流量数据处理PPT课件.ppt

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1、本章内容本章内容u稳定的水位流量关系处理方法u受断面冲淤影响的水位流量关系第九章第九章 流量数据处理流量数据处理 u水力因素型流量数据处理方法u时序型流量数据处理方法u受变动回水影响的水位流量关系u受洪水涨落影响的水位流量关系1第一节第一节 概述概述 一、流量数据处理的含义一、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 2二、流量数据处理的目的二、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。寻求 关系的变化规律，并借此

2、用水位推求流量；z3三、流量数据处理的方法三、流量数据处理的方法 l基本方法基本方法 basic method 连实测流量过程线法；l辅助方法辅助方法 auxiliary 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。4四、流量数据处理的两个主要工作四、流量数据处理的两个主要工作l 推流 reduction of flow l 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。5五、流量数据处理的主要内容五、

3、流量数据处理的主要内容 l对原始资料进行审核。l水位流量关系曲线的分析与检验。l整编逐日平均流量表、洪水水文要素摘录表。l绘制水位流量、水位面积、水位流速关系曲线。l编制实测流量成果表和实测大断面成果表。l绘制逐时或逐日平均流量过程线。l合理性检查。l编制河道流量资料整编说明表。6第二节第二节 稳定稳定 关系及处理方法关系及处理方法 一、人工渠道一、人工渠道 关系关系 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。7二、天然河道稳定二、天然河道稳定 关系关系 关系线向下凹。1 1、关系曲线关系曲线 形成条件：测站控制良

4、好、河床稳定。因则82 2、关系线关系线 关系线向上凹。高水时，流速近似为常数。93 3、关系线关系线 关系线向下凹。10三、单一线法三、单一线法 single-curve method 1 1、单一线法、单一线法定线应符合的要求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。112、单一线定线的方法单一线定线的方法l解析法 l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。123、单一线图解法步骤、单一线图解法步骤l 点绘(

5、)、(、)、(、)关系点。13l 分析(、)、(、)、(、)关系点的特点。l初步绘制 、关系曲线。14l 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%。15l 推流。l 关系曲线的检验。l 关系曲线的高、低水延长。164 4、单一线、单一线的的解析法解析法 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：指数函数方程 某一常数水位（1 1）单一线）单一线的线型的线型17多项式方程 对数函数方程 18习题习题习题习题19191、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

6、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。19四、四、关系曲线的检验关系曲线的检验 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20五、五、关系曲线的延长、插补关系曲线的延长、插补 l 意义意义 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。l 适用条件适用条件 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

7、获得。如资料发生缺测、中断，则依据 关系曲线进行插补。21l原理原理1、根据、根据 ，关系对关系对 关系曲线关系曲线高水延长高水延长 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）。22l方法方法232、用水力学公式对、用水力学公式对 关系曲线高水延长关系曲线高水延长 u曼宁公式法曼宁公式法 l原理式原理式 l方法方法 由 计算不同水位下的 。关系曲线用大断面资料作出；24l 两种情况两种情况 （高水时，变化很小）再点绘 关系曲线，并延长它。若无 、资料，用公式 求 ，若有 、资料，由 求 。snVSRnV321=25u利用利用 关系曲线延长关系曲线延长 l 原理式高水时，变化很

8、小，近于常数，此时近似呈直线关系。26l 方法方法 由大断面测量资料作出 关系曲线；再延长它；由以上两条关系曲线作出 关系曲线，由实测水位流量资料作出 关系曲线；27由 关系曲线及 关系曲线确定高水时的 。注：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%。283、关系曲线的低水延长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：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%。29确定断流水位的方法：l根据测站纵横断面图确定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

9、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。测流断面基本水尺断面30l分析法分析法 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。设水位流量关系低水段符合 ，在关系曲线的中低水部分取三点 a、b、c，并使得，则 nzzkQ)(0-=cabQQQ=31a、b、c三点在关系曲线上，则再结合 ，即可得到断流水位推导：推导：32习题习题习题习题21211、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，如何延长？3、水位流量关系曲线低水延长的两种方法。33第三节第三节 不稳定不稳定 ZQ 关系的分析关系的分析 34第三节第三

10、节 不稳定不稳定 关系的分析关系的分析 1、流量公式、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、受洪水涨落影响的一、受洪水涨落影响的 关系关系 352 2、受洪水涨落影响的、受洪水涨落影响的 关系分析关系分析涨洪时，落洪时，因此，一次洪水过程的 关系为逆时针的绳套曲线。36逆时针的绳套曲线37逆时针的绳套曲线 水位过程线 1234123438二、受变动回水影响的二、受变动回水影响的 关系关系 1、一般概念、一般概念 变动回水变动回水如：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

11、等。下游水体 、的变化，对上游测站的 关系产生影响的现象。39干流站受支流涨水的顶托4041 变动回水影响下的流量变动回水影响下的流量 当水面比降 用落差 表示时，l不同水位下，或或l同一水位下，42洪水和回水影响分析洪水和回水影响分析 u相同点相同点 n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

