水文信息技術PPT課件

1、第一節(jié)第一節(jié) 測站考證和水位數據處理測站考證和水位數據處理（二）日平均水位的計算（二）日平均水位的計算 由各次觀測或從自記水位資料上摘錄的瞬時由各次觀測或從自記水位資料上摘錄的瞬時水位值水位值Zi Zi （i=1i=1，2 2，3 3，n n）計算日平均水位）計算日平均水位Z Zdmdm的方法有的方法有算術平均法和面積包圍法兩種算術平均法和面積包圍法兩種。 1 1、算術平均法、算術平均法 如一日內水位變化平緩，或變化雖較大，但如一日內水位變化平緩，或變化雖較大，但觀測或摘錄時距相等時，可采用算術平均法，公觀測或摘錄時距相等時，可采用算術平均法，公式為式為 nZZnidm1第1頁/共100頁第一

2、節(jié)第一節(jié) 測站考證和水位數據處理測站考證和水位數據處理（二）日平均水位的計算（二）日平均水位的計算2 2、面積包圍法、面積包圍法 如一日內水位變化較大且為不等時距觀測或摘錄時，如一日內水位變化較大且為不等時距觀測或摘錄時，應采用面積包圍法。面積包圍法又稱梯形面積法，它是將應采用面積包圍法。面積包圍法又稱梯形面積法，它是將本日本日0-240-24時內的水位過程線所包圍的面積，除以一日時間時內的水位過程線所包圍的面積，除以一日時間（即（即2424小時）而得，計算公式為小時）而得，計算公式為)(.)()(4811132221110nnnnndmtZttZttZttZtZZ第2頁/共100頁計算題計算

3、題某河某站某河某站7 7月月5 5日日7 7日日水位變化過程如圖所示，水位變化過程如圖所示，試用面積包圍法推求試用面積包圍法推求6 6日的平均水位。日的平均水位。第3頁/共100頁計算題計算題按照下圖資料計算斷面按照下圖資料計算斷面流量和斷面平均流速。流量和斷面平均流速。第4頁/共100頁計算題計算題第5頁/共100頁第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理 實測流量資料是一種實測流量資料是一種不連續(xù)的原始水文資料不連續(xù)的原始水文資料，一般不能滿足國民經濟各部門對流量資料的要求。一般不能滿足國民經濟各部門對流量資料的要求。 流量數據處理就是對原始流量資料按科學方流量數據處理就是對原始流量

4、資料按科學方法和統一的技術標準與格式進行整理、分析、統法和統一的技術標準與格式進行整理、分析、統計、審查、匯編和刊印的全部工作，以便得到具計、審查、匯編和刊印的全部工作，以便得到具有有足夠精度的、系統的、連續(xù)的流量資料足夠精度的、系統的、連續(xù)的流量資料。第6頁/共100頁第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理 流量數據處理的方法很多，歸納起來大體可分為兩流量數據處理的方法很多，歸納起來大體可分為兩類：即基本方法和輔助方法。類：即基本方法和輔助方法。 基本方法基本方法以水位流量關系曲線法應用最廣，它是通以水位流量關系曲線法應用最廣，它是通過實測資料建立水位與流量之間的關系曲線，用水位變化

5、過實測資料建立水位與流量之間的關系曲線，用水位變化過程來推求流量變化過程。過程來推求流量變化過程。 輔助方法輔助方法是在難于建立水位流量關系時，通過其它是在難于建立水位流量關系時，通過其它途徑來間接推求流量，如流量過程線法、上下游測站水文途徑來間接推求流量，如流量過程線法、上下游測站水文要素相關法、降雨徑流相關法等。一般說來，處理方法的要素相關法、降雨徑流相關法等。一般說來，處理方法的選擇與測驗河段的水力特性、測站控制條件及測驗條件有選擇與測驗河段的水力特性、測站控制條件及測驗條件有關，在滿足控制精度的前提下應力求簡單、合理，全年可關，在滿足控制精度的前提下應力求簡單、合理，全年可視情況分期選

6、用不同的整編方法。視情況分期選用不同的整編方法。第7頁/共100頁第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理 流量數據處理主要包括定線和推流兩個環(huán)節(jié)。流量數據處理主要包括定線和推流兩個環(huán)節(jié)。 定線定線是指建立流量與某種或兩種以上實測水是指建立流量與某種或兩種以上實測水文要素間關系的工作文要素間關系的工作 推流推流則是根據已建立的水位或其它水文要素則是根據已建立的水位或其它水文要素與流量的關系來推求流量。與流量的關系來推求流量。第8頁/共100頁一、河道流量數據處理的工作內容一、河道流量數據處理的工作內容 編制實測流量成果表和實測大斷面成果表；編制實測流量成果表和實測大斷面成果表； 繪制水位

7、流量、水位面積、水位流速關系曲繪制水位流量、水位面積、水位流速關系曲線；線； 水位流量關系曲線分析和檢驗；水位流量關系曲線分析和檢驗； 數據整理；數據整理； 整編逐日平均流量表及洪水水文要素摘錄表；整編逐日平均流量表及洪水水文要素摘錄表； 繪制逐時或逐日平均流量過程線；繪制逐時或逐日平均流量過程線； 單站合理性檢查；單站合理性檢查； 編制河道流量資料整編說明表。編制河道流量資料整編說明表。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理第9頁/共100頁二、水位流量關系分析二、水位流量關系分析 一個測站的水位流量關系，是指測站基本水一個測站的水位流量關系，是指測站基本水尺斷面處的水位與通過該斷面

