水文測驗(yàn)學(xué)15-河道推流課件

概1述X為水力因素一、流量數(shù)據(jù)處理方法水力因素型：

Q=f(Z，X)時

序 型：

Q=f(Z，t)水力因素型：單一曲線法，校正因數(shù)法，漲落比例法，特征河長法（上游站水位法、本站水位后移法），落差法（等落差法、定落差法、正常落差法、落差指數(shù)法）時序型：連時序法，臨時曲線法，改正水位法，改正系數(shù)法，連實(shí)測流量過程線法2二、方法分類第一節(jié) 單一曲線線法第二節(jié) 校正因數(shù)法與特征河長法第三節(jié) 落差法第四節(jié) 時序型五種方法第五節(jié) 各方法適用條件3第十一章 河道站流量的推求單一曲線法用于具有穩(wěn)定的Z～Q關(guān)系的測站，用單一曲線法推求流量的測站，一般不允許Z～Q關(guān)系點(diǎn)隨時間或水位級有系統(tǒng)偏離。4第一節(jié) 單一曲線法即在水位流量關(guān)系圖中，通過點(diǎn)群中心定出Z～A、Z～V曲線，根據(jù)Q=V×A關(guān)系，定出Z～Q關(guān)系曲線5一、單一曲線圖解法以同一水位為縱坐標(biāo)，自左向右，依次以流量、面積、流速為橫坐標(biāo)，點(diǎn)繪于坐標(biāo)紙上，選定適當(dāng)比例尺，使Z～Q、Z～A、Z～V關(guān)系曲線分別與橫坐標(biāo)大致呈45°、60°、60°的交角，并使三條曲線互不相交。Z～Q關(guān)系曲線應(yīng)繪出上年末與下年初各3～5個測點(diǎn)，以確保年頭年尾流量的銜接。6定線要求曲線兩邊測次分布情況在中高水曲線兩側(cè)畫出±5%(低水時為±8%)的外包線，須75%的測點(diǎn)數(shù)在外包線以內(nèi)對外包線以外的突出點(diǎn)進(jìn)行分析三條曲線相互對照，使曲線上查讀的各級水位的流量，應(yīng)等于相應(yīng)的面積與流速的乘積，其偏差不超過±2%～±3%。如低水部分的讀圖誤差超過2.5%，應(yīng)另繪低水放大圖7定線時檢驗(yàn)初步定線Example:

on

Jialing

Riverthe

high

and

mediumstages75%Q=AVthe

low

stages8extraordinary

and

abnormal

points關(guān)系曲線為單一曲線、使用時間較長的臨時曲線及經(jīng)單值化處理的單一線，且測點(diǎn)數(shù)在10個以上者，應(yīng)做符號檢驗(yàn)、適線檢驗(yàn)和偏離數(shù)值檢驗(yàn)。若要判定關(guān)系曲線是否發(fā)生顯著性變化，還要進(jìn)行t檢驗(yàn)。9二、單一水位流量關(guān)系曲線的檢驗(yàn)符號檢驗(yàn)適線檢驗(yàn)偏離數(shù)值檢驗(yàn)t

檢驗(yàn)10四項(xiàng)檢驗(yàn)

目的：檢驗(yàn)所定的Z～Q關(guān)系曲線兩側(cè)的測點(diǎn)分布是否均衡假設(shè)：Z～Q關(guān)系點(diǎn)分布在關(guān)系線兩側(cè)，若關(guān)系點(diǎn)在右側(cè)為“+”，在左側(cè)為“-”(在線上，則做“+”、

“-”各半分配)。假設(shè)分布均衡，則“+” “-”出現(xiàn)概率相等。1.

符號檢驗(yàn)ZQ-11------++++0統(tǒng)計(jì)“+”或“-”的點(diǎn)數(shù)k(總測點(diǎn)數(shù)n=n++n-)計(jì)算U值根據(jù)顯著性水平α，查下表1(雙側(cè)檢驗(yàn))得(4)比較U與Uk，若U<Uk，則假設(shè)成立；否則，重新定線符號檢驗(yàn)的步驟12標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布圖：常用臨界值表1臨界值表2(查)tP(t)kα681015203060∞0.052.452.312.232.132.092.042.001.960.101.941.861.811.751.731.701.671.650.201.441.401.371.341.331.311.301.280.301.131.111.091.071.061.061.051.04α0.050.100.25U1-α/21.961.641.15U1-α1.641.28--132.

