水文測(cè)驗(yàn)學(xué)15-河道推流課件

概1述X為水力因素一、流量數(shù)據(jù)處理方法水力因素型：

Q=f(Z，X)時(shí)

序 型：

Q=f(Z，t)水力因素型：?jiǎn)我磺€(xiàn)法，校正因數(shù)法，漲落比例法，特征河長(zhǎng)法（上游站水位法、本站水位后移法），落差法（等落差法、定落差法、正常落差法、落差指數(shù)法）時(shí)序型：連時(shí)序法，臨時(shí)曲線(xiàn)法，改正水位法，改正系數(shù)法，連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線(xiàn)法2二、方法分類(lèi)第一節(jié) 單一曲線(xiàn)線(xiàn)法第二節(jié) 校正因數(shù)法與特征河長(zhǎng)法第三節(jié) 落差法第四節(jié) 時(shí)序型五種方法第五節(jié) 各方法適用條件3第十一章 河道站流量的推求單一曲線(xiàn)法用于具有穩(wěn)定的Z～Q關(guān)系的測(cè)站，用單一曲線(xiàn)法推求流量的測(cè)站，一般不允許Z～Q關(guān)系點(diǎn)隨時(shí)間或水位級(jí)有系統(tǒng)偏離。4第一節(jié) 單一曲線(xiàn)法即在水位流量關(guān)系圖中，通過(guò)點(diǎn)群中心定出Z～A、Z～V曲線(xiàn)，根據(jù)Q=V×A關(guān)系，定出Z～Q關(guān)系曲線(xiàn)5一、單一曲線(xiàn)圖解法以同一水位為縱坐標(biāo)，自左向右，依次以流量、面積、流速為橫坐標(biāo)，點(diǎn)繪于坐標(biāo)紙上，選定適當(dāng)比例尺，使Z～Q、Z～A、Z～V關(guān)系曲線(xiàn)分別與橫坐標(biāo)大致呈45°、60°、60°的交角，并使三條曲線(xiàn)互不相交。Z～Q關(guān)系曲線(xiàn)應(yīng)繪出上年末與下年初各3～5個(gè)測(cè)點(diǎn)，以確保年頭年尾流量的銜接。6定線(xiàn)要求曲線(xiàn)兩邊測(cè)次分布情況在中高水曲線(xiàn)兩側(cè)畫(huà)出±5%(低水時(shí)為±8%)的外包線(xiàn)，須75%的測(cè)點(diǎn)數(shù)在外包線(xiàn)以?xún)?nèi)對(duì)外包線(xiàn)以外的突出點(diǎn)進(jìn)行分析三條曲線(xiàn)相互對(duì)照，使曲線(xiàn)上查讀的各級(jí)水位的流量，應(yīng)等于相應(yīng)的面積與流速的乘積，其偏差不超過(guò)±2%～±3%。如低水部分的讀圖誤差超過(guò)2.5%，應(yīng)另繪低水放大圖7定線(xiàn)時(shí)檢驗(yàn)初步定線(xiàn)Example:

on

Jialing

Riverthe

high

and

mediumstages75%Q=AVthe

low

stages8extraordinary

and

abnormal

points關(guān)系曲線(xiàn)為單一曲線(xiàn)、使用時(shí)間較長(zhǎng)的臨時(shí)曲線(xiàn)及經(jīng)單值化處理的單一線(xiàn)，且測(cè)點(diǎn)數(shù)在10個(gè)以上者，應(yīng)做符號(hào)檢驗(yàn)、適線(xiàn)檢驗(yàn)和偏離數(shù)值檢驗(yàn)。若要判定關(guān)系曲線(xiàn)是否發(fā)生顯著性變化，還要進(jìn)行t檢驗(yàn)。9二、單一水位流量關(guān)系曲線(xiàn)的檢驗(yàn)符號(hào)檢驗(yàn)適線(xiàn)檢驗(yàn)偏離數(shù)值檢驗(yàn)t

檢驗(yàn)10四項(xiàng)檢驗(yàn)

目的：檢驗(yàn)所定的Z～Q關(guān)系曲線(xiàn)兩側(cè)的測(cè)點(diǎn)分布是否均衡假設(shè)：Z～Q關(guān)系點(diǎn)分布在關(guān)系線(xiàn)兩側(cè)，若關(guān)系點(diǎn)在右側(cè)為“+”，在左側(cè)為“-”(在線(xiàn)上，則做“+”、

“-”各半分配)。假設(shè)分布均衡，則“+” “-”出現(xiàn)概率相等。1.

