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1、第第 6 章章 流量数据流量数据处处理理6.1 概述概述流量资料整编的目的 通过整编得到具有足够精度的、系统的、连 续的流量资料，为防汛、抗旱、水利建设等 服务。流量资料整编的原则 按照科学的方法、统一的技术标准与格式进行整理、分析、统计、审查、汇编。6.1.1 流量资料整编的方法1、基本方法 水位流量关系曲线法2、辅助方法 流量过程线法 上下游测站水文要素相关法 降水径流相关法 流量资料整编主要包括定线和推流两 个方面。定线是指建立流量与某种或两种以上 实测水文要素间关系的工作。推流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。6.1.2 流量资料整编的工作内容1、编制实测流量成
2、果表和实测大断面成果 表，堰、闸等测站则编制流量率定成果 表。2、点绘水位流量、水位面积、水位流速的 关系图，堰闸站点绘流量系数关系图；并检查分析突出点，确定关系曲线。3、水位流量关系曲线分析和检验。4、数据整理。5、整编逐日平均流量表和洪水水文要 素摘录表。6、绘制逐时或逐日平均流量过程线。7、单站合理性检查。8、编制流量资料整编说明表。6.2 稳稳定的水位流量关系的分析定的水位流量关系的分析 一个测站的水位流量关系是指基本水尺断面处的水位，与通过该断面的流量之间的关系。河流中的水位与流量间的关系呈现单一关系，称为稳定的水位流量关系。河流中的水位与流量间的关系有时呈现复杂的关系，称为不稳定的
3、水位流量关系，即受各种因素影响下的水位流量关系。6.2.1 稳定的水位流量关系 测站控制好的地方，水位流量关系是单一的。6.2.2 宽浅人工渠道的水位流量关系宽浅的矩形渠道一般宽浅渠道和河流 6.2.3 河流稳定水位流量关系分析 1、水位面积关系曲线面积关系曲线的斜率等于河宽B的倒数。2、水位流速关系曲线 3、水位流量关系曲线 6.3 稳定的水位流量关系的数据处理方法稳定的水位流量关系的数据处理方法单单一曲一曲线线法法适用于测站控制良好、具有稳定的水位流量关系的测站。6.3.1 单一曲线图解法 1、关系曲线的绘制在同一张方格纸上，以水位为纵坐标，自左至右，依次以流量、面积、流速为横坐标，点绘实
4、测点：纵横比例尺要选取1、2、5的10的n次方，以便方便地读图；根据图纸的大小及水位、流量、面积、流速变幅，确定的比例要使水位流量、水位面积、水位流速关系曲线，分别与横轴大致成450、600、600的交角，并使三条关系线互不相交；测流次数较多，关系线比较复杂的测站，可分期或以洪峰为界，分期点绘关系图，然后再综合绘制一张总图。绘制多张图时要注意各图曲线的互相衔接。2、低水放大图的绘制在一般情况下，水位流量关系曲线的低水部分，都要另绘放大图，其目的是为保证读图精度。按照规范标准规定：读图的最大误差应小于或等于2.5%，不论流量比例如何，放大界限一律位于从零点算起的20毫米处。其根据如下：在推流时，
5、一般读图误差不超过方格图纸的半个小格（1小格为1毫米），设放大界限为X格，则读数相对误差为0.5/x，为满足精度要求，应有 解得：3、编制推流时段表全年各个时期水位流量关系曲线定好后，要按顺序注上线号，并在图内适当空挡处，编写推流时段表。线号推流时段依据测次接头附注起止水位流量月日时分月日时分1110：002812：00112.1135.622812:003420:0014113.3243.233420:0051823:001526113.5650.54、绘制逐时水位过程线制定关系曲线，离不开逐时水位过程线：抛开逐时水位过程线，直接定线，将是盲目的，往往不能成功。如平时没有分月的逐时水位过程线