適線檢驗(yàn)

目的：檢驗(yàn)各級水位曲線兩側(cè)關(guān)系點(diǎn)的分布情況假設(shè)：Z～Q關(guān)系點(diǎn)按水位級排隊(duì)，若兩相鄰關(guān)系點(diǎn)同為“+”或同為“-”，記作“0”，兩相鄰點(diǎn)異號記作“1”(n-1=n0+n1)。假設(shè)異號出現(xiàn)概率多，即適線性好。Z14Q-+-+---++

+適線檢驗(yàn)的步驟(1)統(tǒng)計(jì)“1”的次數(shù)為k計(jì)算U值根據(jù)顯著性水平α，查表1得 (注意：單側(cè)檢驗(yàn))比較U與Uk，若U<Uk，則假設(shè)成立；否則， 重新定線+

+

+

-

-

+

-

+

-

-

-0 0

1 0

1

1

1

1

0

0153.

偏離數(shù)值檢驗(yàn)

目的：檢驗(yàn)測點(diǎn)偏離所定的Z～Q曲線的程度假設(shè)：各測點(diǎn)距離所定的Z～Q曲線偏離值為Pi。假設(shè)各點(diǎn)偏離數(shù)值均很小。Z16Q偏離數(shù)值檢驗(yàn)的步驟計(jì)算平均相對偏離值計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差

(3)計(jì)算統(tǒng)計(jì)量t由α和自由度k=n-1，查表2得 (雙側(cè)檢驗(yàn))比較t與tk，若∣t

︱<t

k，則假設(shè)成立；否則，重新定線174. t

檢驗(yàn)18

目的：檢驗(yàn)Z～Q關(guān)系曲線是否經(jīng)過一段時間后發(fā)生了變化。假設(shè)：已知Z～Q曲線在不同時間的兩組數(shù)據(jù)，假設(shè)這兩組數(shù)據(jù)來自于同一總體，即曲線未發(fā)生變化。t

檢驗(yàn)的步驟計(jì)算兩組數(shù)據(jù)各自相對偏離值計(jì)算平均相對偏離值計(jì)算綜合標(biāo)準(zhǔn)差

(4)計(jì)算統(tǒng)計(jì)量t由α和自由度k=n1+n2-2，查表2得 (雙側(cè)檢驗(yàn))比較t與t

k，若∣t

︱<t

k，則假設(shè)成立；否則重新定線19Z～Q關(guān)系曲線經(jīng)過以上檢驗(yàn)，合格后可以直接用于推流20三、單一水位流量關(guān)系曲線推流第二節(jié) 校正因數(shù)法與特征河長法21

兩種方法均適用于受洪水漲落影響的測站

均屬于水力因數(shù)型方法此法適用于單式洪水繩套如復(fù)式繩套，分解成單式繩套后，也可用此方法根據(jù)洪水流量方程一、校正因數(shù)法22231.

處理步驟已知實(shí)測流量Qm，相應(yīng)水位Z，水位過程線計(jì)算漲落率Z～Q關(guān)系曲線上，根據(jù)實(shí)測點(diǎn)中漲落率為0的點(diǎn)，再估算各實(shí)測點(diǎn)同水位穩(wěn)定流時流量的大小，擬定穩(wěn)定的

Z～Qc1關(guān)系曲線在Z～Qc1關(guān)系曲線上查得Qc1

，計(jì)算校正因數(shù)24點(diǎn)繪Z～ ，通過點(diǎn)群中心定線校正計(jì)算，在

Z～ 關(guān)系曲線上查得各相應(yīng)實(shí)測點(diǎn)的 ，計(jì)算Qc1’Qc1’點(diǎn)到原Z～Q關(guān)系曲線上，若點(diǎn)密集分布原曲線兩側(cè)，且有75%的點(diǎn)與關(guān)系線的相對誤差不超過±5%，則定線成功。若點(diǎn)散亂，需重新假設(shè)Z～Qc關(guān)系曲線，若點(diǎn)有局部偏離，則修改Z～ 關(guān)系曲線1.

處理步驟(續(xù))2526Z(m)Z～QcQm

Qc027關(guān)系曲線和各時由所定的Z～Qc，Z～刻相應(yīng)水位漲率 ，推得2.