8、的流量之間的關系。尺斷面處的水位與通過該斷面的流量之間的關系。 水位流量關系可分為水位流量關系可分為穩(wěn)定和不穩(wěn)定穩(wěn)定和不穩(wěn)定兩類，它兩類，它們的性質可以通過水位流量關系曲線分析得出。們的性質可以通過水位流量關系曲線分析得出。V第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理第10頁/共100頁二、水位流量關系分析二、水位流量關系分析（一）穩(wěn)定的水位流量關系（一）穩(wěn)定的水位流量關系 穩(wěn)定的水位流量關系是指同一水位只有一個相應流量，穩(wěn)定的水位流量關系是指同一水位只有一個相應流量，其關系呈單一的曲線，并應滿足水力學中的曼寧公式：其關系呈單一的曲線，并應滿足水力學中的曼寧公式： Q=A Q=A 2132

9、1sRnV V第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理Q-Q-流量；流量；A-A-斷面面積；斷面面積；- -斷面平均流速；斷面平均流速；n-n-河床糙率；河床糙率；R R水力半徑水力半徑, ,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，要使水位流量關系保持穩(wěn)定，必須在同一上式表明，要使水位流量關系保持穩(wěn)定，必須在同一水位下，斷面面積水位下，斷面面積A A、水力半徑、水力半徑R R、河床糙率、河床糙率n n和水面比降和水面比降s s等因素均保持不變，或者各因素雖有變化，但對流量的影等因素均保持不變，或者各因素雖有變化，但對流量的影響能互相補償。響能互

10、相補償。第11頁/共100頁 在測站控制良好、在測站控制良好、河床穩(wěn)定的情況下，該河床穩(wěn)定的情況下，該測站的水位流量可以保測站的水位流量可以保持穩(wěn)定的單一關系，點持穩(wěn)定的單一關系，點繪出的水位流量關系曲繪出的水位流量關系曲線，其線，其點據比較密集，點據比較密集，分布成一帶狀，沒有系分布成一帶狀，沒有系統的偏差統的偏差。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理二、水位流量關系分析二、水位流量關系分析（一）穩(wěn)定的水位流量關系（一）穩(wěn)定的水位流量關系第12頁/共100頁 作圖時，以同一水位為作圖時，以同一水位為縱坐標，自左至右，依此以縱坐標，自左至右，依此以流量、面積、流速為橫坐標流量、面積、

11、流速為橫坐標點繪于坐標紙上，選定適當點繪于坐標紙上，選定適當比例尺，比例尺，使水位流量、水位使水位流量、水位面積、水位流速關系曲線分面積、水位流速關系曲線分別與橫坐標大致成別與橫坐標大致成45450 0、60600 0、60600 0的交角，并使三曲線互的交角，并使三曲線互不相交不相交。推流時，在穩(wěn)定的。推流時，在穩(wěn)定的水位流量關系曲線上，由已水位流量關系曲線上，由已知的水位過程便可求得相應知的水位過程便可求得相應的流量過程。的流量過程。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理二、水位流量關系分析二、水位流量關系分析（一）穩(wěn)定的水位流量關系（一）穩(wěn)定的水位流量關系第13頁/共100頁第二

12、節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理二、水位流量關系分析二、水位流量關系分析（二）不穩(wěn)定的水位流量關系（二）不穩(wěn)定的水位流量關系 在天然河道里，測流斷面各項水力因素在天然河道里，測流斷面各項水力因素的變化對水位流量關系的影響不能相互補償，的變化對水位流量關系的影響不能相互補償，是位流量關系難以保持穩(wěn)定。因此，同一水是位流量關系難以保持穩(wěn)定。因此，同一水位不同時期斷面通過的流量不是一個定值，位不同時期斷面通過的流量不是一個定值，點繪出的水位流量關系曲線，其點繪出的水位流量關系曲線，其點據分布比點據分布比較散亂較散亂. . 一般說來，天然河道的水位流量關系是一般說來，天然河道的水位流量關系是

13、不穩(wěn)定的，不穩(wěn)定的，其原因是：其原因是：第14頁/共100頁1 1、河槽沖淤影響、河槽沖淤影響 受沖淤影響的水位流量關系，由于同一水位的斷面面受沖淤影響的水位流量關系，由于同一水位的斷面面積增大或減小，使水位流量關系受到斷面沖淤變化的影響。積增大或減小，使水位流量關系受到斷面沖淤變化的影響。當河槽受沖時，斷面面積增大，同一水位的流量變大；當當河槽受沖時，斷面面積增大，同一水位的流量變大；當河槽淤積時，斷面面積減小，同一水位的流量變小。河槽淤積時，斷面面積減小，同一水位的流量變小。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理二、水位流量關系分析二、水位流量關系分析（二）不穩(wěn)定的水位流量關系（二

