水文站流量测验计算程序实例应用

水文测绘中的流量测量技术实践要点解析随着社会的不断发展，水资源的管理和保护成为了一个重要话题。

而水文测绘中的流量测量技术则是评估水资源量的重要手段之一。

本文将着重探讨水文测绘中流量测量技术的实践要点，旨在为水文测绘工作提供一些实用的指导意见。

流量测量是水文测绘中的关键环节，它主要通过对河道横截面面积和流速的测量来计算流量。

对于流量测量技术的实践要点，首先需要考虑的是选择合适的测量方式和仪器。

常用的流量测量方法包括挂板法、速度面积法和声波测流法等。

不同的方法适用于不同的测量条件，例如流速较小的微小河流适合使用挂板法，而流速较大的主要河流则适合使用速度面积法。

对于仪器的选择，则需要根据具体需求考虑精度、稳定性和易用性等因素。

其次，流量测量需要对河道横截面进行测量，因此准确测量河道横截面的形状和尺寸是流量测量的基础。

在实践中，可以采用激光测距仪、全站仪等现代测量仪器进行河道横截面的测量。

值得注意的是，在测量过程中要充分考虑不同因素对测量结果的影响，例如水位的波动和河床的变化等。

此外，为了提高测量精度，可以进行多次测量并求取平均值，同时采用适当的数据处理方法进行校正。

另外，流量测量中的流速测量是一个关键环节。

对于流速的测量，可以使用流速仪、浮标法或经验公式进行计算。

流速仪是一种较为常用的测量工具，它可以利用测速轮或超声波等原理来测量流速。

浮标法则是通过放置浮标并测量其通过某一距离的时间来计算流速。

至于经验公式，则是根据历史数据和经验总结得到的一种近似计算方法。

在实践中，选择合适的流速测量方法需要根据测量条件和需求进行权衡，并结合实际情况进行调整。

此外，流量测量的实践中还需要考虑数据的获取和处理。

对于数据的获取，可以借助于现代化的数据采集系统和传感器设备，实时获取流量、流速和水位等数据。

对于多个测点的测量，可以使用遥感技术进行遥测监测，提高测量效率。

对于数据的处理，则需要采用适当的方法对采集到的数据进行校正和分析，以获得准确的流量结果。

Ｏ 前
言
站 。测站 位于黑 龙江 省伊 春 市南 岔 区晨 明镇 。坐标 （ Ｅ １ ２ ９ 。 ２ ８ ， Ｎ ４ ７ 。 ０ ２ ） 集水面积 １ ９ １ ８ ６ ｋ ｍ 。测 验 项
晨 明水 文站 设于 １ ９ ５ ３年 ７月 １日由松 江省农业
厅 水利 局设 立 ， 为基 本 水 文 站 ， 经 两次 断 面迁 移 ， 于
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｔａ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｃｈ ｅ ｎ ｍｉ ｎ ｇ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｓ ａ ｎ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ， ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ａ ｎ ｌｙ ａ ｚ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｅ ｓ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｑ ｕ ｉ ｃ ｋ ｌ ｙ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｒ ｓ ｅ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｈ ｉ ｇ ｈ， ｍｉ ｄ ｄ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｗ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ． Ｆ ｏ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ｌ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ， ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｓ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｆ ｌ ｏ ａ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ Ｃｈ ｅ ｎ ｍｉ ｎ ｇ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ

超声波流量计在水文测验中的应用本文简单介绍了当前水文测流系统的现状，以及今后的发展需求。

详细阐述了超声波流量计和常规流速仪的基本原理，并通过在引滦隧洞进口水文站的水文流量计量中使用瑞特迈尔超声波流量计，测流结果显示计量误差在水文规范标准允许误差范围内。

其应用结果表明超声波流量计将成为今后水文测流系统信息化建设的重要组成部分。

标签：水文测验；超声波流量计；流速仪；原理1 引言传统的水文测验手段均采用常规机械转子式流速仪，通过测量过水断面的水深推算出过水断面流量的大小是一个传统的测流方法[1-3]。

由于传统测流方法既耗时耗费人力又存在质量精度不高等问题，因此需要寻求更为先进的水文测流系统[4]。

随着电子技术，数字技术和其他技术的发展，为水文测流系统的更新提供了便利，超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快，现在国内很多流域和测站纷纷引进新型测流设备，比如超声波流量计，包括时差型超声波流量计和声学多普勒流量计等。

本文对时差型超声波流量计在引滦隧洞进口水文站的应用情况做简单介绍，为现在测站水文测流系统自动化建设提供参考。

2 测验方法原理2.1超声波流量计工作原理超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒法等。

传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法[5]。

其基本原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量；多普勒法的基本原理则是应用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。

引滦隧洞进口水文站采用的是时差法超声波流量计，本文介绍时差法超声波流量计的工作原理。

超声波流量计的工作原理如图1所示，超声波在静水中传播速度为C，传播路径长为LW，水流平均速度为。

换能器为压电晶体，压电晶体具有声能和电能相互转换的特性，处理单元发送一个电信号给换能器1，换能器1把电能转换为超声波，换能器2接收到超声波时，它能立即产生一个电动势送到处理单元，处理单元便可测出超声波的顺流传播时间t12，同理当换能器2发射超声波时，换能器1接收，可计测出超声波的逆流传播时间t21。

