景村水文站水位流量关系人工定线与SHDP5.0 软件定线对比分析

王占峰

（咸阳水文水资源勘测中心，陕西 咸阳 712025）

1 概况

1.1 测站基本情况

景村水文站位于陕西省咸阳市彬县新堡子乡景村，为泾河中游干流控制站，属国家重要水文站。该站设立于1934年9 月，最初名为亭口水文站，1963年3 月更名为景村水文站，集水面积40281 km2，距河口里程189 km，距彬县县城约4 km。承担着为国家防总、黄委、陕西省防汛抗旱指挥部、咸阳市、西安市、渭南市及彬县防办等防汛决策部门水情报汛任务。收集泾河流域基本水文资料，掌握泾河水沙量变化规律，为综合开发利用泾河流域水资源提供科学依据，为东庄水库建设、泾河中下游地区防汛减灾提供水文信息和服务。本次分析资料采用水文年鉴刊印成果，资料可靠性、一致性、代表性均经过审查。

1.2 流域概况

泾河为渭河第二大支流，发源于宁夏六盘山东麓，向东流经平凉、泾川于杨家坪进入陕西长武县，再经政平、亭口、彬县、泾阳于高陵县陈家滩汇入渭河。泾河全长455.1 km，流域面积45421 km2，陕西省境内河长275.3 km，流域面积9236 km2，河道平均比降2.47‰，主要支流有马连河、蒲河、纳河、黑河等。泾河多年平均径流量为21.40 亿m3,其中陕西省境内6.02 亿m3。

泾河流域形状呈扇形，流域内属黄头丘陵沟壑区，约占控制面积的56%，分布在甘肃省环县、华池的大部分、灵台南部及平凉崇信东南部；黄头高原沟壑区约占控制面积的30%，分布在甘肃省的庆阳、合水、镇原、宁县、正宁、泾川的大部分及平凉、灵台、崇信的北部和陕西省的长武、彬县大部分；土石山区约占控制面积的14%，分布在子午岭六盘山、关山等地。由于地形陡峻，且洪水多由暴雨形成，洪水暴涨暴落，水土流失严重，洪水期含沙量大。

1.3 测验断面情况

景村水文站测验河段较顺直，两岸均为黄土崖，复式河槽，河床上层为沙砾卵石、下层为红胶泥，冲淤变化明显。基本断面上游300 m、下游400 m 处，均有弯道。基本水尺断面兼流速仪测流断面及浮标中断面，上下浮标断面间距200 m，基本断面架设单主索闭口式吊箱缆道1 座，跨度300 m，用于流量、泥沙测验。

2 分析目的和采用方法

景村水文站2019年全年实测流量90 次，采用LS25-3A流速仪、电波流速仪施测。实测最大流量508 m3/s；最小流量15.8 m3/s，流量测次能够满足水位流量关系整编定线。全年采用临时曲线法定线，与历年趋势一致，符合测站特性，高低水均无延长。现选用2019年景村站流量实测点，分别采用手工点绘水位流量关系线和整编软件绘制水位流量关系线进行推流。对两种方法计算出的月径流、年径流进行对比分析。为优化定线工作方式，提高定线精度，做好水文资料“日清月结、即时整编”的时效性要求，奠定基础，分析手工定线与SHDP5.0 软件定线推流很有必要。

2.1 河道流量资料整编工作主要包括的内容

①编制实测流量成果表和实测大断面成果表；②绘制水位流量、水位面积、水位流速关系曲线；③水位流量关系曲线分析和三种检验；④数据整理；⑤整编逐日平均流量表及洪水水文要素摘录表；⑥绘制逐时逐日平均流量过程线；⑦单站合理性检查；⑧编制河道流量资料整编说明书。

河道流量资料整编工作的主要内容也是没有实现SHDP5.0 软件定线前进行流量资料整编必须要做好的主要环节，并且这些环节在进行过程中是相互关联、交叉进行的，在应用SHDP5.0 软件资料整编定线后绘制的水位流量、水位面积、水位流速关系曲线、水位流量关系曲线分析检验、数据分析整理都由程序来完成。因此SHDP5.0 软件定线的应用是水文资料整编工作一次质的飞跃。

2.2 绘制水位流量关系线推流要求及方法步骤

采用临时曲线法手工点绘2019年景村水文站水位流量关系图，推求流量，计算年径流。曲线不反曲、不交叉三种检验合格符合规范规定。

2.3 水位流量关系绘制要求

（1）以同一级水位为纵坐标，自左至右，依次以流量、面积、流速为横坐标点绘于坐标纸上。选用适当比例，使水位流量、水位面积、水位流速关系曲线分别与横坐标成450、600、600 的交角，且三条曲线互补相交。

