不同因素影响条件下的水位流量关系
2012-03-29张红艳孙建儒
冯 持,张红艳,孙建儒
(吉林省水文水资源局白城分局,吉林 白城 137000)
水文资料整编成果的质量,不但取决于水文资料整编的理论、方法是否正确合理,工作是否认真细致,同时可以检验水文测验成果的质量,发现和解决水文测验中存在的不足和问题,提出改进水文测验工作的好途径和好方法。通过水文测验又能检验水文资料整编的方法和成果是否合理。由此可见水文测验和水文资料整编工作是既对立又统一的。水位流量关系的确定也同样是水文资料整编中的一个重要环节,受不同影响的水位流量关系,其确定方法也有所不同。现对连时序法水位流量关系加以探讨,以解决特殊水文条件下的水位流量资料整编问题。
1 连时序法水位流量关系适应条件
连时序法水位流量关系适用于(回水顶托)变动回水、洪水涨落、断面冲淤、不稳定的结冰、水草生长等因素。使用该法的先决条件是流量的测次应较多,并能控制水位流量变化的转折点。
2 不同影响条件对水位流量关系的影响
1)受(回水顶托)变动回水影响的测站,对水位面积关系没有影响,只是由于流速受(回水顶托)变动回水影不同程度的减小,而使水位流量关系点分布变得散乱,却均位于正常关系的左侧。也就是说水位高流量比正常情况下要小,水位流量关系则呈多线型或不规则的绳套状。
2)受洪水涨落影响的站,水位面积关系不变,但涨水阶段,流速和流量较正常情况偏大,落水阶段则偏小,水位流量关系是围绕稳定曲线逆时针方向变化的绳套型曲线。
3)受冲淤影响的测站,由于面积的变化,水位流量关系点子分布散乱,则水位流量关系呈多线型或绳套状。
4)受结冰或水草生长影响的测站,与正常情况相比,面积和流速都有不同程度的减小,水位流量关系十分散乱,常呈多线型或不规则的绳套状变化。
3 确定连时序法水位流量关系的具体方法
3.1 水位流量关系图的绘制
先点绘水位流量、水位面积、水位流速关系图,并以测点时序进行分析,找出各个时期的主要因素,然后以各种因素的变化作参考,绘制水位流量关系曲线。
3.2 以各种因素作参考
1)绘制水位流量关系曲线时,不论受哪一种因素的影响,都要参照水位过程线涨落趋势绘制,并根据主要影响因素划分定线时段,确定曲线使用时间。
2)受(回水顶托)变动回水或洪水涨落影响时,流量主要是受流速(也就是比降或落差)变化的影响,应参照水位流速关系曲线变化趋势(或者用水位与比降、水位与落差关系曲线)参考绘制流量曲线。
3)受断面冲淤影响时,还应参考用连时序法绘出水位面积关系曲线变化趋势,参考绘制水位流量关系曲线。如高水时缺测断面面积,须结合测站特性,分析冲淤变化规律,先对面积曲线的缺测部分加以插补,再根据插补的面积曲线与实测的流速曲线,绘制流量曲线。
4)受结冰、水草生长因素影响时,则应选其主要的一种因素,同时也要考虑其它次要因素变化趋势以做参考。在这种情况下,曲线的变化会更加复杂,绘制曲线时,要进行深入分析,按实际情况进行处理。
3.3 定线注意事项
1)连时序法所绘的绳套形曲线,其绳套顶部须与该次洪峰水位相切,绳套底部亦应与谷底水位相切。过渡线与临时曲线或稳定曲线衔接时,亦应相切。
2)在一次洪水涨落过程中,影响因素无明显变化的较稳定时段,可通过测点中心定线,不要勉强通过每一个实测点,这样可以消除一部分测验误差,但其定线精度应符合《水文资料整编规范》中合并定线精度指标规定。
3)如果测点控制不够,应借助主要因素变化趋势,按测点顺序绘制水位流量关系曲线。由于流量变化是连续的,所绘制的关系曲线仍为逆时针方向的绳套形,故绘制的曲线应平滑如带状,不应成为折线。
4)曲线编号。连时序法所绘制的曲线,是由一些大小不等、趋势不一的绳套曲线所组成,曲线也应根据测点的时序(也是推流的时间)编号。每一个绳套应以顶端或底部为分界,按顺序编为两个线号,并在图中适当位置标出曲线使用时间表。
5)如测点较多,曲线较复杂时,可分时段点图定线,但必须使各图曲线之间互相衔接。
6)低水放大。按《水文资料整编规范》水位流量关系曲线下部,读数误差超过2.5%的部分,另绘放大图,流量很小时可适当放宽。各放大图的衔接部分,都应把关系点和曲线重复点绘,不能从放大界限截然分开,以避免同一曲线在各级图幅上不衔接或出现突然转折的现象。
3.4 推求流量
根据各曲线使用时间,用瞬时水位由低到高直接在相应曲线上查读流量,填制在电算加工(水位流量关系节点)表中。最大最小流量亦用实测水位推求,不必在曲线上插补水位推求最大最小流量。如果峰顶(或峰谷)流量出现邻近时间观测的相同水位时,峰顶(或峰谷)流量应摘录相同水位的中间流量为宜,不能摘录同水位的开始与终了流量。
受洪水涨落影响的水位流量关系曲线,当洪水波通过断面时,各个水力因素极值依次出现是:最大比降、最大流速、最大流量、最高水位。由此可见,最大流量在水位流量关系曲线的涨水支线上,自该点之后,流量随水位增高开始递减。最高水位时涨落率为零,该点在水位流量关系曲线上平行于横轴,也就是说最高水位不一定是最大流量。
如果实测点没有测到洪水的最大、最小流量,还需要做曲线高、低水延长,在插补转折和绘制曲线都比较困难时,可根据趋势进行绘制,绘制曲线任意性特别大,一般情况下连时序曲线为上胖下瘦。绘制时要根据水流特性、洪水涨落程度;还必须有实测水位,否则曲线不能凸出最大、最小流量。
4 结语
水文资料整编工作就是对水文原始资料去粗取精、去伪存真,由此及彼、由表及里的分析研究和加工整理。因此必须细致地进行分析研究,从中找出它的规律性,整理好原始资料,掌握测站特性和正确的运用水文资料整编理论、方法,按照《水文资料整编规范》和科学的工作程序,根据不同影响条件下,对水文资料整编方法的要求,整编出符合水文行业技术要求的水文资料成果。