淺析HDP5.0軟件在水文關(guān)系曲線定線中的實例應(yīng)用

楊 晨，魯一未，宋品江

（漢中水文水資源勘測中心,陜西 漢中 723000）

1 軟件簡介及測站概況

1.1 軟件簡介

長委水文局開發(fā)的水文資料整編系統(tǒng)5.0（HDP5.0）,為南方片水文資料整編系統(tǒng)2.0（SHDP2.0）的升級版和網(wǎng)絡(luò)版,需要在連接網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)下運行并使用。用戶注冊水文資料整編系統(tǒng)5.0版的管理系統(tǒng),并分配整編工作,就可以登錄整編程序界面,根據(jù)用戶權(quán)限,可以進行數(shù)據(jù)錄入、整編計算、圖形繪制、報表輸出等操作。HDP5.0軟件,基于互聯(lián)網(wǎng),把各個站點的資料、整編人員、審查人員以及管理人員有機地聯(lián)系起來,構(gòu)成一個集資料整編、資料審查、資料復(fù)審于一體的系統(tǒng),對整編原始數(shù)據(jù)、整編成果,可以通過網(wǎng)絡(luò)實時查詢,把成果質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)“過程控制”,真正體現(xiàn)出來,能夠顯著提高整編成果質(zhì)量和工作效率。

Z-Q、單沙-斷沙等關(guān)系曲線是依據(jù)實測數(shù)據(jù)并通過圖形形式表現(xiàn)出來的關(guān)系圖形,而曲線圖形是由多個分散的節(jié)點數(shù)據(jù)組成的。利用計算機技術(shù)對分散的結(jié)點數(shù)據(jù)進行管理,并實現(xiàn)曲線的連接、管理、編輯修改等功能,并形成各類滿足水文資料整編要求的計算成果數(shù)據(jù),就是本軟件所要達到的目的。關(guān)系曲線圖形計算機處理軟件,建立了獨立的關(guān)系曲線圖形管理平臺,能實現(xiàn)關(guān)系曲線的擬合及圖形生成、提供較強的圖形編輯功能。該軟件除了具有單一曲線的擬合和編輯功能外,還具有對繩套關(guān)系曲線進行曲線擬合和圖形編輯的功能。

1.2 測站簡介

略陽水文站是嘉陵江在陜西省境內(nèi)的干流控制站,位于陜西省略陽縣縣城城關(guān)鎮(zhèn),設(shè)站年份為1939 年8 月。略陽水文站管轄52處雨量站（其中8 處人工雨量站和44處自動雨量站）以及白石溝水位站1 處。監(jiān)測項目有：水位、流量、含沙量、降水、蒸發(fā)、泥顆。控制河長平均比降7.01‰,多年平均降水量763.9 mm,多年平均蒸發(fā)量為689.1 mm。多年平均流量115 m3/s,多年平均徑流量36.3×108m3,7月～9月徑流量占全年徑流量的60%以上,多年平均含沙量5.62 kg/m3,多年平均輸沙率 646 kg/s,多年平均輸沙量為2138×104t,1981 年8 月22 日實測最大流量8630 m3/s。目前,略陽水文站流量測驗方法為纜道法、中泓浮標(biāo)法和手持式電波流速儀法。該站測驗河段位于較大彎道中間,河道順直長度約500 m左右,斷面上游300 m處為鐵路大橋,斷面下游500 m處為嘉陵江大橋,斷面以下1500 m處左岸有八渡河、東渡河匯入。河道呈現(xiàn)急彎,河床由砂礫石組成,左岸為人工河堤,上部為公路,觀測房位于右岸,設(shè)有上、中、下三個斷面,上下比降斷面與浮標(biāo)斷面基本重合,其間距為200 m。

