【摘 要】改革開放以來，人們的生活水平逐漸提高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展，加上工業(yè)的不斷擴(kuò)充，人們對(duì)可再生資源的破壞等多種原因，導(dǎo)致了現(xiàn)在的氣候越來越惡劣，很多地方經(jīng)常發(fā)生暴雨和洪水，也有的會(huì)出現(xiàn)干旱。所以，在旱澇時(shí)期正確預(yù)報(bào)河流的水位及流量，并將河道進(jìn)行合理的規(guī)劃，控制河道的水位變化以及河水的流量是非常必要的，這樣不僅可以保證河道內(nèi)的水位和流量保持在一定的范圍之內(nèi)，還能減少農(nóng)民的損失，降低莊稼干旱的機(jī)率。因此，政府及相關(guān)工作人員應(yīng)該結(jié)合近幾年洪水波的運(yùn)動(dòng)波的數(shù)值及規(guī)律，研究出準(zhǔn)確合適的預(yù)報(bào)方法。本文將從河道水位與流量的關(guān)系、河流水位預(yù)報(bào)的方法等幾個(gè)方面來論述筆者對(duì)于河道水位預(yù)報(bào)方法的一些見解。
【關(guān)鍵詞】河道；水位；流量預(yù)報(bào)；方法
1 前言
當(dāng)河道面臨洪水時(shí)，在預(yù)報(bào)中最為重要的水文要素便是水位和流量的預(yù)報(bào)。許多國家在現(xiàn)在河道的水位流量預(yù)報(bào)中都采用的是馬斯京根流量演算法，但是這種方法包括它的一些改進(jìn)方法都不能對(duì)水位進(jìn)行最準(zhǔn)確和有效的預(yù)報(bào)。一些傳統(tǒng)的預(yù)算方法是通過研究洪水的傳播問題來推斷河道下游的流量和水位，一旦出現(xiàn)了兩江交匯的情況，這種算法就變得很復(fù)雜。要想預(yù)報(bào)準(zhǔn)確有效的水位流量，就必須首先通過洪水來進(jìn)行計(jì)算，再根據(jù)客觀的數(shù)據(jù)來推算出河道水位和流量的變化規(guī)律，進(jìn)而對(duì)河道斷面處的流量和水位的不同的變化過程進(jìn)行預(yù)報(bào)。
2 河道水位與流量的關(guān)系
根據(jù)河道斷面水位與流量所對(duì)應(yīng)的數(shù)值來分析，流量與水位之間應(yīng)該是對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。這種關(guān)系應(yīng)該通過當(dāng)?shù)夭煌暮拥赖乃�，進(jìn)行多次實(shí)際測(cè)量，確定相應(yīng)的水位流量，一般都采用經(jīng)驗(yàn)曲線、表格或者經(jīng)驗(yàn)方程等形式來表達(dá)。河道的水位流量是由多種水力因素，例如水面的寬度、斷面的面積、水力的比降等因素共同決定的。在實(shí)際測(cè)量中，水位與流量的關(guān)系有穩(wěn)定的，但也有較為不穩(wěn)定的。由于現(xiàn)在對(duì)河道流量測(cè)驗(yàn)的技術(shù)還比較復(fù)雜、費(fèi)用較為昂貴，很難進(jìn)行連續(xù)的測(cè)量，但是連續(xù)的觀讀水位卻是很容易辦到。所以，技術(shù)人員通常使用連續(xù)的水位資料，并根據(jù)以往水位和流量的關(guān)系進(jìn)行推算和轉(zhuǎn)化，計(jì)算出連續(xù)的流量的資料，進(jìn)而用作水文的計(jì)算或者預(yù)報(bào)的分析；但是有時(shí)也會(huì)遇到已知流量的數(shù)據(jù)，通過水位與流量的關(guān)系而反推水位的情況，例如推算河道防汛時(shí)的水位或者水電站、閘壩電站下游的水位等。
2.1 穩(wěn)定的水位與流量的關(guān)系
穩(wěn)定的水位與流量的關(guān)系是指，在一段較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，斷面實(shí)際測(cè)量的水位與其相應(yīng)的流量都是呈密集帶狀分布的，一般都可以用一條單一的曲線表示，但必須至少具備以下的一個(gè)條件：第一，當(dāng)河道斷面的面積、糙率、水力的比降等多種水力因素都在統(tǒng)一水位時(shí)，保持不變。第二，在同一水位時(shí)，河道斷面的面積、糙率、水力的比降等因素有所變動(dòng)，但是變動(dòng)的因素對(duì)河道水位和流量關(guān)系的影響可以互相補(bǔ)償。在這種情況下，同一個(gè)水位只對(duì)應(yīng)一個(gè)流量，水位與流量的關(guān)系自然就成為一條單一的曲線。
