流量数据处理

1、第第9章章 流量数据处理流量数据处理 9.1 概概 述述 1. 1. 问题提出问题提出2.2. 定义：定义：对原始水文信息数据按科学的方法和统一的技对原始水文信息数据按科学的方法和统一的技术标准与格式进行整理、分析、统计、审查、汇编和刊术标准与格式进行整理、分析、统计、审查、汇编和刊印的全部技术。印的全部技术。3. 目的：目的： 利用少数的实测数据，确定利用少数的实测数据，确定ZQ关系变化规律，借以关系变化规律，借以推求逐时流量资料。得到系统的、连续的水文信息资料。推求逐时流量资料。得到系统的、连续的水文信息资料。工作要求：工作要求：(1)(1)严格工序严格工序: : 原始资料都须经过三道工序

2、：计算、一校、原始资料都须经过三道工序：计算、一校、二校，才能进行整编。二校，才能进行整编。 考证、定线、推算、制表及计算机整编的数据加工表，考证、定线、推算、制表及计算机整编的数据加工表，录入数据文件等也必须经过三道工序。录入数据文件等也必须经过三道工序。(2)(2)全面了解测验情况，整编方法正确合理。全面了解测验情况，整编方法正确合理。4.流量数据处理的一般方法流量数据处理的一般方法l 处理方法：基本方法和辅助方法。处理方法：基本方法和辅助方法。 基本方法基本方法: 水位流量关系曲线法水位流量关系曲线法:通过实测资料建立水位与流量之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

3、推求流量变化过程。间的关系曲线，用水位变化过程来推求流量变化过程。 辅助方法辅助方法: : 流量过程线法、上下游测站水文要素相关法、降雨径流量过程线法、上下游测站水文要素相关法、降雨径流相关法等。流相关法等。l 河道流量数据处理河道流量数据处理两个环节两个环节: 定线定线:指建立流量与某种或两种以上实测水文要素间的指建立流量与某种或两种以上实测水文要素间的关系关系. 推流推流:根据已建立的水位根据已建立的水位(其它要素其它要素)与流量的关系来推与流量的关系来推求流量求流量.5.工作内容工作内容内容：内容： (1) (1)搜集水位、流量及有关资料。搜集水位、流量及有关资料。 (2) (2)审核原

4、始资料。审核原始资料。 (3) (3)编制实测成果表编制实测成果表 ( (4)4)确定整编方法。确定整编方法。 ( (5)5)合理性检查合理性检查 （6 6）编制有关数据处理说明书）编制有关数据处理说明书6.水位流量关系分析水位流量关系分析稳定稳定ZQ关系：关系：不稳定不稳定ZQ关系：关系：水位流量关系，是指测站基本水尺断面处的水位与通过水位流量关系，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。该断面的流量之间的关系。l稳定的水位流量关系稳定的水位流量关系：指同一水位只有一个相应流量，其关系呈单一的曲线指同一水位只有一个相应流量，其关系呈单一的曲线. .应满足曼宁公式：应满足曼宁

5、公式： SRnv21321vAQ v9.2 稳定的水位流量关系及处理方法稳定的水位流量关系及处理方法 9.2.1 人工渠道水位流量关系人工渠道水位流量关系1.宽浅矩形河道宽浅矩形河道2.三角形、梯形、抛物线形三角形、梯形、抛物线形9.2.2 天然河道稳定的水位流量关系天然河道稳定的水位流量关系1.关系线分析关系线分析 (1)水位面积关系线水位面积关系线 (2) 水位流速关系线水位流速关系线 (3)水位流量水位流量2.水位流量关系线点绘水位流量关系线点绘(1)列出实测水位、面积、列出实测水位、面积、流速和流量成果表。流速和流量成果表。(2)点绘水位、面积、流速点绘水位、面积、流速和流量关系曲线。