14、）不穩(wěn)定的水位流量關系 若沖淤時段有規(guī)律，水位流量關系能保持穩(wěn)定狀態(tài)，若沖淤時段有規(guī)律，水位流量關系能保持穩(wěn)定狀態(tài)，則可分別確定不同時段的水位流量關系曲線，從各自相應則可分別確定不同時段的水位流量關系曲線，從各自相應時段的水位流量關系曲線上，由水位推求相應的流量。時段的水位流量關系曲線上，由水位推求相應的流量。第15頁/共100頁2 2、洪水漲落影響、洪水漲落影響 受洪水漲落影響的水位流量關系，受洪水漲落影響時，受洪水漲落影響的水位流量關系，受洪水漲落影響時，由于洪水波產生附加比降的影響，使洪水過程的流速與同由于洪水波產生附加比降的影響，使洪水過程的流速與同水位下穩(wěn)定流相比，漲水時流速增大，流

15、量也增大；落水水位下穩(wěn)定流相比，漲水時流速增大，流量也增大；落水時，則相反。即漲水點偏右，落水點偏左，峰、谷點居中時，則相反。即漲水點偏右，落水點偏左，峰、谷點居中間，一次洪水過程的水位流量關系曲線依時序形成一條逆間，一次洪水過程的水位流量關系曲線依時序形成一條逆時針方向的繩套曲線。時針方向的繩套曲線。 受洪水漲落影響的水位流量關系可按漲落過程定線，受洪水漲落影響的水位流量關系可按漲落過程定線，然后由水位推求流量。然后由水位推求流量。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理二、水位流量關系分析二、水位流量關系分析（二）不穩(wěn)定的水位流量關系（二）不穩(wěn)定的水位流量關系2132*)(1ssRn

16、QmdtdZVSQQccm11第16頁/共100頁3 3、變動回水影響、變動回水影響 受變動回水影響的水位流量關系，由于受下游干支流受變動回水影響的水位流量關系，由于受下游干支流漲水，或下游閘門關閉等影響，引起回水頂托，致使水位漲水，或下游閘門關閉等影響，引起回水頂托，致使水位抬高，水面比降變小，與不受回水頂托影響比較，同水位抬高，水面比降變小，與不受回水頂托影響比較，同水位下的流量變小?；厮斖杏鷩乐?，水面比降變得愈小，同下的流量變小?；厮斖杏鷩乐?，水面比降變得愈小，同水位的流量較穩(wěn)定流時減少得愈多。所以，受變動回水影水位的流量較穩(wěn)定流時減少得愈多。所以，受變動回水影響的水位流量關系點據偏

17、向穩(wěn)定的水位流量關系曲線的左響的水位流量關系點據偏向穩(wěn)定的水位流量關系曲線的左邊。邊。 在受變動回水影響下，可以比降為參數確定出一組水在受變動回水影響下，可以比降為參數確定出一組水位流量關系曲線，以備由水位推求流量時使用。位流量關系曲線，以備由水位推求流量時使用。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理二、水位流量關系分析二、水位流量關系分析（二）不穩(wěn)定的水位流量關系（二）不穩(wěn)定的水位流量關系第17頁/共100頁4 4、水生植物影響、水生植物影響 受水生植物影響的水位流量關系，在水生植物生長期，受水生植物影響的水位流量關系，在水生植物生長期，過水面積減小，糙率增大，水位流量關系點據逐漸左

18、移；過水面積減小，糙率增大，水位流量關系點據逐漸左移；在水生植物衰枯期，水位流量關系點據則逐漸右移。在水生植物衰枯期，水位流量關系點據則逐漸右移。5 5、結冰影響、結冰影響 受結冰影響的水位流量關系，水位流量關系點據的分受結冰影響的水位流量關系，水位流量關系點據的分布，布，總的趨勢是偏在暢流期水位流量關系曲線的左邊總的趨勢是偏在暢流期水位流量關系曲線的左邊。上述影響因素往往是同時存在，稱為受混合因素影響的水上述影響因素往往是同時存在，稱為受混合因素影響的水位流量關系。在混合因素的影響下，隨著起主導作用的某位流量關系。在混合因素的影響下，隨著起主導作用的某種主要因素的變化，其水位流量關系點據亦隨

19、之變化。種主要因素的變化，其水位流量關系點據亦隨之變化。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理二、水位流量關系分析二、水位流量關系分析（二）不穩(wěn)定的水位流量關系（二）不穩(wěn)定的水位流量關系第18頁/共100頁三、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定三、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定 對于測站控制良好，各級水位流量關系都保對于測站控制良好，各級水位流量關系都保持穩(wěn)定的測站，定線精度符合規(guī)范要求，可采用持穩(wěn)定的測站，定線精度符合規(guī)范要求，可采用單一曲線法定線推流。在實際應用中，單一曲線單一曲線法定線推流。在實際應用中，單一曲線法有法有圖解法和解析法圖解法和解析法兩種型式。兩種型式。第二節(jié)第二節(jié) 河道流

