利用計算機軟件繪制水位～流量關(guān)系曲線實例分析

劉丙賀，李 偉，劉 洋

（伊春水文局，黑龍江伊春153000）

利用計算機軟件繪制水位～流量關(guān)系曲線實例分析

劉丙賀，李 偉，劉 洋

（伊春水文局，黑龍江伊春153000）

通過湯旺河干流晨明水文站2014年暢流期實測流量成果實例分析，將傳統(tǒng)手工與計算機軟件繪制水位～流量關(guān)系曲線兩種方式進行對比，特別是針對單一曲線時，軟件自動繪制3種關(guān)系曲線所具有的優(yōu)勢，快捷、準(zhǔn)確。經(jīng)過實例分析，計算機軟件繪制3種關(guān)系曲線以及各項檢驗成果精度均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

計算機軟件；流量整編；水位～流量關(guān)系；定線分析；成果檢驗

1 概 述

水位流量關(guān)系曲線法是流量資料整編中最普遍，最基本的方法，流量資料整編工作主要有兩個環(huán)節(jié)，既定線和推流。只有將3種曲線繪制的合理，才能準(zhǔn)確的推求逐日平均流量［1］。

水文資料整編中3種關(guān)系曲線的繪制是資料整編工作中一項重要的內(nèi)容，即水位流量關(guān)系曲線、水位面積關(guān)系曲線、水位流速關(guān)系曲線。傳統(tǒng)的3種曲線的繪制方法一般采用手繪，人工上圖，通過建立水位（Z）—流量（Q）、水位（Z）—面積（A）、水位（Z）—流速（V）確定曲線，并且需要在實際工作中熟練掌握有關(guān)技術(shù)規(guī)定，掌握測站的特性。當(dāng)水位（Z）—流速（V）關(guān)系定出以后，再來確定水位（Z）—面積（A）和水位（Z）—流量（Q）。

目前普遍采用的手工繪制方式是在方格紙上點繪實測數(shù)據(jù)點，根據(jù)散點分布情況，一般采用目估的方法繪制一條光滑的曲線通過點群中心來建立水位～流量關(guān)系。此種繪制方法工作量大，讀數(shù)易出錯，而且繪制出來的曲線存在不確定性，并且需要經(jīng)過多次的校核、修改才能滿足水文資料整編規(guī)范要求的各項技術(shù)指標(biāo)。

本文介紹一種應(yīng)用計算機自動定線程序軟件來進行水位～流量關(guān)系定線分析的方法，只要將水位、流量、面積、流速4種數(shù)據(jù)一一對應(yīng)的輸入到EXCEL中，然后將數(shù)據(jù)復(fù)制到定線程序中，就可以在很短的時間內(nèi)自動繪制3種關(guān)系曲線，同時各個節(jié)點數(shù)據(jù)，3種檢驗、水位流量關(guān)系、校線表中所用到的數(shù)據(jù)逐一的體現(xiàn)出來。

采用計算機定線方式，通過優(yōu)化曲線功能，實現(xiàn)了水文站水位流量、水位面積、水位流速關(guān)系曲線的自動智能生成，可以根據(jù)測站的具體情況進行人工輔助修正（比如繩套曲線），數(shù)據(jù)錄之后自動點圖，多組水位流量關(guān)系可同步參考，支持多種水位流量關(guān)系模型優(yōu)化擬合，能夠完成各種曲線精度檢驗，此種定線程序操作界面簡單、方便快捷、準(zhǔn)確性高。下面具體介紹一下使用該程序繪制的過程。

2 應(yīng)用軟件

采用三關(guān)線自動定線程序需要用到office EXCEL和輔助設(shè)計軟件AutoCAD等，AutoCAD版本應(yīng)在2007版本以上。

自動定線程序軟件采用Microsoft Visual Basic 6.00語言開發(fā)，適用于2000／xp／Win dows7等操作系統(tǒng)。

3 定線原理

該程序自動定線是將水位～流量關(guān)系曲線分成若干段，通過改變曲線分段的數(shù)目來確定水位～流量關(guān)系的合理性，采用智能運算，選擇最優(yōu)滿足各項檢驗且不反曲的關(guān)系線。

