《水信息采集与处理》课程设计报告学院：水利与能源动力工程学院班级：姓名：学号：指导老师：李帆目录1. 测站概况 (1)2. 测站特性分析 (1)2.1水位-流量关系分析 (1)2.2测验河段断面冲淤变化规律分析 (2)2.3流速分布规律分析 (3)2.4含沙量分布规律分析 (3)3. 处理方法说明 (3)3.1连时序法 (3)3.1.1 连时序法的分段与计算 (4)3.1.2各段连时序中方法论证 (4)3.1.3 难点论证和对实测数据的质疑 (4)3.1.4与刊印处理成果比较 (5)3.1.5存在问题 (5)3.2水力因素型方法 (5)3.2.1方法选择的依据 (5)3.2.2精度分析 (7)3.2.3突出点分析及处理的依据 (8)3.2.4误差来源 (9)3.2.5连时序法与水力因素法比较及说明 (9)3.2.6存在问题 (10)3.3悬移质泥沙处理说明 (10)3.3.1处理站的悬沙测站特性 (10)3.3.2单、断沙关系法的定线精度统计 (10)3.3.3突出点分析及处理的依据 (11)4.心得体会 (11)5.参考文献 (13)6.附录 (13)1 测站概况衡山水位站于1952年由湖南省人民政府农林厅水利局设立，基本水尺设于衡山县城北湘江左岸，白马头下游附近，1956年5月1日将水位站改为水文站时，基本水尺迁至湘江右岸粤汉码头下游100m处。

1957年1月1日将基本水尺迁回至湘江左岸，原水位站水尺下游约80m处。

测验河段长700m，河段顺直长达1500m。

基本水尺断面兼流速仪测流断面，无分流串沟，水位达54.00m以上时，测验河段上下游均漫滩，但系死水。

上游10km，洣水由右岸汇入，下游4km，江心有一洲，名曰观湘洲，洲顶高程约为52.00m。

【1】图1衡山站测验河段平面图2 测站特性分析水文测站特性分析一般包括:水位-流量关系分析、测验河段断面冲淤变化规律分析、流速分布规律分析、含沙量分布规律分析等。

【2】2.1水位-流量关系分析从1984年衡山水文站5月25日-6月10日的Z-Q关系图可看出，Z-Q关系散乱，但一一对应，所选的洪水过程中，涨水点在落水点右边，依时序可练成逆时针走向的绳套曲线，【3】由此可知其受洪水涨落的影响。

从图2（1984年湘江衡山站逐日平均流量图）中可看出，5月25日至5月30日有一次小的洪水过程，31日又紧接着来了一场大的洪水过程，前一次的洪水上涨后退水过程还没有完全完成，另一次洪水又接踵而至，因而形成复式绳套。

当出现连续洪水时，由于河槽调蓄作用使河谷壅水，产生顶托作用，导致后一次洪水的稳定比降减小，流量偏小，Z-Q 关系线偏左。

即由于复式洪水的后一次洪水受到洪水涨落与河槽调蓄的双重影响，洪水过程也受变动回水的影响。

当两次洪峰的时间间隔很近，这种影响就更显著，甚至成为主要的影响因素。

由测站概况可知，衡山站地处湘江，上下游均为漫滩，但系死水，下游有江心洲，全年高温多雨，江面很难结冰，但低水时是否受水草影响引起变动回水无法判断。

故综上所述，衡山站主要受洪水涨落影响，部分可以当成变动回水处理。

400080001200016000流量(m 3/s )日期(年/月/日)流量(m 3/s)图2 1984年湘江衡山站逐日平均流量图2.2测验河段断面冲淤变化规律分析由Z-A 关系图可知，水位面积关系基本呈单一线，没有反曲点，可以看出测验断面不受冲淤因素影响，测验河段稳定。

由附图1（1984年湘江衡山站水位过程线图）可知，1984年最高水位为51.93m ，出现在6月2号，低于54.00m ，所以该测验河段没有发生明显的漫滩情况，同时最高水位也低于52.00m ，表明下游处的江心洲也没有被淹没，与Z-A 关系图形成很好的呼应。

2.3流速分布规律分析由Z-V 关系图可知，Z-V 关系散乱，但一一对应，所选的洪水过程中，涨水点在落水点右边，依时序可连成与Z-Q 关系图相似的逆时针走向的绳套曲线。

2.4含沙量分布规律分析衡山站的泥沙情况表现为全年单断沙呈较明显的单一线关系，如图3（年单断沙关系图）所示。

4、5月份测验河段含沙量较大，6月份开始含沙量就有明显的减小。

泥沙的运动状况与水流流速之间存在很大的相关性，总体而言，处理站的洪峰滞后于沙峰，因为一般一次洪水中最大流速比最大流量先出现，而沙峰主要取决于最大流速，所以处理站的洪峰滞后于沙峰。

1234单沙(k g /m 3)断沙(kg/m 3) 单沙(kg/m 3)图3 年单断沙关系图3 处理方法说明3.1 连时序法3.1.1 连时序法的分段与计算本组选择处理的数据是1984年湘江衡山站的水文数据。

根据测站概况和水位过程线、水位-面积曲线、水位-流速曲线综合分析，本站主要受洪水涨落影响，偶尔也会受变动回水影响。

根据这一特性和相应的水位过程线，全年可分成五段进行连时序，其时段分别为：4月3日-4月17日、4月17日-4月26日、4月26日-5月13日、5月13日-5月25日、5月25日-6月10日。