20、量數據處理河道流量數據處理第19頁/共100頁三、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定三、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（一）單一曲線圖解法（一）單一曲線圖解法第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理 將各次測流時的實測水位、過水斷面面積、斷面平將各次測流時的實測水位、過水斷面面積、斷面平均流速和流量成果進行審查，并列出實測水位、面積、流均流速和流量成果進行審查，并列出實測水位、面積、流速和流量成果表。速和流量成果表。第20頁/共100頁 根據水位、面積、流速和流量成果表，以水位為縱根據水位、面積、流速和流量成果表，以水位為縱坐標，橫坐標用三種比例尺分別代表面積、平均流速和流坐標，橫坐標用三種比例

21、尺分別代表面積、平均流速和流量，將水位面積、水位流速和水位流量相應數據點繪在坐量，將水位面積、水位流速和水位流量相應數據點繪在坐標紙上，通過點群中心分別繪出相應的三條平滑的關系曲標紙上，通過點群中心分別繪出相應的三條平滑的關系曲線。線。 檢查水位流量關系圖。所繪的三條關系曲線，應互檢查水位流量關系圖。所繪的三條關系曲線，應互相對照，使在曲線上查讀的各級水位的流量，應等于面積相對照，使在曲線上查讀的各級水位的流量，應等于面積和流速的乘積，即和流速的乘積，即QAVQAV，其偏差應不超過，其偏差應不超過2%-3%2%-3%。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理三、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確

22、定三、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（一）單一曲線圖解法（一）單一曲線圖解法第21頁/共100頁 解析法就是用數學模型來擬合曲線，常用的數學模型解析法就是用數學模型來擬合曲線，常用的數學模型有以下幾種：有以下幾種： 1 1、指數方程、指數方程 Q=C ZeQ=C Zen n InQ=lnC+ nInZe InQ=lnC+ nInZe 2 2、對數函數方程、對數函數方程 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、多項式方程、多項式方程 Q= aQ= a0 0+ a+

23、a1 1Ze+ aZe+ a2 2ZeZe2 2 + +.+ a.+ am mZeZem m第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理三、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定三、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（二）單一曲線解析法（二）單一曲線解析法第22頁/共100頁 對于穩(wěn)定的水位流量關系，其基本關系線為對于穩(wěn)定的水位流量關系，其基本關系線為單一關系線，人工整編一般是通過實測關系點的單一關系線，人工整編一般是通過實測關系點的點群中心，用適線法定出關系曲線；用計算機整點群中心，用適線法定出關系曲線；用計算機整編時，一般用一定的數學方程（公式）或稱數學編時，一般用一定的數學方程（公式）或稱數學模型對實

24、測關系點進行擬合（模擬）。模型對實測關系點進行擬合（模擬）。三、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定三、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（二）單一曲線解析法（二）單一曲線解析法第23頁/共100頁 單一曲線法推流，應結合測站特性，應用插值法或單一曲線法推流，應結合測站特性，應用插值法或通過選用下列適當的數學模型來擬合水位流量關系曲線，通過選用下列適當的數學模型來擬合水位流量關系曲線，然后用水位推算流量。然后用水位推算流量。 1 1、指數方程、指數方程 Q=CZeQ=CZen n 或或 lnQ=lnC+nlnZelnQ=lnC+nlnZe Q Q流量流量 ZeZe水位水位Z Z與一常數與一常數Z Z0 0（

25、斷流水位）之差，即（斷流水位）之差，即Ze=Z-ZZe=Z-Z0 0 C C、n n待定系數、指數，為常數。待定系數、指數，為常數。三、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定三、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（二）單一曲線解析法（二）單一曲線解析法第24頁/共100頁 2 2、對數函數方程、對數函數方程 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待定系數。待定系數。 3 3、多項式方程、多項式方程 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待定系數。待定系數。 4 4、冪指數方程、冪指數方程 Q=c(Ze+)Q=c(Ze+) c c、待定系數、指數。待定系數、指數。 5 5、拋物線方程、拋物線方程 Q=AQ=A0 0+A+A1 1Ze+AZe+A2 2ZeZe2 2 A A0 0、A A1 1、A A2 2待定系數。待定系數。三、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定三、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（二）單一曲線解析法（二）單一曲線解析法第25頁/共100頁（二）正交函數法（二）正交函數法 在數學上，在數學上，“正交正交”即垂直之意。即

27、垂直之意。n n維矢量維矢量a a、b b正交正交的條件是：的條件是： a ai ib bi i=0=0 若取若取3 3階對數函數方程，則有階對數函數方程，則有 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 將上式通過變換，找到一組相互正交的變量將上式通過變換，找到一組相互正交的變量X X的函數，的函數，對對3 3階曲線而言，便有階曲線而言，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單一關系線的擬合單一關系線的擬合第26頁/共100頁 可以證明，式中可以證明，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各項均為零，即對各項均為零，即對P P0 0、P P1 1、P P2 2、P P3 3之間，任之間，任意兩函數都相互正交。于是，可以將式用正交函數表示為意兩函數都相互正交。于是，可以將式用正交函數表示為 Y=aY=a0 0+a