6、和流量关系曲线。(3)检查水位流量关系图。检查水位流量关系图。注意注意: :作图时选定适当比例尺，使水位流量、水位面积、水位作图时选定适当比例尺，使水位流量、水位面积、水位流速关系曲线分别与横坐标大致成流速关系曲线分别与横坐标大致成4545。、6060。、6060。的交的交角，并使三角，并使三曲线互不相交。曲线互不相交。推流时在稳定的水位流量关系曲线上，由已知的水位过推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得相应的流量过程。程便可求得相应的流量过程。 9.2.3 水位流量关系数据处理水位流量关系数据处理 l 单一曲线图解法单一曲线图解法步骤：步骤：1.在一张图上依次点绘在一张图

7、上依次点绘ZQ ZA ZV关系曲线。关系曲线。（注意：表明各测次序号）（注意：表明各测次序号）2.分析各关系特征分析各关系特征（参照水位过程线对突出点分析处理）（参照水位过程线对突出点分析处理）3.通过点群中心定一条单一线。通过点群中心定一条单一线。4.进行曲线检验进行曲线检验5.高低水延长高低水延长6.编制流率表编制流率表7.推流：直接在流率表上有实测水位查读流量。推流：直接在流率表上有实测水位查读流量。 单一曲线解析法单一曲线解析法 解析法就是用数学模型来拟合曲线，常用的数学模型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：有以下几种：比如：指数方程：比如：指数方程： Q=CZ

8、ne 或或 lnQ = lnC+ nlnZe对数方程和多项式方程等对数方程和多项式方程等9.2.4 水位流量关系曲线检验水位流量关系曲线检验偏离符号检验偏离符号检验: :判定关系曲线两测点分布是否均衡判定关系曲线两测点分布是否均衡, ,即两即两侧测点数目是否大致相等侧测点数目是否大致相等, ,二者之差不应超过允许范围二者之差不应超过允许范围. .适线检验适线检验: :是对实测点与关系线正负偏离值排列情况的检是对实测点与关系线正负偏离值排列情况的检验验, ,即检验关系线是否有系统偏离的情况即检验关系线是否有系统偏离的情况. .偏离数值检验；偏离数值检验；检验实测点对所定关系曲线的平均偏离检验实测

9、点对所定关系曲线的平均偏离情况情况, ,即用测点对关系线的平均相对误差进行检验即用测点对关系线的平均相对误差进行检验. .学生氏学生氏t t检验检验: :对原定曲线的检验对原定曲线的检验. .是否适合其它年份是否适合其它年份. .显著性水平a值的选用与临界值的确定应符合下列规定： 符号检验，a位采用025，临界值按表确定。 适线检验，a值采用0.050.10，临界值按表确定。 偏离数值检验， a值采用 0. 10 0 20显著水平a0.050.100.25置信水平1-a0.950.900.75u1-a/21.961.640.75u1-a1.641.28临界值临界值u1-a/2与与u1-a9.2

10、.5 9.2.5 水位流量关系曲线的延长和插补水位流量关系曲线的延长和插补 一、水位流量关系曲线的高水延长一、水位流量关系曲线的高水延长主要依据主要依据: :实测大断面资料。实测大断面资料。断面比较稳定时断面比较稳定时: :用水位面积、水位流速关系曲线法及用水位面积、水位流速关系曲线法及水力学公式法延长；水力学公式法延长；历年水位流量关系比较稳定时历年水位流量关系比较稳定时: :参考邻近年份的曲线趋参考邻近年份的曲线趋势延长；势延长；有历史洪水调查资料时有历史洪水调查资料时: :参考历史资料进行延长；参考历史资料进行延长；断面变化剧烈时断面变化剧烈时: :借用上下游站的实测流量资料来延长。借用

11、上下游站的实测流量资料来延长。( (一一) )根据水位面积、水位流速关系曲线延长根据水位面积、水位流速关系曲线延长1.1.根据实测大断面资料，将中、低水实测的根据实测大断面资料，将中、低水实测的ZAZA曲线延曲线延长至所需的最高水位。长至所需的最高水位。2.2.水位流速曲线为一条以纵轴为渐近线的曲线，顺趋势水位流速曲线为一条以纵轴为渐近线的曲线，顺趋势延长实测的延长实测的ZVZV关系曲线，关系曲线，3.3.由水位在由水位在ZAZA、ZVZV曲线上查出面积和流速，两者相曲线上查出面积和流速，两者相乘得流量，点绘在乘得流量，点绘在ZQZQ关系曲线图上，依据这些测点向关系曲线图上，依据这些测点向上延

