水文测验学（第五章）.pptx

水文测验Hydrometry,第五章水位、流量资料整编（CompilationofWaterLevelandFlowInformation）,内容提纲,资料整编工作内容水位资料整编水位流量关系分析河道流量资料整编,第五章水位、流量资料整编（CompilationofWaterLevelandFlowInformation）,第一节资料整编工作内容（CompilationofWaterLevelandFlowInformation）,一、资料整编工作的意义,水位、流量资料整编：将测站测获的水位、流量原始资料，按照科学的方法、统一的格式和规范的标准进行整理、分析，加工成系统、完整、可靠的水文资料。,资料整编工作的意义水文站实测的水位、流量、泥沙等数据是一种离散的、片断的、不连续的原始水文资料，甚至还夹杂着记录和计算错误。整编就是检验真伪和加工制作的过程，并且还担负着发现测验问题，提出改进测验意见的任务。,二、整编工作的内容,第一节资料整编工作内容（CompilationofWaterLevelandFlowInformation）,搜集水位、流量等有关资料。审核水位、流量原始资料。审核测验、计算方法是否正确。重点应放在洪水时期对不同测算方法，对缺测、插补、改正等资料，应重点检查。确定整编方法。根据测站特性，选合理的定线，推流方法。资料合理性检查及编制有关整编说明书。,三、测站考证,第一节资料整编工作内容（CompilationofWaterLevelandFlowInformation）,（1）测站附近河流情况及断面布设的考证,（2）基面和水准点的考证（3）测站附近水利工程基本情况的考证,四、资料整编工作要求,第一节资料整编工作内容（CompilationofWaterLevelandFlowInformation）,（1）严格工序。原始资料都须经过三道工序：初作、一校、二校，才能进行整编。（2）要全面了解测验情况。遇到矛盾问题，要深入调查研究，认真分析，力求采用的整编推算方法正确合理，符合测站特性等。,一、工作内容,第二节水位资料整编（CompilationofWaterLevelInformation）,考证水尺零点高程审核水位原始资料，计算逐日平均水位，编日平均水位表绘制逐时水位和逐日平均水位过程线编制洪水水位摘录表及水位资料整编说明书,二、水尺零点高程的考证,第二节水位资料整编（CompilationofWaterLevelInformation）,水尺零点高程发生变动的主要原因有：引据水准点发生变动；水准测量过程中发生错误；水尺被浮运或船只碰撞。结合水准点考证结果，分析水尺零点高程变动原因和测量误差情况。如本次校测高程与原用的水尺零点高程相差不超过允许误差，或虽超过但小于10mm时，水尺零点高程仍采用原用高程。否则，应分析水尺变动的原因及日期。,三、原始资料的审核,第二节水位资料整编（CompilationofWaterLevelInformation）,审核时以水位记载簿为依据，检查每支水尺使用的日期及零点高程是否正确；换读水尺时，两支水尺计算的水位是否衔接；抽检水位计算正确性；审查水位的缺测、插补、改正是否妥当；日平均水位的计算及月、年极值的挑选有无错误等。,当遇到水位缺测而未插补时，整编时应予以插补，其插补方法有以下几种：,（1）直线插补法:适用情况：当缺测时间内的水位变化平缓，或水位变化虽较大但涨落趋势比较均匀一致时。方法：用缺测时段两端的水位值按时间比例直线内插出缺测期的水位值。,（2）水位相关插补法若缺测期间水位变化较大，跨越峰、谷，且当本站水位与邻站水位有相关关系时，可点绘水位关系线，用邻站水位插补本站水位。,（3）水位过程线法：缺测期间水位起伏变化，上下站区间径流增减不多、水位过程大致相似时，可将本站与邻站的水位绘在同一坐标过程线纸上，缺测期间的水位参照邻近站的水位过程线趋势，勾绘出本站水位过程线，在过程线查读缺测日期的水位。,四、逐日平均水位表的编制,第二节水位资料整编（CompilationofWaterLevelInformation）,表内数字符号填写要求,要求：表内各日平均水位数字，均从审核后的原始记录中抄入。表下边统计栏中的月、年平均水位，分别等于1月内和1年内日平均水位之和除以相应的日总数得之。月、年最高、最低水位分别从各月和全年逐日水位中挑选，并注明发生的日期。,保证率水位的挑选,保证率水位：在一年内有多少天数高于或等于某一水位，供航运部门使用。挑选：保证率水位从逐日平均水位表的日平均水位中挑选，从高向低排列。保证率水位分为：年最高平均水位，第15、30、90、180、270天及年最低日平均水位7个档次。,列表法将一年中日平均水位从高到低分成若干级，分别统计各月在各级水位中发生的次数，横向合计各级水位的总次数，然后再从中自高到底纵向累计，求出各水位级分界处的发生次数，再判明指定保证率是在哪一水位级中，再从这一水位级中的水位从高到低排列，直到找到所求的保证率水位为止。