29、+a1 1P+aP+a2 2P P2 2+a+a3 3P P3 3式中參數式中參數a a0 0、a a1 1、a a2 2、a a3 3分別為分別為 nYa02111PYPa2222PYPa2333PYPa 實際應用中，可將測點按水位實際應用中，可將測點按水位Z Z從低到高排列從低到高排列，在最，在最低水位與河底之間選擇斷流水位低水位與河底之間選擇斷流水位Z Z0 0值，計算值，計算X X、Y Y，計算，計算P P0 0、P P1 1、P P2 2、P P3 3諸值，并計算參數諸值，并計算參數a a0 0、a a1 1、a a2 2、a a3 3，代入方程式，代入方程式，即可求得選配方程的具體

30、表達式。即可求得選配方程的具體表達式。單一關系線的擬合單一關系線的擬合第27頁/共100頁 如果正交函數為如果正交函數為m m階，即階，即 Y=aY=a0 0+a+a1 1P+aP+a2 2P P2 2+a+a3 3P P3 3+ +a+am mP Pm m 正交函數正交函數P Pi i(i=0(i=0m)m)可用下面的通式確定：可用下面的通式確定： 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而參數而參數a ai i(i=0(i=0、1 1、2 2、3 3、

31、m)m)可用下面的通式確定：可用下面的通式確定：2iiiPYPa單一關系線的擬合單一關系線的擬合第28頁/共100頁 用正交函數選配曲線的用正交函數選配曲線的突出優(yōu)點突出優(yōu)點是可以進行是可以進行“遞推遞推”計算。對于水位流量關系曲線來說，可計算。對于水位流量關系曲線來說，可以先從以先從X-YX-Y的一階直線（的一階直線（Y=aY=a0 0+a+a1 1P P）開始，如不滿）開始，如不滿意，可配二階曲線（意，可配二階曲線（Y=aY=a0 0+a+a1 1P+aP+a2 2P P2 2），如仍不滿意，），如仍不滿意，再選配三階至更高階曲線，直至滿意為止。實際再選配三階至更高階曲線，直至滿意為止。實

32、際上，一般用到三階即可滿足要求。上，一般用到三階即可滿足要求。 用正交函數選配曲線的結果也要在進行適當用正交函數選配曲線的結果也要在進行適當檢驗后，才能用所建立的數學模型進行推流。檢驗后，才能用所建立的數學模型進行推流。 單一關系線的擬合單一關系線的擬合第29頁/共100頁單一關系線的擬合單一關系線的擬合第30頁/共100頁 當測驗河段受斷面沖淤、洪水漲落、變動回水或其它當測驗河段受斷面沖淤、洪水漲落、變動回水或其它因素的個別或綜合影響，使水位流量關系不呈單一關系時，因素的個別或綜合影響，使水位流量關系不呈單一關系時，水位流量關系的確定方法歸納起來分為兩種類型。水位流量關系的確定方法歸納起來分

33、為兩種類型。 (1)(1)水力因素型水力因素型，這一類型的方法均可表示為，這一類型的方法均可表示為Q=f(ZQ=f(Z，x)x)的形式，的形式，x x為某一水力因素。其方法的原理都來自于水為某一水力因素。其方法的原理都來自于水力學的推導，故理論性較強，所要求的測點少，且適于計力學的推導，故理論性較強，所要求的測點少，且適于計算機作單值化處理。算機作單值化處理。 (2)(2)時序型，時序型，表示為表示為Q=f(ZQ=f(Z，t)t)，t t為時間。時序型的為時間。時序型的方法原理是以水流的連續(xù)性為基礎，因而要求測點多且準方法原理是以水流的連續(xù)性為基礎，因而要求測點多且準確，能控制流量的變化轉折。

34、方法適用范圍較廣，但有時確，能控制流量的變化轉折。方法適用范圍較廣，但有時間性。間性。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定第31頁/共100頁四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定處理方法處理方法穩(wěn)定穩(wěn)定洪水漲落洪水漲落變動回水變動回水沖淤沖淤水草水草結冰結冰混合混合類型類型校正因數法校正因數法1落差比例法落差比例法1抵償河長法抵償河長法1落差法（等、正常、定）落差法（等、正常、定）1落差指數法落差指數法1臨時曲線法臨時曲線法2改正水位法改正水位法2連時序法連時序法2連實測流量過程線法連

35、實測流量過程線法2改正系數法改正系數法2單一線法單一線法1第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理流量數據處理方法及其適用條件流量數據處理方法及其適用條件第32頁/共100頁（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線 由于洪水波在河道傳播過程中產生附加比降，使水位由于洪水波在河道傳播過程中產生附加比降，使水位流量關系呈流量關系呈逆時針繩套形曲線逆時針繩套形曲線，通常采用，通常采用水力因數型方法水力因數型方法來整編受洪水漲落影響的流量資料。水力因數型方法有來整編受洪水漲落影響的流量資料。水力因數型方法有校校正因數法和抵償河長法正因數法和抵償河長法兩種。兩種

36、。VSc1第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定1 1、校正因數法、校正因數法 校正因數法是以洪水流量方程為基礎，通過試算法校正因數法是以洪水流量方程為基礎，通過試算法（或稱試錯法）建立（或稱試錯法）建立Z ZQc Qc 和和Z-Z- 兩條關系曲線來整兩條關系曲線來整編流量資料的一種方法。采用校正因數法時，水位流量關編流量資料的一種方法。采用校正因數法時，水位流量關系宜呈單式繩套，對復式繩套應分割后分別進行校正。系宜呈單式繩套，對復式繩套應分割后分別進行校正。第33頁/共100頁 假定同水位不同漲落率的流量符合下式：假

