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1、水文信息技术第1页，共101页，编辑于2022年，星期一第三章第三章 水文信息数据处理水文信息数据处理 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，编水文信息数据处理的工作内容包括：收集
2、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。及水文信息要素摘录表，合理性检查，编制整编说明书。第2页，共101页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 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水位值由各次观测或从自记水位资料上摘录的瞬时水位值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算术平均法和面积包围法
3、两种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，但观测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，公式为或摘录时距相等时，可采用算术平均法，公式为 第3页，共101页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 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，应采用面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，它是将本日积包围法。面积包围法又称梯形面积法，它
4、是将本日0-240-24时内的水时内的水位过程线所包围的面积，除以一日时间（即位过程线所包围的面积，除以一日时间（即2424小时）而得，计算公小时）而得，计算公式为式为第4页，共101页，编辑于2022年，星期一计算题计算题某河某站某河某站7 7月月5 5日日7 7日水日水位变化过程如图所示，试位变化过程如图所示，试用面积包围法推求用面积包围法推求6 6日的日的平均水位。平均水位。第5页，共101页，编辑于2022年，星期一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6页，共101页，编辑于2022年，星期一计算题计算题第7页，共101页，编辑
5、于2022年，星期一第二节第二节 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，一般不能满足国民经济各部门对流量资料的要求。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、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，以便得到具有汇编和刊印的全部工作，以便得到具有足够精度的、足够精度的、系统的、连续的流量资料系统的、连续的流量资料。第8页，共101页，编辑于2022年，星期一第
6、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类：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。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，它是通过实测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。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，通过其它途径来间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、降雨接推求流量，如流
7、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、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。单、合理，全年可视情况分期选用不同的整编方法。第9页，共101页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 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文是指建立流量与
8、某种或两种以上实测水文要素间关系的工作要素间关系的工作 推流推流则是根据已建立的水位或其它水文要素与流量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。的关系来推求流量。第10页，共101页，编辑于2022年，星期一一、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；绘制水位流量、水位面积、水位流速关系曲线；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；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
9、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11页，共101页，编辑于2022年，星期一二、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，是指测站基本水尺断面处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的流量之间的关系。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，它们的性两类，它们的性质可以通过水位流量关系曲线分析得出。质可以通过水位流量关系曲线
10、分析得出。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理第12页，共101页，编辑于2022年，星期一二、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，其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，其关系呈单一的曲线，并应满足水力学中的曼宁公式：呈单一的曲线，并应满足水力学中的曼宁公式：Q=A Q=A 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；RR水力半径水力半径,通常用平均水深通常用平均水
11、深d d代替；代替；ss水面比降。水面比降。上式表明，要使水位流量关系保持稳定，必须在同一水位上式表明，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。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。第13页，共101页，编辑于2022年，星期一 在测站控制良好、河床在测站控制良好、河床稳定的情况下，该测站的水稳定的情况下，该测站的水位流量可以保持稳定的单一位流量可以保持稳定的单一关系，点绘出的水位流量关关系，点绘出
12、的水位流量关系曲线，其系曲线，其点据比较密集，点据比较密集，分布成一带状，没有系统分布成一带状，没有系统的偏差的偏差。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14页，共101页，编辑于2022年，星期一 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、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、水位面使水位流量、水位面积、水位流速关系曲线分别与横积、水位流速关系曲线分别与横坐标大致
13、成坐标大致成45450 0、60600 0、60600 0的交的交角，并使三曲线互不相交角，并使三曲线互不相交。推。推流时，在稳定的水位流量关系曲流时，在稳定的水位流量关系曲线上，由已知的水位过程便可求线上，由已知的水位过程便可求得相应的流量过程。得相应的流量过程。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15页，共101页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 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 在天然河道里，