科 技 论 坛
・ ５ １・
水文站流量计算及定线检验系统设计和应用探讨
李青峰
（ 黑 龙 江省 绥 化 水 文 局 ， 黑龙 江 绥 化 １ ５ ２ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：随着社会经济 的不断发展 ， 水 文站 流量计算及定线检验 系统设计和应 用已经逐 渐得到人们 的广泛关注， 且取得 了一定的研 究成果 。现 阶段 ， 随着现代化信息技 术手段 信息竞争环境错综复 杂和 日益增 多 ， 以至 于不能依赖 管理 者 自身的智慧来确保水 文站 管理 的 有效 以及 决策的成功 与否 。因此 ， 有 必要参照 团队精神和集体智慧 ， 才能在信息竞争 中立于不败之林 。 简要叙述 了水文站流量计算ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 定线
检 验 系统 ， 并 深 入研 究 了水 文 站 的 系统 设 计 ， 目的 是 更 好 的 开展 具 体 的 水 文站 工作 。 关键词 ： 水 文 ；流 量 ； 一潮水量； 三项 检 验 ： ＶＩ Ｓ ｕＡ Ｌ ｃ＋ ＋
现阶段 ， 在实际进行水文站流量计算及定线检验系统设计和应用的 流量成果表编制； 河道站涟 时序法推流雌梳表的编制。 ２ ３流 星 过程当中 ， 尤其是水文站管理过程中， 必须切实依据 以人为本的管理原 则。与此同时， 有必要变革传统的强调量化分工和强调制度的管理制度。 流量数据采用文本文件输 入和编辑 以 Ｃ Ｃ Ｆ 为扩展名进行保存。 数据 目前 ， 科学地管理水文站， 不仅关系到群众生活的方便程度， 还在很大程 格 式如下 ： 度匕 关系到相关技术的不断发展。 与此同时， 随着数字技术与网络技术的 ２ ０ ０ ９ ＃测量 年份 快速发展 ， 以至于水文站流量计算及定线检测系统进一步完善， 并目 ． 发生 断面均系借用。， ， 备注 了翻天覆地的变化， —部分传统的技术、 方法和观念已经不能满足当今水 女ｆ ｜ 贫 祷 文站现代化管理的需要。 所以， 极大的提高水文站流量计算及定线检测系 ７ ５ ／ ／ 简测法垂线起点距 统的综合水平刻不容缓。力求在水文站内部积极营造出相对融洽与和谐 ￥， ｏ ． ７ ， ｏ ＿ ７ ， Ｎ ｏ： ６ ５ ２ ０ ９ Ｚ Ｏ ． ６ ８ ８ ２ ， ０ ． ０ ０ ７ ３ ， ４ ０ ｌ ， ／ 标 识符＇ 左岸边系 的管理气氛 ， 强调进行积极性的有效互动， 从而尽可能的通过满足和贡献 数， 右岸边系觌 流速仪公式编号， 流速仪系魏 使用大断面测量 日期 工作需要提升 自身的专业素质和水平 ， 进而更好地推动水文站事业不断 ２ — ３ ， ２ ２ ６ ， １ ６ ： ４ ９ ， １ ７ ２ － ￣１ ／ ／ 测流编号， 测量 日 期， 开始时间， 结束 时 健康的发展 ， 因此， 其逐渐绂 现代水文站的主流趋势。 间， 简测法 ０ ／ 常测法 １ １棚． 述 ０ ３ ０ ， ０ ４ ２ ／ ／ 测流开始水位 测流结束水 １ ５ ／ ／ 测深垂线起点距 在进行水文资料整编的过程中， 为了有效的保证流量关系线的合 理、 正确， 有必要对其进行偏离数值检验、 适线检验以及符号检验。与此 ３ ０ ， ４ ５ ， ６ ０ ， １ ２ ，８ ９ ， ２ Ｚ １ ０ ９ ／ ／ 起点眶 转甄 历时， 转数， 历时， 转数， 同时 ， 想要有序的进行流量定线检 就应该确保原始流量资料的合理、 历时（ ３ 点法１ 准确。整编是测验的基础 ， 水文测验将直接的影响到水文资料整编精度。 ５ ５ ， ６ ｑ ６ Ｚ ４ ５ ， ６ ０ ． ５ ， ． ６ ２ ／ ／ 起点眶 转觌 历时， 转 历时 点法 现实中，因为使用条件以及价格的局限陛， 以至于声学多普勒剖面流速 垂线水位侗前可省略） 仪 （ Ａ Ｄ Ｃ Ｐ ） 在水文站使用还不是十分普遍， 然而很大—部分数量水文站 ｌ ２ ５ ， ３ ０ ， ６ ０ ， ６ ２ ， ０ ５ ８ ， ， 点距转觌 历ｌ Ｉ 寸 禁 觌 历ｆ 对 霪线水位 １ ３ ５ ＃￣深垂线起点距 定线 金 验以及流量 卑 ． 还！ 必须佑濑 人工计算 ， 歹 陬 可靠 眭轫． 低’ ｊ 丕 在彳 艮 大 程度 匕 影响了广大基层水文工作眷创 造性的发挥。 基于面向对象思想艘 ｜ ｜ 镰森祷 用 ＶＩ Ｓ Ｕ Ａ Ｌ Ｃ ＋ ＋语言 自主设计开发了水文站定线检验和流量 计算系统， ‘ ’ 及其后面内容为注释输 入时省略。不同流量测次以“ ★” 分隔＇ 女 口 可以 进行流量定线、 —潮水量计算以及河道流量计算的 ３ 项检验＇ 并在实 果岸边系数及流速仪公式信息等与前—测次 茸 ＿ 珩 湘 同可承前省略 践中取得了不错自 ｇ 效果。 ２ ． ４系统设计的主要 ｃ ＋ ＋ （ 嗡。 在进行水文资料整编时， 为了准确的绘制水位流量关系 曲线 溶 国 ３结 论 总之 ，针对水文站流量计算 及定线检测系统设计和应用中出现的问 际标准 Ｉ Ｓ Ｏ １ １ ０ ０ １ ２ 的要求 菇 亍 彳 私 检验 并且以 检验所定水位流量 而目 也取得了—定的成果。 但我ｆ 『 应 关系曲线两侧测点数 目分配是否均衡合理， 偏离数值睑验以检验测点偏 题已经逐渐得到人们的广泛关注， 现阶段， 我国的基于水文站流量计算及定线检测系统 的 离关系曲线的平均偏离差（ 即平均相对误差） 是否在合理范围内， 适线检 该清楚 的认识到， 工作仍处于起步阶段， 其发展进程任重道远。众所周知 ， 流量计算及定线 验以检查定线有无系统明显偏离。 贝 ４ 系统的 寸 和应用在水文站发展中扮演了不可或缺的重要角色， 其 为了有效的保证定线检验工作顺利进行， 有必要确保流量资料合 检ｉ 在—定意 义匕 更是以一门艺术的身份存在着。 随着社 理、 准确。 现阶段， 因为声学多普勒剖面流速饿 Ａ Ｄ Ｃ Ｐ） 测量系统价格比 不 单单是一门科学 ， 我们必须摒弃传统的经验式的水文站管理模式， 逐 步 较昂竟 以至于在高流速中小河流测量不是十分适合 因此， 很大—部分 会经济的不断发展， 实行ｐ ｝ 学化 现代化的管理模式。 现阶段， 我国在流曩 阱算 及定线 险测系统 水文站还借助于传统的转子式流速仪测验流量。计算流量没有现成的软 出现了各种各样 的问题以及矛盾 ， 并不断被解决 ， 这也在■ ｆ 牛 肓 酶多 使用， 大多数水文站计算流量一般利用手工， 极大的制约了整编、 的工作当中，