37、定同水位不同漲落率的流量符合下式：dtdZVSQQccm11dtdZVSc1第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線1 1、校正因數法、校正因數法 Qm- Qm-受洪水影響時的流量；受洪水影響時的流量；Qc-Qc-與與QmQm同水位的穩(wěn)定流同水位的穩(wěn)定流流量；流量；V-V-洪水波傳播速度；洪水波傳播速度；Sc-Sc-穩(wěn)定流時的比降；穩(wěn)定流時的比降； -漲落率；漲落率； -校正因數。校正因數。dtdZVSc1 定線時，已知實測流量定線時，已知實測流

38、量Qm Qm ，漲落率，漲落率 可由水位過程可由水位過程線算出（通常用有限差代替），未知量有穩(wěn)定流流量線算出（通常用有限差代替），未知量有穩(wěn)定流流量QcQc和和校正因數校正因數 ，不能直接求解，只能采用試算法，不能直接求解，只能采用試算法第34頁/共100頁 將實測的水將實測的水位位Z Z和流量和流量QmQm點繪點繪在在Z-QZ-Q關系圖上，關系圖上，根據實測點中漲落根據實測點中漲落率率 近似為零的點，近似為零的點，試定一條穩(wěn)定的水試定一條穩(wěn)定的水位流量關系曲線位流量關系曲線Z-Z-QcQc，如圖中的，如圖中的A A線。線。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系

39、曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線1 1、校正因數法、校正因數法tZ第35頁/共100頁根據水位過程計根據水位過程計算各測點的漲落算各測點的漲落率率 ，由實測點的，由實測點的水位水位Z Z在在Z-QcZ-Qc關系關系線上查得相應的線上查得相應的QcQc值，按公式計算各值，按公式計算各測點的校正因數測點的校正因數 ，再點繪再點繪Z- Z- 關系關系點，并通過中心定點，并通過中心定線，如圖中的線，如圖中的B B線。線。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位

40、流量關系曲線的確定（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線1 1、校正因數法、校正因數法tZVSc1VSc1dtdZVSQQccm11第36頁/共100頁檢驗檢驗Z-QcZ-Qc關系曲線：用各關系曲線：用各實測點的水位在關系線實測點的水位在關系線Z- Z- 上推得上推得 ，再用公式反算出，再用公式反算出QcQc值，如果與關系線的偏差值，如果與關系線的偏差符合定單一曲線的要求，則符合定單一曲線的要求，則認為原定的曲線合格；否則，認為原定的曲線合格；否則，應對原定曲線應對原定曲線Z- QcZ- Qc進行修正，進行修正，再重復上述步驟。必要時，再重復上述步驟。必要

41、時，則可修正則可修正Z- Z- 關系曲線。關系曲線。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線1 1、校正因數法、校正因數法VSc1VSc1VSc1dtdZVSQQccm11第37頁/共100頁推流：根據水位推流：根據水位過程過程Z-tZ-t計算漲落計算漲落率率 ，再由水位，再由水位Z Z在在Z-QcZ-Qc和和Z- Z- 關關系線上分別推得系線上分別推得QcQc和和 值，按公式計值，按公式計算算QmQm即為所求流量。即為所求流量。第二節(jié)第二節(jié) 河

42、道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線1 1、校正因數法、校正因數法tZVSc1VSc1dtdZVSQQccm11第38頁/共100頁 校正因數法校正因數法是在同一個斷面上的水位與流量，是在同一個斷面上的水位與流量，通過校正因數建立一個單一的水位流量關系曲線通過校正因數建立一個單一的水位流量關系曲線Z-QcZ-Qc； 抵償河長法抵償河長法則是用中斷面的水位與下斷面的則是用中斷面的水位與下斷面的流量建立關系。流量建立關系。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數

43、據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線2 2、抵償河長法、抵償河長法第39頁/共100頁 抵償河長抵償河長: :能使中斷面的水位與下斷面的流量呈單一能使中斷面的水位與下斷面的流量呈單一關系的河段長。關系的河段長。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線2 2、抵償河長法、抵償河長法 在漲洪時，由于水面比降變陡，即附加比降為正，使在漲洪時

44、，由于水面比降變陡，即附加比降為正，使流量增加；而在下斷面則由于水位降低，即過水斷面減小，流量增加；而在下斷面則由于水位降低，即過水斷面減小，使流量減少。我們可以移動下斷面，使其減少的流量與因使流量減少。我們可以移動下斷面，使其減少的流量與因水面比降變陡而增加的流量正好相等，此時水面比降變陡而增加的流量正好相等，此時中斷面的水位中斷面的水位與下斷面的流量則呈穩(wěn)定流的水位流量關系與下斷面的流量則呈穩(wěn)定流的水位流量關系。由此確定的。由此確定的河段長即為抵償河長。河段長即為抵償河長。第40頁/共100頁 采用抵償河長法時，采用抵償河長法時，測驗河段宜基本穩(wěn)定，且下游測驗河段宜基本穩(wěn)定，且下游不受變動