2 人工定線與HDP5.0軟件定線對比

2.1 資料選取

本文選取略陽水文站2020年1月～10月水位、實測流量、單沙和斷沙資料。

2.2 人工定線

對略陽水文站2020年1～10月Z-Q、單斷沙關(guān)系曲線進行人工定線。

2.2.1 Z-Q關(guān)系曲線人工定線

略陽水文站2020 年1月～10月人工定線為4 條線,主線為2 線、3 線,貫穿全年最大洪水；全年最大洪水在4000 m3/s出現(xiàn)繩套,主要是斷面下游1500 m處有卡口,水流不暢造成基本斷面雍水而形成。河道為砂礫石河床,斷面變化在不同級洪水各不相同,正常情況斷面有沖淤互補作用。本年度未出現(xiàn)實測流量奇異值,最大誤差為21 次流量,誤差為7.7%,其它測次流量誤差均在4%以下,檢驗2 線、3 線,隨機不確定度分別為4%、4.4%,其它均滿足規(guī)范要求；1 線與4 線流量測次均小于10 次,不做符號檢驗、適線檢驗和偏離檢驗。

略陽水文站2020 年1 月至10月Z-Q關(guān)系曲線人工定線推流成果：平均流量174 m3/s,徑流量54.97×108m3,徑流模數(shù)9.06×10-3m3/（s·km2）,徑流深度286.2 mm,最大1日洪量3.551×108m3,最大3日洪量9.288×108m3,最大7日洪量13.27×108m3,最大15日洪量19.08×108m3,最大30日洪量24.18×108m3,最大60日洪量32.28×108m3。

2.2.2 單斷沙關(guān)系曲線人工定線

略陽水文站2020年1月～10月單斷沙關(guān)系曲線為歷年綜合單斷沙關(guān)系曲線,為45°直線。1月～10月單斷沙關(guān)系曲線人工定線推沙成果：平均含沙量4.17 kg/m3,平均輸沙率725 kg/s,輸沙量2290×104t,輸沙模數(shù)1190 t/km2。

2.3 HDP5.0軟件定線

對略陽水文站2020年1月～10月Z-Q、單斷沙關(guān)系曲線進行HDP5.0軟件定線。

2.3.1 Z-Q關(guān)系曲線HDP5.0軟件定線

為體現(xiàn)HDP5.0軟件定線與人工定線的對比性、同步性,略陽水文站2020年1月～10月Z-Q關(guān)系曲線HDP5.0軟件定線也為4 條線,主線為2線、3線,貫穿全年最大洪水；全年最大洪水在4000 m3/s出現(xiàn)繩套,HDP5.0軟件定線推流時段與人工定線推流時段相同（結(jié)點不同）。

HDP5.0軟件在水文關(guān)系曲線定線中,操作簡便,性能穩(wěn)定,計算、繪圖準(zhǔn)確,檢驗結(jié)果同步顯示,調(diào)線方便,極大地提高了工作效率。圖形管理方面,具有方便的關(guān)系曲線圖形顯示、查看的功能,能實現(xiàn)實時縮放、實時平移、窗口放大、線形繪制及自動生成、對象選擇、對象刪除等一般的圖形管理操作。圖形生成方面,對于實測水文資料或已有節(jié)點數(shù)據(jù),能生成或擬合單一的Z-Q 關(guān)系曲線、連時序法（繩套）Z-Q 關(guān)系曲線。圖形編輯方面,圖形修改方法多種,鼠標(biāo)修改線形、鍵盤移動節(jié)點,圖形實時顯示,鼠標(biāo)、鍵盤、圖形、節(jié)點數(shù)據(jù)同步操作,實現(xiàn)人性化的圖形編輯功能。曲線管理方面,對于多條推流曲線的連時序法（繩套）Z-Q關(guān)系曲線,具有曲線合并、曲線拆分、部分重疊等功能,并提供輔助定線窗體,顯示相關(guān)輔助曲線,供定線操作參考。數(shù)據(jù)庫管理方面,將編輯的關(guān)系曲線存入數(shù)據(jù)庫,并在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部進行復(fù)制和轉(zhuǎn)換。誤差統(tǒng)計方面,編輯曲線的同時,能夠?qū)崟r統(tǒng)計、計算并顯示實測點相對誤差、三線檢驗誤差、相關(guān)計算誤差。

