利用計(jì)算機(jī)軟件繪制水位～流量關(guān)系曲線實(shí)例分析

劉丙賀，李 偉，劉 洋

（伊春水文局，黑龍江伊春153000）

利用計(jì)算機(jī)軟件繪制水位～流量關(guān)系曲線實(shí)例分析

劉丙賀，李 偉，劉 洋

（伊春水文局，黑龍江伊春153000）

通過(guò)湯旺河干流晨明水文站2014年暢流期實(shí)測(cè)流量成果實(shí)例分析，將傳統(tǒng)手工與計(jì)算機(jī)軟件繪制水位～流量關(guān)系曲線兩種方式進(jìn)行對(duì)比，特別是針對(duì)單一曲線時(shí)，軟件自動(dòng)繪制3種關(guān)系曲線所具有的優(yōu)勢(shì)，快捷、準(zhǔn)確。經(jīng)過(guò)實(shí)例分析，計(jì)算機(jī)軟件繪制3種關(guān)系曲線以及各項(xiàng)檢驗(yàn)成果精度均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

計(jì)算機(jī)軟件；流量整編；水位～流量關(guān)系；定線分析；成果檢驗(yàn)

1 概 述

水位流量關(guān)系曲線法是流量資料整編中最普遍，最基本的方法，流量資料整編工作主要有兩個(gè)環(huán)節(jié)，既定線和推流。只有將3種曲線繪制的合理，才能準(zhǔn)確的推求逐日平均流量［1］。

水文資料整編中3種關(guān)系曲線的繪制是資料整編工作中一項(xiàng)重要的內(nèi)容，即水位流量關(guān)系曲線、水位面積關(guān)系曲線、水位流速關(guān)系曲線。傳統(tǒng)的3種曲線的繪制方法一般采用手繪，人工上圖，通過(guò)建立水位（Z）—流量（Q）、水位（Z）—面積（A）、水位（Z）—流速（V）確定曲線，并且需要在實(shí)際工作中熟練掌握有關(guān)技術(shù)規(guī)定，掌握測(cè)站的特性。當(dāng)水位（Z）—流速（V）關(guān)系定出以后，再來(lái)確定水位（Z）—面積（A）和水位（Z）—流量（Q）。

目前普遍采用的手工繪制方式是在方格紙上點(diǎn)繪實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，根據(jù)散點(diǎn)分布情況，一般采用目估的方法繪制一條光滑的曲線通過(guò)點(diǎn)群中心來(lái)建立水位～流量關(guān)系。此種繪制方法工作量大，讀數(shù)易出錯(cuò)，而且繪制出來(lái)的曲線存在不確定性，并且需要經(jīng)過(guò)多次的校核、修改才能滿足水文資料整編規(guī)范要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

本文介紹一種應(yīng)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)定線程序軟件來(lái)進(jìn)行水位～流量關(guān)系定線分析的方法，只要將水位、流量、面積、流速4種數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)的輸入到EXCEL中，然后將數(shù)據(jù)復(fù)制到定線程序中，就可以在很短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)繪制3種關(guān)系曲線，同時(shí)各個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，3種檢驗(yàn)、水位流量關(guān)系、校線表中所用到的數(shù)據(jù)逐一的體現(xiàn)出來(lái)。

采用計(jì)算機(jī)定線方式，通過(guò)優(yōu)化曲線功能，實(shí)現(xiàn)了水文站水位流量、水位面積、水位流速關(guān)系曲線的自動(dòng)智能生成，可以根據(jù)測(cè)站的具體情況進(jìn)行人工輔助修正（比如繩套曲線），數(shù)據(jù)錄之后自動(dòng)點(diǎn)圖，多組水位流量關(guān)系可同步參考，支持多種水位流量關(guān)系模型優(yōu)化擬合，能夠完成各種曲線精度檢驗(yàn)，此種定線程序操作界面簡(jiǎn)單、方便快捷、準(zhǔn)確性高。下面具體介紹一下使用該程序繪制的過(guò)程。

2 應(yīng)用軟件

采用三關(guān)線自動(dòng)定線程序需要用到office EXCEL和輔助設(shè)計(jì)軟件AutoCAD等，AutoCAD版本應(yīng)在2007版本以上。

自動(dòng)定線程序軟件采用Microsoft Visual Basic 6.00語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，適用于2000／xp／Win dows7等操作系統(tǒng)。

3 定線原理

該程序自動(dòng)定線是將水位～流量關(guān)系曲線分成若干段，通過(guò)改變曲線分段的數(shù)目來(lái)確定水位～流量關(guān)系的合理性，采用智能運(yùn)算，選擇最優(yōu)滿足各項(xiàng)檢驗(yàn)且不反曲的關(guān)系線。