14、测流断面各项水力因素的在天然河道里，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，是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，同一水位不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，点绘出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，其的水位流量关系曲线，其点据分布比较散乱点据分布比较散乱.一般说来，天然河道的水位流量关系是不一般说来，天然河道的水位流量关系是不稳定的，稳定的，其原因是：其原因是：第16页，共101页，编辑于2022年，星期一1 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
15、水位的断面面积增大或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。当河槽受冲时，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；当河槽淤积时，断面面积减断面面积增大，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。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）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，则可分别若冲淤时段有规律，水位流量关系能保持稳定状态，则可分
16、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。系曲线上，由水位推求相应的流量。第17页，共101页，编辑于2022年，星期一2 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水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，流量也增大；落水时，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
17、，峰、谷点居中间，一则相反。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时针方向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。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，然后由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。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第18页，共101页，编辑于2022年，星期一3 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，由于受下游干支流涨
18、水，或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，致使水位抬高，水面比降变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，同水位下的流量变小。回水顶托愈小，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，同水位的流量较稳定流时减少得愈多。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，受变动回水影响的水位流量关系点据偏向稳定的水位流量关所以，受变动回水影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。系曲线的左边。在受变动回水影响下，可以比降为参数确定出一组水位
19、流量关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。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19页，共101页，编辑于2022年，星期一4 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，过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移；在水生水面积减小，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。植物
20、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布，受结冰影响的水位流量关系，水位流量关系点据的分布，总的总的趋势是偏在畅流期水位流量关系曲线的左边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位流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种主要因量关系。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之变化。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
21、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20页，共101页，编辑于2022年，星期一三、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持稳定对于测站控制良好，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，可采用单一曲线法定的测站，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，单一曲线法有线推流。在实际应用中，单一曲线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 河道流量数据处理河道流量数据处理第21页，共101页，编辑于2022年，星期一三、稳定的水
22、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、断面平均流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、流速和流量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。成果表。第22页，共101页，编辑于2022年，星期一 根据水位、面积、流速和流量成果表，以水位为纵坐标，横根据水位、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、平均流速和流量，将水位面积、坐标用三种比例尺分别代表面积、
23、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标纸上，通过点群中心分别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线。绘出相应的三条平滑的关系曲线。检查水位流量关系图。所绘的三条关系曲线，应互相对照，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，应等于面积和流速的乘积，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定三、稳定的水位流量关系曲线的确定
24、（一）单一曲线图解法（一）单一曲线图解法第23页，共101页，编辑于2022年，星期一 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：种：1 1、指数方程、指数方程 Q=C Ze Q=C Zen n InQ=lnC+nInZe InQ=lnC+nInZe 2 2、对数函数方程、对数函数方程 Y=b Y=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=a Q=a0 0+a+a1 1Ze+aZe+a2 2ZeZe2 2