12、长水位流量关系曲线上延长水位流量关系曲线. . ( (二二) )曼宁公式法延长曼宁公式法延长SRnv21321( (三三) )用谢才公式延长用谢才公式延长 Q=CA(RS) Q=CA(RS)1/21/2=CS=CS1/21/2ARAR1/21/2=K.Ad=K.Ad1/21/2 二、水位流量关系曲线的低水延长二、水位流量关系曲线的低水延长关键关键: :确定断流水位。确定断流水位。断流水位的确定方法如下断流水位的确定方法如下( (一一) )根据测站纵横断面图确定根据测站纵横断面图确定若下游浅滩或石梁时若下游浅滩或石梁时, ,根据浅滩或石梁顶部高程作为断流根据浅滩或石梁顶部高程作为断流水位控制；水

13、位控制；若下游较长距离内河底平坦时，则用基本水尺断面的最若下游较长距离内河底平坦时，则用基本水尺断面的最低点高程作为断流水位。低点高程作为断流水位。(二二)分析法确定断流水位分析法确定断流水位当测验河段受断面冲淤、洪水涨落、变动回水或其它因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时，水位流量关系不呈单一关系。素的个别或综合影响时，水位流量关系不呈单一关系。影响天然河道的水位流量关系因素影响天然河道的水位流量关系因素:河槽冲淤影响河槽冲淤影响洪水涨落洪水涨落人工采沙人工采沙变动回水影响变动回水影响水生植物影响水生植物影响结冰影响等等。结冰影响等等。9.3 不稳定的水位流

14、量关系不稳定的水位流量关系9.3.1 9.3.1 受洪水涨落影响的水位流量关系分析受洪水涨落影响的水位流量关系分析1.1.流量公式流量公式校正因数法校正因数法: : 以洪水流量方程为基础，通过试算法以洪水流量方程为基础，通过试算法(或称试错法或称试错法)建建立立zQc和和z1/Scu两条关系曲线来整编流量资料的一种两条关系曲线来整编流量资料的一种方法。方法。Scu校正因素校正因素(2)(2)洪水绳套曲线法洪水绳套曲线法: : 用实测流量资料点关系线用实测流量资料点关系线, ,用逐时水位直接在绳套线用逐时水位直接在绳套线上查流量上查流量. .(3)(3)抵偿河长法抵偿河长法: :用中断面的水位与

15、下断面的流量建立关用中断面的水位与下断面的流量建立关系。能使中断面的水位与下断面的流量呈单一关系的河系。能使中断面的水位与下断面的流量呈单一关系的河长，称为抵偿河长。长，称为抵偿河长。方法特点：理论性较强，要求的测点少。方法特点：理论性较强，要求的测点少。 9.3.29.3.2受变动回水影响受变动回水影响Z ZQ Q关系关系落差指数法落差指数法: : 以落差作参数以落差作参数, ,绘制水位流量关系曲线绘制水位流量关系曲线, ,并据以进行并据以进行推流的一种整编方法推流的一种整编方法. . 等落差法、定落差法和落差开方根法等落差法、定落差法和落差开方根法基本假定是：基本假定是：断面稳定，用上下落

16、差水尺计算的比降能断面稳定，用上下落差水尺计算的比降能代表基本水尺断面的水面比降。流量可表示为水位落差代表基本水尺断面的水面比降。流量可表示为水位落差的函数：的函数：Q=f(Z,Z)Q=f(Z,Z)9.3.3 9.3.3 受冲淤影响受冲淤影响(1)(1)临时曲线法临时曲线法: :( (不经常性冲淤和结冰影响下河道不经常性冲淤和结冰影响下河道) ) 在水位流量关系的各个相对稳定时段内在水位流量关系的各个相对稳定时段内,定出各自的单一定出各自的单一关系曲线关系曲线,称为临时曲线称为临时曲线.(2)(2)改正水位法改正水位法: :( (经常性冲淤河道经常性冲淤河道, ,水草影响比较大的水草影响比较大