4 實(shí)例分析

4.1 數(shù)據(jù)整理

以伊春水文局所轄晨明水文站為例，晨明水文站位于黑龍江省伊春市南岔區(qū)晨明鎮(zhèn)，是松花江左岸一級(jí)支流湯旺河出口控制站，地理坐標(biāo)為E129° 29′，N46°58′，集水面積19 186 km2，斷面控制穩(wěn)定，暢流期的3種關(guān)系曲線為單一線。以2014年暢流期實(shí)測(cè)流量成果舉例說(shuō)明，將水位流量、水位面積、水位流速3組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)到EXCEL中，如表1?；蛘咴诔绦蛑械臄?shù)據(jù)錄入界面下人工輸入相關(guān)數(shù)據(jù)。如圖1。

表1 晨明水文站2014年暢流期實(shí)測(cè)流量成果表

圖1 數(shù)據(jù)錄入界面

4.2 自動(dòng)點(diǎn)圖成線

通過(guò)添加數(shù)據(jù)功能將水位流量、水位面積、水位流速關(guān)系自動(dòng)生成散點(diǎn)。如圖2。

圖2 三種關(guān)系曲線自動(dòng)落點(diǎn)

通過(guò)添加曲線功能自動(dòng)生成水位流量、水位面積、水位流速三條曲線。如圖3。

圖3 自動(dòng)成線

通過(guò)優(yōu)化曲線功能分別將三條曲線優(yōu)化擬合。如圖4。

圖4 自動(dòng)優(yōu)化曲線

4.3 輸出各項(xiàng)檢驗(yàn)成果

此時(shí)3種關(guān)系曲線已經(jīng)繪制完成，同時(shí)水位流量關(guān)系以及節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算出來(lái)，并以AutoCAD形式輸出，如圖6。各項(xiàng)檢驗(yàn)指標(biāo)滿足水文資料整編規(guī)范的要求。如表2。

圖5 以AutoCAD形式成圖

用人工繪制3種關(guān)系曲線圖，如圖6。同時(shí)計(jì)算機(jī)程序計(jì)算的各項(xiàng)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)與人工計(jì)算的各項(xiàng)檢驗(yàn)成果進(jìn)行對(duì)比，如表2。均滿足規(guī)范要求的各項(xiàng)檢驗(yàn)指標(biāo)。

圖6 人工繪制3種關(guān)系曲線圖

表2 晨明水文站2014年3種關(guān)系曲線各項(xiàng)檢驗(yàn)成果表

5 結(jié) 語(yǔ)

在水文資料整編中，水位～流量關(guān)系的分析最基礎(chǔ)的工作，水位流量關(guān)系的合理性決定了流量資料推求的質(zhì)量。應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行水位～流量關(guān)系分析與人工定線相比更為方便快捷，而且精度高，大大縮短了工作量和提高了效率。本文通過(guò)湯旺河晨明站暢流期實(shí)測(cè)流量資料來(lái)分析驗(yàn)證了該軟件在流量整編曲線定線中的成功應(yīng)用，說(shuō)明該軟件基本可以用于該地區(qū)其他類似情況測(cè)站的流量資料定線整編。

目前采用程序繪制水位流量關(guān)系的軟件也很多，但是都存在很大的任意性，特別是出現(xiàn)多條線或者繩套的時(shí)候，很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)繪制的要求，該程序?qū)τ趩我痪€、多條線情況下能夠基本實(shí)現(xiàn)智能定線、自動(dòng)計(jì)算各項(xiàng)檢驗(yàn)，在實(shí)際應(yīng)用中有較好的效果。但是出現(xiàn)繩套形式的關(guān)系曲線時(shí)，需要根據(jù)水文測(cè)站特進(jìn)行臨時(shí)修改一些參數(shù)設(shè)置，才能滿足水文資料整編的要求，略顯繁瑣，不易掌握，還有待軟件的進(jìn)一步升級(jí)改進(jìn)。

［1］蔡長(zhǎng)舉，付杰，劉瀏.水位－流量關(guān)系曲線在山區(qū)無(wú)量水設(shè)施渠道水量測(cè)量中的運(yùn)用［J］.節(jié)水灌溉，2012（07）：230.

P333

B

2014－10－31

劉丙賀（1982－），男，黑龍江伊春人，工程師，從事水文預(yù)報(bào)和水文測(cè)驗(yàn)工作；李偉（1976－），男，黑龍江伊春人，工程師，從事水文預(yù)報(bào)和水文測(cè)驗(yàn)工作；劉洋（1980－），女，黑龍江伊春人，工程師，從事水文預(yù)報(bào)和水文測(cè)驗(yàn)工作。

1007－7596（2015）06－0052－03