水位流量关系分析大纲

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三峡库区回水变动区水位流量关系分析

２０１２年的实际坝前水位过程相比，原初步设计与实际调度方
１、三峡成库前寸滩水位流量关系
三峡工程２０ｏ８年蓄水后才对寸滩水位流量关系产生影响，所以选用１９８５～２００７年的实测水位、流量资料以及１９５５～２００７年的大流量资料，绘制了成库前寸滩水位～流量关系曲线（图
Ｚｒ０＝一１１２４５２６１ｏ。
＋ｌ２５２８６９１０。
十８５７８８３８，１０。 ’
一６５７１８６５１０
．
－１４２０９１４，１０ ‘ Ｑ；＋２．８２２３５６１０。＋１５４０３４８（１）
资料出发，分析确定三峡库区回水变动区水位流量关系，用于指导工程实践。此方法可推广应于类似水文站。
ｌ７５ｌ５５
１４５１４５
１５５
１７５
寸滩水文站水位流量关系
．
至１０月底蓄至正常水位；一般情况下，１－４月为水库消落期，
库水位不低于枯水期消落低水位，５月底库水位消落至枯水期
＋１５６２７０１（２）
消落低水位，６月上旬末库水位降至防洪限制水位。与２０１１ —

水文信息学-第八章水位流量关系

第八章水位流量关系分析
一个测站的水位流量关系是指基本水尺断面处的水位与通过该断面的流量之间的关系。但有时由于各种条件的限制，测流断面与基本水尺断面不在同一处，若相距较近，一般不会影响水位流量关系的建立。若相距较远，但中间无大支流汇入，两断面处的流量基本相等，则基本水尺断面处的水位与测流断面的流量仍可建立关系。
1 dZ
QK
Sc
Udt
K
Sc
1 ScU dt
Q Qc
1 1 dZ ScU dt
式中 Qc 为稳定流的流量。因数。
1 1 dZ 称为校正
ScU dt
二、洪水绳套曲线的特征
1. 洪水绳套曲线为一逆时针的绳套
洪水上涨时，其涨落率为正，附加比降为正，涨水的校正因数大于1，因此其流量大于同水位的稳定流流量。同理，落水的涨落率为负，其流量小于同水位的稳定流流量。这样，一次洪水涨落过程的水位流量关系曲线为一逆时针绳套曲线。
别为
d
dd
K 2 d 1

d 2
2
K2(
2
1)d
dd
由于为小于1的正数，所以 d d d 为正数，即流速随水深的增加而增大；又由于 1 为负数，所以 d 2 / d d 2为负数，表示水位流量关系曲线为一条凹向上方的曲线。当水深逐渐增大达一定深度时，流速随水深的增大，增加甚微，所以高水位时流速近于常数。因此，水位流速关系曲线为一条以垂直线为渐近线的凹向上方的曲线。当断面有漫滩和深潭时，水位流速关系曲线发生反曲，这是因为水位流速关系中的流速是指断面平均流速。漫滩和深潭时，由于过水断面面积随水深发生变化，合断面平均流速的变化不连续。
n
Q 1 • B • d 5 3S 1 2nS n

长江中游螺山站水位流量关系分析

响，面逐渐转为淤积，１８断至９６年淤积量达到最大，面积下降到２０过流面积减少了ｌ％；９７年后５７０ｍ，９１８又变为冲刷，１９至９６年过流断面面积略大于１５９４年，为３０１９２００ｍ。９７～１９９８年虽稍有淤积但量不大，２００２年之后逐渐趋于稳定。历年螺山站水位一断面
况，城陵矶（里山）一螺山河段，０世纪５６在七２０～０年
多呈现涨淤落冲，有涨冲落淤或不冲不淤的情况。亦
但年内冲淤基本平衡，际变化较小。年螺山水文站断面冲淤变化分析，用实测水位面采积建立关系，计算同水位下过水面积的方法进行。按在下荆江裁弯以前，断面面积基本处于稳定状态，山螺站历年水位２，５３，２ｍ相应过水面积的变化能较０２，０３好地说明其冲淤变化规律。以水位３２ｍ为例，相应过
螺山水文站控制着长江干流宜昌以上、流清江、支
１螺山站河段基本特征
螺山水文站位于长江中游的洞庭湖与长江干流交
洞庭湖湘、、、四水和松滋、资沅澧太平、池三口及洞藕
庭湖区间等整个区间来水。因此该站水位流量及其关
李世强，红梅邹
（江水利委员会水文局水文气象预报处，北武汉４０１）长湖３００