—设计流量；根据计算， =548.8 (m³/s)
—天然河槽流量：根据计算， =548.8 (m³/s)
—天然状态下河滩部分流量， =0
所以， =(m³/s)
—
—
—
—单宽流量集中系数：
—设计水位下，桥墩阻水总面积与桥下过水面积的比值；对于天然宽线河槽，近似用一个墩宽中心间隔 之比；
—桥梁压缩系数： μ
—墩前行近流速；
由于一般冲刷采用64-2简化公式进展计算，因此，墩前行进流速 采用下式计算：
—床沙启动速度；
—墩前泥沙启动速度；
—指数
当 时， =1
当 时，
所以：
2用65-1修正式计算河槽中桥墩的部分冲刷：
清水冲刷 ：
动床冲刷 ：
式中：
、 、 、 、 、 意义同65-2。
河床泥沙启动速度 ：
墩前起冲流速
³/s；河槽以黄土沙石为主，并根据从当地水利部门搜集的资料，确定糙率取1/n=35；根据现场实测以及相关资料，确定河床比降J=0.0156，利用计算软件可以求得：
1 桥梁根本信息
桥梁类型
大
通航标准
II
设计洪水频率(%)
1
桥梁中心桩号
凌汛要求
无
水流与桥轴线的夹角
0
跨河位置
K80+250
2 河流资料
2.1 根本资料
河槽流量 Q2 = ω2××4.275 = 277.299(m3/s)
右滩流量 Q3 = ω3×V3 =0×0 = 0(m3/s)
全断面流量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =0 + 277.299+0 = 277.299(m3/s)
3.6 计算全断面流速

一、水文测站的设立（1）埋设水准点，并引测其高程。

水准点分基本水准点和校核水准点，均应设在基岩或稳定的永久性建筑物上，也可埋设于土中的石柱或混凝土桩上。

前者是测定测站上各种高程的基本依据，后者经常用来校核水尺零点的高程。

（2）测量河段地形（3）绘制地形胡和水流平面图；（4）依据地形图和水流平面图确定断面布设方向；（5）布设测验断面、基线、高程基点、各种测量标志。

（6）设立各种观测设备（水位、流量等）；（7）填写测站考证簿。

基线的布设：基线宜垂直于测流横断面，基线的起点应在测流断面线上；从测定起点距的精度触发，基线的长度应使测角仪器瞄准测流断面上最远点的方向线与横断面的夹角不小于30°（即基线长度l不小于河宽B的0.6倍）。