17、的) ) 制定出一条标准的水位流量关系曲线，逐时水位通过改制定出一条标准的水位流量关系曲线，逐时水位通过改正，建立水位改正数过程线，在标准曲线上直接推流。正，建立水位改正数过程线，在标准曲线上直接推流。(3)(3)改正系数法改正系数法: :( (下游有水坝壅水下游有水坝壅水, , 水草影响比较大的水草影响比较大的) ) 各实测流量与对应水位在标准曲线上查得的流量的比值各实测流量与对应水位在标准曲线上查得的流量的比值, ,定定出一条标准水位流量关系曲线。以该系数为纵坐标，时间为出一条标准水位流量关系曲线。以该系数为纵坐标，时间为横坐标，绘制的过程线。横坐标，绘制的过程线。9.3.4 9.3.4

18、混合因素影响混合因素影响连时序法连时序法: :按照实测流量点的先后顺序按照实测流量点的先后顺序, ,勾绘关系曲线的勾绘关系曲线的方法方法. .目前各水文站多用。目前各水文站多用。不稳定的水位流量关系曲线的确定及推流方法不稳定的水位流量关系曲线的确定及推流方法时序型时序型和和水力因素型水力因素型流量数据处理方法流量数据处理方法时序型：时序型：混合因素影响：连时序法，连实测流量过程线法混合因素影响：连时序法，连实测流量过程线法冲淤影响：临时曲线法和改正水位法冲淤影响：临时曲线法和改正水位法涨落影响：洪水绳套曲线法涨落影响：洪水绳套曲线法水力因素型：水力因素型：涨落影响：校正因素法，特征河长法涨落影

19、响：校正因素法，特征河长法变动回水影响：落差指数法变动回水影响：落差指数法9.3.5 时序型流量数据处理方法时序型流量数据处理方法一、连时序型：一、连时序型：1.方法原理：方法原理： 水流的连续性为基础，水流的连续性为基础，按照实测流量点的先后按照实测流量点的先后顺序，勾绘关系曲线的方法。顺序，勾绘关系曲线的方法。2.特点特点:要求测点多且准确，能控制流量的变化转要求测点多且准确，能控制流量的变化转折。折。适用范围较广，时间性强适用范围较广，时间性强. .3.3.定线推流方法定线推流方法 (1) (1) 根据测点顺序、走向及变化规律，点绘水位流量根据测点顺序、走向及变化规律，点绘水位流量, ,

20、水水位面积位面积, ,水位流速关系线。水位流速关系线。(2)(2)点绘逐时水位过程线。将实测点按平均时间及相应水点绘逐时水位过程线。将实测点按平均时间及相应水位，点绘在水位过程线上。位，点绘在水位过程线上。(3)(3)定线定线: :参照水位过程线参照水位过程线, ,勾绘连时序曲线。勾绘连时序曲线。 注意注意: :特殊点特殊点, ,散乱点处理散乱点处理. .推流推流: :由实测水位并以时间为参数在相应时段的曲线上查由实测水位并以时间为参数在相应时段的曲线上查读流量。读流量。 二、临时曲线法二、临时曲线法 在水位流量关系的各个相对稳定时段内在水位流量关系的各个相对稳定时段内,定出个定出个自的单一关

21、系曲线自的单一关系曲线,称为临时曲线称为临时曲线.定线定线:在水位面积在水位面积,水位流量关系图上水位流量关系图上,按时序分析并按时序分析并确定相对稳定时段的水位流量关系线确定相对稳定时段的水位流量关系线.关键关键:各单一线的过渡处理各单一线的过渡处理.过渡区处理方法过渡区处理方法:1自然过渡自然过渡2.连时序过渡连时序过渡3.内插曲线过渡。 在两条临时曲线之间，均匀平行地绘若干条趋势相同的短线。三、改正水位法三、改正水位法将复杂的水位流量关系曲线，进行单值化处理。制定出将复杂的水位流量关系曲线，进行单值化处理。制定出一条标准的水位流量关系曲线，逐时水位通过改正，即一条标准的水位流量关系曲线，