,日平均水位过程线法当日平均水位变化平缓，洪峰涨落缓慢的测站，可用此法。挑选时，可在绘制的日平均水位过程线上直接量取，如挑选第90天的保证率水位时，即从高到低，用试错法找一水位，作水平线，使它与水位过程线相交部分的水平长度，恰好等于90天，用同法找出其它保证率水位。,排序法对日平均水位数值，按照排序算法，由大到小进行排序，然后根据顺序选取指定的保证率水位。该方法可借助软件Excel2003、SPSS等软件实现。,第三节水位流量关系（TheRelationshipBetweenWaterLevelandDischarge）,水位-流量关系曲线法就是实测流量与相应水位，按照一定的水力规律定出水位-流量关系曲线；根据水位过程，在率定的水位-流量关系曲线上，推求流量过程。,一、稳定的水位流量关系（人工渠道、天然河流2种）,第三节水位流量关系（TheRelationshipBetweenWaterLevelandDischarge）,稳定的水位流量关系用曼宁公式说明,断面流量,水位流量关系稳定（单值关系）的条件：在同一水位下，河道糙率、断面面积、水力半径、水流比降等因素保持不变；或虽有变动，但能相互补偿。,（一）人工渠道水位-流量关系（单一关系曲线）,（二）天然河流水位流量关系的分析天然河道一般属宽浅型河道，水面宽远大于水深。分析时可用宽浅人工渠道公式。1水位面积关系曲线具有稳定的水位面积关系曲线的测站，应是没有明显冲淤变化的测站，稳定的水位面积关系曲线应为单一曲线。主要有以下类型：,一般河流过水断面的水面宽随水位升高而逐渐增大，关系曲线斜率即水面宽的倒数是逐渐减小的，因此曲线是一条凹向横轴的曲线。单式河槽，河宽渐变增大，曲线下凹。,复式河槽，漫滩水位处，河宽突变，曲线下凹。,矩形断面或U型断面，高水时，河宽接近常数，曲线近似直线。,上窄下宽断面，河宽随水位升高变小，曲线出现反曲。,2、水位-流速关系曲线,一般情况下，水位-流速关系曲线是一条渐增的凹向纵轴并以平行纵轴的某一直线为渐近线的曲线。,断面出现漫滩时，由于漫滩处过水断面发生突变，断面平均流速的变化不连续，从而使水位流速关系曲线发生转折。,断面发生在深潭处，因断流水位下有死水面积，当水位从断流水位处上涨时，断面平均流速比无深潭时减小很多，使断流水位以上至某一水位线范围，曲线反曲且偏小。,3、水位-流量关系曲线,一般情况下，水位-流量关系线是一条渐增加且凹向函数Q一边的曲线。当断面出现漫滩或深潭时，曲线出现反曲和转折。,二、不稳定的水位流量关系,天然河流水位-流量关系线特征：多数情况下呈现不稳定形态，具体曲线形态随着水力因素的不同而异。在同一水位下，将有多个流量值与之对应。影响因素：洪水涨落、冲淤变化、变动回水、冰凌等。,受洪水涨落影响的水位-流量关系,受洪水涨落的影响指断面没有其他因素影响时，同一水位下实测流量将随着附加比降的变化而变化。,只受洪水涨落影响的各曲线特征：水位-面积曲线是单一型。水位-流量和水位-流速关系一致，偏大都偏大，偏小都偏小。在一次洪水涨落过程中，依照时间序列连接各实测点，水位流量、水位流速关系曲线为一个逆时针绳套曲线。,三、不稳定的水位流量关系曲线确定方法,（1）临时曲线法若水位流量关系受不经常的冲淤影响或比较稳定的结冰影响，在一定时期内关系点密集成一带状，能符合定单一线的要求时，可以分期定出ZQ曲线，称为临时曲线法。,（2）连时序法：当测流次数较多，能控制水位流量关系变化的转折点时，一般多用连时序法。（水位流量受多因素的影响）,第四节河道流量资料整编（CompilationofRiverDischargeData）,一、河道流量资料整编内容,编制实测流量成果表和实测大断面成果表；绘制水位流量、水位面积、水位流速关系曲线；水位流量关系曲线分析和检验；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；编制河道流量资料整编说明表。,二、突出点的检查分析,第四节河道流量资料整编（CompilationofRiverDischargeData）,突出点水位流量关系线中，一些比较突出反常的点。分析突出点的意义它是决定水位流量关系曲线和认识测站特性的重要步骤。,突出点的检查分析方法：通过水位流量、水位面积、水位流速三条关系曲线，根据三条关系曲线的一般性质，结合本站特性、测验情况，从线型、曲度、点据分布带的宽度等方面，去研究分析三条关系线的相互关系，检查偏离原因。通过与本站水位和流量过程线对照，去检查分析，发现问题。通过与历年水位流量关系曲线比较，如果趋势不一致，可能因突出点造成定线不当所致。,原因检查：突出点的产生原因：人为错误；特殊水情变化。检查突出点步骤先从点绘着手，检查是否点错；如点绘不错，再仔细复核原始记录；检查计算方法和计算过程有无错误；若点绘与计算都没有错误，再从测验及特殊水情方面找原因。