一流量测量方法1、常规测流方法：过河索船侧法、、缆道法、桥测法、水工建筑物法、堰槽法、超声波法、SDCP法、浮标法、比降法和流量实时在线法。

测量流量的方法很多，常用的方法为流速面积法，其中包括流速仪测流法、浮标测流法、比降面积法等。

浮标法：是一种简便的测流方法。

浮标测流的主要工作是观测浮标漂移速度，测量水道横断面，以此来推估断面流量。

凡能漂浮在水面上的物体都可以制成浮标。

浮标法测流原理：用水面浮标法测流时，测得的是浮标在水面上的漂移速度，将它与过水断面相配合，计算出断面虚流量，然后乘上浮标系数，才能得到断面实际的流量。

浮标系数的确定：1）流速仪与浮标同时测速，分析确定；2）采用水位流量关系曲线上的流量与实际浮标虚流量，分析确定3）按河段及水流条件，选取经验浮标系数。

2、水深的测量方法：直接用测深器具、间接测深、双频回声测深仪直接用测深器具：1）测深杆：适用于流速、水深都比较小的情况（水深<10m（国际标准时5~6m），流速<3m/s）2）测深锤：适用于水深、流速较大时，测深锤重量一般为5~10kg。

3）测深铅鱼：有缆道或水文绞车的测站，可将铅鱼悬吊在缆道或水文绞车上测水深。

2、误差的分析 ➢ 测深垂线的位置应布置在河床变化的转折处，要有足够的 垂线数以控制河床变化的转折点。
1、垂线数目与断面面积相对误差关系 2、 h ~ n ~ F 关系曲线
3、误差的控制 ➢ 在大断面测量过程中，必须按照操作规程施测，控制和消除 测量误差。 （1）当有波浪影响观测时，水深观测不应少于3次，并取其平均值； （2）水深和起点距测量的位置控制在测流横断面线上； （3）使用铅鱼测深，悬索偏角超过10°时应作偏角改正，当偏角 过大时，在悬索可承受范围内，更换较大铅鱼； （4）应选用合适的超声波测深仪； （5）对测宽、测深的仪器和器具应进行校正。
4.3 流速脉动与流速分布
4.3.1 流速脉动现象的基本原因 • 水流在河流中运动，受到河道断面形状、坡度、 糙率、水深、弯道以及风、气压等许多因素的影响， 使水流大多呈紊流状态。 • 紊流内水质点的流速，不论其大小、方向都是随时 间不断变化的，这种现象称为流速脉动现象。 • 流速随时间不断变化，但它的时段平均值是稳定的 ，这是流速脉动的重要特性。
（2）巡测。是水文专业人员以巡回流动的方式定期或不定期地 对一个地区或流域内各观测点的流量等水文要素进行的观测作 业方式。集水面积小于10000km2的各类精度的水文站，在符合 相关条件时，流量测验可以实行巡测。
（3）遥测。是以有线或无线通信方式，将现场的水文要素的自动 观测值传送至室内的技术和作业。在满足精度的条件下，尽可能 采用巡测和遥测等方式，以便提高工作效率，减少人力物力的消 耗。
4.2.5 断面资料的整理与计算 1、测深偏角的改正 （1）测深偏角改正的原理
（2）测深偏角改正方法 1）直接测读湿绳长度时，当偏角大于10°，根据悬索直径、
铅鱼重量，查表得湿绳改正值 Lh ，则 h Lh L。h 2）用计数器或游尺计数法测读湿绳长时，当偏角大于10°，

【 水文泥沙】
水文站流量测验代表垂线分析原理及应用
刘 炜，王怀柏，段 雯，胡跃斌，李兰涛
（ 黄河水利委员会 水文局，河南 郑州 ４５０００４）
摘 要：以龙门水文站基上 １５５ 断面为例，选取该断面 １９７４—２０１２ 年约 ６４０ 个实测断面流量测次作为分析数据集，起点距每隔 ２ ｍ 选取一条垂线，对垂线水深和断面平均水深进行线性回归，并计算决定系数和均方误差，用决定系数作为评价指标，优选出最佳代 表垂线位置。 结果表明：若在龙门站基上 １５５ 断面起点距分别为 ５４、１８８ ｍ 处设置固定垂线实测流速和水深，使用回归公式来计算 流量，则可以达到标准差 ２２９ ｍ３ ／ ｓ、相对标准差 ５％的估算精度。 关键词：线性回归；代表垂线；流量验；龙门水文站 中图分类号：ＴＶ８５６；ＴＶ８８２．１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０１９．０４．００２
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｃｒｏｓｓ⁃ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｏｎｇｍｅｎ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｔａｔｉｏｎ， ｎａｍｅｄ ＢＵ１５５， ｗａｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂ⁃ ｊｅｃｔ． Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｄａｔａ ｓｅｔ ｗａｓ ｆｏｒｍｅｄ ｗｉｔｈ ６４０ ｆｌｏｗ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｆｒｏｍ １９７４ ｔｏ ２０１２． Ｔｈｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｓｅｔ ｏｎ ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ⁃ｓｅｃｔｉｏｎ ａｔ ａｎ ｉｎｔｅｒｖａｌ ｏｆ ２ ｍｅｔｅｒｓ． Ｆｏｒ ａｎｙ ｐａｉｒ ｏｆ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ， ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｅｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｄｅｐｔｈ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｓｔｉｍａｔｅ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｌｉｎｅａｒ ｒｅｇｒｅｓ⁃ ｓｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ． Ｔｈｅｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｅｒｒｏｒ ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｎｄ， ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ａｓ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ， ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐａｉｒ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｂｙ ｏｎｌｙ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｄｅｐｔｈ ａｔ ｌｏｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ５４ ｍ ａｎｄ １８８ ｍ ａｔ ＢＵ１５５ ｃｒｏｓｓ⁃ｓｅｃｔｉｏｎ， ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ， ａｎ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ２２９ ｍ３ ／ ｓ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ５％ ｃａｎ ｂｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｌｉｎｅａｒ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ； ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｌｉｎｅ； ｆｌｏｗ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ； Ｌｏｎｇｍｅｎ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｔａｔｉｏｎ

