上下游相应水位

相应水位（流量）法在大理河水情预报预警中的应用摘要：为了及时掌握雨水情信息，吸取大理河绥德水文站“7.26”大洪水经验教训，防御和减轻水旱灾害，水情预警变得越发的重要。

大理河属于山区性河流，特点是汇流时间短，强度高，易形成超渗产汇流洪水，洪水迅猛异常，破坏性极大。

传统的水文预报方法很难在短时间内准确地预报出洪水出现的时间和量值。

相应水位（流量）相关法是根据天然河道里洪水波运动原理，分析洪水波在运动过程中,洪水波上任一位相的水位自上断面传播到下断面时的相应水位及其传播速度的变化规律，寻求其经验关系[1]。

本文对大理河2011年至2022年水文资料进行分析，采用上下游相应水位（流量）法推求成果，讨论总结大理河上下游洪峰关系及变化规律。

通过分析对大理河绥德水文站洪峰过程提供可靠技术支撑，从而提高了工作效率和预报预警精度。

关键词：大理河，相应水位（流量）法，预报预警，洪峰一、基本情况大理河，黄河流域无定河水系第二大支流，源于靖边县中部白于山东延的五台山南侧乔沟湾。

东南流经青阳岔于新庄茆东折向东北入横山县，经石湾、魏家楼。

在麒麟沟东南入子洲县，又经马岔、三眼泉、马蹄沟，在子洲县城西复折东南，经苗家坪、于中沟南入绥德县，经石湾、张家砭，在绥德县城东北注入无定河。

全长159.9km，流域面积3904.24km2，高差503.3m，比降3.16‰[1]。

上游为毛乌苏沙漠，中下游为黄土丘陵沟壑区，沟壑纵横，支离破碎，重山秃岭起伏不平，水土流失极为严重，黄土覆盖较薄，岩层愈高，基岩切割很深，地势高亢，山大沟深，峁梁交错。

海拔821.00m，为干旱半干旱地区。

年平均气温7.8～9.6℃，无霜期165天，年蒸发量1000～1200mm。

大理河有小理河、槐树岔沟、驼耳巷沟等11条主要支流，河道平均比降2.56‰。

一级阶地沿河断续分布，前缘高出河水面8～10m，阶面宽50～300m；二级阶地不发育，前缘高出河水面25～30m，组成物质具二元结构，因遭后期破坏，多呈条楔状。

名词解释1.洪水：是由于暴雨，融雪，风暴潮，水库溃坝等引起流量迅速增加，水位急剧上涨的现象。

2.干旱：指水分的收与支或供与求不平衡形成的水分短缺现象。

3.滩地：洪水泛滥所及部分为洪水河床。

4.河网密度：流域内河流干支流的总长度与流域面积的比值一km/km2计。

5.中泓线：河槽中沿水流各断面最大水深点的连线。

6.辐合：在近地层，空气还受到地面摩擦力的影响，使实际风的风速较高空风速小，风向也发生转向与等压线成一夹角，风穿越等压线向低压中心汇聚，做逆时针方向运动这种现象叫做辐合。

辐散：在高气压区，气流呈顺时针方向流动，同时风向稍偏外，从高压中心向外流出，这种现象叫做辐散。

7.暴雨：24h降雨量达到和超50mm的降水成为暴雨。

暴雨有分为暴雨，大暴雨，特大暴雨3个等级。

8.田间持水量：指土壤所能保持的最大毛管悬着水量，即土壤颗粒所能保持水分的最大值。

9.下渗：是指降落到地面的雨水从地表渗入土壤中的运动过程。

10.蒸散发：是水文循环中指降水到达地面后由液态或者固态转化为水汽返回大气的过程。

11.输沙率：单位时间流过河流某断面的干沙质量，成为输沙率。

12.净雨：降雨扣除经植物截留，填洼，下渗等损失后，剩余部分称净雨。

13.相应水位：是指河段上下游站同位相的水位，相应水位预报，简单地说就是用某时刻上游站的水位（流量）预报一定时间（如传播时间）后下游站的水位。

14.单位线：单位时间段内在流域上均匀分布的单位净雨量所形成的出口断面流量过程线，称为单位线。

15.累积雨量过程线：自降雨开始至各时刻降雨量的累积值随时间的变化过程线，称为累积雨量过程线。

16.校核洪水：由于水利工程的主要建筑物一旦破坏，将造成灾难性的严重损失，因此规范规定洪水在短时期内超过设计标准时，主要水工建筑物不允许破坏，仅允许一些次要建筑物损毁或者失效，这种情况就称为非常运用条件或者标准，按照非常运用标准确定的洪水称为校核洪水。