如圖1（2線定線界面）、圖2（3線定線界面）所示,右側(cè)信息欄顯示符號檢驗、適線檢驗、偏離檢驗、不確定度及系統(tǒng)誤差均為“合格”。

圖1 2線定線界面

略陽水文站2020年1月至10月Z-Q關(guān)系曲線HDP50.0軟件定線推流成果：平均流量173 m3/s,徑流量54.84×108m3,徑流模數(shù)9.01×10-3m3/（s·km2）,徑流深度285.5mm,最大1日洪量3.551×108m3,最大3日洪量9.297×108m3,最大7日洪量13.27×108m3,最大15日洪量19.09×108m3,最大30日洪量24.17×108m3,最大60日洪量32.20×108m3。

2.3.2 單斷沙關(guān)系曲線HDP5.0軟件定線

HDP5.0軟件定線生成后的單斷沙關(guān)系曲線同為45°直線。如圖3,生成的關(guān)系線將只有首尾兩個節(jié)點,右側(cè)信息欄顯示符號檢驗、適線檢驗、偏離檢驗、不確定度及系統(tǒng)誤差均為“合格”。

略陽水文站2020年 1月至10月單斷沙關(guān)系曲線人工定線推沙成果：平均含沙量4.20 kg/m3,平均輸沙率726 kg/s,輸沙量2300×104t,輸沙模數(shù)1200 t/km2。

2.4 人工定線與HDP5.0軟件定線對比分析

表1為略陽水文站2020年1月至10月Z-Q、單斷沙關(guān)系曲線HDP5.0軟件定線與人工定線各項特征值誤差分析表。從表中可以看到各項特征值相對誤差較小,表明在基層水文測站日常工作中完全可以使用HDP5.0軟件來完成水文關(guān)系曲線定線工作。與傳統(tǒng)人工定線相比,HDP5.0軟件定線界面友好、操作簡便,更加快捷,從而達到解放人力、提高工作效率的作用。

表1 若羌河流域水資源配置表 單位：萬 m3

3 圖形設(shè)置打印

圖形輸出：可以根據(jù)用戶需要,指定任意比例、任意圖幅大小的打印輸出?？梢詫φ{(diào)整設(shè)置好的打印圖形按比例轉(zhuǎn)換成dxf 圖形格式,可以在AutoCAD 圖形管理平臺上顯示、打印圖形。圖4為略陽水文站2020年1月～10月HDP5.0軟件定線圖形設(shè)置打印界面。

圖4 略陽水文站 2020年HDP5.0軟件定線圖形設(shè)置打印界面

4 結(jié)論

水文資料整編系統(tǒng)5.0軟件（HDP5.0）,基于互聯(lián)網(wǎng),把各個站點的資料、整編人員、審查人員以及管理人員有機地聯(lián)系起來,構(gòu)成一個集資料整編、資料審查、資料復(fù)審的于一體的系統(tǒng),對整編原始數(shù)據(jù)、整編成果,可以通過網(wǎng)絡(luò)實時查詢?；鶎铀臏y站日常工作中完全可以使用HDP5.0 軟件來完成水文關(guān)系曲線定線工作。HDP5.0 軟件在水文關(guān)系曲線定線方面,操作方便,性能穩(wěn)定,計算、繪圖準(zhǔn)確,檢驗結(jié)果同步顯示,調(diào)線方便,是目前水文資料整編中較為實用的軟件之一,極大地提高了基層水文測站工作效率,將水文工作者從繁雜的人工繪圖中解放出來,滿足基層水文測站水文資料即時整編、“日清月結(jié)”的工作需求。