水文资料整编定线中切线的应用

2014-07-05陈嘉琦乔万亮

黑龙江水利科技 2014年3期

关键词：定线过程线断流

陈嘉琦，乔万亮

(1.佳木斯水文局，黑龙江佳木斯 154002;2.黑龙江省绥化水文局，黑龙江绥化 152000)

1 问题的提出

在水文资料整编汇审中，其中审查测站定线是水文资料整编的一项重要审查工作内容，因为影响水文要素的因素较多，所以针对不同情况的影响而采用不同的整编定线方法[1]。

如东北等地区的河流一年当中可以划分为畅流期和冰期两部分，不同时期其影响因素也不同，所以，河道站畅流期采用水位流量关系曲线法，而冰期一般采用实测流量过程线法或K值过程线法。

本文就是在这些方法中发现了一些问题，最先发现某站是从断流到开始有流量之间衔接处，即流量过程线是由0开始把各个实测流量点连接起来所得到一条平滑曲线。该平滑曲线只考虑开始有流前一个时段的断流点和以后的各个实测流量点，而未考虑开始有流前的第二个、第三个等时段的断流点，这就造成开始有流这段曲线趋势的任意性，也就是从无流到有流过程中曲线的处理上存在不合理性。

受这一现象的启发，临时曲线、K值过程线也都存在与实测流量过程线相类似的问题。为此笔者提出一些看法和处理意见，仅供参考。

2 定线中的一些切变、曲变

一般情况下，天然水流变化是由一个流畅变化过程(除突然开闸、关闸、决口等现象外)，水位流量关系曲线变化是由一条或几条有规律的曲线组成，这些曲线间过度要以相切处理是最佳的。画过程线时，不仅仅考虑使用时间内的点子，还要在接头处外延几个时段，这才能保证线型趋势的正确。也就是在一地方是切变，在另一地方是曲变，视不同变化趋势而定。

3 曲线接头及转折处常出现的问题举例

这里仅就常使用的临时曲线法、连实测流量过程线法和K值过程线法3种方法的应用进行说明。

3.1 水位流量关系曲线或临时曲线峰和断流处

3.1.1 峰顶处的自然过度

如图1、图2所示，很显然这是一个受洪水涨落率影响的水位流量关系线，右边的线是涨水线，左边是落水线。峰顶属自然过度，但图1两条临时曲线相切不明显，而图2峰附近有一部分重合相切趋势明显，所以得到的结论是图1不正确，图2正确。

3.1.2 断流处的线型

已知断流水位及其附近的一些实测点，如何进行定线，如图3、图4所示。图中代表流量为0的是一条虚线，而其右侧的实线就是水位流量关系曲线，图3关系曲线与虚线明显不相切，图4中的两条线明显相切，所以得到的结论是图3不正确，而图4正确。

图1 水位～流量关系曲线图

图2 水位～流量关系曲线图

3.2 实测流量过程线的断流处

有些中、小河河流站在枯水期或封冻期常常会出现断流现象。断流与有流关系可分为:无流到有流和有流到无流两种情况(如图5或图6)。图中虚线指流量是0，虚线上方是流量过程线，左边是指有流到无流过程，而右边是指无流到有流过程。图5定过程线时只考虑实测点和与其最近的断流点相连接，产生了折角。也就是断流期与有流期的线连接不流畅，没有反映出水流的渐变性[2]。而图6以断流线为切线来连接，这样断流期与有流期的线连接就顺畅。因此，图5不正确，图6正确。

图3 断流处水位～流量关系曲线图

图4 断流处水位～流量关系曲线图

3.3 K值过程线与水位流量关系曲线衔接处

与前面实测流量过程线相似，如图7、图8所示，只不过图中的两条虚线代表不同的两个K值接头而已，长的代表左边K值接头，短的代表右边的K值接头，实线是K值过程线。这种方法主要适用冰期水位流量关系不好的时期。

图7或图8中的左边代表由畅流期进入到冰期，是冰期K值过程线开始的一部分。而右边代表由冰期进入到畅流期，是冰期K值过程线最后的一部分。也可以把左右合起来看，认为是上年畅流期结束即秋季冰期开始直至下年春季冰期结束整个连续完整冰期过程。不管怎么看，这里只对其接头部分定线作以说明。

已知畅流期采用临时曲线法和冰期采用K值过程线法，计算K值一般采用冰期开始之前的畅流期曲线作为标准曲线。这样冰期K值过程线开始的接头是1，而冰期K值过程线最后的接头是不确定值，但一般是在1附近的一个值(也可能等于1)。不过这里主要是要讲接头处曲线线型怎么样，K值过程线开始的接头及其以前各时段都是1，必须考虑相切关系。在确定K值过程线最后的接头曲线时，要延长到畅流期至少3个时段计算相应点的K值，经验证明:有些年份为一常数，有些年份不为一常数，但有些微小起伏而已，无太大偏离。如是常数相切连接，否则曲线连接，必须保持趋势衔接自然。