中国新技术新产品2021 NO.10（上）- 77 -工 业 技 术0 引言随着科学技术的不断发展，传统的河流流量测验方式存在流量推求滞后、自动化程度不高等方面的问题，难以满足社会对水资源监控的要求。

为进一步解放和发展生产力，提高流量监测的自动化程度和实时性，亟需探寻新的技术手段。

TRDI（CM 600kHz）水平式声学多普勒流速剖面仪（以下简称“H-ADCP”）是由美国TRDI 公司生产的一种新型流量测量仪器，其工作原理是利用多普勒频移原理测量水体分层水平段内的平均流速（代表流速），通过建立相关函数关系来构建代表流速与断面平均流速的联系[1]，再利用断面平均流速推求流量。

该仪器不仅具有占用内存小、流速采集快、数据较精准的特点，也具有维护少、快捷方便、实时抓取数据的优点，尤其是针对非恒定流以及难以测量的低流速，亦能获得较好的测验结果[2]。

2019年6月将H-ADCP 安装于新河水文站用于袂花江河道的流量在线监测，并进行了后续比测和率定工作。

仪器总体运行情况良好，比测进度符合预期，各项精度指标达到了规范和相关规定要求，切实解决了新河水文站的流量测验问题。

该率定工作可为类似河流水情测验提供一定的借鉴和参考。

1 测站及河流概况新河水文站建于1958年5月，地处广东省茂名市电白区霞洞镇新河村，集水面积为649 km 2，属于二类精度水文站，常规观测项目有水位、流量、蒸发量、降水、水质。

上游情况如下：约8.6km 为潭儒水电站，6.5km 处有黄岭河从右岸汇入，80m 处为公路大桥新河桥（11个桥墩）；下游情况如下：约2.3km 为跨河铁路桥，3.0km 处和3.8km 处分别有两座滚水坝，4.0km 处有共青河拦河坝，约6.5km 处有龙记河从左岸汇入。

新河水文站作为袂花江中游控制站和袂花江生态流量保证主要控制断面，为国家长期收集袂花江的水文基础信息、分析水文特性规律、河道演变等规律而设，在水旱灾害防御、供水安全、水环境治理、水生态修复与保护、河道治理、水资源调配等方面发挥了重要作用。

水位～流量关系曲线拟合实例分析文章以永翠河带岭站实测流量资料为例，对该站水位～流量关系曲线进行了函数模型公式拟合分析。

分别采用线性回归和一元图解分析的方法对该站2014年水位～流量关系线进行了公式拟合，得出了拟合关系式并对不同关系类型函数进行了拟合精度对比分析，提出了计算机拟合曲线方程与人工定线推算流量的优缺点及实际工作中对拟合公式的使用建议。

标签：永翠河带岭站；水位～流量关系曲线；曲线拟合方程；人工定线；对比分析1 水位～流量关系曲线介绍流域流量资料在各类水利工程和水资源规划设计工作中发挥着不可替代的重要作用。

水文站测到的流量值是针对某一水位级的瞬时流量，因单次流量测验工作量较大，历时较长，而水位观测简单快捷，为了准确地获得河流任一水位下的实时流量值，往往采用测站水位～流量关系曲线来间接查得瞬时流量。

这种利用测站畅流期各实测流量数据与其同时对应的水位来建立的相关线就称为水位～流量关系曲线。

传统的水位～流量关系曲线定线方法为人工绘图，按相关规范要求首先分别绘制水位～流速、水位～面积曲线，然后据此绘制水位～流量曲线，根据曲线上不同水位级来查读流量。

这种方法虽然得到的流量数值精度较高，但也存在工作量大，效率较低的问题，尤其在一些临时性推算河道流量数据时这种方法非常不便。

文章利用计算机来拟合分析水位～流量函数关系公式，利用关系式可以立即算出某个水位下的河道流量，应用时非常方便快捷。

2 曲线拟合实例应用分析2.1 应用条件分析对水位～流量关系曲线进行公式拟合分析的基本要求是河道横断面必须相对稳定，同一水位级下年内、年际断面面积变化较小，河床冲刷现象不显著，年内水位～流量关系曲线呈单一线型，这样才能使拟合公式具有较长时段的使用性。