2.2 不穩(wěn)定的水位與流量的關(guān)系
不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系是指，由于河道會(huì)受一種或者多種因素的影響，實(shí)際測(cè)量的水位和流量的點(diǎn)距并不能呈密集帶狀分布，不能用一條單一的曲線表示，同一水位會(huì)與多個(gè)流量相對(duì)應(yīng)，反之，同一流量會(huì)與多個(gè)水位相對(duì)應(yīng)。通常引起這種水位與流量關(guān)系變化的因素有四種：第一，河床沖淤，導(dǎo)致同一水位的斷面面積發(fā)生了變化，進(jìn)而影響流量。第二，洪水的漲水與落水的階段，河道的水面比降會(huì)不同，因?yàn)楹拥赖牧魉俨煌蜁?huì)影響水位的下流量。第三，在河流的中下游，由于河道的水位受到支流匯合、湖水頂托、閘門啟閉等因素的影響，變動(dòng)回水，使得水面比降發(fā)生一些變化，從而引起水位和流量的關(guān)系不穩(wěn)定。第四，水面的結(jié)冰、水生植物等因素也會(huì)導(dǎo)致河道斷面面積、水力比降和糙率等水力因素的變化，進(jìn)而影響水位和流量的關(guān)系。
2.3 水位與流量關(guān)系曲線的延長(zhǎng)
如果由于條件的限制，不能測(cè)量出最高和最低水位處相對(duì)應(yīng)的流量，在沒有實(shí)際測(cè)量流量的水位幅度內(nèi)，應(yīng)該對(duì)水位和流量的曲線關(guān)系圖進(jìn)行高低水的延長(zhǎng)。對(duì)于高水來說，一般是可以通過實(shí)際的測(cè)量、調(diào)查、退股出比降、斷面和糙率等資料的，再通通過水力學(xué)公式可以推算洪峰流量，在水位點(diǎn)相應(yīng)的圖上作為控制，進(jìn)行延長(zhǎng)。對(duì)于低水而言，一般都可以找到斷流的水位，講該水位和其縱坐標(biāo)的交點(diǎn)處作為控制，進(jìn)行延長(zhǎng)。曲線延長(zhǎng)的是否合理準(zhǔn)確，直接影響著河道洪枯水期最大、最小徑流量、水位、流量等的正確數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)則會(huì)關(guān)系到施工工程設(shè)計(jì)的大小、尺寸和規(guī)模。所以在進(jìn)行曲線的延長(zhǎng)時(shí)，當(dāng)外延幅度較大，就必須十分謹(jǐn)慎。
3 河流水位預(yù)報(bào)的方法
3.1 水位與流量關(guān)系單值化擬合
在分析河道每日的水位、流量等資料時(shí)，可以知道水位流量的擬合關(guān)系式。
3.2 不同的流量及預(yù)報(bào)時(shí)間流量變化的確定
通過之前水位和流量的關(guān)系式，可以計(jì)算出第二天的日均流量，并能計(jì)算出兩日均流量的差值與比值。通過點(diǎn)繪法，就可以得出日均流量與比值之間的關(guān)系，以及其關(guān)系點(diǎn)的平均線、上包線和下包線。
3.3 流量的變化引起水位變化的計(jì)算
通過利用上包線、平均線和下包線，就可以粗略的估算出第二天河道的流量，進(jìn)而計(jì)算出由于流量的變化而引起水位變化的數(shù)值。
3.4 通過上下站的水位關(guān)系來確定下站的可能水位
因?yàn)榈诙焖豢赡軙?huì)發(fā)生變化，因此使用點(diǎn)繪法來監(jiān)測(cè)水位之間關(guān)系的方法，來確定水位由于流量的變化而引起變化的水位值，從而可以得到三個(gè)第二天可能出現(xiàn)的水位值。
3.5 預(yù)報(bào)水位計(jì)算
通過這三個(gè)可能的水位可以計(jì)算出三個(gè)可能的流量，從而可以計(jì)算得出第二天的三個(gè)預(yù)報(bào)水位。
