河道水位流量关系的分析研究

　　摘要：印江县水文站是乌江中下游河段的重要区域代表站，通过分析不同因素影响下印江水文站水位流量关系及其变化规律，印江水文站河道的水位流量关系受洪水涨落，河道断面冲淤两个主要因素的共同影响，由于所测河段属于天然河道，河道经过多年的冲刷，所测断面在测站所设立后的多年里的变化均有规律可寻。计算印江水文站在设站以来多年前后因洪水和河道冲刷导致水位流量关系变化的原因及其规律。为消除洪水涨落率和断面冲淤的综合影响，分析不同水位流量下的水位、流量、断面三者之间的关系，对于洪水期水文预报以及超额洪量分配与调度，促进区域经济及自然生态等多方面的发展具有重要的参考价值。

　　关键词：水位流量关系曲线；冲淤变化；水文分析；印江水文站

　　1.1.1研究目的：

　　根据贵州省水文站的实测流量监测资料以及水位流量关系分析成果，研究在河道无水文流量监测资料条件下，利用分析研究成果来推求仅有河道断面资料的水位流量关系，并进行合理性分析。

　　1.1.2研究意义：

　　⑴课题要求学生熟悉基本的水文测验、资料整编、水文统计和水文分析计算的内容，结合国家或地区实施的防洪要求，进行分析计算和给出满足防洪要求的结论；

　　⑵课题的内容紧密围绕我省防洪要求，开展各项水文分析与计算，给出工程建设在满足防洪要求的结论；

　　⑶课题要求学生能够学习并应用相关的资料整编的方法、水文统计法、水文计算的相关方法等；

　　⑷课题中所涉及的方法在今后规划设计、科学研究中均有较重要的应用。

　　1.2.1国内现状

　　（一）研究工具

　　上世纪八十年代以来，我国开始研究水质自动监测系统，其中大多数采用RS-232或RS-485总线，因特网和CAN总线来进行信息的联络【19】。

　　（二）研究方法

　　水位流量关系的研究，对于紊乱的河道水位-流量关系的处理，则应用模糊粗糙集理论可以对水位流量关系多个影响要素进行属性简约化处理【1】，采用单值化对流量数据进行分析获得的效果明显，通过该方法处理后的在同一水位下的流量和实测流量之间的求得的平均误差小于12%【4】。处理水位流量关系的方法多种多样，通过对照分析常用的几种方法，如单一河槽法、滩槽垂直分割法和全断面分割法三种不同形式曼宁公式在复式河段的适用性，最终成果表现为单一河槽法及滩槽垂直分割法未充分考虑滩槽水流动量交换的特点，计算流量值在平滩水位处出现跳跃现象，不符合天然复式河段水位—流量关系的变化规律，而全断面分割法将断面分割为多股水流然后分别累加各子断面流量，计算成果基本反映天然复式河段水位—流量关系的变化规律，根据因地制宜的思想，笔者在对于在处理复式河段的水位—流量关系计算中建议采用全断面分割法【5】。但为保证其精度要求，在充分利用、广泛分析实测资料的基础上，重视固定垂线水深、流速的测量，为求在原始测量中削减误差，尽可能利用多种分析方法来确定水位流量关系曲线【2】，有利于指导测验工作，提高测验精度，保证成果质量。

　　1.2.2国外现状

　　（一）研究工具

　　欧美发达国家的水文监测使用的方法更为先进，一直处在领先地位，如T.G艾利斯、W.G普莱斯在十九世纪末发明了旋桨式流速仪和旋杯式流速仪【19】，现代，很多地区已经大量的使用计算机网络和遥感卫星等进行监测，如GSM，GPS等【19】。

　　（二）研究方法

　　国外在现代的水信息技术方面涉及到的几种传统方法进行了论证研究，如EinsteinHA．BankＲB与1950年所作的Fliudresistanceofcompositeroughness等【3】，对单一河槽断面和复式断面都有较细致的研究。1989Eagetson教授首次对外作水文科学发展的报告，并在两年后出版专著《水文科学的机遇》【20】，对水文的发展趋势和面临的问题做了系统的总结和归纳。

　　使用现代高科技技术，如遥感等，研究水文在时间和空间的规律，是未来发展的趋势。随着高新技术的应用，获得的数据可以填补在常规观测中的不足之处，有利于扩大学科研究范围，将原来多变的规律量化，使其变得更加易于观测研究【20】。

