流量数据处理.ppt

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1、本章内容,稳定的水位流量关系处理方法,受断面冲淤影响的水位流量关系,第九章 流量数据处理,水力因素型流量数据处理方法,时序型流量数据处理方法,受变动回水影响的水位流量关系,受洪水涨落影响的水位流量关系,第一节 概述,一、流量数据处理的含义,对原始流量资料，按科学方法、统一的技术标准和格式进行整编、分析、统计、审核、汇编、刊印的工作。,水文年鉴汇编刊印规范SL460-2009,水文资料整编规范SL247-1999,二、流量数据处理的目的,形成足够精度、系统、连续的流量资料，供其它部门使用。,三、流量数据处理的方法,基本方法 basic method,连实测流量过程线法；,辅助方法 auxilia

2、ry method,水位流量关系曲线法，即建立水位流量关系，并由水位推求流量。,上、下游测站水文要素相关法；,降水径流相关法，等。,四、流量数据处理的两个主要工作,推流 reduction of flow,定线 determination of relation curve,根据定线的结果，由水位及其他水文要素来推求流量。,根据实测资料，建立水文要素值之间的关系曲线。,五、流量数据处理的主要内容,对原始资料进行审核。,水位流量关系曲线的分析与检验。,整编逐日平均流量表、洪水水文要素摘录表。,绘制水位流量、水位面积、水位流速关系曲线。,编制实测流量成果表和实测大断面成果表。,绘制逐时或逐日平均流

3、量过程线。,合理性检查。,编制河道流量资料整编说明表。,第二节 稳定 关系及处理方法,一、人工渠道 关系,人工渠道，其断面规则，关系满足曼宁公式：,天然河道不规则，、和 关系较为复杂。,天然河道的 关系一般可分为稳定、不稳定的两种。,二、天然河道稳定 关系,关系线向下凹。,1、关系曲线,形成条件：测站控制良好、河床稳定。,因,则,2、关系线,关系线向上凹。,高水时，流速近似为常数。,3、关系线,关系线向下凹。,三、单一线法 single-curve method,1、单一线法定线应符合的要求,关系点分布呈狭窄带状；,点子密集；,75%以上的中高水流速仪点与平均关系线偏离不超过5%；,75%以上

4、的低水点或浮标测流点与平均关系线偏离不超过8%；,关系点无明显系统偏离。,2、单一线定线的方法,解析法,图解法,单纯采用作图的一种人工定线的方法。,采用具有一定数学表达式的计算机定线的方法。,3、单一线图解法步骤,点绘(、)、(、)、(、)关系点。,分析(、)、(、)、(、)关系点的特点。,初步绘制、关系曲线。,通过、关系线绘制 关系曲线。,绘制三条关系线时，应互相对照，使在 曲线上查得的各水位的流量与相应的面积与流速乘积的偏差不超过3%。,推流。,关系曲线的检验。,关系曲线的高、低水延长。,4、单一线的解析法,先拟定水位流量关系曲线的线型，再用数学方法确定线型中的参数。,常用的线型有：,指数

5、函数方程,某一常数水位,（1）单一线的线型,多项式方程,对数函数方程,习题19,1、流量数据处理的含义、目的、方法。,2、流量数据处理的两个主要工作。,3、单一的水位面积、水位流速、水位流量三条曲线的特点。,5、单一线图解法的步骤。,4、单一线定线的两类方法。,四、关系曲线的检验,检验项目：,关系曲线为单一曲线、使用时间较长的临时曲线、单值化处理得到的单一线，且测点在10个以上者，应进行关系曲线的检验。,符号检验,适线检验,偏离数值检验,检验,五、关系曲线的延长、插补,意义,规划设计需要洪峰流量、洪量时，要对水位流量关系曲线高水延长；,灌溉、水力发电需要枯水流量时，要对水位流量关系曲线低水延长

6、。,适用条件,稳定的水位流量关系。,若因施测条件限制，遗漏了高、低水流量，可通过 关系曲线外延获得。如资料发生缺测、中断，则依据 关系曲线进行插补。,原理,1、根据，关系对 关系曲线高水延长,关系曲线用大断面资料作出；,关系曲线的特点（高水时，变化很小）。,方法,2、用水力学公式对 关系曲线高水延长,曼宁公式法,原理式,方法,由 计算不同水位下的。,关系曲线用大断面资料作出；,两种情况,（高水时，变化很小）,若无、资料，用公式 求，,利用 关系曲线延长,原理式,方法,由大断面测量资料作出 关系曲线；,由实测水位流量资料作出 关系曲线；,注：高水部分延长不应超过当年实测流量所占水位变幅的30%。