实例流域水文站多年断面和水位～流量关系曲线变化情况见表1、图1和图2。

由表1可知，各级水位下断面面积、流量平均偏差分别为4.9%和8.6%，可以说明测站断面年际间变化程度较小，满足水位～流量关系线公式拟合的条件要求。

在各种条件下 的正常进 行 ， 本文 利用
该 站 １９ ９ ７年 、０ ９年共 ３ 浮标 法 ２０ ６次
系， 点绘 浮标 法流量与流速仪法流量
相关图 ， 图 １ 见 。取 显 著 性 水 平 ００ ， ． ５
实测 资料和 流速仪法 流量 资料进行 相关分 析 ，探 讨浮标 法测 流的可行 性、 准确性 ， 结果 表 明浮标法测 流对 塔 上水文 站而 言是一种 切实可 行 的
流 量 验证 。 ２ 数据 分 析 ２１ 相 关 分析 ．
４｜ 咖一 ∞ ３ ；
水文站的定线要求 。 尽管其随机不确
定 度 略 偏 大 ， 能满 足 报 汛 和 整 编 要 但
文站 ， 是沂河进入骆 马湖水 量的重要
控 制 站 。 该 站 站 址 以 上 流 域 面 积 １５ ２ｋ ２ 历 史 最 高 水 位 ３ ． ０ ２ ｍ ， ５ ９ｍ， ５ 最 大 流 量 ６ ８ ，。 沂河 系暴 涨暴 ３ ０ｍ３ｓ
年施测 的 ３ ６次浮标 法流量资料和流 速仪法流量资料 ， 用流速仪法流量资 料进行整编定线 ， 根据浮标 法测流的 平均时间所对应的水位 ， 查得流速仪
三种检验 统计 量和查 表求得 的 临界 值等数据统计见表 １ 。从表中可以看 出， 三种检验 均符合 要求 ， 且其定 线 系统误 差仅为 ０２ ％， 足一类精 度 ． ４ 满
浮标 法流量 Ｑ浮（ ／ ） ｍ。ｓ
图 １ 浮标 法与 流 速 仪 法 流量 相 关 图
表 １
Ｑ Ｑ流 关 关Biblioteka 系线 三 种检 验 和 定 线 精 度 统计 表 相
暴涨 暴落 的 山溪性河 流上 的水 文站 ，在无法利用流速仪法测 流时 ， 浮标法是一种易操作 、 且安全可靠的

第２ ３卷
第 １ 期 １
电 脑 开 发 与 应 用
文 章 编 号 ：０ ３５５ （０ Ｏ １－ ０ ９０ １０ —８ ０ ２ １ ） Ｉ０ １－３
基 于 花 园 口水 文 站 水 文 特 征 的 流 量 测 验 计 算 系统 设 计
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｍ ｐ ｉ ｓ ｅ ｏ ｏ ｏ ｓ ａ ｅ ｎ Ｈ ｙ ｏ ｏ ｉ ａ ｓ ｇ ｆ Ｃｏ ｕｔｎｇ Ｓｙ ｔ ｍ ｆ ｒ Ｆｌ ｗ ｆ Ｔｅ ｔ ｂ ｓ ｄ ｏ ｄｒ ｌ ｇ ｃ ｌ Ｃｈａ ａ ｔ ｒ ｓ ｉ ｓ ｏ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｃ ｆ Ｈｕａ ｕａ ｏ ｙ ｒ ｍ ｅ ｒ ｃ Ｓ ａ ｉ ｎ ｙ ｎｋ ｕ Ｈ ｄ ｏ ｔ ｉ ｔ ｔｏ
ｆｏ ｃ ａ ｎ ｌ ａ ｙ ｔ ｐ ｒ ｔ ｔ ｉｈ ａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｌ ｗ ｆｒｖ ｒｓ ｃ ｉ ｎ ｉ ｗｏ ｔ ｅ ｔｎ ｎ ｔ ｅ ｈ ｄ ｏ ｏ ｉａ ｓ ａ ｉ ｎ ｐ ｏ ｔ ｈ ｌ ｗ ｈ ｎ ｅ ，ｅ ｓ ｏ ｏ ｅ ａ ｅ ｗｉｈ ｈ ｇ ｃ ｕ ａ ｙ ａ ｄ ｆｏ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔｏ ｓ ｒｈ ｔ ｓ ｉｇ ｉ ｈ ｙ ｒ ｌ ｇ ｃ ｌ ｔ ｔｏ ｒ ｍｏ ｅ ｔ ｅ
水 文测 验 是 系统 地收 集 和整 理 水 文 资料 的 统称 ， 包括
各种 水文 要 素的观 测 、 料 的整编 以及通 过 野外勘 测 、 资 试验 和考 察等 方式 收集水 文要 素 的原理 和方 法 。水文 测验 是基 础工作 ， 可为水 资源 的开发 利用 、 理 与保护 管
以及 工程 建设 规划 、 设计 、 施工 、 调度 提供 重要 的数 据 ，
是 黄河 最重 要 的水沙控 制站 。该站 也是 黄河成 为地上 悬 河 的起点 ， 以黄河 的危 险正是从 花 园 口开始 的 。 所 花 园 口的 流量 和水 位就 是 黄 河下 游 的防 汛标 准 ， 园 口 花 水 文 站 的数据 一 直是 黄 河 防洪 、 资源 调 度 和治 理开 水 发 的重 要依据 。黄河 防洪 、 资源调 度 、 水 治理开发 都依