　　1.3本文主要工作

　　1.3.1主要内容

　　在有限条件下，利用现有资料，通过分析相关河道的水位流量关系，为解决无水文资料情况下的水文地方水文预报，防洪预警及经济社会环境啊的发展建设提供参考依据。

　　（1）搜集贵州省不同典型区域基本水文站的实测流量资料用于水文站水文流量关系的分析；

　　（2）利用水文统计及水文分析计算的方法分析水位-断面面积-河面宽度-平均水深-断面平均流速间的关系；

　　（3）分析不同流域面积~不同过水面积~不同断面平均水深等同断面的流速关系。

　　关键问题和思路：编制实际测量的水位流量断面成果数据表，确定关系曲线，推求逐时、逐日值，合理性检查，利用掌握数据确定水位、流量、断面三者之间的关系，并绘制Z-Q、Z-A、Z-V关系曲线，并利用A=bh=K1h,V=1/nR^(2/3)s^(1/2),Q=AV等分析计算河道水位流量和大断面间的关系【8】。

　　1.3.2研究方向及工作条件

　　1.安装EXCEL等office软件，编制各种函数和公式，用于处理数据和编制论文。

　　2.利用部分实测数据，使用水位流量关系曲线法寻找Z-Q关系的变化规律，验证方法的合理性。

　　3.贵州大学图书馆提供较好的网络平台，有丰富的资源，提供查阅相关资料的数据门户，为论文的编制提供了坚实的基础。

　　4.指导老师的对论文编制的大力支持，提供了数据和各种资源。

　　印江站为乌江中下游重要的区域代表站，建站于1979年，位置：东经108°23'，北纬28°01',印江水文站自1980年正式用于测量以来，主要采用流速仪（25-1）进行水文数据的测量。印江河过去又叫邛江河，是印江县的母亲河。按照流域划分，印江河属长江水系的乌江流域，该河流的流域面积达到了1245平方公里，其中有861平方公里的河段位于印江自治县县内，另外的384公里位于比邻的松桃县和德江县。印江河的干流发源于国内著名的五大佛教名山之一的梵净山，上游流经印江自治县的木黄、合水、永义、新业、郎溪、鹅岭、中坝等共计7个乡镇和37个自然行政村落，之后经县城流到德江县的一个乡镇进入到乌江干流，该段河流长度为96公里，其中82.4公里的主要河段位于印江自治县境内。印江自治县县城处在印江河段的中下游，为该县的政治、经济和文化中心，饮用水的抽取也直接来源与印江河。流域内大约有20.18万人的日常生活与该河流息息相关，其中三分之一的人口以河水为饮用水;流域内的耕地有19平方公里，的灌溉直接依赖与该河流，灌溉面积占总流域耕地面积的22.7%。

　　印江河是全县人民赖以生存的宝贵自然资源，清澈的河水原来是武陵山一代著名的风景观光区域。但自1988年以后，由于人们对当地矿藏的大规模开采，且未设置有环保和污水净化设施，大量的污染源超过了当地自然环境能够净化的极限，河水被严重污染，导致下游的人民日常生活及其他动植物繁衍遭到巨大影响。近年，《印江河保护条例》的出台，明确规定禁止非法开山、采矿等行为，关停金矿矿场，同时积极通过植树造林，截止2014年已将深林覆盖率提升到53.8%，使得自然环境得到了全面改善【6】。为了充分利用水资源，2011年整合近1亿元用于建设印江河北岸防洪工程等一批重点项目，在原有基础上实现有效扩容大于0.5平方公里【7】。

　　2.1.1自然条件

　　印江河流域内，河流纵横，水资源丰富，自然环境宜人，是典型的卡斯特地貌，亚热带气候，区域内分布各种动植物，自然条件优越。

　　2.1.2地形地貌

　　印江县地处高原—丘陵—盆地三种复杂地形斜坡地带的低山丘陵和贵州东北部，湖南和贵州交界的武陵山脉在东部，形成了地形走势东高西低，东南向西北倾斜的独特山地地貌。武陵山主峰，著名的佛教圣地梵净山是境内的最高点，海拔高达2493.8m，全县最低点海拔377.7m，相对高程相差达2116.1m。境内中高低各类山形均有分布，地貌类型有溶蚀、风化、冲刷等地貌类型，全境内主要为喀斯特地貌，喀斯特地貌十分发育，为典型的西南山区岩溶地貌。境内梵净山地区海拔大于1600米，山坡陡峭，地形高低起伏大，自然剥蚀严重，其他部位海拔相对较低，但起伏依旧较大，平缓的地域稀少;中部及南部地区海拔较低，主要为岩溶地貌。河谷地带由于海拔高，山势高低起伏大，水量充沛，导致河谷地带受到冲刷较为严重，且印江河上游为国家级自然保护区，生态环境良好，主要地形为冲刷地形。