7、,3、关系曲线的低水延长,stage of zero flow,以断流水位 为控制，按 关系曲线的趋势向下延长。,注：低水部分延长不应超过当年实测流量所占水位变幅的10%。,确定断流水位的方法：,根据测站纵横断面图确定,查看测站下游有无浅滩或石梁，若有，则以其顶部高程作为断流水位；,若无浅滩、石梁，但下游较长距离内河底平坦，则用基本水尺断面的最低点高程作为断流水位。,分析法,为了减小图解法延长低水段水位流量关系的随意性，采用分析法。,a、b、c三点在关系曲线上，则,再结合，即可得到断流水位,推导：,习题21,1、水位流量关系曲线延长、插补适用的条件。,2、水位流量关系曲线高水延长的两种方法，如

8、何延长？,3、水位流量关系曲线低水延长的两种方法。,第三节 不稳定 ZQ 关系的分析,第三节 不稳定 关系的分析,1、流量公式,对平原河流中的洪水，运动方程为：,稳定流时的比降,校正因素,水位涨率,稳定流时的流量,洪水波的传播速度,一、受洪水涨落影响的 关系,2、受洪水涨落影响的 关系分析,涨洪时，,落洪时，,因此，一次洪水过程的 关系为逆时针的绳套曲线。,逆时针的绳套曲线,水位过程线,1,2,3,4,1,2,3,4,二、受变动回水影响的 关系,1、一般概念,变动回水,如：支流站受干流涨水的顶托；,干流站受支流涨水的顶托；,下游水库、湖泊、海洋水位的变化引起的顶托等。,下游水体、的变化，对上游

9、测站的 关系产生影响的现象。,干流站受支流涨水的顶托,变动回水影响下的流量,当水面比降 用落差 表示时，,不同水位下，,或,或,同一水位下，,洪水和回水影响分析,相同点 分析变动回水影响与洪水涨落影响的水位流量关系曲线，就会发现两者都是通过对流速的影响来影响流量的，而对流速的影响都是因水面比降的变化而引起的。因此，有时有些水位流量关系既可当成洪水涨落影响，也可当成变动回水影响，特别是因河槽的调蓄作用而引起的变动回水影响与洪水涨落影响就更难区分。因此，整编变动回水影响的落差法，有时也可用作整编受洪水涨落影响的流量资料,2、受变动回水影响的 关系分析,受变动回水影响的水位流量关系，不仅与本测站的水

10、情有关，还受到下游水体水位变化的影响，因而，水位流量关系比受洪水涨落影响的水位流量关系更复杂，有顺时针、逆时针的绳套曲线，有正8、反8字形。,变动回水影响下的水位流量关系曲线,受河槽冲淤影响的水位流量关系分析,三、受河槽冲淤影响的 关系,1、冲淤情况分类,经常性冲淤,测站控制易于变化，无比较确定的稳定期。,、关系点分布较散乱。,不经常性冲淤,测站控制比较稳定，关系在相当长的时间内是稳定的，除了几次较短的冲淤期内。,、关系点随时间明显分组，冲淤期为组间的过渡点。,普遍冲淤,冲淤前后断面形状变化相似。,、关系曲线在冲淤前后成水平平移特点。,局部冲淤,冲淤前后断面形状变化不一致。,2、冲淤情况分析,

11、切线比较法,适用于河槽底部冲淤情况。,对冲淤情况的分析，有三种方法：,切线比较法,冲淤过程线法,横断面图比较法,红线（对应冲刷发生前）的斜率,蓝线（对应冲刷发生后）的斜率,结论：涨水时，若实测斜率小于河宽的倒数，则意味着发生了冲刷。,红线（对应冲刷发生前）的斜率,蓝线（对应冲刷发生后）的斜率,结论：落水时，若实测斜率大于河宽的倒数，则意味着发生了冲刷。,当 时，,淤积,淤积,冲刷,冲刷,冲刷,冲刷,淤积,2点处，淤积达到最大,5点处，冲刷达到最大,冲淤过程线法,选定反映冲淤的某一指标（如河底高程、同水位下的面积），绘制其随时间的变化过程，用以分析冲淤情况。,冲淤过程线法分两种：,平均河底高程过

12、程线法,淤积,冲刷,同水位下面积的过程线法,淤积,冲刷,横断面图比较法,淤积,习题22,1、受洪水涨落影响，水位流量关系曲线呈现什么样的特点？,2、变动回水的概念。,3、何谓实测比降的代表性？,2、变动回水的概念。,3、何谓实测比降的代表性？,4、河槽冲淤的四种类型及各自特点。,5、应用切线比较法，如何判别冲淤情况？,六、水力因素型流量数据处理方法,1、校正因素法 adjusting factor method,适用情况,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。,依据方程,受洪水涨落影响的测站。,资料条件,已知资料：实测点（、），过程线。,未知：、,人工定线步骤,初定一条