3.2_水位与流量关系

低水位延长H-Q时，误差更大。
Q KA h
1.4 水位~流量关系曲线
水位~流量关系曲线的延长（低水位时）
纵横断面资料确定法
如测站下游有浅滩、石梁、看直接以滩顶或者石梁高程作为断流水位；若测站下游长距离内河底平坦，则基本水尺断面处河底最低点高程作为断流水位。
1.4 水位~流量关系曲线
• 用途：外延资料，插补资料。
1.4 水位~流量关系曲线
水位~流量关系曲线的绘制
单一关系 “稳定良好”
两者关系
两个以上流量值 “丌稳定”
洪水涨落影响回水变动影响河床冲淤影响
1.4 水位~流量关系曲线
水位~流量关系曲线的绘制
一般发生在河床稳定，河道坡度较大，河段顺直的山区河流
1.4 水位~流量关系曲线
• 否则，借用H-A、H-v曲线间接延长H-Q曲线，即：根据本年实测大断面资料，绘制H-A关系图；考虑高水位时 H-v曲线趋于直线，延长误差小，可延长高水位H-v曲线；由高水位H查得A和v，求得Q。
1.4 水位~流量关系曲线
水位~流量关系曲线的延长（高水位时）
水力学公式延长法
区别在于延长H-v曲线时，流速v是根据水力学公式计算的。
水位~流量关系曲线的绘制
相同水位条件下，涨潮流速大，则流量大；落潮流速小，则流量小
1.4 水位~流量关系曲线
水位~流量关系曲线的绘制
在同一流量情冴下，受回水影响将会出现丌同水位，普遍偏高
1.4 水位~流量关系曲线
水位~流量关系曲线的延长（高水位时）
水位~面积~流速关系延长法
• 当需延长的水位变幅小于总水位变幅的20％时，可按曲线相关分析的趋势外延。
v C RI C 1 R1 6

《水文测验学》14——关系分析

1. 2. 水位流量关系曲线法连实测流量过程线法
3.
4.
上下游测站水文要素相关法
降雨径流关系法
主要环节：定线——推流
第十章水位流量关系的分析

稳定的Z～Q关系分析受洪水涨落影响下，Z～Q关系的分析
受变动洪水影响下，Z～Q关系的分析
受断面冲淤影响下，Z～Q关系的分析水草、结冰及混合因素影响下的Z～Q关系分析
dZ 1 dA1 B
冲刷使面积增大了dA2（>0），则
dZ dZ 1 dA dA1 dA 2 B
涨水时
冲刷——Z～A关系曲线的斜率小于水面宽的倒数
淤积——Z～A关系曲线的斜率大于水面宽的倒数
落水规律与涨水相反
2. 用挟沙能力的概念分析
3. 绘制冲淤过程线进行分析 4. 横断面的比较分析
水文数据处理
——水文资料整编
简
一、分类
介
水文资料整编按水文要素的项目分为：
水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水化学等等
二、水文资料整编概念
对测站所测的零散的原始水文数据按科学方法和统一规格，进行整理、分析、统计、审查，整编成具有足够精度的、系统的、连续的流量资料，并刊印成册的工作。
三、水文资料整编主要方法
dz/dt>0，落水段在左侧，dz/dt<0
二、洪水绳套曲线的特征
1. 为一逆时针绳套 2. 各水力因素极值的出现顺序为
Smax→Vmax → Qmax → Zmax
3. 洪水绳套曲线与z～t曲线关系密切
4. 复式绳套中,后一个绳套较前一个偏左
5. Z～Q、Z～V关系点散乱，但呈一一对应关系
Smax
Z1 Z 2