　　2.1.3气候

 

　　印江气候类型处于中亚热带湿润气候区，多年的平均气温在16-18℃之间，日照时间长达1255h，春天气候多变，同一时段温差较大；夏季日照丰富，6-9月较为暑热，平均温度在26℃±2℃,最高温可达40℃；秋季降温缓慢，通常10月还有明显暑气，之后温度大幅下降，阴雨天气逐渐增多，秋冬霜期占两个月左右；冬季武陵山区的高海拔使得气温较低，十分严寒，山顶气温可到零下，中部和南部地区由于海拔相对较低，故无严寒，整体最冷月为一月。由于地处亚热带，全县降雨量丰富，东部雨季降水量可达1600mm,常年1200mm±200mm之间。

　　2.1.4水文条件

　　印江县境内河流属长江流域乌江水系，水系发达，具有典型的南方水量充沛的特征，全县的主要河流有印江河、车家河、洋溪河、江源沟河等20余条河流，年径流量近13亿立方米，同时拥有出露的地热井温泉上百余口，地表河流纵横密布。由于全县境内海拔较高，且欺负较大，主要发源与武陵山区域的河流一路自西向东，由南向北，穿过高山陡坡和峡谷，河流流速较大，先快后缓，最后缓慢加速，蜿蜒数百公里，最后流经过德江县一乡镇汇入乌江。

　　综合第六次人口普查数据，和印江县所公布数据，全县人口近五十万，流动人口有6-7万，人口结构组成中，除汉族外，少数民族土家族，苗族，回族人口占比最高，全县旅游业较为发达，三大产业中，旅游业占比持续增加，截至2013年，印江县完成生产总值48.1亿元。三大产业具体占比如下：

　　（1）第一产：2014年上半年统计显示，农、林、牧、渔、业总产值1.2亿元人民币，较上一年度同时期增加0.39亿元人民币。其中:农业：林业：畜牧业：林业=3:2:2:3，同类别产值在铜仁地区排名前三。

　　（2）第二产业：同一年前两个两个季度，工业产值合计达到18.3亿元人民币，较上一年同期上涨近3亿元人民币。综合各方面第二产业，位立同一地区前五名。

　　（3）第三产业：2014年上半年，印江县完成固定资产投资51亿，其中招商引资项目占比明显，产业发展良好，增长率达45%。

　　全县人均收入近3000元，城镇人均收入为县人均收入的三倍以上。受制于经济发展，在地区表现平平。

　　2.3.1测站分析

　　印江县水文站上游建于1979年，1980年正式开始测量水位，至今已经连续测量了38年，其中现有资料为1980-2008年，共计29年。印江站上游自从1988年开始，出现大量的公、私形式的采矿工厂，由于缺乏有效的保护措施，采矿导致上游泥沙涌向下游，造成河流淤积【6】，由于河道本身水动力条件较好，使得河道泥沙淤积不明显，断面冲刷也较为不明显。后来当地为发展旅游业，颁布了一系列条例保护上游梵净山，关闭矿场等破坏生态的企业，泥沙淤积得到缓解。河道由原来的的冲淤相对平衡，转变为主要以河道冲刷为主，且水文站距离下游的大型水利设施及乌江尚有96公里，因此不存在下游回水顶托等现象，故本文的研究中心，主要以印江河的洪水涨落及河道冲淤为主。

　　影响印江站水位流量关系的原因较为复杂,根据2.3中对水文站的特性分析可知，印江站水位流量关系主要受到主要有洪水涨落率、河段冲淤、和其他一些偶然因素等影响。以下对相关主要因素进行分析。

　　3.1.1流量资料的选取

　　根据水文资料选择需满足三性审查（代表性、一致性、可靠性）的原则【19】，通过对比选择已有资料，选择代表年过紧密对比无明显区别，为了便于观察和分析，分别选取1980年，1985年，1990年，1995年，2000年，2008年各间隔一段时间的六个代表年。

　　3.1.2断面冲淤变化分析

　　（1）单年分析

　　此阶段分别作出1980年,1985年,1990年,1995年,2000年，2008年各自代表年的水位—断面关系图，一一对应的点绘在图表中，如下：

　　从图3.1可知，1980年的Z-A关系中，我们可以看出当水位小于450m时，河道水位和断面的关系为一条向下弯曲的抛物线，斜率不断减小；当水位大于450m以后，Z-Q关系曲线近似于一条斜率为零直线，全年无明显的洪水冲刷和泥沙淤积，冲淤相对平衡。