符號(hào)檢驗(yàn)ZQ-11------++++0統(tǒng)計(jì)“+”或“-”的點(diǎn)數(shù)k(總測(cè)點(diǎn)數(shù)n=n++n-)計(jì)算U值根據(jù)顯著性水平α，查下表1(雙側(cè)檢驗(yàn))得(4)比較U與Uk，若U<Uk，則假設(shè)成立；否則，重新定線(xiàn)符號(hào)檢驗(yàn)的步驟12標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布圖：常用臨界值表1臨界值表2(查)tP(t)kα681015203060∞0.052.452.312.232.132.092.042.001.960.101.941.861.811.751.731.701.671.650.201.441.401.371.341.331.311.301.280.301.131.111.091.071.061.061.051.04α0.050.100.25U1-α/21.961.641.15U1-α1.641.28--132.

適線(xiàn)檢驗(yàn)

目的：檢驗(yàn)各級(jí)水位曲線(xiàn)兩側(cè)關(guān)系點(diǎn)的分布情況假設(shè)：Z～Q關(guān)系點(diǎn)按水位級(jí)排隊(duì)，若兩相鄰關(guān)系點(diǎn)同為“+”或同為“-”，記作“0”，兩相鄰點(diǎn)異號(hào)記作“1”(n-1=n0+n1)。假設(shè)異號(hào)出現(xiàn)概率多，即適線(xiàn)性好。Z14Q-+-+---++

+適線(xiàn)檢驗(yàn)的步驟(1)統(tǒng)計(jì)“1”的次數(shù)為k計(jì)算U值根據(jù)顯著性水平α，查表1得 (注意：?jiǎn)蝹?cè)檢驗(yàn))比較U與Uk，若U<Uk，則假設(shè)成立；否則， 重新定線(xiàn)+

+

+

-

-

+

-

+

-

-

-0 0

1 0

1

1

1

1

0

0153.

偏離數(shù)值檢驗(yàn)

目的：檢驗(yàn)測(cè)點(diǎn)偏離所定的Z～Q曲線(xiàn)的程度假設(shè)：各測(cè)點(diǎn)距離所定的Z～Q曲線(xiàn)偏離值為Pi。假設(shè)各點(diǎn)偏離數(shù)值均很小。Z16Q偏離數(shù)值檢驗(yàn)的步驟計(jì)算平均相對(duì)偏離值計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差

(3)計(jì)算統(tǒng)計(jì)量t由α和自由度k=n-1，查表2得 (雙側(cè)檢驗(yàn))比較t與tk，若∣t

︱<t

k，則假設(shè)成立；否則，重新定線(xiàn)174. t

檢驗(yàn)18

目的：檢驗(yàn)Z～Q關(guān)系曲線(xiàn)是否經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后發(fā)生了變化。假設(shè)：已知Z～Q曲線(xiàn)在不同時(shí)間的兩組數(shù)據(jù)，假設(shè)這兩組數(shù)據(jù)來(lái)自于同一總體，即曲線(xiàn)未發(fā)生變化。t

檢驗(yàn)的步驟計(jì)算兩組數(shù)據(jù)各自相對(duì)偏離值計(jì)算平均相對(duì)偏離值計(jì)算綜合標(biāo)準(zhǔn)差

(4)計(jì)算統(tǒng)計(jì)量t由α和自由度k=n1+n2-2，查表2得 (雙側(cè)檢驗(yàn))比較t與t

k，若∣t

︱<t

k，則假設(shè)成立；否則重新定線(xiàn)19Z～Q關(guān)系曲線(xiàn)經(jīng)過(guò)以上檢驗(yàn)，合格后可以直接用于推流20三、單一水位流量關(guān)系曲線(xiàn)推流第二節(jié) 校正因數(shù)法與特征河長(zhǎng)法21

兩種方法均適用于受洪水漲落影響的測(cè)站

均屬于水力因數(shù)型方法此法適用于單式洪水繩套如復(fù)式繩套，分解成單式繩套后，也可用此方法根據(jù)洪水流量方程一、校正因數(shù)法22231.