（2）流量变幅较大，测次较多，水位流量关系点子分布散乱的，可分期点绘关系图，再绘制一张总图。

（3）水位流量关系曲线下部，读数误差超过2.5%的部分，应另绘放大图，流量很小时应适当放宽。

（4）年底年尾水位流量应和上下年数据衔接。

2.4 手工绘制水位流量关系图方法步骤

（1）水位流量比例在米格纸上设置1cm 代表流量为1、2、5 倍数，减少人工读数误差。

（2）人工绘制要求定线人员熟练运用“曲线条、大刀”等绘图工具，根据测站特性初步绘制水位流量关系线，样条曲线通过点群中心、连续光滑、过渡自然、不允许出现反曲现象，没有特殊情况应不相交，还需与历年趋势一致原则。

（3）分析确定相对稳定时段和关系点分组，分别定出各稳定时段内的水位流量关系曲线。根据测点绘制好总图曲线后，读取曲线数据，按照放大图坐标比例转换到放大图上，精确地读出水位流量数据后逐级进行放大。

（4）根据《水文资料整编规范》（SL 247-2012）要求，临时曲线实测点10 次以上，应做符号检验、实现检验、偏离检验。看是否合格或接近合格，如果标椎差相差较多应调整曲线或重新划分。

（5）所绘制的三种关系曲线，应互相对照，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，其偏差不应超过±3%。

2.5 采用SHDP5.0 绘制水位流量关系图方法步骤

（1）首先需要将水位观测数据和实测流量等数据录入整编系统，并录入基本控制信息。

（2）进入关系曲线定线后，新建水位流量关系曲线。若本站是单一线，可自动默认曲线类型为单一线而自动生成水位流量关系曲线；若非单一线，需要根据实际情况勾选曲线类型为绳套或多曲线。再根据需要设置推流时段（若已经确定推流时段，未确定可不填入）及起止时间，即可进入定线主界面。

（3）通过图形管理可以方便关系曲线图形显示、查看的功能。能实现实时缩放、实时平移、窗口放大、线形绘制及改线、对象选择、对象删除等一般的图形管理操作。此方法定线可灵活运用鼠标完全代替“曲线条、大刀”等传统绘图工具。根据测站特性初步绘制水位流量关系线，样条曲线通过点群中心、连续光滑、过渡自然、不允许出现反曲现象，没有特殊情况应不相交。

（4）分别定出各稳定时段内的水位流量关系曲线，分析确定相对稳定推流时段和关系点分组，通过曲线时段编辑窗口录入曲线推流时段信息。

水位流量关系曲线绘制后，其相对应的曲线节点将会自动生成。如需调整个别节点可通过移动、微调、接点增加和节点加密等方式进行编辑。

（5）对于多条推流曲线的连时序法（绳套）Z-Q 关系曲线，具有曲线合并、曲线拆分、部分重叠等功能，并提供辅助定线窗体，显示相关辅助曲线，能实时统计、计算并显示实测点相对误差、三线检验误差、相关计算误差、节点、实测点和关系线等信息，供定线操作参考。

（6）多曲线定线仅需编辑一张总图即可，无需人工读取曲线水位流量数据后再逐级绘制放大图。

（7）将编辑的关系曲线存入数据库，并在数据库内部进行复制和转换。

（8）能根据资料整编需要，指定任意比例、任意图幅大小的打印输出。为了实现数字图形的通用性，实现了AutoCAD图形格式转出。可以对调整设置好的打印图形按比例转换成dxf 图形格式，可以在AutoCAD 图形管理平台上显示、打印图形。

3 数据精度对比分析

3.1 采用手工绘制的水位流量关系图

图1 手工绘制1 线

图2 手工绘制2 线

图3 手工绘制3 线

3.2 采用SHDP5.0 软件绘制的水位流量关系图

图4 采用SHDP5.0 软件绘制的水位流量关系图

3.3 采用手工绘制的水位流量推求的数据值

3.4 采用SHDP5.0 软件绘制的水位流量推求的数据值

表2 泾河景村站逐日平均流量表（年份：2019；测站编码：41 200900；流量：(m3/s)；集水面积：40281km2）

3.5 两种方法绘制的水位流量推求的年径流数据值分析

经过对景村水文站2019年水流沙资料采用两种定线方法推流计算，手工点绘的水位流量关系图推求的年径流为12.82×108m3、最大流量522 m3/s、最小流量14.4 m3/s、平均流量40.6 m3/s；采用SHDP5.0 绘制水位流量关系图推求的年径流为12.81×108m3、最大流量524 m3/s、最小流量14.9 m3/s、平均流量40.6 m3/s，两种方法最后的径流量相差1.0×106m3水量，误差可以忽略不计、最大流量误差不到1%也可以忽略不计。成果符合规范要求，满足定线要求。

4 结语

通过对实际的资料数据对比计算，采用SHDP5.0 软件定线满足“即时整编、日清月结”的时效性要求，SHDP5.0 软件定线推流无需人工读取流量节点数据、无需放大图；曲线光滑、点绘准确、数据传输便利、便于审查改正；极大地提高了定线技术水平和质量。目前采用SHDP5.0 软件定线在该地区水文测站已推广应用。