6、，可绘汛期洪峰过程线，水位过程线的比例，最好与关系线比例一致。5、突出点的检查分析从水位流量关系点子分布中，常可发现一些比较突出反常的点子，称为突出点，一般认为，偏离所定平均线超过测验误差的测点，就可以认为是突出点。（1）突出点的检查方法1）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。2）通过本站水位和流量过程线对照，及在流量过程线上点绘各实测流量的点子，去检查、分析，发现问题。3）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
7、。（2）分析图表1）横断面和流速横向分布曲线图横断面和流速横向分布曲线。流速的横向分布一般和断面形状相似，主流流速最大，两岸及深较浅处流速较小。2）水位与各水力因素关系图3）水深与流速关系图水深与流速（如平均水深与平均流速、垂线水深与垂线平均流速或测点流速等）有较密切的关系。此图可以检查某垂线水深或流速存在的问题，也可在发现问题的基础上，用此图深入分析问题的原因。4）横断面分析图横断面分析图，主要用于分析断面变化情况，如冲淤情况、变化幅度、变化时间、河底高程变化是否符合冲淤规律等，也可将突出点的横断面图与相邻测次的横断面图对比，分析断面变化有无问题。（3）原因检查人为因素、特殊水情变化、水力因
8、素变化、测验方面。1）水位方面的原因2）断面测量方面的原因3）流速测验方面的原因（4）问题处理1）如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。2）如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。3）暂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。6、定线（1）初步定线在点绘的水位流量、水位面积、水位流速关系图上，先用目估的方法，通过点群中心徒手勾绘出三条关系曲线。然后用曲线板修正，务使曲线平滑，关系点子均匀分布于曲线两旁，并使曲线尽可能靠近测验精度
9、较高的测点（如流速仪精测法的点子）。（2）修正曲线初步绘出的水位流量关系曲线必须同水位面积、水位流速关系曲线互相对照。办法是将初步绘制的曲线分为若干水位级，查读各级水位的流量，应近似等于相应的面积和流速的乘积，其误差一般不超过3%。某水文站某年水位流量关系7、水位流量关系曲线不确定度及系统误差估算（1）测点标准差的计算第 次实测流量（作为单值化处理的单一线中第 次校正流量或校正流量因素）；第 次实测流量 相应的曲线上的流量（或作为单值化处理的单一线中第 次校正流量或校正流量因素相应的曲线上的校正流量或校正流量因素）；测点总数。（2）随机不确定度的计算（3）水位流量关系定线系统误差估算实测关系点
10、据与关系线无明显系统偏离时，系统误差可采用测点（或校正点）对关系线相对误差的平均值。8、编制水位流量关系表（流率表）流 量 水 位（cm）（m3/s）水位级（m）0123456789流量差30.0022.924.025.126.227.328.429.430.531.632.710.9 1033.835.236.638.039.440.842.143.544.946.313.9 2047.749.351.052.654.355.957.559.260.862.516.4 3064.166.268.370.372.474.576.678.780.782.89、推流10、日平均流量的推求方法（1）
11、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。（2）用瞬时流量计算日平均流量1）面积包围法 2）算术平均法（3）日平均流量计算误差限度面积包围法求得的日平均值作为标准值，用其它方法求得的日平均值与其相比，其允许相对误差：中高水为2%，低水为5%，流量很小时可适当放宽。11、洪水流量摘录表编制洪水流量摘录表是洪水水文要素（水位、流量、含沙量）摘录表的一部分。摘录：主要大峰（能使上下游配套）一般洪峰（相邻站能配套）洪峰的类型：洪峰流量最大和洪峰总量最大的峰 含沙量最大和输沙量最大的峰 孤立的峰 连续洪峰或特殊峰形