3.6 第二天實(shí)際水位和流量的輸入
在第二天實(shí)際觀察測(cè)量水位和流量之后，就可以提供第三天水位預(yù)報(bào)的可能值。預(yù)報(bào)計(jì)算即通過重復(fù)以上的六個(gè)步驟。
但是在實(shí)際預(yù)報(bào)中，只需要按照第二至第六步的步驟來進(jìn)行計(jì)算即可。因?yàn)榈谝徊娇梢酝ㄟ^已經(jīng)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合就能得到，就能得到預(yù)測(cè)水位。同時(shí)，如果不進(jìn)行第六步的計(jì)算，直接用第二日的平均預(yù)測(cè)水位來預(yù)報(bào)第三日的水位，那么誤差就會(huì)相對(duì)較大。
4 預(yù)報(bào)結(jié)果
使用上面的六個(gè)步驟進(jìn)行計(jì)算和預(yù)報(bào)，可以將預(yù)報(bào)的平均水位同實(shí)際水位進(jìn)行對(duì)比，其計(jì)算的平均值與實(shí)際測(cè)量值的誤差一般在一米之內(nèi)。
這種方法不僅能預(yù)報(bào)洪水期的水位，也能預(yù)報(bào)枯水期的水位。
5 小結(jié)
本文主要介紹了一種新型預(yù)報(bào)河道水位的方法，，通過當(dāng)天河道的水位和流量便可以預(yù)報(bào)出第二天的水位，并且誤差在一米之內(nèi)。如果使用一般洪水的預(yù)報(bào)方法，在面對(duì)復(fù)雜的江湖關(guān)系時(shí)會(huì)遇到很多困難，需要使用更多的數(shù)據(jù)。而本文的方法則只需要本站的水位與流量，以及下站水位的長(zhǎng)系列資料，就能準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)出河道的特性。但是這種方法也有不足之處，預(yù)測(cè)的實(shí)際水位還是有一定的差距，精準(zhǔn)度和準(zhǔn)確度還需完善，但是這種方法還是有很大的發(fā)展空間。
參考文獻(xiàn)：
[1]雷慶.中小流域無流量測(cè)驗(yàn)河段的山洪實(shí)時(shí)水位預(yù)報(bào)方法研究[J].黑龍江水利科技，2010（8）.
[2]戴清.天然河道水位預(yù)報(bào)新方法初步研究[J].中國水利，2010（10）.
[3]楊國寶，周宏穎.河道水位流量預(yù)報(bào)方法研究[J].城市建設(shè)理論研究，2013（15）.
[4]李玉榮，葛松華.三峽水庫建庫前后荊江低水水位流量關(guān)系分析[J].人民長(zhǎng)江，2011（6）.
【關(guān)鍵詞】河道；水位；流量預(yù)報(bào)；方法
1 前言
當(dāng)河道面臨洪水時(shí)，在預(yù)報(bào)中最為重要的水文要素便是水位和流量的預(yù)報(bào)。許多國家在現(xiàn)在河道的水位流量預(yù)報(bào)中都采用的是馬斯京根流量演算法，但是這種方法包括它的一些改進(jìn)方法都不能對(duì)水位進(jìn)行最準(zhǔn)確和有效的預(yù)報(bào)。一些傳統(tǒng)的預(yù)算方法是通過研究洪水的傳播問題來推斷河道下游的流量和水位，一旦出現(xiàn)了兩江交匯的情況，這種算法就變得很復(fù)雜。要想預(yù)報(bào)準(zhǔn)確有效的水位流量，就必須首先通過洪水來進(jìn)行計(jì)算，再根據(jù)客觀的數(shù)據(jù)來推算出河道水位和流量的變化規(guī)律，進(jìn)而對(duì)河道斷面處的流量和水位的不同的變化過程進(jìn)行預(yù)報(bào)。
2 河道水位與流量的關(guān)系