,水位方面的原因水准点高程错误、水尺校测或计算错误；水位观测或计算错误。例：六股河某站历年水位流量关系曲线为单一线。本年水位流量关系曲线，与历年曲线不一致。原因检查：查本站水位观测记录本，发现58测次以前在P2水尺上读水位，59测次后在P1水尺读数，导致关系各成系统。,断面测量方面的原因当测深垂线过少或分布不均，陡岸边或断面形状转折处未测水深时，可使面积偏大或偏小；断面与流向不垂直，或测深悬索偏角太大，未加改正，使面积偏大；测船不在断面线上，所测垂线水深可能偏大或偏小。,例：本站冲刷淤积的规律是：涨水冲刷、落水也冲刷，落水到一定程度后淤积。水位流量关系图显示：104次至105次涨水冲刷，105次至106次落实淤积，106次至107次又冲刷，107次到108次淤积。图的显示与测站特性不符合。经了解原因是：洪水期105次用悬索悬吊铅鱼测深，因偏角大而未改正所致。,流速测量方面的原因测验仪器问题及测验方法不当。用流速仪测流时，流速超过仪器性能范围或因未及时检定，而使流速产生较大误差；测速垂线和测点过少或分布不当，测速历时过短，可使流速偏大或偏小；测船不在断面线上，流速仪悬索偏角太大及水草、漂浮物、冰花冰塞、风向风力等的影响。,对突出点的处理：突出点是由于水力因素变化或特殊水情所造成，则应作为可靠资料看待，必要时可说明其情况。突出点为测验错误所造成，能够改正的应予改正，无法改正的，可以舍弃。但除计算错误外，都要说明改正的根据或舍弃的原因。暂时检查不出突出点的反常原因，可作为可疑资料，有待继续调查研究分析，并予适当处理和说明。,对突出点处理应注意的事项：避免采取主观片面和消极草率的做法。对突出点不作具体分析，不深入调查，草率地认为是测验误差，不研究能否改正就舍弃。,三、水位流量关系曲线的高低水延长,第四节河道流量资料整编（CompilationofRiverDischargeData）,原因：在某些困难条件下，由于测验条件的限制或某些不可抗御的自然因素，往往出现漏测或缺测。如：高水时因洪水涨落过快，历时较短，水情险恶，漂浮物多，或受地震、雷击等影响，使测验工作难以实施；低水时因受测验条件或仪器性能的制约，也可能缺测枯水流量。在此情况下，就需要将水位流量关系曲线向高、低水部分延长。,在水利水电工程规划设计中，用于推求历史洪水洪峰，进一步推求设计洪峰流量。关系曲线的延长和流量插补还常用于推求历史枯水，枯水期虽流量不大，但因历时较长，对确定电站的装机容量或渠道的灌溉引水量等都有直接影响。,延长或插补的要求高水外延幅度不超过当年实测水位变幅的30低水外延不超过10,水位流量关系曲线的高水延长,高水延长的主要依据实测大断面资料。在断面无严重冲淤变化时，一般可用水位面积、水位流速关系曲线法和水力学公式法等延长。历年水位流量关系较稳定时，可参考邻近年份的曲线趋势延长。有历史洪水调查资料时，也可用作延长曲线的参考。断面变化剧烈，峰前峰后实测大断面不能代表高水断面而延长困难时，则需借用上下游测站的高水实测流量资料来延长。,水位流量关系曲线的低水延长,低水延长关键是确定断流水位，确定了断流水位以后，以断流水位的流量为0控制，从上向下延长水位-流量曲线。,四、流量资料合理性检查,第四节河道流量资料整编（CompilationofRiverDischargeData）,通过分析各种水文要素的时空分布规律，进一步论证整编成果的合理性。检查方法：单站检查、综合性检查两类。单站合理性检查历年水位流量关系曲线的对照适用测站控制好，历年水位流量关系曲线为单一线的测站。流量、水位过程线对照各种情况均适用,综合性检查上下游洪峰流量过程线及洪水总量对照检查检查洪水的上下游流量过程是否相应，洪峰流量沿河长的变化规律及其时间是否相应，在考虑到区间来水与河槽调蓄作用等因素后，检查一次洪水的总量量是否基本平衡。上下游日平均流量过程线对照检查检查上下游流量过程是否相应上下游月、年平均流量对照检查检查上下游水量是否平衡上下游月、年最大最小、流量对照检检查上下游数据有无矛盾水库水量平衡检查检查水库上、下游水量是否平衡,第四节河道流量资料整编（CompilationofRiverDischargeData）,五、流量资料统计和洪水水文要素摘录,流量资料统计：日平均流量计算，日平均流量表编制日平均流量计算1.用瞬时水位推求日平均流量先用瞬时水位查水位流量关系，再计算日平均流量（1）面积包围法适用于洪水期或水位不等时距观测情况。（2）算术平均法适用于流量变化不大期间或水位等时距观测情况。,洪水水文要素摘录洪水水文要素摘录就是把测站汛期内的主要水文要素（水位、流量、含沙量）资料及其变化完整的摘录，编入洪水水文要素摘录表。,课程小结,掌握水位资料的整编掌握水位流量关系特征掌握河道流量资料的整编,思考题与作业,1、天然河流稳定的水位流量关系特征？2、水位、流量资料整编工作内容？,