河道流量及水位流量关系

河道流量及水位流量关系C.1 河道流量及水位流量关系C.1.1 河道流量指单位时间内通过河渠某一过水断面的水体体积。

河道流量资料整编是水文资料整编的一项重要工作。

要完整、准确推算河道流量，必须结合测站特性，在分析河道水位流量关系的基础上，选择适宜的流量推算方法。

C.1.2水位流量关系指河渠中某断面的实测流量与其相应水位之间所建立的相关关系，是推算河道流量的主要依据，相应水位一般指基本水尺断面水位。

C.1.3天然河道上，水位流量关系受各种不同水力因素的影响，关系及变化是复杂的。

主要分稳定的，不稳定的两类。

稳定的水位流量关系为单一线，断面稳定、控制良好；不稳定的水位流量关系指水位与流量间关系不呈单值函数关系，断面不稳定，受断面冲淤、洪水涨落、变动回水或其他因素的个别或综合影响。

C.1.4 稳定的水位流量关系a ）稳定的水位流量关系应是同一水位只有一个相应流量，其关系呈单一曲线，并应满足曼宁公式。

R23s12（C.1）V=1nQ=AV?（C.2）式中Q——流量，m3/s；A——断面面积，m2；— V?—断面平均流速，m/s；n——河床糙率；R——水力半径，m，通常用平均水深d代替；s——水面比降。

b）水位流量关系维持稳定，必须具备下列条件之一：1) 断面面积、水力比降和糙率等水力因素在同一水位时，维持不变；2) 在同一水位时，上述各因素虽有变动，但其变动对水位流量关系的影响可以互相补偿。

c ）对于测站控制良好，各级水位流量关系都保持稳定的测站，且定线允许误差符合本标准要求的，可采用单一曲线法定线推流。

C.1.5 受冲淤影响的水位流量关系a ）水位流量关系受到冲淤变化的影响，使过水断面面积发生变化，从而影响水位流量关系。

冲淤现象是复杂的，从冲淤发生时间的持续性分为经常性冲淤和不经常性冲淤；从冲淤前后过水断面面积变化情况分为普遍冲淤和局部冲淤。

受经常性冲淤影响，测点分布散乱；受不经常性冲淤影响，测点随时间分布成几个相对稳定的带组；受普遍冲淤影响，测点分布呈纵向平移；受局部冲淤影响测点分布无规律。

石牌水文站水位流量关系分析

石牌水文站水位流量关系分析本文选用了有代表性的多年实测水位流量资料，对石牌水文站水位流量关系进行了综合分析，对于受变动回水影响，运用正常落差法对水位流量关系进行校正。

标签：水位流量关系；正常落差；石牌水文站为适应水文体制改革，提高工作效率，减轻测站的工作量，在满足精度要求的前提下，对现有资料进行综合分析，找出规律，为下一步的巡测或间测工作提供可靠的依据。

1、影响水位、流量关系的因素及断面控制情况石牌水文站水位15.5m以下在距基本水尺断面下游1050m处的皖河公路桥上，用EQC100-I型橋测车在桥梁的上游面实测流量，断面控制作用差。

水位高于15.5m时，在基本水尺断面上游140m处的缆道断面用水文缆道实测流量，右岸为同马大堤，左岸为猫山嘴，断面控制作用较好。

由于主河道纵坡缓，水位流量关系在洪峰水位高于16 .0m时，即呈逆时针绳套，每场洪水的套宽均不一致，遇连续性洪水时，绳套宽度均显逐步减小的态势，遇长江水位逐渐上涨的情形，水位～流量关系向左平移的趋势明显，即受变动回水影响，影响历时1-6个月不等，常发生的起始时间为5月中旬。

测验河段河床组成均为上游携带来的中、细沙，冲淤变化频繁，总体趋势是偏于冲刷，变化情况见图1。

但在水位达到18.0m 时，断面冲淤引起的面积变化相对比重较小，但仍必须考虑。

受变动回水影响时，采用连实测流量过程线法推求流量，其余时段采用连时序法和临时曲线法用水位推求流量。

由上述，可知影响石牌水文站水位～流量关系的主要因素是：（1）当安庆站水位达13.0m时，即受变动回水影响；（2）洪峰水位达16.0m时，受洪水涨落影响；（3）受冲淤影响。