根據(jù)河道斷面水位與流量所對(duì)應(yīng)的數(shù)值來分析，流量與水位之間應(yīng)該是對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。這種關(guān)系應(yīng)該通過當(dāng)?shù)夭煌暮拥赖乃�，進(jìn)行多次實(shí)際測(cè)量，確定相應(yīng)的水位流量，一般都采用經(jīng)驗(yàn)曲線、表格或者經(jīng)驗(yàn)方程等形式來表達(dá)。河道的水位流量是由多種水力因素，例如水面的寬度、斷面的面積、水力的比降等因素共同決定的。在實(shí)際測(cè)量中，水位與流量的關(guān)系有穩(wěn)定的，但也有較為不穩(wěn)定的。由于現(xiàn)在對(duì)河道流量測(cè)驗(yàn)的技術(shù)還比較復(fù)雜、費(fèi)用較為昂貴，很難進(jìn)行連續(xù)的測(cè)量，但是連續(xù)的觀讀水位卻是很容易辦到。所以，技術(shù)人員通常使用連續(xù)的水位資料，并根據(jù)以往水位和流量的關(guān)系進(jìn)行推算和轉(zhuǎn)化，計(jì)算出連續(xù)的流量的資料，進(jìn)而用作水文的計(jì)算或者預(yù)報(bào)的分析；但是有時(shí)也會(huì)遇到已知流量的數(shù)據(jù)，通過水位與流量的關(guān)系而反推水位的情況，例如推算河道防汛時(shí)的水位或者水電站、閘壩電站下游的水位等。
2.1 穩(wěn)定的水位與流量的關(guān)系
穩(wěn)定的水位與流量的關(guān)系是指，在一段較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，斷面實(shí)際測(cè)量的水位與其相應(yīng)的流量都是呈密集帶狀分布的，一般都可以用一條單一的曲線表示，但必須至少具備以下的一個(gè)條件：第一，當(dāng)河道斷面的面積、糙率、水力的比降等多種水力因素都在統(tǒng)一水位時(shí)，保持不變。第二，在同一水位時(shí)，河道斷面的面積、糙率、水力的比降等因素有所變動(dòng)，但是變動(dòng)的因素對(duì)河道水位和流量關(guān)系的影響可以互相補(bǔ)償。在這種情況下，同一個(gè)水位只對(duì)應(yīng)一個(gè)流量，水位與流量的關(guān)系自然就成為一條單一的曲線。
2.2 不穩(wěn)定的水位與流量的關(guān)系
不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系是指，由于河道會(huì)受一種或者多種因素的影響，實(shí)際測(cè)量的水位和流量的點(diǎn)距并不能呈密集帶狀分布，不能用一條單一的曲線表示，同一水位會(huì)與多個(gè)流量相對(duì)應(yīng)，反之，同一流量會(huì)與多個(gè)水位相對(duì)應(yīng)。通常引起這種水位與流量關(guān)系變化的因素有四種：第一，河床沖淤，導(dǎo)致同一水位的斷面面積發(fā)生了變化，進(jìn)而影響流量。第二，洪水的漲水與落水的階段，河道的水面比降會(huì)不同，因?yàn)楹拥赖牧魉俨煌蜁?huì)影響水位的下流量。第三，在河流的中下游，由于河道的水位受到支流匯合、湖水頂托、閘門啟閉等因素的影響，變動(dòng)回水，使得水面比降發(fā)生一些變化，從而引起水位和流量的關(guān)系不穩(wěn)定。第四，水面的結(jié)冰、水生植物等因素也會(huì)導(dǎo)致河道斷面面積、水力比降和糙率等水力因素的變化，進(jìn)而影響水位和流量的關(guān)系。
2.3 水位與流量關(guān)系曲線的延長(zhǎng)
如果由于條件的限制，不能測(cè)量出最高和最低水位處相對(duì)應(yīng)的流量，在沒有實(shí)際測(cè)量流量的水位幅度內(nèi)，應(yīng)該對(duì)水位和流量的曲線關(guān)系圖進(jìn)行高低水的延長(zhǎng)。對(duì)于高水來說，一般是可以通過實(shí)際的測(cè)量、調(diào)查、退股出比降、斷面和糙率等資料的，再通通過水力學(xué)公式可以推算洪峰流量，在水位點(diǎn)相應(yīng)的圖上作為控制，進(jìn)行延長(zhǎng)。對(duì)于低水而言，一般都可以找到斷流的水位，講該水位和其縱坐標(biāo)的交點(diǎn)處作為控制，進(jìn)行延長(zhǎng)。曲線延長(zhǎng)的是否合理準(zhǔn)確，直接影響著河道洪枯水期最大、最小徑流量、水位、流量等的正確數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)則會(huì)關(guān)系到施工工程設(shè)計(jì)的大小、尺寸和規(guī)模。所以在進(jìn)行曲線的延長(zhǎng)時(shí)，當(dāng)外延幅度較大，就必須十分謹(jǐn)慎。