13、关系线。,初定一条 关系线。,校正初定的 关系线和 关系线。,同样的方法调整 关系线。,推流方法：,已知 和,计算机定线步骤,得到许多个标准差后，以其中标准差最小相应的 关系点拟合出的单一线为定线的结果。,2、涨落比例法 fluctuating rate method,理由：中高水时，变化较小。,3、特征河长法 characteristic river length method,洪水发生时，各水力因素之间因果关系：,比降变化引起流速变化，进而引起流量变化，再引起水位变化。,例如，河道涨水时，附加比降大于零，使得下断面流速增大，此时，即使下断面水位不增加，断面流量也增大。,因下断面流量先于水位

14、增大，导致同水位下流量大于稳定流流量，水位与流量不为单一关系。,涨水时，从下断面往上游走，水位逐渐增大，因此，总可以在上游找到一个断面（中断面），使得该断面的水位 与下断面流量 成单一关系，这就是上游站水位法。,另一方面，随着时间的推移，本站的水位会上涨，因此，可用本站流量与本站后移一个时段（1/2特征河长的传播时间）的水位建立单一关系，这就是本站水位后移法。,适用条件,受洪水涨落影响的测站。,上游站水位法（本站水位在空间上的上移）,建立 单一关系线，再以 推求。,试错法确定中断面的位置：,在上游方向的不同位置处设立水尺，寻找其水位 与 成单一关系的断面。,本站水位后移法（本站水位在时间上的后

15、移）,试错法确定后移时间：,在 关系线上，找几个涨落率大的测点，如1、2点，其相应的后移时间为、，取,推流方法：,水位为，在 过程线上对应的时刻为，后移 后，在 过程线上查出。由 在率定的 上查。,七、时序型流量数据处理的方法,连时序法,临时曲线法,改正水位法,改正系数法,连实测流量过程线法,1、连实测流量过程线法,受断面冲淤、变动回水、水草生长和结冰等多种因素影响，水位流量关系紊乱的测站。,适用情况,资料要求,要求测次较多，能控制流量变化过程。,定线推流方法,根据测站特性，将实测流量点连成光滑的过程线。,以推流时间，在过程线上查读流量。,在 过程线上，用合适比例点绘实测流量点。,比较 过程线

16、与实测流量点的趋势，分析、关系曲线。,2、连时序法 chronological method,适用情况,资料要求,受一个或多个因素混合影响的测站。,流量测次应较多，并能控制水位流量关系变化的转折点。,定线推流方法,分析各时段影响因素，点绘水位流量、水位面积、水位流速关系图；依测点时序分析，并参照水位过程线，根据主要影响因素划分定线时段。,根据各时段的主要影响因素，分析水位面积、水位流速关系变化趋势，依实测流量点的顺序连绘水位流量关系曲线。,连绘的水位流量关系曲线为绳套型曲线时，其绳套顶部或底部应分别与相应洪水峰顶或谷底水位相切。,用瞬时水位直接在相应时段的曲线上推算流量。,在一次洪水的涨落过程

17、中应通过测点中心定线。,3、临时曲线法 temporary-curve method,测站控制条件和河床在一定时期内基本稳定，但在局部时段内有变化，或受结冰影响的测站。,适用情况,资料要求,测次较多，能控制变化过程的转折点。,定线推流方法,分析确定相对稳定时段；关系点分组；按定单一曲线的要求，定出各稳定时段的水位流量关系曲线。,两相邻曲线间的过渡线应根据过渡段的水位变化和关系点的分布情况，可采用自然过渡、连时序过渡、内插曲线过渡等方法。,使用时段长的曲线采用插值法或拟合曲线法计算流量；过渡曲线采用插值法或直接直读流量。,4、改正水位法 correcting stage method,适用情况,

18、资料要求,经常性冲淤、受水草生长影响，或结冰影响的测站。,流量测次足够多、分布均匀；流量精度较高、且能控制流量变化转折点。,测站稳定水位流量关系曲线，或稳定水位面积关系曲线。,标准曲线,根据测站受到的影响因素不同，标准曲线有不同的形式。,受普遍冲淤河段的标准曲线,有两条：水位面积关系曲线，水位流量关系曲线。并可由前者推求后者。,标准曲线,受水草生长影响的标准曲线,标准曲线为不受水草生长影响时的水位流量关系曲线。,受结冰影响的标准曲线,标准曲线为畅流期的水位流量关系曲线。,实测点的水位偏离同流量下水位的值。,标准曲线,注：有正负,水位改正数,定线推流方法,绘制标准水位流量关系曲线。,计算改正水位：，再用 在标准曲线上查算流量。,根据某水位 的观测时间，在 过程线上查算。,习题24,1、连实测流量过程线法的适用条件。,2、连时序法的适用条件。,3、临时曲线法的适用条件。,4、改正水位法的适用条件。,5、等落差法的适用条件、定线步骤。,