校正因數(shù)法推流28二、特征河長法29此法適用于斷面比較穩(wěn)定，斷面附近的上游無支流匯入，受洪水漲落影響的測站分為上游站水位法和本站水位后移法天然河道中，若穩(wěn)定流時，水位、流量、河槽蓄量互呈單值函數(shù)關(guān)系。發(fā)生不穩(wěn)定流時，若河段的中斷面水位Z中，河槽蓄量W，下斷面流量Q下三者之間呈單值函數(shù)關(guān)系，則此河段的長度稱為特征河長L。特征河長的概念L上斷面30下斷面1221Z中此法通過試錯，找出上游水尺斷面的水位與測流斷面的流量為單一關(guān)系的上游站，建立Z上～Q關(guān)系，進(jìn)行推流。31(一)上游站水位法(二)本站水位后移法此法是用本站實(shí)測流量，與本站測流時間后移一個時段△T的水位建立關(guān)系，將繩套曲線轉(zhuǎn)化成為單一的Z～Q關(guān)系曲線，進(jìn)行推流。△T即為洪水波經(jīng)過特征河長的傳播時間τ的一半32處理步驟：從Z～t關(guān)系曲線中，選幾個漲落率較大的測點(diǎn)，分別查出各實(shí)測點(diǎn)距離穩(wěn)定的Z～Q曲線的水位差△Z計(jì)算 ，取幾點(diǎn)的平均值作為初試值Z21345671234567tQ△Z△T33處理步驟：34若△T小于實(shí)際的τ/2，則后移的Z～Q線仍為逆時針繩套；若△T大于實(shí)際的τ/2，則后移的Z～Q線為順時針繩套。依此規(guī)律來調(diào)整△T選幾個后移時間試算，當(dāng)關(guān)系點(diǎn)與平均關(guān)系線相對偏差的標(biāo)準(zhǔn)差最小時，此后移時間為最終確定的后移時間建立Zt+τ/2～Q關(guān)系曲線，進(jìn)行推流第三節(jié) 落差法

適用于受變動回水影響的測站，也適用于受洪水漲落影響，只要比降與落差關(guān)系較好的測站

均屬于水力因數(shù)型方法

基本關(guān)系式35等落差法定落差法正常落差法落差指數(shù)法36四種方法使用條件：具有固定測流斷面比降與落差之間關(guān)系穩(wěn)定落差較大處有足夠多的測次37一、等落差法基本關(guān)系式：進(jìn)行推流Z建立水位～落差～流量關(guān)系圖，Q0.3

0.4

0.5

0.638適用于斷面比較均勻，河底比較平坦，在不受回水影響時，水面比降接近河底坡度的測站基本關(guān)系式二、定落差法Qm

－－實(shí)測流量△Zm

－－實(shí)測流量時相應(yīng)實(shí)測落差Qc

－－與實(shí)測流量同水位時定落差的流量△Zc

－－定落差391.

用試錯法定線已知實(shí)測流量Qm，落差△Zm，相應(yīng)水位Z在Z～Qm點(diǎn)上注相應(yīng)落差△Zm，選最大者為定落差△Zc，計(jì)算繪出Z～Qc1點(diǎn)，并定關(guān)系曲線由相應(yīng)水位，在Z～Qc1關(guān)系曲線上查得Qc2

，計(jì)算(Qm/Qc2)和曲線，在曲線上查得校正的(△Zm/△Zc

)點(diǎn)繪經(jīng)過(1,1)的(Qm/Qc

)計(jì)算Qc’=Qm

/(Qm/Qc)(6)如Z～ Qc’點(diǎn)密集分布在原曲線兩側(cè)，則定線成功40由Z在Z～Qc曲線上查得Qc，計(jì)算 ，并在曲線上查出對應(yīng)的 值，則可得Z對應(yīng)的流量Qm=

Qc()2.

推流41三、正常落差法適用于河段不平整，有時受到回水影響，有時又不受回水影響的測站基本關(guān)系式△

Zn

－－△Zm、Qm42Qn

－－正常落差流量正常落差

同定落差法正常落差法的正常落差不是一定值，而是隨水位變化的，因此要定出水位Z與正常落差△Zn的關(guān)系曲線43與定落差法區(qū)別：1.