25、+.+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24页，共101页，编辑于2022年，星期一 对于稳定的水位流量关系，其基本关系线为单一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点群中心，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；用计算机整编时，一般用一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）或称数学模型对实测关系点进定的数学方程（公式）或称数学模型对实测关系点进行
26、拟合（模拟）。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25页，共101页，编辑于2022年，星期一 单一曲线法推流，应结合测站特性，应用插值法或通单一曲线法推流，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，然后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。用水位推算流量。1 1、指数方程、指数方程 Q=CZe Q=CZen n 或或 lnQ=lnC+nlnZe lnQ=lnC+nlnZe Q Q流量流量 Ze Ze水位水位Z Z与一常数与一常数Z Z0 0（
27、断流水位）之差，即（断流水位）之差，即Ze=Z-ZZe=Z-Z0 0 C C、nn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26页，共101页，编辑于2022年，星期一 2 2、对数函数方程、对数函数方程 Y=b Y=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=a Q=a0 0+a+a1
28、1Ze+aZe+a2 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=A Q=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27页，共101页，编辑于2022年，星期一（二）正交函数法（二）正交函数法 在数学
29、上，在数学上，“正交正交”即垂直之意。即垂直之意。n n维矢量维矢量a a、b b正交的条件正交的条件是：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，对的函数，对3 3阶阶曲线而言，便有曲线而言，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
30、 2)P)P1 1-1 1P P0 0 P P3 3=(X=(X3 3)P)P2 22 2P P1 1单一关系线的拟合单一关系线的拟合第28页，共101页，编辑于2022年，星期一 可以证明，式中可以证明，式中PP0 0P P1 1、PP0 0P P2 2、PP1 1P P2 2、PP0 0P P3 3、PP1 1P P3 3、PP2 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，任意两函数都相之间，任意两函数都相互正交。于是，可以将式用正交函数表示为互正交。于是，可以将式用正交函数表示为 Y=aY=a0 0+a+a1 1P+aP+a
31、2 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 实实际际应应用用中中，可可将将测测点点按按水水位位Z Z从从低低到到高高排排列列，在在最最低低水水位位与与河河底底之之间间选选择择断断流流水水位位Z Z0 0值值，计计算算X X、Y Y，计计算算P P0 0、P P1 1、P P2 2、P P3 3诸诸值值，并并计计算算参参数数a a0 0、a a1 1、a a2 2、a a3 3，代代入入方方程程式式，即即可可求求得得选选配配方方程的具体表达式。程的具体表达式。单一关系线的拟合单一关系线的拟合第29页，共101页，
32、编辑于2022年，星期一 如果正交函数为如果正交函数为m m阶，即阶，即 Y=a Y=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=0m)(i=0m)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-2而参数而参数a ai i(i=0(i=0、1 1、2 2、3 3、m)m)可用下面的通式确定：可用下面的通式确定：单一关系线的拟合单一关系线的拟合第30页，共101页，编辑于2022
33、年，星期一 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“递递推推”计算。对于水位流量关系曲线来说，可以先从计算。对于水位流量关系曲线来说，可以先从X-X-Y Y的一阶直线（的一阶直线（Y=aY=a0 0+a+a1 1P P）开始，如不满意，可配二）开始，如不满意，可配二阶曲线（阶曲线（Y=aY=a0 0+a+a1 1P+aP+a2 2P P2 2），如仍不满意，再选配三阶），如仍不满意，再选配三阶至更高阶曲线，直至满意为止。实际上，一般用到三阶至更高阶曲线，直至满意为止。实际上，一般用到三阶即可满足要求。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检用
34、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。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31页，共101页，编辑于2022年，星期一单一关系线的拟合单一关系线的拟合第32页，共101页，编辑于2022年，星期一 当测验河段受断面冲淤、洪水涨落、变动回水或其它因素的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，水位流量关个别或综合影响，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。系的确定方法归纳起来分为两种类型。(1)(1)水力因素型水力因素型，这一类型的
35、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)的形的形式，式，x x为某一水力因素。其方法的原理都来自于水力学的推导，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，且适于计算机作单值化处理。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。(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。时序型的方法为时间。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确，能控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。方法适用范围较广，但有时间性。制流量的变化转折。方法
36、适用范围较广，但有时间性。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33页，共101页，编辑于2022年，星期一四、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实测流量过程线法2改正系数法改正系
37、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34页，共101页，编辑于2022年，星期一（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，使水位流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来整编受洪水涨落影响的流量资料。水力因数型方法有编受洪水涨落影响的流量资料。水力因数型方法有校正因数法和校正因数法和抵偿河长法抵偿河长法两种。两种。第二节
