水文資料整編定線中切線的應用

陳嘉琦，喬萬亮

(1.佳木斯水文局，黑龍江佳木斯 154002;2.黑龍江省綏化水文局，黑龍江綏化 152000)

1 問題的提出

在水文資料整編匯審中，其中審查測站定線是水文資料整編的一項重要審查工作內(nèi)容，因為影響水文要素的因素較多，所以針對不同情況的影響而采用不同的整編定線方法[1]。

如東北等地區(qū)的河流一年當中可以劃分為暢流期和冰期兩部分，不同時期其影響因素也不同，所以，河道站暢流期采用水位流量關系曲線法，而冰期一般采用實測流量過程線法或K值過程線法。

本文就是在這些方法中發(fā)現(xiàn)了一些問題，最先發(fā)現(xiàn)某站是從斷流到開始有流量之間銜接處，即流量過程線是由0開始把各個實測流量點連接起來所得到一條平滑曲線。該平滑曲線只考慮開始有流前一個時段的斷流點和以后的各個實測流量點，而未考慮開始有流前的第二個、第三個等時段的斷流點，這就造成開始有流這段曲線趨勢的任意性，也就是從無流到有流過程中曲線的處理上存在不合理性。

受這一現(xiàn)象的啟發(fā)，臨時曲線、K值過程線也都存在與實測流量過程線相類似的問題。為此筆者提出一些看法和處理意見，僅供參考。

2 定線中的一些切變、曲變

一般情況下，天然水流變化是由一個流暢變化過程(除突然開閘、關閘、決口等現(xiàn)象外)，水位流量關系曲線變化是由一條或幾條有規(guī)律的曲線組成，這些曲線間過度要以相切處理是最佳的。畫過程線時，不僅僅考慮使用時間內(nèi)的點子，還要在接頭處外延幾個時段，這才能保證線型趨勢的正確。也就是在一地方是切變，在另一地方是曲變，視不同變化趨勢而定。

3 曲線接頭及轉(zhuǎn)折處常出現(xiàn)的問題舉例

這里僅就常使用的臨時曲線法、連實測流量過程線法和K值過程線法3種方法的應用進行說明。

3.1 水位流量關系曲線或臨時曲線峰和斷流處

3.1.1 峰頂處的自然過度

如圖1、圖2所示，很顯然這是一個受洪水漲落率影響的水位流量關系線，右邊的線是漲水線，左邊是落水線。峰頂屬自然過度，但圖1兩條臨時曲線相切不明顯，而圖2峰附近有一部分重合相切趨勢明顯，所以得到的結論是圖1不正確，圖2正確。

3.1.2 斷流處的線型

已知斷流水位及其附近的一些實測點，如何進行定線，如圖3、圖4所示。圖中代表流量為0的是一條虛線，而其右側的實線就是水位流量關系曲線，圖3關系曲線與虛線明顯不相切，圖4中的兩條線明顯相切，所以得到的結論是圖3不正確，而圖4正確。

圖1 水位～流量關系曲線圖

圖2 水位～流量關系曲線圖

3.2 實測流量過程線的斷流處

有些中、小河河流站在枯水期或封凍期常常會出現(xiàn)斷流現(xiàn)象。斷流與有流關系可分為:無流到有流和有流到無流兩種情況(如圖5或圖6)。圖中虛線指流量是0，虛線上方是流量過程線，左邊是指有流到無流過程，而右邊是指無流到有流過程。圖5定過程線時只考慮實測點和與其最近的斷流點相連接，產(chǎn)生了折角。也就是斷流期與有流期的線連接不流暢，沒有反映出水流的漸變性[2]。而圖6以斷流線為切線來連接，這樣斷流期與有流期的線連接就順暢。因此，圖5不正確，圖6正確。

圖3 斷流處水位～流量關系曲線圖

圖4 斷流處水位～流量關系曲線圖

3.3 K值過程線與水位流量關系曲線銜接處

與前面實測流量過程線相似，如圖7、圖8所示，只不過圖中的兩條虛線代表不同的兩個K值接頭而已，長的代表左邊K值接頭，短的代表右邊的K值接頭，實線是K值過程線。這種方法主要適用冰期水位流量關系不好的時期。

圖7或圖8中的左邊代表由暢流期進入到冰期，是冰期K值過程線開始的一部分。而右邊代表由冰期進入到暢流期，是冰期K值過程線最后的一部分。也可以把左右合起來看，認為是上年暢流期結束即秋季冰期開始直至下年春季冰期結束整個連續(xù)完整冰期過程。不管怎么看，這里只對其接頭部分定線作以說明。

已知暢流期采用臨時曲線法和冰期采用K值過程線法，計算K值一般采用冰期開始之前的暢流期曲線作為標準曲線。這樣冰期K值過程線開始的接頭是1，而冰期K值過程線最后的接頭是不確定值，但一般是在1附近的一個值(也可能等于1)。不過這里主要是要講接頭處曲線線型怎么樣，K值過程線開始的接頭及其以前各時段都是1，必須考慮相切關系。在確定K值過程線最后的接頭曲線時，要延長到暢流期至少3個時段計算相應點的K值，經(jīng)驗證明:有些年份為一常數(shù)，有些年份不為一常數(shù)，但有些微小起伏而已，無太大偏離。如是常數(shù)相切連接，否則曲線連接，必須保持趨勢銜接自然。

圖5 流量過程線圖

圖6 流量過程線圖

圖7 K值過程線圖

圖8 K值過程線圖

4 結論

提高對整編定線的全面認識，注意一些容易忽視的部位曲線的變化趨勢。不僅能夠掌握各種線型的內(nèi)部變化規(guī)律，而且加強注意銜接處的變化是否合理可靠。善于處理各種線型及其銜接處、點子少轉(zhuǎn)折處等特殊地方的曲線變化。如果把要省略的部分用虛線表示一段，也許就不會出現(xiàn)本文提到的一些問題，定線更趨于規(guī)范化標準化。

[1]水利部水文局.SL247—1999水文資料整編規(guī)范[S].北京:水利電力出版社，1999.

[2]趙志貢，等.水文測驗學[M].南京:黃河水利出版社，2005.