用試錯法定線已知實(shí)測流量Qm，落差△Zm，相應(yīng)水位Z過Z～Qm關(guān)系圖上靠右邊的測點(diǎn)點(diǎn)群中心定出一條曲線，即Z～Qn關(guān)系曲線設(shè)β=0.5，由圖上查得的Qn計(jì)算出各實(shí)測點(diǎn)相應(yīng)△Zn，點(diǎn)繪Z～△Zn關(guān)系曲線，圖上查得相應(yīng)△Zn計(jì)算 ，點(diǎn)繪 關(guān)系曲線，在曲線上查得

， 求出Qn點(diǎn)繪Z～Qn點(diǎn)，若點(diǎn)密集分布在原曲線兩側(cè)，則定線成功442.

推流由水位Z和落差△Zm在Z～△Zn和Z～Qn關(guān)系曲線上查得△Zn、Qn

，計(jì)算 ，并在曲線上查出對應(yīng)的值，則可由Qn計(jì)算出Qm45四、落差指數(shù)法適用于斷面基本穩(wěn)定，受變動回水或變動回水及洪水漲落綜合影響的測站基本關(guān)系式Sminβ值通過試算，根據(jù)方差或標(biāo)準(zhǔn)差最小的原則來優(yōu)選β最優(yōu)S461.

優(yōu)選β值先假設(shè)一個“β1”值，計(jì)算點(diǎn)繪Zm～qm關(guān)系曲線，求出各關(guān)系點(diǎn)偏離關(guān)系 曲線的標(biāo)準(zhǔn)差S1再假設(shè)一“β2”值，同上，求出S2，比較S1

、S2假設(shè)幾個“β”值后，優(yōu)選出S值最小時對應(yīng)的β值 為最終結(jié)果472.

推流由水位Z在Z～關(guān)系曲線上推出，再由β與△Z計(jì)算出Qm值48第四節(jié) 時序型五種方法49一、連時序法二、臨時曲線法三、改正水位法四、改正系數(shù)法五、連實(shí)測流量過程線法即主要根據(jù)流量變化的連續(xù)性，按照實(shí)測流量點(diǎn)的時序連成關(guān)系曲線的整編方法適用于受某一因素或綜合因素影響而流量連續(xù)變化的測站，使用廣泛要求：測流次數(shù)較多，并能控制水位流量關(guān)系的轉(zhuǎn)折點(diǎn)50一、連時序法定線時，先繪制Z～A、Z～V曲線，依測點(diǎn)時序分析，按各時段影響因素特點(diǎn)，定出Z～Q關(guān)系曲線分析定線時，Z～t過程線是必不可少的。在水位過程線上，要醒目地注明各實(shí)測流量測次位置，特別是在峰、谷附近。因?yàn)閷?shí)測點(diǎn)在峰谷前后的位置，有時會對Z～Q關(guān)系線有較大影響51處理步驟：受斷面沖淤影響52受洪水漲落影響53二、臨時曲線法54即在水位流量相對穩(wěn)定的時段內(nèi)各自定出一條曲線作為臨時曲線適用于不經(jīng)常性沖淤，或受結(jié)冰、水草生長影響的測站處理步驟：55

定線時，先在Z～A、Z～Q曲線上，依時序分析規(guī)律，結(jié)合Z～t曲線，定出各穩(wěn)定時段的Z～Q關(guān)系曲線

兩條穩(wěn)定的臨時曲線之間的過渡期處理方法有：自然過渡、連時序過渡和內(nèi)插曲線過渡例如：連時序過渡56三、改正水位法57適用于受經(jīng)常性沖淤但變化比較均勻緩慢的測站，并用于受水草生長影響或結(jié)冰影響的時期要求：有足夠多的實(shí)測流量點(diǎn)，影響因素變化過程的轉(zhuǎn)折處要求有實(shí)測點(diǎn)加以控制處理步驟：58繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：在點(diǎn)繪的Z～Q關(guān)系圖上，繪制一條單一的Z～Q關(guān)系曲線量取各測次點(diǎn)的縱差，即水位改正數(shù)。在標(biāo)準(zhǔn)曲線上方者，水位改正數(shù)為負(fù)，反之為正。繪水位改正數(shù)過程線推求流量：在水位改正數(shù)過程線查得水位改正數(shù)，以水位加水位改正數(shù)得改正水位后，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查讀流量?？筛鶕?jù)不同情況選用不同的方法：

受普遍沖淤－－導(dǎo)向原斷面法