3 河流水位預(yù)報(bào)的方法
3.1 水位與流量關(guān)系單值化擬合
在分析河道每日的水位、流量等資料時(shí)，可以知道水位流量的擬合關(guān)系式。
3.2 不同的流量及預(yù)報(bào)時(shí)間流量變化的確定
通過之前水位和流量的關(guān)系式，可以計(jì)算出第二天的日均流量，并能計(jì)算出兩日均流量的差值與比值。通過點(diǎn)繪法，就可以得出日均流量與比值之間的關(guān)系，以及其關(guān)系點(diǎn)的平均線、上包線和下包線。
3.3 流量的變化引起水位變化的計(jì)算
通過利用上包線、平均線和下包線，就可以粗略的估算出第二天河道的流量，進(jìn)而計(jì)算出由于流量的變化而引起水位變化的數(shù)值。
3.4 通過上下站的水位關(guān)系來確定下站的可能水位
因?yàn)榈诙焖豢赡軙?huì)發(fā)生變化，因此使用點(diǎn)繪法來監(jiān)測(cè)水位之間關(guān)系的方法，來確定水位由于流量的變化而引起變化的水位值，從而可以得到三個(gè)第二天可能出現(xiàn)的水位值。
3.5 預(yù)報(bào)水位計(jì)算
通過這三個(gè)可能的水位可以計(jì)算出三個(gè)可能的流量，從而可以計(jì)算得出第二天的三個(gè)預(yù)報(bào)水位。
3.6 第二天實(shí)際水位和流量的輸入
在第二天實(shí)際觀察測(cè)量水位和流量之后，就可以提供第三天水位預(yù)報(bào)的可能值。預(yù)報(bào)計(jì)算即通過重復(fù)以上的六個(gè)步驟。
但是在實(shí)際預(yù)報(bào)中，只需要按照第二至第六步的步驟來進(jìn)行計(jì)算即可。因?yàn)榈谝徊娇梢酝ㄟ^已經(jīng)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合就能得到，就能得到預(yù)測(cè)水位。同時(shí)，如果不進(jìn)行第六步的計(jì)算，直接用第二日的平均預(yù)測(cè)水位來預(yù)報(bào)第三日的水位，那么誤差就會(huì)相對(duì)較大。
4 預(yù)報(bào)結(jié)果
使用上面的六個(gè)步驟進(jìn)行計(jì)算和預(yù)報(bào)，可以將預(yù)報(bào)的平均水位同實(shí)際水位進(jìn)行對(duì)比，其計(jì)算的平均值與實(shí)際測(cè)量值的誤差一般在一米之內(nèi)。
這種方法不僅能預(yù)報(bào)洪水期的水位，也能預(yù)報(bào)枯水期的水位。
5 小結(jié)
本文主要介紹了一種新型預(yù)報(bào)河道水位的方法，，通過當(dāng)天河道的水位和流量便可以預(yù)報(bào)出第二天的水位，并且誤差在一米之內(nèi)。如果使用一般洪水的預(yù)報(bào)方法，在面對(duì)復(fù)雜的江湖關(guān)系時(shí)會(huì)遇到很多困難，需要使用更多的數(shù)據(jù)。而本文的方法則只需要本站的水位與流量，以及下站水位的長(zhǎng)系列資料，就能準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)出河道的特性。但是這種方法也有不足之處，預(yù)測(cè)的實(shí)際水位還是有一定的差距，精準(zhǔn)度和準(zhǔn)確度還需完善，但是這種方法還是有很大的發(fā)展空間。
參考文獻(xiàn)：
[1]雷慶.中小流域無流量測(cè)驗(yàn)河段的山洪實(shí)時(shí)水位預(yù)報(bào)方法研究[J].黑龍江水利科技，2010（8）.
[2]戴清.天然河道水位預(yù)報(bào)新方法初步研究[J].中國水利，2010（10）.
[3]楊國寶，周宏穎.河道水位流量預(yù)報(bào)方法研究[J].城市建設(shè)理論研究，2013（15）.
[4]李玉榮，葛松華.三峽水庫建庫前后荊江低水水位流量關(guān)系分析[J].人民長(zhǎng)江，2011（6）.