2、选用资料及分析方法2.1资料的选用选用1983、1991、1996年3年大水年实测流量资料，作为高水控制点，2004、2005年2年实测流量资料则可代表现状断面条件下中低水水位～流量关系特性。

共计实测流量点据数百个，其中安庆水位与石牌水位相差特别小的点据，不能作为定线的依据。

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FCD 11030 FCD 水利水电工程初步设计阶段设计断面水位流量关系曲线拟定大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网1996年3月精选文档水电站初步设计阶段设计断面水位流量关系曲线拟定大纲主编单位:主编单位总工程师:参编单位:主要编写人员:软件开发单位:软件编写人员:勘测设计研究院年月精选文档目次1. 引言 (4)2. 设计依据文件和规范 (4)3. 基本资料 (5)4. 设计内容与方法 (6)5.专题研究 (8)6.应提供的设计成果 (9)7.附录A (10)8.附录B (12)9.附录C (14)精选文档1. 引言1.1 工程与河道概况工程位于省(区) 市(县) 乡村河(江)上。

工程设计标准为, 设计洪水流量为m3/s; 校核标准为, 校核洪水流量为m3/s。

坝址以上流域位于东经～; 北纬～之间。

坝址以上河道长度km, 集水面积km2, 纵比降。

坝址河段形势:提示：顺直或弯曲, 扩散或收缩, 急滩或石梁, 漫滩或分流, 回水顶托以及堤坝、桥梁, 分洪、决口等情况。

断面情况:提示：断面形状的单式或复式, 断面宽深比, 死水、回流, 河床组成及床面特性, 岸壁特性。

两岸滩地及其宽度, 滩地平面、纵面、横面形态, 床质及植被等。

1.2 基本要求(1) 设计断面水位流量关系曲线的绘制, 应以一定的实测资料为依据, 绘制所得的为工程修建前天然情况下的水位流量关系曲线。

(2) 水位流量关系曲线的高程应与工程设计采用同一基面。

(3) 本阶段所拟定的设计断面水位流量关系, 应在坝址待机实测低、中、高各级水位下的流量对其进行验证, 如较前一设计阶段成果改变较大时, 应有充分的论证。

(4) 工程修建后水位流量关系曲线的修正, 必要时应列专题作为专题研究内容。

2. 设计依据文件和规范2.1 有关本工程(或专业)的文件(1) 本工程预可行性研究报告及审批文件;(2) 本工程可行性研究报告及审批文件;精选文档(3) 水工、施工等专业提出的要求。

2.2 设计规范(1) DL 5020-93 水利水电工程可行性研究报告编制规程;(2) DL 5021-93 水利水电工程初步设计报告编制规程;(3) SL 58-93 水文普通测量规范;(4) SDJ 214-83 水利水电工程水文计算规范;(5) SD 244-87 水文年鉴编印规范;(6) SL 77-94 小型水力发电站水文计算规范;(7) GB 50179-93 河流流量测验规范。

2.3 参考资料(1) 洪水调查资料审编刊印试行办法, 水利电力部颁发, 水利电力出版社,1976年10月;(2) 洪水调查, 水利电力部东北勘测设计院主编, 水利电力出版社, 1977年2月;(3) 水利水电量和单位实用手册, 水利电力出版社, 1988年11月;(4) 水文资料整编方法, 水利电力部水文局编, 1958年10月。