通过图 ２可知，两者的相关关系较好，相关系数 为 ０９７８，回归方程为 ｙ＝０７８２ｘ－００６６，因此推得 中泓水面系数为 ０７８２。
与中泓水面系数重新计算流量比较，进行误差分析， 计算结果如表 １所示。
根据误差统计，因第 １次流量起点距 １８０ｍ的垂 线误差较大 不 参 加 误 差 统 计，流 量 的 相 对 误 差 不 超 过 ±３０％的共 ２３次，累积频率达到 ８５％。不超过 ±５０％的累积频率达到 １００％。根据《水文测验手 册》中系统误差的确定方法：当各次流量的大小分布 不十分均匀，相 对 系 统 误 差 并 非 等 量 存 在 重 新 计 算 流量中时，可分别算出各测次重新计算的流量误差， 将各误差值由负到正、有小到大依次排列，统计其累 积频率为 ５０％的误差数值，即可视为系统误差。根 据以上方法统计得到的系统误差为 １８２％ ＜２％，满 足常测法误 差 界 限，表 明 中 泓 水 面 一 点 法 在 沙 里 寨 水文站的测量成果符合测验和报讯要求。
流速仪法是 水 文 站 最 常 用 的 流 量 测 验 方 法，其 将河道断面 划 分 为 若 干 部 分，测 算 出 各 部 分 断 面 的 面积，并用流速仪测量、计算出各部分面积的平均流 速，两者的乘 积，即 为 部 分 流 量，各 部 分 流 量 的 和 为
全断面的流量，即：
ｎ
ｎ
Ｑ ＝ｉ＝１ｑｉ ＝ｉ＝１ＶｉＦｉ
沙里寨水文站属于山溪性河流，洪水暴涨暴落， 洪峰历时短 暂，水 面 漂 浮 物 多。 若 按 照 河 流 流 量 测 验规范规定，在正常流量测验中存在测流垂线多、测 验时间长、漂浮物过多造成流速仪下放困难等问题。 其中由于测 流 时 间 较 长，测 流 开 始 水 位 与 结 束 水 位 相差较大，平均水位的相应流量代表性较差，且最高 水位的相应 流 量 不 易 量 测，易 造 成 流 量 测 验 中 误 差 较大。

水文趋势性分析——以黄河流域艾山站年均流量为例摘要水文时间序列的分析，通常从周期成分、非周期成分和随机成分三个方面分析。

水文趋势项的分析与处理，作为水文非周期成分的组成分析之一，可以研究某时期某地区的趋势变化情况，在水文随机分析中有着重要的作用。

文中以黄河流域下游艾山水文站年均流量为例进行趋势性分析与处理，并对比运用Kendall检验、Spearman检验以及回归方程三种方法得出结果的异同，从而得出相关的结论。

关键词：趋势分析； Kendall检验； Spearman检验；回归线方程1研究区与数据艾山水文站1950年4月设立，位于平阴黄河大桥上游7.5km处，距河口386km站址于1983年由东阿县黄屯乡艾山村下迁1000m至大桥镇井圈村南邻。

艾山水文站系全国大江大河重要水文站，是东平湖分洪量大小及时间长短的校核站，为其下游防洪、防凌及水资源调度测取各项水文资料，对黄河的治理开发及山东的经济发展发挥着重要作用。

艾山水文站测验河段顺直，测验断面位于井圈险工段，左岸邻黄河大堤，右邻外山，下游500m处是黄河下游著名的艾山卡口。

以下为1958年到1987年30年的年均流量数据：表1 1958年-1987年年平均流量时间（年）1958195919601961196219631964196519661967流量（m³/s）193010103441710154018903020123013402200时间（年）1968196919701971197219731974197519761977流量（m³/s）181092611601060822102084716101530917时间（年）1978197919801981198219831984198519861987流量（m³/s）934103073312601150173015601370714487以该数据作出的散点图见图1图1 艾山水文站1958-1987年均流量散点图2研究方法2.1 Kendall检验对序列 x1，x2…xn，先确定所有对偶值（xj，xj，j＞i）中的 xi＜xj 的出现个数（设为 p）。

实例分析水文站单值化洛河灵口水文站位于商洛市的洛南县，洛河流域面积灵口站以上为2476km²，该站设立于1959 年，测验项目有水位、流量、泥沙、降水、蒸发等，流量精度二类。

现已积累流量资料54 年，经过多年实测，水位流量关系较好，基本为45°线。

为了减少劳动强度，提高测验工作效率，在满足《河道流量测验规范》规定的前提下，更加合理、有效的布置测验工作，为此根据历年实测流量资料，进行了该站的流量单值化分析，并与规范规定标准进行比较，以达到减少劳动强度，提高测验工作效率，为该站实行巡测提供技术条件。

