烏云河?xùn)|風(fēng)站水位流量關(guān)系曲線高水延長計(jì)算分析

宋運(yùn)凱　栗彥博

摘 要：水位流量關(guān)系曲線是推求某一河流橫斷面處逐日流量的基礎(chǔ)工具，對(duì)水位流量關(guān)系線進(jìn)行高水延長是一項(xiàng)基本的水文基礎(chǔ)工作。文中對(duì)烏云河?xùn)|風(fēng)站的水位流量關(guān)系曲線采用流速面積法、曼寧公式法、謝才公式法、歷年綜合線法進(jìn)行了高水延長對(duì)比分析，以實(shí)測(cè)流量為真值對(duì)各方法的延長結(jié)果進(jìn)行了精度對(duì)比，指出了不同水文情況下各方法存在的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了針對(duì)具體情況應(yīng)采用不同延長方法的分析結(jié)論。

關(guān)鍵詞：烏云河?xùn)|風(fēng)站；水位流量關(guān)系曲線；高水延長；方法分析；精度分析

前言

流量資料整編的任務(wù)，就是通過水位流量關(guān)系來推求瞬時(shí)流量，再用以算出日、月、年平均流量及各種流量特征值，水位流量對(duì)應(yīng)關(guān)系需通過點(diǎn)繪關(guān)系曲線來分析確定。一個(gè)測(cè)站的水位流量關(guān)系（Z～Q關(guān)系），是指測(cè)站基本水尺斷面的水位與通過該斷面的流量之間的關(guān)系。穩(wěn)定的Z～Q關(guān)系一般為一條單一曲線，曲線形狀近似拋物線。對(duì)于山溪性河流來說，洪水時(shí)水位暴漲暴落，洪峰歷時(shí)短，流速大、有時(shí)因測(cè)流歷時(shí)較長或考慮人員、設(shè)備安全等因素，經(jīng)常難以測(cè)至最高水位；即使在峰頂附近測(cè)流，在經(jīng)過測(cè)流開始和終了的水位平均后其相應(yīng)洪峰水位也不是最高洪峰水位處的流量。因此Z～Q關(guān)系曲線有時(shí)須進(jìn)行高水延長，才能推得全年完整的流量過程。高水延長決定全年最大流量數(shù)值，甚至影響規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)洪峰流量頻率的計(jì)算，須慎重從事。

1 高水延長要求和方法介紹

高水延長部分一般不應(yīng)超出當(dāng)年實(shí)測(cè)流量所占水位變幅的30%，如超出此限度，須用兩種以上方法相互驗(yàn)證，以期可靠。高水延長目前常用的有4種方法（1）面積流速法；（2）曼寧公式法；（3）謝才公式法；（4）歷年水位流量關(guān)系綜合線法，下面逐一進(jìn)行介紹。

1.1 面積流速法

根據(jù)缺測(cè)洪峰流量的相應(yīng)水位在測(cè)站斷面的水位面積（Z～F）和水位流速（Z～V）關(guān)系曲線上查讀相應(yīng)洪峰水位下的面積和流速，面積采用橫斷面資料計(jì)算，流速采用趨勢(shì)延長確定。用查得的面積和流速相乘即得到洪峰流量。該方法要求測(cè)站斷面穩(wěn)定，無漫灘或串溝分流現(xiàn)象。

1.2 曼寧公式法

1.4 歷年水位流量關(guān)系綜合線法

該方法是根據(jù)測(cè)站歷年水位流量關(guān)系綜合曲線對(duì)比需要延長年份的曲線，以兩曲線趨勢(shì)基本一致為原則來延長曲線。該方法工作量較大，且要求測(cè)站斷面無遷移且年際變化較小。

2 高水延長實(shí)例分析

選用烏云河?xùn)|風(fēng)站較大洪水年份1999年汛期洪水過程為例，本年洪水為該站實(shí)測(cè)最大洪水，最低水位為88.85m，最高水位92.12m，變幅為3.27m。本次洪水過程流量測(cè)次完整，無缺測(cè)洪峰流量現(xiàn)象?，F(xiàn)假定對(duì)該站91.42m以上進(jìn)行水位流量關(guān)系曲線高水延長，延長幅度0.7m，占未延長水位變幅的27.2%。利用上節(jié)所述的幾種方法分別進(jìn)行高水延長，并同原有實(shí)測(cè)流量測(cè)點(diǎn)進(jìn)行精度對(duì)比。各方法延長后水位流量關(guān)系曲線對(duì)比見附圖，圖中實(shí)心圖形測(cè)點(diǎn)為延長流量值，虛線為延長后曲線，實(shí)線為按原實(shí)測(cè)點(diǎn)定線曲線，曲線精度對(duì)比見表2。

3 結(jié)束語

（1）經(jīng)以上分析可知，歷年綜合曲線法計(jì)算誤差最小，其次為面積流速法。這有一定的合理性，因?yàn)槎嗄昃C合關(guān)系線比較完整全面地代表了測(cè)站水位流量關(guān)系線整體趨勢(shì)；流速面積法也基本利用了當(dāng)年水位流量關(guān)系的趨勢(shì)。因該站無比降資料，因此曼寧公式法和謝才公式法都需要對(duì)當(dāng)年流量測(cè)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算后再繪制相關(guān)圖，這樣就增加了一些中間環(huán)節(jié)，進(jìn)而加大了誤差出現(xiàn)的幾率。

（2）建議在斷面變化穩(wěn)定的情況下優(yōu)先選用面積流速法進(jìn)行高水延長，該方法簡(jiǎn)便易行。如果測(cè)站有近期繪制的多年綜合水位流量關(guān)系線可用來與面積流速法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)照。因繪制多年綜合線工作量較大，在一般性洪峰流量延長計(jì)算時(shí)均不采用該方法。如果延長計(jì)算歷史最高洪峰水位下的流量則必須采用包括該方法在內(nèi)的以上所有方法。

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作者簡(jiǎn)介：宋運(yùn)凱（1983-），男，黑龍江齊齊哈爾人，工程師。

栗彥博（1972，1-），男，內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)人，工程師。