12、的峰 久旱以后的峰 汛初第一个峰和汛末较大的峰 春汛、凌汛或非汛期较大的峰水位流量关系定线精度指标表站类定线方法定线精度指标系统误差(%)随机不确定度(%)一类精度的水文站单一曲线法18水力因素法210二类精度的水文站单一曲线法110水力因素法212三类精度的水文站单一曲线法211水力因素法3156.3.2 单一曲线解析法 解析法就是把水位流量关系点拟合为方程式，并据此来推算流量。1、指数方程：2、对数方程：3、多项式方程：检验所定关系曲线是否合理、有无系统偏差的方法：符号检验、适线检验、偏离数值检验。检验前一个时期的水位与流量关系能否适用于后一个时期的方法：检验。在进行检验时先要作一定的假设
13、，并且构造一个统计量，通过实测资料来计算该统计量，以检验该假设是否成立。6.4 稳定的水位流量关系稳定的水位流量关系曲线的检验曲线的检验基本概念（1）不确定度：就是指测量值可能出现误差的上限值。（2）置信水平：被测量的真值能以规定概率落入该限值所包围的区间之内，此规定概率称为置信水平。（3）显著性水平：测量值的误差在超过误差上限值的可能性（概率），属于小概率。（4）临界值：测量值误差的上限值。（5）双侧检验：小概率出现在分布曲线的两侧，需检验两侧值。（6）单侧检验：小概率仅出现在分布曲线的一侧，只需检验这一侧值。6.4.1 符号检验判断两个随机变量 和 的概率分布是否 存在显著性差异，即对统计
14、假设 进行显著性检验。构造一个统计量：为正号或负号的个数检验：当 大于临界值 ，则原假定不成立，说明关系线不合理；当 小于临界值 ，则原假定成立，说 明关系线合理。6.4.2 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验，即检验关系曲线是否有系统偏差。检验方法：将实测点按水位递增顺序排列统计出每个实测点偏离曲线的正负号，再从最低水位第2点起，依次与前一个符号相比，同符号记为“0”，不同符号记为“1”，然后统计出“1”的个数。出现“1”的个数越多，曲线就越合理；否则，说明测点有系统偏差。测点符号变化的总个数为 n-1统计符号变化为“1”的个数为K当K0.5(n-1)时，定线合理，
15、无系统偏差，不作检验。当K0.5(n-1)时，属于单侧检验。当 大于临界值 ，说明关系线 不合理；当 小于临界值 ，说明关系线合理。6.4.3 偏离数值检验 检查测点偏离关系线的平均偏离值（即平均 相对误差）是否在合理范围以内，借以数据 论证关系曲线定得是否合理。1）计算统计量2）给定显著性水平 及自由度为 ，查得临界值 。3）检验将实际计算值 与临界值 进行比较，若 ，则原假设成立，即所定关 系曲线合理；若 ，则原假设不成立，即所定关 系曲线不合理。6.4.4 检验 检验是以数理统计为基础的一种检验方法，用来 判断稳定的水位流量关系是否发生了显著变化（即 测站控制条件是否发生变动）、定线是否
16、有明显系 统偏离等。进行检验的目的是判断某年所定的水位 流量关系曲线能否适用于另一年。检验是假定两组变量在总体方差相同和两组总体均值相等条件下，进行两组样本均值的比较，以判断原关系曲线有无明显变化。检验方法：1）假定 第一、第二组样本的均值 （期望值）2）计算统计量 第一组测点对所定关系曲线的相对偏离值 第二组测点对所定的同一关系曲线的相对偏离值 第一、第二组平均相对偏离值 第一、第二组测点总数 第一、第二组测点综合标准差3）给定显著性水平 及自由度为 ，查得临界值 。4）检验 将实际计算值 与临界值 进行比较，若 ，则原假设成立，即原关系曲线无明显变化；若 ，则原假设不成立，即原关系曲线有明显变化。6.5 水位流量关系曲水位流量关系曲线线的延的延长长水位流量关系曲线延长的范围，一般要求高水部分延长不应超过当年实测流量所占水位变幅的30%；低水部分不超过15%。高水延长是指将关系曲线向当年最高洪水位或调查洪水位方向的延长。低水延长是指将关系曲线向断流水位方向所作的延长。6.5.1 根据水位面积、水位流速关系作高水延长 6.5.2 用曼宁公式作高水延长 6.5.3 用 曲线法高水延长 6