處理步驟已知實(shí)測(cè)流量Qm，相應(yīng)水位Z，水位過(guò)程線(xiàn)計(jì)算漲落率Z～Q關(guān)系曲線(xiàn)上，根據(jù)實(shí)測(cè)點(diǎn)中漲落率為0的點(diǎn)，再估算各實(shí)測(cè)點(diǎn)同水位穩(wěn)定流時(shí)流量的大小，擬定穩(wěn)定的

Z～Qc1關(guān)系曲線(xiàn)在Z～Qc1關(guān)系曲線(xiàn)上查得Qc1

，計(jì)算校正因數(shù)24點(diǎn)繪Z～ ，通過(guò)點(diǎn)群中心定線(xiàn)校正計(jì)算，在

Z～ 關(guān)系曲線(xiàn)上查得各相應(yīng)實(shí)測(cè)點(diǎn)的 ，計(jì)算Qc1’Qc1’點(diǎn)到原Z～Q關(guān)系曲線(xiàn)上，若點(diǎn)密集分布原曲線(xiàn)兩側(cè)，且有75%的點(diǎn)與關(guān)系線(xiàn)的相對(duì)誤差不超過(guò)±5%，則定線(xiàn)成功。若點(diǎn)散亂，需重新假設(shè)Z～Qc關(guān)系曲線(xiàn)，若點(diǎn)有局部偏離，則修改Z～ 關(guān)系曲線(xiàn)1.

處理步驟(續(xù))2526Z(m)Z～QcQm

Qc027關(guān)系曲線(xiàn)和各時(shí)由所定的Z～Qc，Z～刻相應(yīng)水位漲率 ，推得2.

校正因數(shù)法推流28二、特征河長(zhǎng)法29此法適用于斷面比較穩(wěn)定，斷面附近的上游無(wú)支流匯入，受洪水漲落影響的測(cè)站分為上游站水位法和本站水位后移法天然河道中，若穩(wěn)定流時(shí)，水位、流量、河槽蓄量互呈單值函數(shù)關(guān)系。發(fā)生不穩(wěn)定流時(shí)，若河段的中斷面水位Z中，河槽蓄量W，下斷面流量Q下三者之間呈單值函數(shù)關(guān)系，則此河段的長(zhǎng)度稱(chēng)為特征河長(zhǎng)L。特征河長(zhǎng)的概念L上斷面30下斷面1221Z中此法通過(guò)試錯(cuò)，找出上游水尺斷面的水位與測(cè)流斷面的流量為單一關(guān)系的上游站，建立Z上～Q關(guān)系，進(jìn)行推流。31(一)上游站水位法(二)本站水位后移法此法是用本站實(shí)測(cè)流量，與本站測(cè)流時(shí)間后移一個(gè)時(shí)段△T的水位建立關(guān)系，將繩套曲線(xiàn)轉(zhuǎn)化成為單一的Z～Q關(guān)系曲線(xiàn)，進(jìn)行推流?！鱐即為洪水波經(jīng)過(guò)特征河長(zhǎng)的傳播時(shí)間τ的一半32處理步驟：從Z～t關(guān)系曲線(xiàn)中，選幾個(gè)漲落率較大的測(cè)點(diǎn)，分別查出各實(shí)測(cè)點(diǎn)距離穩(wěn)定的Z～Q曲線(xiàn)的水位差△Z計(jì)算 ，取幾點(diǎn)的平均值作為初試值Z21345671234567tQ△Z△T33處理步驟：34若△T小于實(shí)際的τ/2，則后移的Z～Q線(xiàn)仍為逆時(shí)針繩套；若△T大于實(shí)際的τ/2，則后移的Z～Q線(xiàn)為順時(shí)針繩套。依此規(guī)律來(lái)調(diào)整△T選幾個(gè)后移時(shí)間試算，當(dāng)關(guān)系點(diǎn)與平均關(guān)系線(xiàn)相對(duì)偏差的標(biāo)準(zhǔn)差最小時(shí)，此后移時(shí)間為最終確定的后移時(shí)間建立Zt+τ/2～Q關(guān)系曲線(xiàn)，進(jìn)行推流第三節(jié) 落差法