17.枯水：流域内降雨量减少，通过河流断面的流量过程低落而比较稳定的时期，称为枯水季节或者枯水期，期间所呈现出的河流水文情势成为枯水。

《水文资料整编》复习提纲第1章水位资料整编1、缺测水位的插补方法答：直线插补法：当缺测时间内水位变化平缓，或虽变化较大，但呈一致的上涨或下落的趋势时，可按缺测缺测时段两端的观测值按时间比例内插求得。

连过程线插补法：当缺测时间内水位有起伏变化，如上下游站区间径流增减不多，冲淤变化不大、水位过程线又大致相似时，可参照上下游站水位起伏变化，连绘本站过程线进行插补。

水位相关法插补：当缺测期间的水位变化较大，或不具备上述两种插补方法的条件，且本站与邻站的水位之间有密切关系时，可采用此法插补。

相关曲线可用同时水位或相应水位点绘。

如当年资料不足，可借用往年水位过程相似时期的资料。

2、水位的保证率答：一年中日平均水位高于和等于某一水位值的天数，称为该水位的保证率。

各种保证率水位的统计方法：列表挑选；图解法。

对全年各日日平均水位由高到低排序，从中依次挑选第1、15、30、90、180、270及最后日对应的日平均水位，即为其保证率水位。

3、水位资料的单站合理性检查答：（1）单站合理性检查：采用逐时或逐日水位过程线分析检查，根据水位变化的一般特性（如水位变化的连续性、涨落率的渐变性、洪水涨陡落缓的特性等）和变化的特殊性（如受洪水顶托、冰塞、冰坝及决堤等影响），检查水位的变化的连续性与突涨，突落及峰形变化的合理性。

（2）综合合理性检查：①上下游水位过程线对照：当上下游各站水位变化过程相似时，应比较同时段各站水位变化趋势。

若发现水位变化过程不相应，则要分析原因。

在有闸坝的河段上，作闸上下游水位对照时，可点绘平均闸门开启高度过程线进行比较。

当闸门全部提出水面时。

上下游站水位变化过程与无闸河段相同。

关闸时，下游水位陡落，上游水位陡涨；开闸时情况相反。

②上下游水位相关图检查：当上下游水流条件相似，河床无严重冲淤看，无闸坝影响时，关系图点群应密集成带状。

对个别突出点应认真分析其原因。

若点群散乱，说明上下游站水位关系不密切，应分析其原因。

4.2.3 泄水闸的布置泄水闸布置在水电站和船闸之间。

泄水闸主要有三部分组成：上游连接段、闸室段和下游连接段。

4.3 主要建筑物（泄水闸）4.3.1闸孔设计水闸闸孔设计主要是确定闸孔型式、尺寸河设置高程，以保证水闸在设计水位组合情况下有足够的过流能力。

一、堰型和堰顶高程确定根据设计任务书提供的资料显示，函江流域水面平缓，含砂量少，本水闸的主要功能为挡水灌溉和泄水，故本次设计采用堰流式闸室，堰型采用无槛宽顶堰。

这种型式闸室对于泄洪较为有利，它能使闸前漂浮物随着水流下泄，而不会阻塞闸孔而影响泄洪。

根据资料提供的地形图，考虑水闸的运行、河道冲刷淤积以及闸孔允许单宽流量和工程造价等因素，本次设计取堰顶高程与河床底高程齐平为13.0m。

二、闸孔净宽计算、泄流能力校核1、水位Q2%＝9540m3/s，H上＝23.65m，H下＝23.40m；Q0.33%＝12350m3/s，H上＝待算，H下＝23.80m；2、闸孔净宽计算闸孔总净宽的确定，主要涉及两个问题：一个是过闸单宽流量的大小；另一个是闸室总宽度与河道总宽度的关系。

如果采用的闸孔总净宽过小，使过闸单宽流量过大，将增加闸下游消能布置的困难，甚至影响水闸工程的安全；反之，如果采用的闸孔总净宽过大，使过闸单宽流量过小，工程量加大，造成浪费。