3. 基本资料3.1 河段平面图提示:(1)图面比例尺, 根据工程所在河段范围大小, 采用12000110000, 特殊情况的可用125000。

(2)河道平面图可用以分析水面比降变化与设计断面河段及上下游河段地形、地貌的密切关系, 有助于水面线的绘制与分析。

3.2 横断面图提示:(1)断面的数量及位置, 应根据工程设计要求及推算流量方法不同来决定。

如用水面曲线法推流, 断面应在水面坡降转折、或河谷发生变化的地方。

一般为工程设计所要求的位置。

(2)高程一般至历年最高洪水位以上24m, 平原河流尾闾地区至历年最高洪水位以上0.5m。

精选文档精选文档3.3 纵断面图3.4地形资料3.53.6 洪、枯水调查资料3.7 水面线资料3.8 河道糙率资料4. 设计内容与方法4.1 天然情况下设计断面水位流量关系曲线的拟定4.1.1 设计断面单一水位流量关系曲线的拟定4.1.2 设计断面单一水位流量关系曲线的延长4.1.3 设计断面非单一性的水位流量关系曲线的拟定及延长4.1.4 水位流量关系曲线评价精选文档4.2 工程修建后设计断面水位流量关系曲线的修正4.2.1 施工弃碴对电站尾水水位流量关系曲线影响的修正提示:施工弃碴不合理或工程竣工后下游围堰拆除不彻底, 都将抬高电站尾水位。

因此在施工过程中, 必须做出合理的堆碴规划。

根据规划的弃碴方案, 分析沟道弃碴进入河道使河床抬高值, 其步骤为:(1)绘制河道纵横断面图;(2)确定水面线计算的起始断面, 该断面不受弃碴影响, 能作出天然情况下水位流量关系;(3)确定弃碴后的计算糙率。

(4)采用明渠恒定渐变流方程逐段计算水面线,算得不同流量的各堆碴方案电站尾水水位, 修正原尾水水位流量关系曲线。

4.2.2 射流增差作用对电站下游水位流量关系曲线影响的修正提示:(1)枢纽泄洪时, 将水流的巨大位能转换成高速水流集中向下游河道中冲射,造成坝址下游的局部冲刷坑, 把电站的尾水位压低, 水面相应出现倒比降, 形成射流增差。

(2)根据枢纽采用的消能方式, 分别采用动量方程或能量方程估算射流增差值(1) 动量方程法根据工程实践, 当枢纽采用挑流消能时, 射流增差效果比较大, 可以根据入射水流上下游断面河道动量的变化, 考虑高速水流的掺气影响, 按动量平衡原理计算水位增差值Z。

(2) 能量方程法当枢纽采用其他消能方式时, 进入下游河道的动量减小, 则射流增差作用小, 应选取冲刷坑下游河段, 按能量方程估算增差值Z。

4.2.3 分流河段上修建工程后设计断面水位流量关系曲线的修正提示:分流河段上受工程建设影响的水位流量关系曲线, 有两江分流、三江分流及多江分流等情况, 推求的方法基本上是一致的。

两江分流情况下, 只考虑一个参数(总流量Q)即可推求左右河道的水位流量关系曲线; 而在三江分流的情况下, 除总流量这一参数外, 尚需考虑三江分流不同的因素。

即两江分流中某一条水位流量关系曲线, 在三江分流时可能因分流大小不同而变成一组曲线。

此外仅以两江分流的推求方法示例。

该时的水位流量曲线是以总流量为参数的一束曲线组。

因受工程影响后的水位流量关系曲线较天然情况下的曲线平缓得多, 能求得曲线起点、天然情况分流点和曲线终点三个控制点即可确定该条曲线。

一般情况下求得以上三个特征点, 即可作出总流量为Q时分流河道断面处的水位流量关系曲线, 用同样方法可以推求出另一分流河道断面处的水位流量关系曲线。

按上述推求曲线组中某一流量Q情况下的一条曲线同样的方法, 推求出曲线组中总流量为Q1、Q2、Q3, ……Q n情况下的水位流量关系曲线。

详见《红水河》1993年第3期。

4.2.4 下游河道修建闸、坝、桥梁、港口、码头工程后对设计断面水位流量关系曲线影响的精选文档修正4.2.5 河道整治后对设计断面水位流量关系曲线影响的修正5. 专题研究6. 应提供的设计成果提供的设计成果, 主要有计算书、报告书、附图及附表等。