1河流概况1.1自然地理概述洛河是黄河一级支流，发源于秦岭山脉，由西向东，流经峪川道，汇入黄河，该河为山溪河流，河流多半处于山峪岭间，流域内主要支流有五龙沟、篙平川、文峪河、石门河、石坡河、西峪河、右有洛南县附近的县河、沙河、等汇入、流域面积2476km²，河左大于河右，流域形状似桑叶，常年流量不枯，2003年实测最大流量为3080m3/s，2005年实测最小流量为3.34 m³/s。

多年平均流量为17.0 m3/s。

灵口水文站设立于1959年，是洛河的重要控制站，雨水情信息对下游防灾减灾起着无可替代的关键作用。

1.2测站位置及区域位置的特征灵口水文站位置在陕西省洛南县灵口镇焦家村，东经110°28′00″ 北纬34°05′02″的。

干流河长446.9km，比降为7‰，集水面积2476km2，测站河段地势较为平坦，多年冲淤变化不大。

1.3资料的选取本次选用2003年至2013年汛期较有代表性的高、中、低水位级共11年连续实测资料进行单值化分析，经验证达到预期的效果，其资料选取符合《水文巡测规范》。

为了精简测验任务，改变测验方式和遇到特殊的情况而缺测洪水过程有很大的实用意义。

2测流断面河床变化情况分析测验河段基本顺直，河床系沙砾石组成。

基本断面上游250m有龙河汇入。

GPS-GGA在柳子港水文站ADCP实测流量测验中的应用发布时间：2022-07-24T03:22:58.458Z 来源：《中国建设信息化》2022年6期作者：张爽1，王思成2 [导读] ADCP是利用多普勒频移的原理，依靠仪器多个超声波探头在水中发射超声信号并接收反射的信号来测量水流速度，减去（矢量减）船速，即为水流流速张爽1，王思成2（1.湖北省武汉市水文水资源勘测局,湖北武汉430074；2.武汉智岩测控技术有限公司，湖北武汉 430074）1、ADCP原理及工作模式简介ADCP是利用多普勒频移的原理，依靠仪器多个超声波探头在水中发射超声信号并接收反射的信号来测量水流速度，减去（矢量减）船速，即为水流流速。

而船速的确定通常有底跟踪和GPS-GGA两种方式作参考。

（1）以底跟踪作参考计算流速：利用多普勒频移原理，接收从超声波探头发射的声波信号经河床底部发射回来的信号，经计算得到底跟踪速度。

如果河床固定不动，测速就是真正的船速。

如果河床有走底现象，测速即为船速与河床移动速度的合成，这样就会造成流量计算的偏差，需外接GPS用以替代底跟踪。

（2）以GGA-GPS 作参考计算流速：通过测量两个连续的GGA 位置之间的距离除以这两个位置移动所需要的时间，即可计算出船速。

这是一种最高质量，也是最精确的方法。

数据后处理过程中，通常先检查底跟踪轨迹和GPS 轨迹的差异，正常情况下底跟踪和GPS轨迹基本是一致的，此时优先采用底跟踪参考的数据；如果出现动底则二者轨迹有较大偏移，但夹角为锐角，这时在回放数据时就要调整参照，对GPS-GGA数据进行航迹拟合，取拟合后的数据作为正式成果。

2、M9-ADCP使用配置M9-ADCP主要由M9型声学多普勒流速剖面仪、三体船、通讯模块、蓝牙、笔记本电脑、外接GPS、River Surveyor Live操作软件（系统的数据采集、数据提取、数据分析整理）组成，得到流量、流速、流向、水深等信息。

6
式中， Vm1 ~ 靠岸边第一条测线的平均流速
V1 Vm1
W2
~ 流速系数/岸边系数:
斜坡岸， =0.7 陡坡岸， =0.8 光滑坡岸， =0.9 死水边， =0.6
W3 W4 W5
2.4 过水断面流量的计算：
Q W1V1 WiVi WnVn Wn1Vn1 WiVi
1.3 测流面积上的部分面积
中间部分面积按梯形面积公式计算：
1 Wi ( H i -1 H i )bi 2
岸边的部分面积按三角形面积计算：
1 W1 H 1b1 2
2 流速测量
旋杯式 流 速 仪 旋桨K C T
K—— 仪器率定常数，每台仪器不一样， 要定期率定 C—— 摩阻系数； N—— 总转数； T—— 测 速时间
1.5 ~ 2.0 2.0 ~ 3.0 > 3.0
V0.2,V0.6, V0.8,V1.0 分 别 表 示 相 应 水 深 为 0.2h, 0.6h, 0.8h和河底处测点的流速。
2.3 部分面积上的平均流速
1 中间部分面积上的平均流速计算： V4 ( Vm 3 Vm 4 ) 2
1 V V V (m3 Vm,i Vm,i ) m2 V i 1 m4 Vm1 2 Vm5 靠岸边部分面积上的平均流速计算： b1 b2 b3 b4 b5 b6 W1 H V Vm H H 12 H 14 H5 1 3 W
第三章 水文信息采集与处理
第三节 水位观测
黄海海平面
一、水位 1、水位：水面相对于某一基准面的高程。 2、水深：水面相对于河底的高程。 二、水位观测 1、仪器：
水尺 自计水位计 h z
基准面
1.1 自计水位计