根据设计任务要求，闸孔允许单宽流量不大于30m3/s，初步拟定闸孔总净宽为0.7倍主河槽宽为350m ，闸孔分成35孔，每孔宽10m ，中墩厚1.6m ，缝墩厚0.8m 。

水闸底板为无槛宽顶堰，闸孔泄流能力计算公式如下：23002H g m B Q σε= (《水闸设计规范》以下简称《规范》附A ）式中：Q ——过闸流量（m 3/s ）；σ——淹没系数，根据上下游的堰上水深查得； ε——侧收缩系数； m ——流量系数；B 0——闸孔总净宽（m ）； H 0——堰顶以上上游总水头（m ）。

①堰上总水头H 0H 1（上游水头）=23.65－13.00=10.65m H s （下游水头）=23.40－13.00=10.40m行近流速V 0=Q/A=9540/[700×(23.65－13.00)]＝1.28m/s H 0=H 1+V 2/2g=10.65+1.282/(2×9.81)=10.73m ②淹没系数σh s /H 0=10.4/10.73=0.969 查《规范》附表A.0.1-2， 得σ＝0.556； ③流量系数m按P/H 0=0查表得m ＝0.385； ④侧收缩系数ε水闸中墩厚度取为1.6m ，缝墩取0.8m ，根据《规范》附录A.0.1-3公式计算得ε=0.860根据以上公式可以试算出闸孔总净宽23002Hg m QB σε==9540/(0.556×0.860×0.385×4.429×10.733/2)=333m一般来说，采用的闸孔总净宽要略大于计算值，本次设计闸孔总净宽取350m ，相应单宽流量为27.26m 3/s/m ，小于闸孔允许单宽流量30 m 3/s/m ，满足要求。

水文预报测试题河道洪水预报：自我测试题一、填充题1．洪水波的变形表现为：（）和（），影响洪水波变形的主要因素是：（）、（）和（）。

2.相应水位是指：（）。

3.下游同时水位是指：（），在相应水位关系中，以下游同时水位作参数反映了：（）等因素的影响。

4.合成流量是指：能同时到达下游站的上游干支流流量之和，合成流量法的预见期为：（）。

5．马斯京根法参数k 的物理意义是：（）。

6．在河段长不变的情况下，特征河长越长，x（），河槽调蓄能力（）。

7．若单独使用流量演算法进行流量演算，流量演算的预见期为：（），因此该方法常用于：（）。

8．在马斯京根法计算中，已知C0=0.24，C1=0.46，C2应为（）9．特征河长的概念是：（）。

10. 洪水期天然河道的槽蓄关系往往成（）关系，影响其关系的主要因素是（）。

11. 相应水位（流量）的预见期应是：()12．水文预报的预见期应是：( )二、问答题1．洪水波变形反映在哪些方面，影响变形的因素有哪些？1. 洪水波的运动与河段上下游站的水位（流量）过程线有什么关系？2. 什么是相应水位？什么是传播时间？如何在实测水文资料中得到？3. 影响相应水位（流量）关系的因素有哪些？相应水位（流量）相关图的常用参数有哪些？4．以下游同时水位，t z 下和以上游站涨率（或涨差）为参数的相应水位相关图能反映什么规律？为什么？5．现时校正法能校正预报误差的原因是什么？ 6. 流量演算的基本原理是什么？7. 什么是槽蓄曲线？槽蓄量是如何计算的？怎样处理天然河道槽蓄关系？为什么说流量演算的各种方法的关键在于处理槽蓄曲线？ 8. 马期京根法有何假定？怎样用马斯京根法进行流量演算？9．马斯京根法中参数Q ，K ，x 有何物理意义？确定马斯京根法参数x 、k 有哪些的方法？试述试算法确定X 、k 值的步骤？10. 马斯京根法计算时段⊿t 如何确定？对于长河段采用马斯京根法进行流量演算为什么要进行分段？如何分段？为什么马斯京根法在实用中要经验处理？如何处理？11. 什么是特征河长？l 如何推求？？l 法的人流条件是什么？怎样用特征河长法进行流量演算？12. 河道特性与演算参数间有何联系？ 13．有支流河段流量演算有什么特点？ 三、计算题1．若已知上游站入流过程，并分析得X=0，K=12小时，取Δt=K=12小时，试计算下断面的出流过程。