乌云河东风站水位流量关系曲线高水延长计算分析

宋运凯　栗彦博

摘 要：水位流量关系曲线是推求某一河流横断面处逐日流量的基础工具，对水位流量关系线进行高水延长是一项基本的水文基础工作。文中对乌云河东风站的水位流量关系曲线采用流速面积法、曼宁公式法、谢才公式法、历年综合线法进行了高水延长对比分析，以实测流量为真值对各方法的延长结果进行了精度对比，指出了不同水文情况下各方法存在的优缺点，提出了针对具体情况应采用不同延长方法的分析结论。

关键词：乌云河东风站；水位流量关系曲线；高水延长；方法分析；精度分析

前言

流量资料整编的任务，就是通过水位流量关系来推求瞬时流量，再用以算出日、月、年平均流量及各种流量特征值，水位流量对应关系需通过点绘关系曲线来分析确定。一个测站的水位流量关系（Z～Q关系），是指测站基本水尺断面的水位与通过该断面的流量之间的关系。稳定的Z～Q关系一般为一条单一曲线，曲线形状近似抛物线。对于山溪性河流来说，洪水时水位暴涨暴落，洪峰历时短，流速大、有时因测流历时较长或考虑人员、设备安全等因素，经常难以测至最高水位；即使在峰顶附近测流，在经过测流开始和终了的水位平均后其相应洪峰水位也不是最高洪峰水位處的流量。因此Z～Q关系曲线有时须进行高水延长，才能推得全年完整的流量过程。高水延长决定全年最大流量数值，甚至影响规划设计时洪峰流量频率的计算，须慎重从事。

1 高水延长要求和方法介绍

高水延长部分一般不应超出当年实测流量所占水位变幅的30%，如超出此限度，须用两种以上方法相互验证，以期可靠。高水延长目前常用的有4种方法（1）面积流速法；（2）曼宁公式法；（3）谢才公式法；（4）历年水位流量关系综合线法，下面逐一进行介绍。

1.1 面积流速法

根据缺测洪峰流量的相应水位在测站断面的水位面积（Z～F）和水位流速（Z～V）关系曲线上查读相应洪峰水位下的面积和流速，面积采用横断面资料计算，流速采用趋势延长确定。用查得的面积和流速相乘即得到洪峰流量。该方法要求测站断面稳定，无漫滩或串沟分流现象。

1.2 曼宁公式法

1.4 历年水位流量关系综合线法

该方法是根据测站历年水位流量关系综合曲线对比需要延长年份的曲线，以两曲线趋势基本一致为原则来延长曲线。该方法工作量较大，且要求测站断面无迁移且年际变化较小。

2 高水延长实例分析

选用乌云河东风站较大洪水年份1999年汛期洪水过程为例，本年洪水为该站实测最大洪水，最低水位为88.85m，最高水位92.12m，变幅为3.27m。本次洪水过程流量测次完整，无缺测洪峰流量现象。现假定对该站91.42m以上进行水位流量关系曲线高水延长，延长幅度0.7m，占未延长水位变幅的27.2%。利用上节所述的几种方法分别进行高水延长，并同原有实测流量测点进行精度对比。各方法延长后水位流量关系曲线对比见附图，图中实心图形测点为延长流量值，虚线为延长后曲线，实线为按原实测点定线曲线，曲线精度对比见表2。

3 结束语

（1）经以上分析可知，历年综合曲线法计算误差最小，其次为面积流速法。这有一定的合理性，因为多年综合关系线比较完整全面地代表了测站水位流量关系线整体趋势；流速面积法也基本利用了当年水位流量关系的趋势。因该站无比降资料，因此曼宁公式法和谢才公式法都需要对当年流量测验相关数据进行计算后再绘制相关图，这样就增加了一些中间环节，进而加大了误差出现的几率。

（2）建议在断面变化稳定的情况下优先选用面积流速法进行高水延长，该方法简便易行。如果测站有近期绘制的多年综合水位流量关系线可用来与面积流速法计算结果进行对照。因绘制多年综合线工作量较大，在一般性洪峰流量延长计算时均不采用该方法。如果延长计算历史最高洪峰水位下的流量则必须采用包括该方法在内的以上所有方法。

参考文献

[1]水文资料整编规范[S].北京：水利水电出版社，2000.

[2]钱学伟，陆建华.水文测验误差分析与评定[M].北京：水利水电出版社，2006.

[3]湖北省水利学校.水文资料整编[M].北京：水利水电出版社，1979.

[4]金光炎.水文水资源随机分析[M].北京：中国科学技术出版社，1985.

作者简介：宋运凯（1983-），男，黑龙江齐齐哈尔人，工程师。

栗彦博（1972，1-），男，内蒙古丰镇人，工程师。