我处理的是5月25日-6月10日的水文数据，计算见附表1连时序法计算。

3.1.2各段连时序中方法论证所选时段内的实测Z～t点据分布相对均匀，且能反映出水位的变化趋势，连线时只需按时间依次连成平滑的曲线即可，无需另作分析。

在Z～Q关系定线时，时间段内的实测点不够多，且5月25日-5月30日的洪水过程小，数据点聚集在一起，因此要结合水位过程线的走势。

当时段内水位过程线上最低点、峰值点有实测流量值，可直接定线；最低点、峰值点无实测流量值，则需要根据水位过程线和水位面积、水位流速关系曲线来推算流量值，确定水位流量关系点位置和关系线的走向，从而定线。

所画的绳套曲线应遵循逆时针走向的原则，尽可能多的穿过或接近实测流量点，使水位-流量线与实际最为接近。

根据水文要素中的逐时水位在连时序法定出的绳套曲线上推求逐时流量，计算逐日平均流量，将其结果与刊印的逐日平均流量进行对照，计算相对误差。

3.1.3 难点论证和对实测数据的质疑实测流量成果表中，56号测点水位51.08米，57号测点水位51.86米，但57号测点的流量却与56号测点的流量值相同。

我一开始依时序连绳套曲线时，56、57、58三个点号处形成了顺时针绳套，询问老师后，了解到连线时并不一定要全部通过实测点，因为实测Z-Q关系点是有误差的，甚至可能会有错误，所以该处应该仍连接成逆时针绳套曲线，即在经过57号测点前绕一圈再连接57、58号测点。

因此对于57号测点流量不变，水位变化较大的情况，我认为有两种可能，一是特殊水情影响；二是测量误差大或数据错误。

6月1日原刊印实测流量成果表水位为48.78米，而根据水位过程表，6月1日2时的水位为48.08米，6月1日4时水位为48.57米，6月1日6时的水位为49.06米，可推断6月1日3时-5时45分原刊印水位可能存在错误应改为48.66米或者测量时有特殊水情。

3.1.4与刊印处理成果比较所选时段连时序法计算的日平均流量误差绝大多数满足±5%以内的要求，仅5月28日与29日误差分别达到-5.60%和-7.49%。

总的来说，推流效果良好。

3.1.5存在问题1、连时序法适用于受某一因素或综合因素影响而连续变化时的情况，要求测流次数较多，并能控制Z-Q关系的转折点。

【3】但我们小组的每个洪水过程测流点不多，由于连时序法连接Z -Q关系点要求高，故有时无法准确连接，因而定线时存在误差。

2、连线时，主要依据是实测Z-Q关系点，因此要求测次能控制流量变化的转折处。

如上述的57号测点至58号测点间的转折处未测到，故连线时要分析定线。

特别是实测Z-Q关系点与分析的影响因素有较大出入时，更要深入分析，参照水位面积曲线和水位流速曲线定线。

【3】3、分析定线时，水位过程线是必不可少的。

实测点在峰、谷前后的位置，有时会对水位流量关系线有较大影响。

【3】3.2水力因素型方法3.2.1方法选择的依据本次课设所采用的方法为校正因数法。

1、适用范围适用于单式洪水绳套，测次较少。

将受洪水涨落影响的实测流量通过校正因素的校正后，便可转化成同水位下稳定流的流量。

当一次洪水绳套测次不多，连绳套曲线有困难时，可用此法。

对于复式绳套分解成单式绳套后亦可用此法。

本次课程设计所选择的洪水过程的连时序绳套的嵌套绳套较小，所以可用校正因素法定线推流。

2、原理及过程由圣维南方程进行一系列变形可以推出dtdz11c m ⨯+=c US Q Q (1) 式中：Q m 为实测流量，m 3/s; Q c 为稳定流对应的流量，m 3/s;dtdz11c ⨯+US 称为校正因子。

已知Z 、Q m 、dt dz ，求Q c 、c US 1。

一个方程两个未知数，无法求出。

先通过0=dtdz的点（峰顶、谷底是已知的，而其余dt dz 有正有负，其间必有0=dtdz的点），初定一条Z-Q c 线。

在初定的Z-Q c 关系曲线上，根据各测点的水位Z i ，查出其相应的Q ci 。

计算得各测点的ic US ⎪⎪⎭⎫⎝⎛1。

ici mi ic dt dz Q Q US ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛112(2)点绘Z-ic US ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛1的关系电据，并通过点群中心定线Z-c US 1。

检验Z-c US 1：（1）根据各测点水位Z i ，在Z-c US 1查出其相应的cUS 1。

（2）计算i ic mici dt dz US Q Q ⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=11（称为校正点）。

（3）根据各测点的水位Z i 、校正点Q ci ，点绘在初定Z-Q c 关系图中，并判断：1）若这些点据集中在初定Z-Q c 关系曲线两侧，符合单一线要求，则通过；2）若这些点据散乱，不符合单一线要求，则修正；3）若这些点据仍然涨水点在落水点右边，依时序仍可连成逆时针走向的绳套曲线，只是绳套幅度变小，则将Z-cUS 1修大，直至符合单一线要求；4）若这些点据落水点在涨水点右边，依时序可连成顺时针走向的绳套曲线，则将Z-cUS 1修小，直至符合单一线要求；5）若这些点据无论怎样调整，都无法达到符合定单一线的要求，则重新定Z-Q c 关系曲线。

已知Z 、dtdz、Z-Q c 、Z-c US 1。

由Z 分别从Z-c US 1关系曲线和Z-Q c 关系曲线上查得cUS 1、Q c 。

代入式 dtdzU S K Q c m 1+= dtdzUS S K c c 11+=dtdzUS Q c c 11+= (3)求得Q m 。

【3】3.2.2精度分析1、定线精度分析符号、适线检验表1）定线检验9=K ，当05.0=α时，96.121=-αμ；80.05.05.05.0=--=nn K μ (4)通过符号检验，定线合理。