12、量资料43442、受变动回水影响的、受变动回水影响的 关系分析关系分析 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。45变变动动回回水水影影响响下下的的水水位位流流量量关关系系曲曲线线46受河槽冲淤影响的水位流量关系分析受河槽冲淤影响的水位流量关系分析 474849三、受河槽冲淤影响的三、受河槽冲淤影响的 关系关系 1、冲淤情况分类冲淤情况分类 经常性冲淤经常性冲淤 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。50不经常性冲淤不经常性冲淤

13、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。51普遍冲淤普遍冲淤 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。稳定稳定淤积冲刷淤积冲刷52局部冲淤局部冲淤 冲淤前后断面形状变化不一致。稳定淤积冲刷局部冲淤只是对 关系曲线的低水影响较大。Z532、冲淤情况分析、冲淤情况分析 u切线比较法切线比较法 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 54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

14、冲刷。55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，561253476B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57u冲淤过程线法冲淤过程线法 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：l平均河底高程过程线法平均河底高程过程线法 初始平均高程淤积冲刷58l同水位下面积的过程线法同水位下面积的过程线法 淤积冲刷同水位下初始面积同水位下面积59u横断面图比较法横断面图比较法 河底高程起点距淤积60习题习题习题习题22

15、221、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？61六、水力因素型流量数据处理方法六、水力因素型流量数据处理方法 1、校正因素法、校正因素法 adjusting factor method 适用情况适用情况 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。依据方程依据方程 受洪水涨落影响的测站。资料条件资料条件 62已知资料：实测点（、），过程线。未知：、而只有一个方程取代 中的 ，另有 及未知。分析：根据 过

16、程线，计算 ，用实测流量 故需要采用试错法。63 人工定线步骤人工定线步骤 l 初定一条 关系线。方法：由 过程线中 相应的实测点（、）初定一条 关系线。64l初定一条 关系线。用初定的 过程线，结合计算各实测点相应的 ，由此试定一条 关系线。tzUsQQccDD+=1165l校正初定的 关系线和 关系线。同样的方法调整 关系线。由 关系线查算各 的 ，代入 关系线，与初定的 关系线比较，计算各 相应的 ，由此点绘 调整初定的 关系线。tzUsQQccDD+=1166推流方法：推流方法：已知 和由已定的 关系线和 关系线结合计算 。tzUsQQccDD+=1167 计算机定线步骤计算机定线步骤

17、 再假定一条 关系线，按上述同样的方法计算第二个标准差 。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。假定一条 关系线，由计算各实测 相应的 ，由关系点（、）拟合一条单一线，并计算各关系点（、）偏离该关系线的标准差 ；tzUsQQccDD+=11682、涨落比例法、涨落比例法 fluctuating rate method tzUsQQccDD+=11在 中，取 为常数，再与校正因素法类似的方法进行定线与推流。理由：中高水时，变化较小。69703、特征河长法、特征河长法 characteristic river length method 洪水发生时，各水力因

18、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。下断面中断面 71 因下断面流量先于水位增大，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。下断面中断面 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。72 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。适用条件适用

19、条件 受洪水涨落影响的测站。73 上游站水位法上游站水位法（本站水位在空间上的上移）建立 单一关系线，再以 推求 。下断面中断面 74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。下断面中断面 75 本站水位后移法本站水位后移法（本站水位在时间上的后移）寻找与 后移一个时段 的本站水位 ，使 呈单一关系。7677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78有了 后，根据 关系线、关系线，查得一系列关系点（、），并由此拟合出 关系线。79推流方法：水位为 ，在 过程线上对应的时刻为，后移 后，在

20、过程线上查出 。由 在率定的 上查 。8081 七七、时序型流量数据处理的方法时序型流量数据处理的方法l连时序法 l临时曲线法 l改正水位法 l改正系数法 l连实测流量过程线法 821、连实测流量过程线法、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。l适用情况适用情况l资料要求资料要求 要求测次较多，能控制流量变化过程。83l定线推流方法定线推流方法 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 过程线与实测流量点的趋势，分析 、关系曲线。84 2 2、连时序连时序法

21、法 chronological method l适用情况适用情况l资料要求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。85l定线推流方法定线推流方法 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。86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中应通过测点中心定线。

22、873 3、临时曲线法、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。l适用情况适用情况l资料要求资料要求 测次较多，能控制变化过程的转折点。88l定线推流方法定线推流方法 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。894 4、改正水位法改正水位法 correctin

23、g stage method l适用情况适用情况l资料要求资料要求 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。90 测站稳定水位流量关系曲线，或稳定水位面积关系曲线。l标准曲线标准曲线 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。91标准曲线标准曲线92 受水草生长影响的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。93实测点的水位偏离同流量下水位的值。标准曲线注：注：有正负l 水位改正数水位改正数94l定线推流方法定线推流方法123109 绘制标准水位流量关系曲线。标准曲线123109 计算各实测点的 ，绘制水位改正数过程线 。izDzD95 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 。标准曲线96习题习题习题习题24241、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。97