45、回水影響。不受變動回水影響。 由于使用抵償河長法的角度不同，定線、推流的具由于使用抵償河長法的角度不同，定線、推流的具體方法有體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兩種，其兩種，其共同點共同點是都不直接計算抵償河長，而用試算法（或稱試錯法）確是都不直接計算抵償河長，而用試算法（或稱試錯法）確定穩(wěn)定流的水位流量關系。定穩(wěn)定流的水位流量關系。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線2 2、抵償河長法、抵償河長法第41頁/共1

46、00頁（1 1）上游站水位法）上游站水位法 上游斷面的位置用試錯法確定上游斷面的位置用試錯法確定。這時，在上游。這時，在上游L/2L/2附附近幾個斷面分別設立幾組水尺同時觀測水位，并分別建立近幾個斷面分別設立幾組水尺同時觀測水位，并分別建立各斷面水位與測流斷面流量的關系，其中水位流量呈單一各斷面水位與測流斷面流量的關系，其中水位流量呈單一曲線的那組點據水尺所在斷面，即為抵償河長的中斷面。曲線的那組點據水尺所在斷面，即為抵償河長的中斷面。 推流時，用上游站水位推流時，用上游站水位Z Z直接在建立的直接在建立的Z-QZ-Q關系曲線上關系曲線上查讀流量。查讀流量。 這種方法由于所設水尺組較多，觀測工

47、作量大，因此這種方法由于所設水尺組較多，觀測工作量大，因此實際應用不多。實際應用不多。 第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線2 2、抵償河長法、抵償河長法第42頁/共100頁（2 2）本站水位后移法）本站水位后移法 根據抵償河長的概念，根據抵償河長的概念，用本站實測流量與其測流時間用本站實測流量與其測流時間后移一個時段的水位建立關系后移一個時段的水位建立關系，使繩套曲線轉化為單一水，使繩套曲線轉化為單一水位流量關系曲線。后移的時間為洪水波在位

48、流量關系曲線。后移的時間為洪水波在1/21/2抵償河長上抵償河長上的傳播時間。在此，它是用同一測站兩水位在時間上的后的傳播時間。在此，它是用同一測站兩水位在時間上的后移來代替兩斷面在空間上的后移。移來代替兩斷面在空間上的后移。四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線2 2、抵償河長法、抵償河長法第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理第43頁/共100頁 確定后移時間初值確定后移時間初值：通過實測的水位流量關系通過實測的水位流量關系點據中漲落率為零的點初點據中漲落率為零的點初定一條水位

49、流量關系曲線，定一條水位流量關系曲線，挑選幾個具有代表性的漲挑選幾個具有代表性的漲落率較大的測點，分別求落率較大的測點，分別求出各測點距初定水位流量出各測點距初定水位流量關系線的水位縱差，除以關系線的水位縱差，除以相應測點的漲落率，求其相應測點的漲落率，求其平均時間，作為后移時段平均時間，作為后移時段的初始值的初始值t t；四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線2 2、抵償河長法、抵償河長法第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理（2 2）本站水位后移法）本站水位后移法第44頁/共1

50、00頁 用用試算法試算法確定確定Zt+Zt+t-Qtt-Qt關系曲線：關系曲線：以所選后移時段的初始值以所選后移時段的初始值t t為基礎，用為基礎，用實測流量實測流量QtQt與其相應的平均測流時間后與其相應的平均測流時間后移一個時段的水位移一個時段的水位Zt+Zt+t t點繪關系圖。點繪關系圖。若發(fā)現水位流量關系仍為繩套，僅幅度若發(fā)現水位流量關系仍為繩套，僅幅度變小時，說明變小時，說明t t值過短；若發(fā)現水位流值過短；若發(fā)現水位流量關系的繩套呈順時針時，說明量關系的繩套呈順時針時，說明t t值過值過長，長，按此規(guī)律便能很快試錯出所需的按此規(guī)律便能很快試錯出所需的t t值。值。四、不穩(wěn)定的水位流

51、量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線2 2、抵償河長法、抵償河長法第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理（2 2）本站水位后移法）本站水位后移法第45頁/共100頁 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，即可直接在所定單一曲線上查得流量。例單一曲線上查得流量。例如，當如，當t =1t =1小時，如需小時，如需推求推求8 8時的流量，只需用時的流量，只需用9 9時的水位在所定單一曲線時的水位在所定單一曲線上查讀流量即可。上查讀流量即可。四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不

52、穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線（一）受洪水漲落影響的水位流量關系曲線2 2、抵償河長法、抵償河長法第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理（2 2）本站水位后移法）本站水位后移法第46頁/共100頁 在斷面穩(wěn)定、河道順直時，式中的糙率在斷面穩(wěn)定、河道順直時，式中的糙率n n、斷面面積、斷面面積A A和水力半徑和水力半徑R R一般均為水位一般均為水位Z Z的函數，且流速水頭的沿程變的函數，且流速水頭的沿程變化也可忽略，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來代替。來代替。 在某水位時，因變動回水影響程度不同，流量也