38、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（或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）建立称试错法）建立ZQc ZQc 和和Z-Z-两条关系曲线来整编流量资料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，水位流量关系宜呈单式绳套，对的一种方法。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。复式绳套应分割后分别进行校正。第35页，共101页，编辑于2022年，星期一 假定同水位不同涨落率的流量符合下
39、式：假定同水位不同涨落率的流量符合下式：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同水位的稳定流流量；同水位的稳定流流量；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。定线时，已知实测流量定线时，已知实测流量Qm Qm，涨落率，涨落率 可由水位过程线算可由水位过程线
40、算出（通常用有限差代替），未知量有稳定流流量出（通常用有限差代替），未知量有稳定流流量QcQc和校正因数和校正因数 ，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36页，共101页，编辑于2022年，星期一 将实测的水位将实测的水位Z Z和流量和流量QmQm点绘在点绘在Z-QZ-Q关系图上，根据实测关系图上，根据实测点中涨落率点中涨落率 近似为近似为零的点，试定一条稳零的点，试定一条稳定的水位流量关系曲定的水位流量关系曲线线Z-QcZ-Qc，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曲线的确定四、不稳定的水位流量关系曲
41、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、校正因数法第37页，共101页，编辑于2022年，星期一根据水位过程计根据水位过程计算各测点的涨落率算各测点的涨落率 ，由实测点的水位，由实测点的水位Z Z在在Z-QcZ-Qc关系线上查关系线上查得相应的得相应的QcQc值，按值，按公式计算各测点的公式计算各测点的校正因数校正因数 ，再点，再点绘绘Z-Z-关系点，关系点，并通过中心定线，并通过中心定线，如图中的如图中的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、不稳定的水位流量关系曲线的确
42、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、校正因数法第38页，共101页，编辑于2022年，星期一检验检验Z-QcZ-Qc关系曲线：用关系曲线：用各实测点的水位在关系线各实测点的水位在关系线Z-Z-上推得上推得 ，再用公式，再用公式反算出反算出QcQc值，如果与关系值，如果与关系线的偏差符合定单一曲线线的偏差符合定单一曲线的要求，则认为原定的曲的要求，则认为原定的曲线合格；否则，应对原定线合格；否则，应对原定曲线曲线Z-QcZ-Qc进行修正，再重进行修正，再重复上述步骤。必要时，则复上述步骤。必要时，则可修正可修正Z-Z-关系曲线。关系曲
43、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、校正因数法第39页，共101页，编辑于2022年，星期一推流：根据水位推流：根据水位过程过程Z-tZ-t计算涨落率计算涨落率 ，再由水位，再由水位Z Z在在Z-QcZ-Qc和和Z-Z-关系线上分关系线上分别推得别推得QcQc和和 值，值，按公式计算按公式计算QmQm即为即为所求流量。所求流量。第二节第二节 河道流量数据处理河道流量数据处理四、不稳定的水位流量关系曲线的确定四、不稳定的
44、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、校正因数法第40页，共101页，编辑于2022年，星期一 校正因数法校正因数法是在同一个断面上的水位与流量，通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流量则是用中断面的水位与下断面的流量建立关系。建立关系。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
45、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101页，编辑于2022年，星期一 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关系能使中断面的水位与下断面的流量呈单一关系的河段长。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，使流量在涨洪时，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
46、，即过水断面减小，使流量增加；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水面比降变减少。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，此时陡而增加的流量正好相等，此时中断面的水位与下断面的流量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则呈稳定流的水位流量关系。由此确定的河段长即为抵偿河长。由此确定的河段长即为抵偿河长。第42页，共101页，编辑于2022年，星期一 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，且下游不受变测验河段宜基本稳定，且下游不受变动回水影响。动回水影响。由于使用抵偿河长法的角度
47、不同，定线、推流的具体方法有由于使用抵偿河长法的角度不同，定线、推流的具体方法有上上游站水位法和本站水位后移法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。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43页，共101页，编辑于2022年，星期一（1 1）上游站水位法
48、）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附近几个附近几个断面分别设立几组水尺同时观测水位，并分别建立各断面水位与测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曲线的那组点据水尺所在流断面流量的关系，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。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关系曲线上查读流量。关系曲线上查读流量。这种方法由于所设水尺组较多，观测工作量大，因此实这种方法由于所设水
49、尺组较多，观测工作量大，因此实际应用不多。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44页，共101页，编辑于2022年，星期一（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后移一个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时段的水位建立关系，使绳套曲线转化为单一水位流量关系曲，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
50、在线。后移的时间为洪水波在1/21/2抵偿河长上的传播时间。在此，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移来代替两断面在空间上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。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45页，共101页，编辑于2022年，星期一 确定后移时间初值确定后移时间初值：通：通过实测的水位流量关系点据过实测的水位流量关系点据中涨落率为零的点初定一条中