水平。α的取值值与检验内内容及其控控制条件有有关。根据我国河河流及资料料的具体情情况，进行行符号检验验时，α值值可采用0.25；；适线检验验时，可采采用0.05-0.10；偏偏离数值检检验时，可。。在ISO1100/2中，，建议符号号检验和适适线检验αα值均采用用0.05。当上述三种种检验结果果均接受原原假设时，，应认为定定线正确；；若三种检检验（或其其中一、二二种检验））结果拒绝绝原假设，，则应分析析原因，对对原定线适适当修改，，重新检验验。第二节河河道流量数据据处理七、水位流量量关系曲线的的检验（一）符号检检验符号检验的目目的是判断两两随机变量x和y的概率率分布是否存存在显著性差差异，即对统统计假设H：：P（x）=P（y））进行显著性性检验。对于于水位流量关关系曲线而言言，就是检验所定水位位流量关系曲曲线两侧测点点数目的分配配是否均衡合合理，借以判判断所定关系系曲线是否正正确。进行符号检验验时，应分别别统计测点偏偏离曲线的正正、负号个数数（偏离值为为零者，作为为正、负号测测点各半分配配），按公式式计算统计量量u值并将其其与用给定的的显著性水平平α查表所得得的u1-α/2值比较，当u＜u1-α/2则认为合理，，即接受假设设；否则应拒拒绝原假设。。第二节河河道流量数据据处理七、水位流量量关系曲线的的检验（一）符号检检验第二节河河道流量数据据处理七、水位流量量关系曲线的的检验u—统计量;n—测点点总数；k—正号或负负号个数；p、q—正、、负号概率，，各为0.5；*—连续改正正数（离散型型转换为连续续型）临界值U1-α/2、U1-α表（一）符号检检验第二节河河道流量数据据处理七、水位流量量关系曲线的的检验某站1982年低水流量量测次n=21次,经初初步定线后,统计得到n+=13,n-=8,请判断断定线的合理理性.K=n-=8,n=21,u=0.87,α=0.25,u1-α/2=1.15,u<u1-α/2,定线合理（二）适线检检验适线检验是按水位递升次次序，通过检检验实测点偏偏离曲线正负负符号的排列列情况，借以以检验定线有有无明显系统统偏差。进行适线检验验时，应按测测点水位由低低至高排列顺顺序，从水位位最低的第二二点开始，依依次与前一点点的符号进行行比较，相邻两点同号号者记为“0”，异号者者记为“1””，可得n–1个数号。统统计“1”和和“0”的次次数，取其较较小者并记为为k，按公式式计算统计量量值并将其与与用给定的显显著性水平αα查表3所得得的1-α值值比较，当u＜u1-α则认为合理，，即接受假设设；否则应拒拒绝原假设。。第二节河河道流量数据据处理七、水位流量量关系曲线的的检验（二）适线检检验第二节河河道流量数据据处理七、水位流量量关系曲线的的检验u—统计量；；n—测点总总数；k—“1”或或“0”的个个数，取两者者中的较小者者；p、q—分分别为“1”和“0””的概率，各各为0.5；；（二）适线检检验第二节河河道流量数据据处理七、水位流量量关系曲线的的检验xi(%)1.27-0.345.00-2.70