(1) 设计断面水位流量关系曲线拟定计算书;(2) 设计断面水位流量关系曲线拟定报告书;(3) 专题研究报告;(4) 天然情况下设计断面水位流量关系曲线表;表1 水位流量关系曲线表(5) 施工堆碴及计入射流增差的水位流量关系曲线表;表2 堆碴后计入射流增差水位流量关系曲线表精选文档(6) 工程修建后设计断面水位流量关系曲线表, 表的格式参考表2;(7) 设计河段平面图;(8) 设计断面实测横断面图;(9) 设计河段实测和调查水面线图;(10)设计断面及主要控制站水位流量关系曲线图。

精选文档附录A 设计断面单一水位流量关系曲线的拟定根据设计河段水位、流量、水面线资料和上、下游邻近水文站的实测资料情况, 选用下列相应方法拟定设计断面单一的水位流量关系曲线。

A1 当设计断面实测水位流量资料比较充分时, 可直接根据实测水位流量资料绘制。

A2 当设计断面有实测水位和水面线资料, 其上、下游有实测流量资料, 区间又无较大支流, 则可将上、下游流量经适当修正(当设计断面与设计依据站集水面积相差超过3, 但小于15, 降雨量和下垫面条件相差不大时, 则应按面积比的指数关系修正)后移用到设计断面。

借用上、下游修正后的流量与设计断面的相应水位, 绘制设计断面的水位流量关系曲线。

A3 当设计断面水位资料短缺, 又无水面线资料, 但上、下游流量资料经适当修正后能移用到设计断面, 应在设计断面处设水尺观测水位, 并施测设计河段不同水位级的水面线。

借用上、下游修正后的流量与设计断面的相应观测水位, 绘制设计断面水位流量关系曲线。

A4 当设计断面水位资料短缺, 无水面线资料, 并且其上、下游流量资料短缺或不能移用时, 应在设计断面设站观测水位, 施测设计河段不同水位级的水面线, 并在设计断面施测流量。

根据施测的水位、流量绘制设计断面水位流量关系曲线。

A5 当设计断面无任何实测水位流量资料, 其上、下游又无流量资料可以移用, 也无条件设站观测水位流量时, 应在设计河段进行洪、枯水面线调查及河段纵断面图、设计断面横断面图施测。

然后根据河段纵断面图和设计断面横断面图, 参照主槽河底平均比降和洪、枯水调查的水面比降, 以及根据河道特征参照天然河道糙率, 采用比降法估算各级假定水位下相应流量, 绘制“计算的”水位流量关系曲线。

A5.1 若河段顺直均整, 上下断面形态及断面面积接近, 河床稳定, 可近似地用稳定均匀流公式即:Q An R I2312//(A1)计算各级假定水位下相应的流量, 据以点绘水位流量关系曲线。

式中:Q洪峰流量, m3/s;n河道糙率;I水面比降;精选文档精选文档A有效过水断面面积, m 2; R 水力半径, m 。

A5.2 若设计河段内断面沿水流方向逐渐扩散或逐渐收缩时, 应采用稳定非均匀流公式计算各级假定水位下相应的流量, 即Q K H L g K A K A =-±-∆12212222ζ() (A2)式中:H沿程水头损失, m; L 河段长度, m; K上下两断面输水率平均值, m 3/s; A 1、A 2上下两断面的有效过水面积, m 2;局部水头损失系数。

断面收缩时=0.1或0; 断面突然扩散时 =0.5 1.0; 逐渐扩散时=0.30.5。

收缩河段为1+; 扩散河段为1-。

如果设计河段较长, 调查洪痕点较少, 河段内河底坡降及横断面的变化较大, 不能由少数洪痕联成直线确定水面比降时, 一般用水面曲线法推求洪峰流量。

常用计算方法有试算法和图解法(详细计算可参见“洪水调查”一书)。

根据假定水位及相应流量点绘水位流量关系曲线。

附录B 设计断面单一水位流量关系曲线的延长设计断面河段均匀顺直, 河床比较稳定, 不受下游变动回水影响, 其水位流量关系呈单一关系时, 可根据设计河段河道平面形态、河床特性、河道糙率、水面比降、断面特性的不同情况, 分别选用以下一种或几种方法。