沖淤斷面水文關系曲線繪制方法解析

□魯 兵 □孔令來（新疆金溝河流域管理處）

1.前言

水文斷面關系曲線包括水位與流量關系曲線，一般用字母H～Q代表;水位與面積關系曲線，用字母H～A代表;水位與流速關系曲線，用字母H～V代表。繪制這些曲線后，就可以顯現出斷面的水文特性，最重要的是我們可以利用水位～流量（H～Q）這條關系曲線推算出河流過水斷面流量，前提是水位流量關系點密集分布較平均成一條線帶，這樣通過點群中間就可以較準的推算出過水斷面流量了，這些數據在工作中發揮著重要的作用。曲線繪制的精度，將影響著水文統計數據的精度。

新疆大多為多泥沙河流，隨著流量的大小會造成斷面泥砂的沖淤，從而影響斷面的穩定性，正是由于斷面的沖淤而造成斷面水文關系曲線的不斷改變，給日常水管工作者掌握斷面特性，推求斷面流量造成一定的困難。繪制沖淤斷面關系曲線的方法有很多種，現就采用臨時曲線法繪制沖淤斷面水文關系曲線進行具體探討，以提高曲線精度，解決實際工作難題。

2.資料收集整理分析

將所要繪制的斷面的實際流量測驗資料收集起來，每份實際流量測驗資料進行統計、分析。

將所有的實測流量資料統計出來，找出每個實測流量的水深與水位差，將所有的差值進行比較，就會發現差值相等或相近的測點應該在同一個沖淤面上，將這些點集中起來，利用這些點就可作為穩定斷面的資料進行繪制水文關系曲線。

3.斷面水文關系曲線中主線的繪制

在繪制沖淤斷面水文關系曲線時，首先根據流量測驗資料的分析情況，首先將水深與水位差相等或者相近的點組合在一起，依此對測流序號進行分組，分組后找出其中一組測點比較集中，分布比較均勻，能代表整個斷面基本特性的一組資料作為穩定斷面進行水文關系曲線繪制，繪制出的關系曲線作為本斷面的水文曲線中的主線。

一般繪制流量、面積、流速關系曲線時，首先要選用合格廠家出的米格圖紙，然后在圖紙上先確定縱向為水位線，橫向依次為流量（Q）、面積（A）、流速（V）。在同一張圖紙中，縱向坐標的起止點應相同，即3條曲線以同一水位為縱坐標，見圖1。

3.1 水位縱向坐標的確定

3.1.1 首先確定水位零點(Z0)

一般水位起點就是零點。穩定斷面，是指一個水位對應的流量變化不大，他們之間是單一關系的。一般是以斷流時的水位為零點，而沖淤斷面，是指先后測得的水位相同但流量差別很大的，一般以淤積最小時的斷流水位為零點。在繪制曲線時，首先確定主線水位零點，此處所謂零點即是縱坐標的起始點，也是各條水文曲線的縱坐標起始點。

3.1.2 確定最高水位

確定最高水位一般采用前一年最大水位，當然也可根據全年最大水位而確定，如果還不能確定可根據所測流數據，最少大于實測最高水位一個水位級（5cm或10cm）確定最高水位。對于繪制主線，則可以從改組流量實測資料中找出最高測得水位，再提高一個水位級即可。

3.2 橫坐標的確定

橫坐標采用3種比例，分別代表流量Q、面積A、流速V，可分別根據1:1；1:2；1:3～1:5的比例來確定，如果采用不同方法來測流，則點子可用不同的符號來區分。

3.2.1 流量橫坐標的確定

水位～流量關系曲線與橫坐標大致呈45°的交角，水位與流量，通常取1：1的關系。

3.2.2 面積橫坐標的確定

水位～面積關系曲線與橫坐標大致呈60°的交角，水位與面積，通常取1：2的關系。

3.2.3 流速橫坐標的確定

圖1 斷面水文關系曲線中主線示意圖

水位～流速關系曲線與橫坐標大致呈60°的交角，水位與流速，通過取1：3～1：5的關系。

3.3 點繪測點坐標

根據確定的縱橫坐標比例，將主線上的測點按照每個測點縱橫坐標值，點繪到圖紙上。

3.4 繪制曲線

按照水文規范要求，首先繪制水位～面積關系曲線和水位～流速關系曲線，分別過點群中心利用曲線尺繪制出一條平滑的曲線，然后從這兩條曲線相應水位級查處相應面積、流速值，乘積后點繪到流量區域，反推水位～流量關系曲線。只有這樣反推第三條曲線，才能使3條曲線互相對應，使在曲線上查讀的各級水位的流量應等于相應的面積與流速的乘積。繪制時要注意每條曲線的同縱坐標的交匯點在水位零點(H0)。

3.5 曲線的延長

根據實際需要，可以順勢延長各條曲線，高水位部分延長不應超過實測流量所占水位變幅的30%，低水部分延長不超過10%。低水部分延長的趨勢同縱坐標的交點一定是水位零點(H0)。

4.其它臨時水文曲線的繪制

水文關系主線繪出后，整個斷面的基本水文特性表露出來。由于斷面的沖淤變化，導致斷面水文數據也不斷發生變化。通過分析歸類的其它組測點資料，找出每組測點比較集中，分布比較均勻的測定數據，然后按照主線的比例依次點繪到主線附近。

測點數據點繪到圖紙上，在繪制每組臨時曲線前，必須查找出每一組的水位零點(Z0)，過此組測點的點群中心按照主線的繪制方法依此繪制出每一組的臨時水文關系曲線，在繪制的過程中必須注意，每一組的臨時曲線低水部分延長的趨勢同縱坐標的交點一定是該組的水位零點(Z0)。

5.結語

沖淤斷面是多泥砂河流水管工作中經常遇到的現實問題，掌握運用以上的曲線繪制方法，可以解決實際工作中水文關系曲線繪制難、曲線精度低的問題，也可以客觀真實的反映斷面的特性。對于以灌溉農業為主的新疆，基層水管工作人員掌握并運用正確的斷面水文關系曲線繪制方法具有十分重要的意義。