22、逐时水位通过改正，即可在标准曲线上直接推流。可在标准曲线上直接推流。 1.定线推流方法定线推流方法(1)绘制标准曲线绘制标准曲线: (2)求水位改正数求水位改正数: Z=Z-Zm(3)点绘水位改正数过程线。点绘水位改正数过程线。(4)推流。推流。技术关键技术关键:标准曲线的确定标准曲线的确定 导向原断面法导向原断面法: 直接定线法直接定线法:四、四、 洪水绳套曲线法洪水绳套曲线法 用实测的水位流量资料点绘关系线用实测的水位流量资料点绘关系线.1.要求：要求：测点多，涨落水部分均有测点控制，适用于单式、复式测点多，涨落水部分均有测点控制，适用于单式、复式和连续起伏的洪峰。和连续起伏的洪峰。配合洪

23、峰水位过程线定线。最大流量出现在最高水位之配合洪峰水位过程线定线。最大流量出现在最高水位之前；最高水位处，绳套曲线与正常曲线相交；绳套曲线前；最高水位处，绳套曲线与正常曲线相交；绳套曲线在最高水位转弯处，应光滑连续，不应有陡弯、陡尖和在最高水位转弯处，应光滑连续，不应有陡弯、陡尖和突变型态；突变型态；注意：注意：特殊点处理特殊点处理2.推流：推流：用逐时水位直接在绳套曲线上查读流量。用逐时水位直接在绳套曲线上查读流量。3.绳套曲线特性绳套曲线特性:(1)洪水绳套为一逆时针绳套洪水绳套为一逆时针绳套.(2)洪水绳套上各水力因素的极值出现顺序依此为洪水绳套上各水力因素的极值出现顺序依此为:最大比降

24、最大比降(最大涨落率最大涨落率)、最大流速、最大流量、最大流速、最大流量、最高水位。最高水位。(3)洪水绳套曲线与水位过程线关系密切洪水绳套曲线与水位过程线关系密切.(4)复式绳套中后一个绳套较前一个绳套偏左复式绳套中后一个绳套较前一个绳套偏左.五、连实测流量过程线法五、连实测流量过程线法 1. 1.方法特点方法特点 用实测流量点，绘制流量过程线用实测流量点，绘制流量过程线( (纵坐标为流量，横坐纵坐标为流量，横坐标为时间标为时间) )，任何时刻的流量，都可在此流量过程线上查，任何时刻的流量，都可在此流量过程线上查读。读。要求要求: :测点多，测点准确，能基本上控制流量的变化过程。测点多，测点

25、准确，能基本上控制流量的变化过程。 2. 2.定线推流方法定线推流方法 根据流量的变幅，选定纵坐标比例，将所有实测流量根据流量的变幅，选定纵坐标比例，将所有实测流量点，按流量的数值及平均时间点绘过程线点，按流量的数值及平均时间点绘过程线, , 推流时可根据时间直接在过程线上查读推流时可根据时间直接在过程线上查读. . 9.3.6 水力因素型流量数据处理方法水力因素型流量数据处理方法一、校正因数法一、校正因数法: :原理：原理：以洪水流量方程为基础，通过试算法以洪水流量方程为基础，通过试算法(或或称试错法称试错法)建立建立zQc和和z1/Scu两条关系曲线来两条关系曲线来整编流量资料的一种方法。

26、整编流量资料的一种方法。Scu校正因素校正因素二、特征河长法二、特征河长法用中断面的水位与下断面的流量建立关系。用中断面的水位与下断面的流量建立关系。 抵偿河长：抵偿河长：使中断面的水位与下断面的流量呈单一关使中断面的水位与下断面的流量呈单一关系的河长，称为抵偿河长。系的河长，称为抵偿河长。1. L的确定：的确定：2.2.定线推流方法定线推流方法(1)(1)上游站水位法。上游站水位法。 (2)(2)本站水位后移法。用实测流量平均时间后移本站水位后移法。用实测流量平均时间后移不同时段的水位与实测流量建立关系，进行试错。不同时段的水位与实测流量建立关系，进行试错。9.4 堰闸、电站流量的推算方法堰

