冲淤断面水文关系曲线绘制方法解析

□鲁 兵 □孔令来（新疆金沟河流域管理处）

1.前言

水文断面关系曲线包括水位与流量关系曲线，一般用字母H～Q代表;水位与面积关系曲线，用字母H～A代表;水位与流速关系曲线，用字母H～V代表。绘制这些曲线后，就可以显现出断面的水文特性，最重要的是我们可以利用水位～流量（H～Q）这条关系曲线推算出河流过水断面流量，前提是水位流量关系点密集分布较平均成一条线带，这样通过点群中间就可以较准的推算出过水断面流量了，这些数据在工作中发挥着重要的作用。曲线绘制的精度，将影响着水文统计数据的精度。

新疆大多为多泥沙河流，随着流量的大小会造成断面泥砂的冲淤，从而影响断面的稳定性，正是由于断面的冲淤而造成断面水文关系曲线的不断改变，给日常水管工作者掌握断面特性，推求断面流量造成一定的困难。绘制冲淤断面关系曲线的方法有很多种，现就采用临时曲线法绘制冲淤断面水文关系曲线进行具体探讨，以提高曲线精度，解决实际工作难题。

2.资料收集整理分析

将所要绘制的断面的实际流量测验资料收集起来，每份实际流量测验资料进行统计、分析。

将所有的实测流量资料统计出来，找出每个实测流量的水深与水位差，将所有的差值进行比较，就会发现差值相等或相近的测点应该在同一个冲淤面上，将这些点集中起来，利用这些点就可作为稳定断面的资料进行绘制水文关系曲线。

3.断面水文关系曲线中主线的绘制

在绘制冲淤断面水文关系曲线时，首先根据流量测验资料的分析情况，首先将水深与水位差相等或者相近的点组合在一起，依此对测流序号进行分组，分组后找出其中一组测点比较集中，分布比较均匀，能代表整个断面基本特性的一组资料作为稳定断面进行水文关系曲线绘制，绘制出的关系曲线作为本断面的水文曲线中的主线。

一般绘制流量、面积、流速关系曲线时，首先要选用合格厂家出的米格图纸，然后在图纸上先确定纵向为水位线，横向依次为流量（Q）、面积（A）、流速（V）。在同一张图纸中，纵向坐标的起止点应相同，即3条曲线以同一水位为纵坐标，见图1。

3.1 水位纵向坐标的确定

3.1.1 首先确定水位零点(Z0)

一般水位起点就是零点。稳定断面，是指一个水位对应的流量变化不大，他们之间是单一关系的。一般是以断流时的水位为零点，而冲淤断面，是指先后测得的水位相同但流量差别很大的，一般以淤积最小时的断流水位为零点。在绘制曲线时，首先确定主线水位零点，此处所谓零点即是纵坐标的起始点，也是各条水文曲线的纵坐标起始点。

3.1.2 确定最高水位

确定最高水位一般采用前一年最大水位，当然也可根据全年最大水位而确定，如果还不能确定可根据所测流数据，最少大于实测最高水位一个水位级（5cm或10cm）确定最高水位。对于绘制主线，则可以从改组流量实测资料中找出最高测得水位，再提高一个水位级即可。

3.2 横坐标的确定

横坐标采用3种比例，分别代表流量Q、面积A、流速V，可分别根据1:1；1:2；1:3～1:5的比例来确定，如果采用不同方法来测流，则点子可用不同的符号来区分。

3.2.1 流量横坐标的确定

水位～流量关系曲线与横坐标大致呈45°的交角，水位与流量，通常取1：1的关系。

3.2.2 面积横坐标的确定

水位～面积关系曲线与横坐标大致呈60°的交角，水位与面积，通常取1：2的关系。

3.2.3 流速横坐标的确定

图1 断面水文关系曲线中主线示意图

水位～流速关系曲线与横坐标大致呈60°的交角，水位与流速，通过取1：3～1：5的关系。

3.3 点绘测点坐标

根据确定的纵横坐标比例，将主线上的测点按照每个测点纵横坐标值，点绘到图纸上。

3.4 绘制曲线

按照水文规范要求，首先绘制水位～面积关系曲线和水位～流速关系曲线，分别过点群中心利用曲线尺绘制出一条平滑的曲线，然后从这两条曲线相应水位级查处相应面积、流速值，乘积后点绘到流量区域，反推水位～流量关系曲线。只有这样反推第三条曲线，才能使3条曲线互相对应，使在曲线上查读的各级水位的流量应等于相应的面积与流速的乘积。绘制时要注意每条曲线的同纵坐标的交汇点在水位零点(H0)。

3.5 曲线的延长

根据实际需要，可以顺势延长各条曲线，高水位部分延长不应超过实测流量所占水位变幅的30%，低水部分延长不超过10%。低水部分延长的趋势同纵坐标的交点一定是水位零点(H0)。

4.其它临时水文曲线的绘制

水文关系主线绘出后，整个断面的基本水文特性表露出来。由于断面的冲淤变化，导致断面水文数据也不断发生变化。通过分析归类的其它组测点资料，找出每组测点比较集中，分布比较均匀的测定数据，然后按照主线的比例依次点绘到主线附近。

测点数据点绘到图纸上，在绘制每组临时曲线前，必须查找出每一组的水位零点(Z0)，过此组测点的点群中心按照主线的绘制方法依此绘制出每一组的临时水文关系曲线，在绘制的过程中必须注意，每一组的临时曲线低水部分延长的趋势同纵坐标的交点一定是该组的水位零点(Z0)。

5.结语

冲淤断面是多泥砂河流水管工作中经常遇到的现实问题，掌握运用以上的曲线绘制方法，可以解决实际工作中水文关系曲线绘制难、曲线精度低的问题，也可以客观真实的反映断面的特性。对于以灌溉农业为主的新疆，基层水管工作人员掌握并运用正确的断面水文关系曲线绘制方法具有十分重要的意义。