適用于受變動(dòng)回水影響的測(cè)站，也適用于受洪水漲落影響，只要比降與落差關(guān)系較好的測(cè)站

均屬于水力因數(shù)型方法

基本關(guān)系式35等落差法定落差法正常落差法落差指數(shù)法36四種方法使用條件：具有固定測(cè)流斷面比降與落差之間關(guān)系穩(wěn)定落差較大處有足夠多的測(cè)次37一、等落差法基本關(guān)系式：進(jìn)行推流Z建立水位～落差～流量關(guān)系圖，Q0.3

0.4

0.5

0.638適用于斷面比較均勻，河底比較平坦，在不受回水影響時(shí)，水面比降接近河底坡度的測(cè)站基本關(guān)系式二、定落差法Qm

－－實(shí)測(cè)流量△Zm

－－實(shí)測(cè)流量時(shí)相應(yīng)實(shí)測(cè)落差Qc

－－與實(shí)測(cè)流量同水位時(shí)定落差的流量△Zc

－－定落差391.

用試錯(cuò)法定線(xiàn)已知實(shí)測(cè)流量Qm，落差△Zm，相應(yīng)水位Z在Z～Qm點(diǎn)上注相應(yīng)落差△Zm，選最大者為定落差△Zc，計(jì)算繪出Z～Qc1點(diǎn)，并定關(guān)系曲線(xiàn)由相應(yīng)水位，在Z～Qc1關(guān)系曲線(xiàn)上查得Qc2

，計(jì)算(Qm/Qc2)和曲線(xiàn)，在曲線(xiàn)上查得校正的(△Zm/△Zc

)點(diǎn)繪經(jīng)過(guò)(1,1)的(Qm/Qc

)計(jì)算Qc’=Qm

/(Qm/Qc)(6)如Z～ Qc’點(diǎn)密集分布在原曲線(xiàn)兩側(cè)，則定線(xiàn)成功40由Z在Z～Qc曲線(xiàn)上查得Qc，計(jì)算 ，并在曲線(xiàn)上查出對(duì)應(yīng)的 值，則可得Z對(duì)應(yīng)的流量Qm=

Qc()2.

推流41三、正常落差法適用于河段不平整，有時(shí)受到回水影響，有時(shí)又不受回水影響的測(cè)站基本關(guān)系式△

Zn

－－△Zm、Qm42Qn

－－正常落差流量正常落差

同定落差法正常落差法的正常落差不是一定值，而是隨水位變化的，因此要定出水位Z與正常落差△Zn的關(guān)系曲線(xiàn)43與定落差法區(qū)別：1.

用試錯(cuò)法定線(xiàn)已知實(shí)測(cè)流量Qm，落差△Zm，相應(yīng)水位Z過(guò)Z～Qm關(guān)系圖上靠右邊的測(cè)點(diǎn)點(diǎn)群中心定出一條曲線(xiàn)，即Z～Qn關(guān)系曲線(xiàn)設(shè)β=0.5，由圖上查得的Qn計(jì)算出各實(shí)測(cè)點(diǎn)相應(yīng)△Zn，點(diǎn)繪Z～△Zn關(guān)系曲線(xiàn)，圖上查得相應(yīng)△Zn計(jì)算 ，點(diǎn)繪 關(guān)系曲線(xiàn)，在曲線(xiàn)上查得

， 求出Qn點(diǎn)繪Z～Qn點(diǎn)，若點(diǎn)密集分布在原曲線(xiàn)兩側(cè)，則定線(xiàn)成功442.

推流由水位Z和落差△Zm在Z～△Zn和Z～Qn關(guān)系曲線(xiàn)上查得△Zn、Qn

，計(jì)算 ，并在曲線(xiàn)上查出對(duì)應(yīng)的值，則可由Qn計(jì)算出Qm45四、落差指數(shù)法適用于斷面基本穩(wěn)定，受變動(dòng)回水或變動(dòng)回水及洪水漲落綜合影響的測(cè)站基本關(guān)系式Sminβ值通過(guò)試算，根據(jù)方差或標(biāo)準(zhǔn)差最小的原則來(lái)優(yōu)選β最優(yōu)S461.

