水位流量關(guān)系單值化處理綜合落差指數(shù)法

C.2水位流量關(guān)系單值化處理綜合落差指數(shù)法C.2.1落差代表性分析a） 落差的代表性是落差指數(shù)法應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。輔助水尺的水位是計(jì)算落差的依據(jù)，輔助水尺的位置是否恰當(dāng)，關(guān)系到落差的代表性。因此，輔助水尺設(shè)置的合理范圍和最優(yōu)位置，要經(jīng)過(guò)分析論證確定。b） 受變動(dòng)回水影響為主的輔助水尺設(shè)在測(cè)流斷面下游，受洪水漲落影響為主的設(shè)在上游，同受兩種因素共同影響的在上下游各選擇一組水尺比較理想，受上下游支流或湖泊水位影響的在支流或湖泊的適當(dāng)位置設(shè)置輔助水尺。落差水尺與基本水尺間距在20?40km為宜。c） 可先從單一輔助水尺較簡(jiǎn)單情況下進(jìn)行綜合模型分析，判斷其輔助水尺落差的代表性，然后通過(guò)輔助水尺的增減和不同的綜合落差優(yōu)化組合，從中選擇代表好的輔助水尺，并確定輔助水尺的組數(shù)。C.2.2各輔助水尺落差權(quán)重系數(shù)的確定a） 確定落差系數(shù)的方法有距離加權(quán)法、流量加權(quán)法、試錯(cuò)法和變落差系數(shù)法。其中變落差系數(shù)法，采用水位的函數(shù)來(lái)表示落差系數(shù)，該法能夠很好的反映不同水位級(jí)下輔助水尺落差對(duì)水位流量關(guān)系的影響程度。b） 在綜合落差指數(shù)法模型中，共有七組參數(shù)k1、k2、km1、km2、km3、km4、6。輔助水尺確定后，綜合模型處理過(guò)程就是對(duì)七組參數(shù)的設(shè)置與計(jì)算。km1、km2、km3、km4為輔助水尺的落差權(quán)重系數(shù)，當(dāng)單一落差時(shí)，km2、km3、km4為0,km1一般取1或某一常數(shù)或某變量km1=f（Z0）或km1=f（Zmi）。c） 當(dāng)輔助水尺采用二組或三組或四組時(shí)km1、km2、km3、km4一般采用距離加權(quán)求得，絕大多數(shù)情況采用試算，km1至km4可以是常數(shù)也可以是變量函數(shù)kmn=f（Z0）或kmn=f（Zmn），其中n=1、2、3、4。C.2.3落差指數(shù)6的確定。落差指數(shù)6可分為固定落差指數(shù)和變動(dòng)落差指數(shù)。a）固定落差指數(shù)可按以下方法確定：1） 若校正流量因素和水位有較好的關(guān)系，可按公式（C.4）計(jì)算：lnQ=lnq+6ln（AZ） （C.4）2） 根據(jù)測(cè)站水位流量關(guān)系曲線，按水位級(jí)均勻選取5?10個(gè)水位，在關(guān)系線上讀取同水位下的最大流量Qmax、最小流SQmin，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的綜合落差!Zj、AZ2，并按公式（C.5）計(jì)算出相應(yīng)水位級(jí)的6。6=SQmu-JgQuim （C.5）ZgAZ「gQAZ2取算數(shù)平均值6初，然后在（0.56初，1.56初）內(nèi)采用試錯(cuò)法挑選最優(yōu)的6值。3）經(jīng)驗(yàn)法試算確定，根據(jù)長(zhǎng)江干流測(cè)站分析，落差指數(shù)法的變化區(qū)間一般在（0.4，0.8）之間，可以直接在該范圍內(nèi)試算確定最優(yōu)的6值。當(dāng)采用固定落差指數(shù)時(shí)，若水位?校正流量因素關(guān)系曲線上，有一部分點(diǎn)偏離且呈規(guī)律性的變化，可找出落差指數(shù)與水位、落差等的定性關(guān)系，根據(jù)關(guān)系采用分段落差指數(shù)法。b） 變動(dòng)落差指數(shù)的確定：當(dāng)采用固定落差指數(shù)法出現(xiàn)水位?校正流量因素關(guān)系曲線點(diǎn)據(jù)不集中或局部散落的情況，以至于不能達(dá)到單值化要求時(shí)，可考慮變動(dòng)落差指數(shù)法。利用典型年資料建立6與igAZ關(guān)系曲線，并根據(jù)曲線查讀6,計(jì)算出校正流量因素，繪制變動(dòng)落差指數(shù)的水位?校正流量因素關(guān)系曲線，進(jìn)行推流整編。c） 落差指數(shù)6的確定，在長(zhǎng)江干流、洞庭湖區(qū)絕大多數(shù)測(cè)站采用常數(shù)0.5，有個(gè)別站采用0.4,6一般通過(guò)試算得到，采用變動(dòng)值對(duì)方案精度沒(méi)有明顯提高時(shí)，一般采用固定值為宜。C.2.4利用k^^k2處理順逆流斷面出現(xiàn)逆流或順逆不定時(shí)，輔助水尺可能同時(shí)出現(xiàn)負(fù)落差。綜合落差指數(shù)法可通過(guò)擬合k1和k2,進(jìn)行單值化處理。