53、隨之在某水位時，因變動回水影響程度不同，流量也隨之不同，兩流量之比為不同，兩流量之比為21321eSARnQ 212121232211322111SSSARnSARnQQ第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（二）受變動回水影響的水位流量關系曲線（二）受變動回水影響的水位流量關系曲線 受變動回水影響的水流一般可認為是恒定漸變流，其受變動回水影響的水流一般可認為是恒定漸變流，其流量與各水力因素間的關系可用曼寧公式表示，即流量與各水力因素間的關系可用曼寧公式表示，即第47頁/共100頁 實際上，河流縱比降指數的平均值只是近

54、似等于實際上，河流縱比降指數的平均值只是近似等于1/21/2，為適應不同河流特性，將上式寫成普遍形式為為適應不同河流特性，將上式寫成普遍形式為eSSQQ21212121ZZQQ第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（二）受變動回水影響的水位流量關系曲線（二）受變動回水影響的水位流量關系曲線 上式中指數上式中指數e e ，表示水流的沿程能量損失與流速之間，表示水流的沿程能量損失與流速之間的指數關系。一般河流的水面比降等于河段上下游兩斷面的指數關系。一般河流的水面比降等于河段上下游兩斷面之間的水位差之間的水位差Z Z（即落

55、差）與斷面間距的比值，故也可（即落差）與斷面間距的比值，故也可用落差的形式來表示。為區(qū)別起見，指數改用用落差的形式來表示。為區(qū)別起見，指數改用來代替，來代替，這樣便有這樣便有 第48頁/共100頁 可見變動回水影響的河流流量不僅與測流斷面的水位可見變動回水影響的河流流量不僅與測流斷面的水位有關，還與測驗河段的比降或落差有關，因此可將流量表有關，還與測驗河段的比降或落差有關，因此可將流量表示為示為 Q=f(Z,Q=f(Z,Z)Z) 上式即為受變動回水影響的流量資料整編的基本公式，上式即為受變動回水影響的流量資料整編的基本公式，對應的整編方法便稱為對應的整編方法便稱為落差法落差法。 實際應用中，由

56、于對上式中落差處理方式的不同，具實際應用中，由于對上式中落差處理方式的不同，具體整編方法便有許多種，常用的有體整編方法便有許多種，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數法。正常落差法和落差指數法。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（二）受變動回水影響的水位流量關系曲線（二）受變動回水影響的水位流量關系曲線2121ZZQQ第49頁/共100頁1 1、等落差法、等落差法 等落差法等落差法適用于適用于斷面基本穩(wěn)定的測站。采用等落差法斷面基本穩(wěn)定的測站。采用等落差法時，用上、下水尺斷面間的落差

57、計算的比降應能代表基本時，用上、下水尺斷面間的落差計算的比降應能代表基本水尺斷面處的水面比降；各級水位、各種落差情況下，測水尺斷面處的水面比降；各級水位、各種落差情況下，測點較多并均勻分布。點較多并均勻分布。 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第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（二）受變動回水影響的水位流量關系曲線（二）受變動回水影響的水位流量關系曲線 同水位流量比；同水位流量比； 同水位落差比；同水位落差比；指數。指數。第50頁/共100

58、頁1 1、等落差法、等落差法具體步驟如下：具體步驟如下： 計算各實測點的落差值，按落差值的大小排隊。計算各實測點的落差值，按落差值的大小排隊。 根據落差變幅和測點分布，根據落差變幅和測點分布，劃分等落差點組劃分等落差點組，每組，每組落差的均值代表該組的等落差，分別定出各組測點的水位落差的均值代表該組的等落差，分別定出各組測點的水位流量關系曲線，并按照次序編號。流量關系曲線，并按照次序編號。 推流時，根據落差確定推流曲線線號，由水位在相推流時，根據落差確定推流曲線線號，由水位在相應的曲線上推算流量；當落差值在相鄰曲線落差值之間時，應的曲線上推算流量；當落差值在相鄰曲線落差值之間時，在兩根曲線間內

59、查推流。在兩根曲線間內查推流。第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（二）受變動回水影響的水位流量關系曲線（二）受變動回水影響的水位流量關系曲線第51頁/共100頁2 2、定落差法、定落差法 定落差法定落差法適用于適用于測驗河段均勻順直、河底較平坦、穩(wěn)測驗河段均勻順直、河底較平坦、穩(wěn)定流時的水面比降接近河槽底坡的測站。定流時的水面比降接近河槽底坡的測站。 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第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定

60、四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（二）受變動回水影響的水位流量關系曲線（二）受變動回水影響的水位流量關系曲線QmQm實測流量；實測流量；QcQc與與QmQm同水位的定落差流量；同水位的定落差流量；ZmZm與與QmQm相應的實測落差；相應的實測落差；ZcZc定落差，一般為實測落差中的較大值；定落差，一般為實測落差中的較大值；落差指數，一般取落差指數，一般取1/21/2。第52頁/共100頁cmcmZZfQQcmcmZZfQQ2cmcmZZfQQ2第二節(jié)第二節(jié) 河道流量數據處理河道流量數據處理四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定四、不穩(wěn)定的水位流量關系曲線的確定（二）受變動回水影響的水位流量關系曲