烏云河東風站水位流量關系曲線高水延長計算分析

宋運凱　栗彥博

摘 要：水位流量關系曲線是推求某一河流橫斷面處逐日流量的基礎工具，對水位流量關系線進行高水延長是一項基本的水文基礎工作。文中對烏云河東風站的水位流量關系曲線采用流速面積法、曼寧公式法、謝才公式法、歷年綜合線法進行了高水延長對比分析，以實測流量為真值對各方法的延長結果進行了精度對比，指出了不同水文情況下各方法存在的優缺點，提出了針對具體情況應采用不同延長方法的分析結論。

關鍵詞：烏云河東風站；水位流量關系曲線；高水延長；方法分析；精度分析

前言

流量資料整編的任務，就是通過水位流量關系來推求瞬時流量，再用以算出日、月、年平均流量及各種流量特征值，水位流量對應關系需通過點繪關系曲線來分析確定。一個測站的水位流量關系（Z～Q關系），是指測站基本水尺斷面的水位與通過該斷面的流量之間的關系。穩定的Z～Q關系一般為一條單一曲線，曲線形狀近似拋物線。對于山溪性河流來說，洪水時水位暴漲暴落，洪峰歷時短，流速大、有時因測流歷時較長或考慮人員、設備安全等因素，經常難以測至最高水位；即使在峰頂附近測流，在經過測流開始和終了的水位平均后其相應洪峰水位也不是最高洪峰水位處的流量。因此Z～Q關系曲線有時須進行高水延長，才能推得全年完整的流量過程。高水延長決定全年最大流量數值，甚至影響規劃設計時洪峰流量頻率的計算，須慎重從事。

1 高水延長要求和方法介紹

高水延長部分一般不應超出當年實測流量所占水位變幅的30%，如超出此限度，須用兩種以上方法相互驗證，以期可靠。高水延長目前常用的有4種方法（1）面積流速法；（2）曼寧公式法；（3）謝才公式法；（4）歷年水位流量關系綜合線法，下面逐一進行介紹。

1.1 面積流速法

根據缺測洪峰流量的相應水位在測站斷面的水位面積（Z～F）和水位流速（Z～V）關系曲線上查讀相應洪峰水位下的面積和流速，面積采用橫斷面資料計算，流速采用趨勢延長確定。用查得的面積和流速相乘即得到洪峰流量。該方法要求測站斷面穩定，無漫灘或串溝分流現象。

1.2 曼寧公式法

1.4 歷年水位流量關系綜合線法

該方法是根據測站歷年水位流量關系綜合曲線對比需要延長年份的曲線，以兩曲線趨勢基本一致為原則來延長曲線。該方法工作量較大，且要求測站斷面無遷移且年際變化較小。

2 高水延長實例分析

選用烏云河東風站較大洪水年份1999年汛期洪水過程為例，本年洪水為該站實測最大洪水，最低水位為88.85m，最高水位92.12m，變幅為3.27m。本次洪水過程流量測次完整，無缺測洪峰流量現象。現假定對該站91.42m以上進行水位流量關系曲線高水延長，延長幅度0.7m，占未延長水位變幅的27.2%。利用上節所述的幾種方法分別進行高水延長，并同原有實測流量測點進行精度對比。各方法延長后水位流量關系曲線對比見附圖，圖中實心圖形測點為延長流量值，虛線為延長后曲線，實線為按原實測點定線曲線，曲線精度對比見表2。

3 結束語

（1）經以上分析可知，歷年綜合曲線法計算誤差最小，其次為面積流速法。這有一定的合理性，因為多年綜合關系線比較完整全面地代表了測站水位流量關系線整體趨勢；流速面積法也基本利用了當年水位流量關系的趨勢。因該站無比降資料，因此曼寧公式法和謝才公式法都需要對當年流量測驗相關數據進行計算后再繪制相關圖，這樣就增加了一些中間環節，進而加大了誤差出現的幾率。

（2）建議在斷面變化穩定的情況下優先選用面積流速法進行高水延長，該方法簡便易行。如果測站有近期繪制的多年綜合水位流量關系線可用來與面積流速法計算結果進行對照。因繪制多年綜合線工作量較大，在一般性洪峰流量延長計算時均不采用該方法。如果延長計算歷史最高洪峰水位下的流量則必須采用包括該方法在內的以上所有方法。

參考文獻

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作者簡介：宋運凱（1983-），男，黑龍江齊齊哈爾人，工程師。

栗彥博（1972，1-），男，內蒙古豐鎮人，工程師。