k2為綜合落差改正系數(shù)，當(dāng)綜合落差Zm為負(fù)值時(shí)，取k2為負(fù)值，將k2zm改變?yōu)檎?，便于指?shù)運(yùn)算；當(dāng)Zm為正值時(shí)，取k2為正值。k1為負(fù)流量的改正系數(shù)，負(fù)流量時(shí)k1為負(fù)，可將負(fù)流量改為正值與正流量合并定為一條正負(fù)流綜合線。通常k1為一個(gè)隨基本水位變化的變動(dòng)系數(shù)，通過(guò)曲線擬合，k1=f（Z0）。當(dāng)流量為正時(shí)k1=1。C.2.5提高落差代表性的典型示例在分析湖區(qū)A站綜合落差指數(shù)法模型時(shí)，不論各參數(shù)如何優(yōu)化，總是出現(xiàn)漲水面校正流量點(diǎn)偏大、落水面校正流量點(diǎn)偏小的現(xiàn)象。按漲落水分別定線，形成明顯的兩個(gè)系列。造成這種現(xiàn)象的原因可能是下游輔助水尺B站與A站兩者之間距離過(guò)短，輔助水尺落差代表性不好，若將輔助站下移5至10公里為佳。通過(guò)對(duì)輔助水尺站水位向前平移0.5小時(shí)、1小時(shí)、2小時(shí)、3小時(shí)四組數(shù)據(jù)進(jìn)行試算優(yōu)選，0.5小時(shí)時(shí)間太短、3小時(shí)使校正流量點(diǎn)偏離過(guò)度，而1小時(shí)為適合，漲落水面測(cè)點(diǎn)帶狀分布較窄、標(biāo)準(zhǔn)差減小。通過(guò)A站分析示例可見(jiàn)，對(duì)于位置不當(dāng)?shù)妮o助站，將輔助水尺站水位觀測(cè)時(shí)間向前或向后移動(dòng)一個(gè)時(shí)段，也就是向上游或向下游虛擬調(diào)整輔助站位置，能使測(cè)站的綜合模型獲得較好效果。C.2.6綜合落差指數(shù)法應(yīng)用說(shuō)明綜合落差指數(shù)法在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)根據(jù)測(cè)站特性，分析其適用范圍，補(bǔ)充預(yù)備措施。主要注意以下幾點(diǎn)：a） 均勻布置測(cè)次的同時(shí)，應(yīng)增加高水的測(cè)次；b） 須在較大洪水繩套的漲水面、落水面、轉(zhuǎn)折點(diǎn)布置一定測(cè)次；c） 水位超出分析資料的最高最低水位區(qū)間時(shí)，要恢復(fù)現(xiàn)行常規(guī)測(cè)流方法，以免漏測(cè)洪峰流量和枯水流量；d） 當(dāng)水流特性發(fā)生重大改變時(shí)，應(yīng)恢復(fù)現(xiàn)行常規(guī)測(cè)流方法，待單值化方案重新修訂并達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)要求時(shí)，再重新按單值化方案測(cè)流；e） 繪制水位?校正流量因素關(guān)系曲線時(shí)，若發(fā)現(xiàn)偏離歷年水位?校正流量關(guān)系曲線較大時(shí)，應(yīng)恢復(fù)現(xiàn)行常規(guī)測(cè)驗(yàn)方法，并分析原因。C.2.7綜合落差指數(shù)法示例現(xiàn)以C站綜合模型方案為例介紹綜合落差指數(shù)法分析過(guò)程。湖區(qū)C站的水位流量關(guān)系非常復(fù)雜，此站綜合落差指數(shù)法方案中采用四個(gè)輔助站，C1站水位Z1主要反映沅水來(lái)水量；C2站水位Z2反映西洞庭湖湖泊水位；C3站水位Z3反映湘水和長(zhǎng)江水頂托影響；C4站水位Z4反映南洞庭湖湖泊水位和資水頂托影響。C站的綜合落差指數(shù)法參數(shù)如下：TOC\o"1-5"\h\zZm=KmlXZm1+Km2XZm2+B0 (C?5)Zmi=Z1-Z3+0.75 (C.6)Zm2=Z2-Z4+0.33 (C.7)Kmi=5.8-0.24XZ0+0.002XZ2 (C.8)K2=—3.4+0.15XZ°— 0.001 XZ2 (C.9)6=—5.8+0.39XZ。—0.006X Z2 (C.10)方案的權(quán)重系數(shù)和落差指數(shù)均采用變動(dòng)系數(shù)，是基本水位70的函數(shù)。用單站落差做水位流量相關(guān)程度分時(shí)，呈現(xiàn)Zj、Z3低水相關(guān)程度較好而高水相關(guān)程度較差，Z2、Z4低在低水期相關(guān)程度較差，高水期反而好一些，四組輔助水尺與C站實(shí)測(cè)流量均存在相關(guān)關(guān)系，最終選擇2］與Z3落差為Zm1，Z2與Z4落差為為Zm2，低水時(shí)Km1大Km2小，高水時(shí)Km1小Km2大，采用時(shí)Km^PKm2變動(dòng)值后，得到的綜合模型方案其精度較高。從C站綜合落差指數(shù)法分析過(guò)程可以看出，在確定落差權(quán)重系數(shù)時(shí)應(yīng)根據(jù)各個(gè)測(cè)站特性和水情變化規(guī)律靈活運(yùn)用。C站6值是基本水位z0的