優(yōu)選β值先假設(shè)一個(gè)“β1”值，計(jì)算點(diǎn)繪Zm～qm關(guān)系曲線(xiàn)，求出各關(guān)系點(diǎn)偏離關(guān)系 曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)差S1再假設(shè)一“β2”值，同上，求出S2，比較S1

、S2假設(shè)幾個(gè)“β”值后，優(yōu)選出S值最小時(shí)對(duì)應(yīng)的β值 為最終結(jié)果472.

推流由水位Z在Z～關(guān)系曲線(xiàn)上推出，再由β與△Z計(jì)算出Qm值48第四節(jié) 時(shí)序型五種方法49一、連時(shí)序法二、臨時(shí)曲線(xiàn)法三、改正水位法四、改正系數(shù)法五、連實(shí)測(cè)流量過(guò)程線(xiàn)法即主要根據(jù)流量變化的連續(xù)性，按照實(shí)測(cè)流量點(diǎn)的時(shí)序連成關(guān)系曲線(xiàn)的整編方法適用于受某一因素或綜合因素影響而流量連續(xù)變化的測(cè)站，使用廣泛要求：測(cè)流次數(shù)較多，并能控制水位流量關(guān)系的轉(zhuǎn)折點(diǎn)50一、連時(shí)序法定線(xiàn)時(shí)，先繪制Z～A、Z～V曲線(xiàn)，依測(cè)點(diǎn)時(shí)序分析，按各時(shí)段影響因素特點(diǎn)，定出Z～Q關(guān)系曲線(xiàn)分析定線(xiàn)時(shí)，Z～t過(guò)程線(xiàn)是必不可少的。在水位過(guò)程線(xiàn)上，要醒目地注明各實(shí)測(cè)流量測(cè)次位置，特別是在峰、谷附近。因?yàn)閷?shí)測(cè)點(diǎn)在峰谷前后的位置，有時(shí)會(huì)對(duì)Z～Q關(guān)系線(xiàn)有較大影響51處理步驟：受斷面沖淤影響52受洪水漲落影響53二、臨時(shí)曲線(xiàn)法54即在水位流量相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)段內(nèi)各自定出一條曲線(xiàn)作為臨時(shí)曲線(xiàn)適用于不經(jīng)常性沖淤，或受結(jié)冰、水草生長(zhǎng)影響的測(cè)站處理步驟：55

定線(xiàn)時(shí)，先在Z～A、Z～Q曲線(xiàn)上，依時(shí)序分析規(guī)律，結(jié)合Z～t曲線(xiàn)，定出各穩(wěn)定時(shí)段的Z～Q關(guān)系曲線(xiàn)

兩條穩(wěn)定的臨時(shí)曲線(xiàn)之間的過(guò)渡期處理方法有：自然過(guò)渡、連時(shí)序過(guò)渡和內(nèi)插曲線(xiàn)過(guò)渡例如：連時(shí)序過(guò)渡56三、改正水位法57適用于受經(jīng)常性沖淤但變化比較均勻緩慢的測(cè)站，并用于受水草生長(zhǎng)影響或結(jié)冰影響的時(shí)期要求：有足夠多的實(shí)測(cè)流量點(diǎn)，影響因素變化過(guò)程的轉(zhuǎn)折處要求有實(shí)測(cè)點(diǎn)加以控制處理步驟：58繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)：在點(diǎn)繪的Z～Q關(guān)系圖上，繪制一條單一的Z～Q關(guān)系曲線(xiàn)量取各測(cè)次點(diǎn)的縱差，即水位改正數(shù)。在標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上方者，水位改正數(shù)為負(fù)，反之為正。繪水位改正數(shù)過(guò)程線(xiàn)推求流量：在水位改正數(shù)過(guò)程線(xiàn)查得水位改正數(shù)，以水位加水位改正數(shù)得改正水位后，從標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上查讀流量。可根據(jù)不同情況選用不同的方法：

受普遍沖淤－－導(dǎo)向原斷面法