27、闸、电站流量的推算方法1.判别流态判别流态,选择流量计算公式选择流量计算公式.2.计算流量系数计算流量系数,建立流量系数与某一相关因素的关系曲建立流量系数与某一相关因素的关系曲线线.3.绘制查算流量工作曲线即水位流量关系线绘制查算流量工作曲线即水位流量关系线.4.推流推流:由实测水位在工作曲线上查读流量由实测水位在工作曲线上查读流量.9.5 9.5 流量资料移用及合理性检查流量资料移用及合理性检查一、单站合理性检查一、单站合理性检查( (一一) )历年水位流量关系曲线的对照历年水位流量关系曲线的对照( (二二) )流量、水位过程线对照流量、水位过程线对照二、综合合理性检查二、综合合理性检查(

28、(一一) )上下游洪峰流量过程线及洪水总量对照上下游洪峰流量过程线及洪水总量对照( (二二) )上下游日平均流量过程线对照上下游日平均流量过程线对照( (三三) )上下游月、年平均流量对照表检查上下游月、年平均流量对照表检查( (四四) )月、年最大、最小流量对照检查月、年最大、最小流量对照检查( (五五) )水库水量平衡检查水库水量平衡检查9.6 9.6 流量资料统计和洪水水文要素摘录流量资料统计和洪水水文要素摘录 一、流量资料统计内容 日平均流量的计算 逐日平均流量表的编制。 二、逐日平均流量的计算二、逐日平均流量的计算（一）日平均流量的推求（一）日平均流量的推求1.用日平均水位推求日平均

29、流量用日平均水位推求日平均流量 当水位流量关系曲线较为平直、水位及其它有关水力因当水位流量关系曲线较为平直、水位及其它有关水力因素在一日内变化平缓时，可根据日平均水位直接推求日平素在一日内变化平缓时，可根据日平均水位直接推求日平均流量。均流量。2.用逐时水位推求逐时流量，再计算日平均流量用逐时水位推求逐时流量，再计算日平均流量 计算逐日平均流量可选用算术平均法或面积包围法。具计算逐日平均流量可选用算术平均法或面积包围法。具体计算方法与日平均水位推求方法相同。体计算方法与日平均水位推求方法相同。(二二)编制逐日平均流量表编制逐日平均流量表列表要求：列表要求： 全年的逐日平均流量全年的逐日平均流量

30、 各月与全年的平均流量和最大、最小流量及其发生日各月与全年的平均流量和最大、最小流量及其发生日期期 统计年径流量统计年径流量 径流模数径流模数 径流深度径流深度 最大最大1 1、3 3、7 7、1515、3030、6060日洪量。日洪量。月份日数一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 27 28 29 30 31 月统计 平均最高日期最低日期 年统计 最大流量： m3s 月 日 最小流量： m3s 月 日 平均流量： m3s 径流量： 104(108)m。 径流模数： 10-3m3/skm2 径流深度： mm洪量lO4(108)m3洪量日期 最大1日： 3日

31、： 7日： 15日： 30日： 60日：月 日 月 日 月 日 月 日 月 日 月 日 附注 河站逐日平均流量表年份： 测站编码： 流量：（m3/s） 集水面积： （km2）1月月(年年)平均流量的计算平均流量的计算2各月与全年内的最高、最低流量及其发生日期各月与全年内的最高、最低流量及其发生日期3径流的表示方法和度量单位径流的表示方法和度量单位(1)流量：单位时间内通过河流某一断面的水量，记为流量：单位时间内通过河流某一断面的水量，记为Q，以以m3s计。计。 (2)径流量：径流量： 径流量是指时段径流量是指时段T内通过河流某一断面的总水量内通过河流某一断面的总水量. 记为记为W，以以m3 .W= Q均均T(3)径流深径流深 将径流量平铺在整个流域面积上所得的水层深度，记为将径流量平铺在整个流域面积上所得的水层深度，记为R，以以mm计计.R=W/1000FF：流域面积，流域面积，km2 .