淺談手工繪制水文“三關”圖

靳云霞

（黃河水利委員會天水水文水資源勘測局，甘肅 天水 741020）

今天借助各種軟件繪制一張水文三關圖，已經被廣泛采納應用，然而手工繪制“三關”（水位～流量、面積、流速）圖，依然是基礎。掌握水位～流量、面積、流速之間的關系和測算方法以及明晰合理性特征是基本性通識性常識，而應用快捷工具只是技能的轉變。尤其對于小支流上建立的水文站，由于來水情況不同水文數據變化較大，相對軟件應用難度較大，手工繪制仍是最穩定、最可靠、必備的技能。

1 繪制方法

1）圖幅尺寸統一，圖名按“××河××站××××年水位～流量、面積、流速關系曲線圖”名稱填寫，在每張圖名的右上角按時間順序，用分數形式注明每張圖的排列序號（分母為全年繪圖總張數、分子為每張圖的序號），如：全年共繪圖5 張，第一張為1/5、第二張為2/5 等，推流范圍：×××～×××m3/s，推流時間：××月××日××時～××月××日××時；測驗使用方法的圖例；○為流速儀精、常測法；關系圖中還應繪制推流時段表和繪制說明表，圖中字體、字號等均按《水文資料整編規范》（SL 247-2012）填寫。

2）比例尺的選用應為1、2、5 或10 的整倍數。以同一水位為縱坐標，自左至右，依次以流量、面積、流速為橫坐標，分別與橫坐標大致成450、600、600 的夾角，并使三關線互不交叉。

3）根據《水文資料整編規范》要求，在測驗中使用不同的測驗方法應在圖中按規范規定的標識符表示，如測驗方法在圖紙上用以下符號表示：○為流速儀精、常測法（實測斷面）；●為流速儀常測法（借用斷面）；◎為流速儀簡測法；△為全斷面浮標法（實測斷面）；▲為全斷面浮標法（借用斷面）；▼為中泓浮標法或浮冰、漂浮物法；×為比降- 面積法；*為ADCP；#為電波流速儀（實測斷面）；@為電波流速儀（借用斷面）；所用符號應在圖中注明。要保持圖面整潔、清晰、不影響讀數，做到點清線細。

4）關系圖上應繪出上年末與下年初各3 個～5 個測點,以確保年頭年尾流量的銜接。各點應有一定的變幅，接頭誤差應≤2.5%。

5）對于測站控制良好,各級水位～流量關系都保持穩定的測站,可采用單一曲線法定線繪制。

6）受沖淤影響的水位～流量關系，由于同水位的面積增大或減小，使水位- 流量關系受到斷面沖淤變化的影響。過水斷面面積發生變化，從而影響水位- 流量關系。受經常性和局部性沖淤影響，測點分布散亂無規律，應根據本站特性繪制。受不經常性沖淤影響，測點隨時間分布成幾個相對穩定的帶組；受普遍沖淤影響，測點分布呈縱向平移。

7）水位- 流量關系受洪水漲落影響時，在一次洪水過程中，由于洪水波產生附加比降的影響，洪水過程的流速與同水位下穩定流時的流速相比，漲水時流速增大，流量也增大；落水時，則相反。即漲水點偏右，落水點偏左，峰、谷點居中間，水位- 流量關系測點分布為帶狀。若依時序連接各點，則形成以峰、谷點連線為軸的逆時針方向的繩套曲線，繩套的寬窄，由洪水特性所決定。孤立的洪峰形成單式繩套，出現連續洪峰時，形成復式繩套，由于河槽壅水影響，后到洪峰對應的繩套略向左移。

8）定線要考慮趨勢的合理性，避免不加分析的見點連線，曲線的上下部分基本為平滑的直線，低水時水流歸槽，沖淤變化很小，高水時流速變小，河槽已基本穩定，中間部分是相互平行的光滑曲線（多線條時在無特殊水情的情況下走勢是一致的，基本為相互平行的光滑曲線）。定線時首先考慮測站特性，確定關系點點群中心，曲線板漸漸上下移動，直至連繪出平滑的關系圖，避免盲目連線，繪出的關系圖出現上挑或下勾情況或是不合理現象。

9）一場洪水過程都是漸變的，繪制關系圖時應欲考慮，不能從漸變過程中隨意切開定線繪圖，也就是《水文資料整編規范》中提到的連時序過渡，中間分開定線，會使流量突然變小，顯然是不合理的；突出反常的控制性、關鍵性點要進行分析，并套繪相鄰測次的流速與斷面圖等輔助性圖表，對于分析結果和處理方法，要在單站整編說明書中說明。

點繪水位- 流量、水位- 面積、水位- 流速關系，通過點群中心，分別繪出相應的三條平滑的關系曲線，控制條件無特殊變化，水位- 流量關系曲線不得有反曲。所繪的三條關系曲線，應互相對照，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，其偏差不應超過《水文資料整編規范》（SL 247-2012）規定的±3%。

10）繪制關系圖時曲線的高水延長線一律采用虛線；低水放大：水位- 流量關系曲線下部，讀數誤差超過2.5%的部分，應另繪放大圖；另外在限差之內，估讀數值超過兩位，也應繪制放大圖。

2 手工繪制的優缺點

優點：通過親自手工繪制水文三關圖，可以提高初入水文行業的工作人員理解繪制三關圖的方法、目的，達到指導、減少、消除測驗中存在的誤差和問題，提高測驗精度，使理論與實踐相結合，為以后熟練應用軟件繪制三關圖打下堅實的基礎。

缺點：手工繪制三關圖，工作量大，定位不精確，讀數誤差大；如果出錯，不便修改，如涂改影響整張圖的美觀，如重新繪制則增加了工作量。

3 手工繪制實例

3.1 渭河北道水文站三關圖

北道站中高水水位- 流量均為單一關系，水位- 流量關系線與橫坐標成45°曲線，水位- 面積關系曲線與橫坐標成60°夾角，水位- 流速下部為60°曲線，上部接近平行于縱軸的關系曲線，因北道站水位～流量關系穩定，各測點分布呈帶狀，所以用單一曲線法繪制，符合本站特性，繪制好的渭河北道水文站三關圖見圖1。

圖1 渭河北道水文站三關圖

3.2 散渡河甘谷水文站三關圖

散渡河甘谷水文站水位- 流量關系受沖淤影響，由于同水位的面積增大或減小，使水位- 流量關系受到斷面沖淤變化的影響。過水斷面面積發生變化，從而影響水位- 流量關系。受經常性和局部性沖淤影響，測點分布散亂無規律，根據本站特性繪制，散渡河甘谷水文站三關圖見圖2。

圖2 散渡河甘谷水文站三關圖

4 結語

1）不論用什么方法繪制關系圖都應根據測驗情況和關系點分布所受的主要影響因素，確定曲線走向，選用符合本測站特性的繪制方法和精度指標。

2）定線時還應結合本站測站特性，對實測點認真分析。

3）繪制關系圖時除了要考慮精度和“三種檢驗”“系統誤差”對曲線的要求外，還應考慮時間因素，避免產生系統誤差。

總之，不論用什么軟件和方法繪制水文三關圖，手工繪制是基礎，只有掌握手工繪制方法，才能熟練應用軟件繪制水文三關圖。