4 實例分析

4.1 數(shù)據(jù)整理

以伊春水文局所轄晨明水文站為例，晨明水文站位于黑龍江省伊春市南岔區(qū)晨明鎮(zhèn)，是松花江左岸一級支流湯旺河出口控制站，地理坐標(biāo)為E129° 29′，N46°58′，集水面積19 186 km2，斷面控制穩(wěn)定，暢流期的3種關(guān)系曲線為單一線。以2014年暢流期實測流量成果舉例說明，將水位流量、水位面積、水位流速3組數(shù)據(jù)統(tǒng)計到EXCEL中，如表1。或者在程序中的數(shù)據(jù)錄入界面下人工輸入相關(guān)數(shù)據(jù)。如圖1。

表1 晨明水文站2014年暢流期實測流量成果表

圖1 數(shù)據(jù)錄入界面

4.2 自動點圖成線

通過添加數(shù)據(jù)功能將水位流量、水位面積、水位流速關(guān)系自動生成散點。如圖2。

圖2 三種關(guān)系曲線自動落點

通過添加曲線功能自動生成水位流量、水位面積、水位流速三條曲線。如圖3。

圖3 自動成線

通過優(yōu)化曲線功能分別將三條曲線優(yōu)化擬合。如圖4。

圖4 自動優(yōu)化曲線

4.3 輸出各項檢驗成果

此時3種關(guān)系曲線已經(jīng)繪制完成，同時水位流量關(guān)系以及節(jié)點數(shù)據(jù)自動計算出來，并以AutoCAD形式輸出，如圖6。各項檢驗指標(biāo)滿足水文資料整編規(guī)范的要求。如表2。

圖5 以AutoCAD形式成圖

用人工繪制3種關(guān)系曲線圖，如圖6。同時計算機程序計算的各項檢驗數(shù)據(jù)與人工計算的各項檢驗成果進行對比，如表2。均滿足規(guī)范要求的各項檢驗指標(biāo)。

圖6 人工繪制3種關(guān)系曲線圖

表2 晨明水文站2014年3種關(guān)系曲線各項檢驗成果表

5 結(jié) 語

在水文資料整編中，水位～流量關(guān)系的分析最基礎(chǔ)的工作，水位流量關(guān)系的合理性決定了流量資料推求的質(zhì)量。應(yīng)用計算機進行水位～流量關(guān)系分析與人工定線相比更為方便快捷，而且精度高，大大縮短了工作量和提高了效率。本文通過湯旺河晨明站暢流期實測流量資料來分析驗證了該軟件在流量整編曲線定線中的成功應(yīng)用，說明該軟件基本可以用于該地區(qū)其他類似情況測站的流量資料定線整編。

目前采用程序繪制水位流量關(guān)系的軟件也很多，但是都存在很大的任意性，特別是出現(xiàn)多條線或者繩套的時候，很難實現(xiàn)自動繪制的要求，該程序?qū)τ趩我痪€、多條線情況下能夠基本實現(xiàn)智能定線、自動計算各項檢驗，在實際應(yīng)用中有較好的效果。但是出現(xiàn)繩套形式的關(guān)系曲線時，需要根據(jù)水文測站特進行臨時修改一些參數(shù)設(shè)置，才能滿足水文資料整編的要求，略顯繁瑣，不易掌握，還有待軟件的進一步升級改進。

［1］蔡長舉，付杰，劉瀏.水位－流量關(guān)系曲線在山區(qū)無量水設(shè)施渠道水量測量中的運用［J］.節(jié)水灌溉，2012（07）：230.

P333

B

2014－10－31

劉丙賀（1982－），男，黑龍江伊春人，工程師，從事水文預(yù)報和水文測驗工作；李偉（1976－），男，黑龍江伊春人，工程師，從事水文預(yù)報和水文測驗工作；劉洋（1980－），女，黑龍江伊春人，工程師，從事水文預(yù)報和水文測驗工作。

1007－7596（2015）06－0052－03