　　从图3.2中可知，1985年的Z-A关系中，当水位小于450m时，水位断面关系为一条向下弯曲的抛物线，斜率同样不断减小；当水位大于450m以后，Z-Q关系曲线近似于一条斜率为零直线，与1980年近似相同。

　　从1990年的Z-A关系图中，当水位低于450时，河道水位断面关系曲线为一条抛物线，斜率随着点的跳跃时大时小，且随着水位升高，流量增大趋势更为明显，表现为一条不规则的抛物线，则1990年河道断面表现为主要受到洪水冲刷，伴随小范围的泥沙淤积。究其原因，主要因为1988年以后由于上游大面积滥采金矿【6】，导致上游水土流失加剧，故有洪水冲刷伴随淤积同时出现；此外，1990年最高水位不足450m，表明该年为枯水年，水动力条件相对较差，导致冲刷减小，偶有淤积。

　　图3.4中，整体与图3.3中关系类似，曲线按照一定的规律，水位和断面关系时高时低，不断偏离有不断靠近曲线，又因1995年的水位和对应断面面积都为代表年最大，为洪水年，曲线各点的跳跃河上游采矿的导致水土流失，使得断面部分位置出现少量淤积，但整体主要为冲刷河道。

　　纵观2000年的Z-A关系曲线，当水位低于449.1m，图线为一条斜率不断减小的曲线，表现为断面冲淤；当水位大于449.1m，水位和断面的关系呈现一条直线。

　　图3.6中，当水位低于448.5m时，水位断面关系曲线表现为一条斜率减小的抛物线，整体表现为河道冲刷；当斜率大于448.5m，Z-A关系近似于一条直线。

　　印江水文站断面冲淤变化分析,采用实测水位面积建立关系,按计算同水位下过水面积的方法进行【10】。从印江水文站1980-2008年共29年的实测水位流量中选取1980,1985,1990,1995,2000，2008年共六年的水位-断面面积绘制相关关系图于同一图表上(图8，Z-A关系曲线)：

　　从图3.7可以得出如下几点结论：

　　1，1980-1985年间的Z-A曲线整体呈左移趋势，同水位下，过水断面面积不断增大，表现为河道冲刷。

　　2，1985-1990年间曲线轻微左移，时而出现跳跃的点，形成曲线反弹，究其原因，主要为80年代中后期上游出现大规模的采矿场，导致水土流失加剧，同时部分年份因为出现枯水年，使得原本冲刷为主的河道伴随着淤积出现。

　　3，1990-1995年间，曲线再度出现较为明显的左移，主要是因为1995年洪水年的出现，良好的水动力条件使得河道冲刷明显大于淤积，故而导致前后两条曲线出现较为明显移动。

　　4，1995-2000年，曲线再度左移，且曲线更为平稳，越来越近似直线。主要因为90年代后期当地出台政策保护梵净山地区生态【6】，关闭各类矿厂，禁止采矿，水土流失减缓，河道转变为单一的冲刷断面状态，由于山区良好的冲刷环境，即使2000年水量不是典型洪水年，也会伴随河道冲刷出现。

　　5，2000-2008年，曲线比1995年前更为光滑，在更低水位便近似于一条直线，主要由于上游生态环境变得越来越好，水流变为单一冲刷状态，整体趋势较为稳定，又因为2008年洪水不如1995年大，所以曲线出现轻微左移。

　　综上，通过单一分析和综合对比分析，前后结论吻合，故1980-1985年左和1990年前后曲线因为环境遭到破坏而出现跳跃，90年代后期至今，上游环境恢复，河道主要表现为洪水冲刷。

　　分析印江水文站水位断面关系时，水位为447.5m-451.5m时历年过水面积变化过程也可直观地说明问题，以上表1主要列出表1中列出1980,1985,1990,1995,

　　2000，2008年各级水位断面（447.97m,448m,448.5m,449m,449.5m,450m，450.5m）冲淤变化情况，以水位449.5m为例：

　　①印江站断面基本处于稳定状态,由1980年的97.5m2到1985年99.5m2,过去的五年内河道断面主要表现为断面冲刷。

　　②1985年以后到1995年以前，由原来的99.5m2缩小到97.3m2，且略小于1980年的过流面积97.5m2，再由于1990年为枯水年，冲刷减小，所以导致河道的泥沙淤积较为明显。

　　③而后，自1995年，由于当年为洪水年（最高水位Z＞451m，对应断面A＞235m2，为代表年中最大值），印江站河段由于受冲刷影响，导致河底及其过水断面变宽。自1990年以后受洪水影响加大，同时导致冲刷趋势加大,至1995年的五年间过流断面快速增加趋势最大，由原来的139m2增加到160m2，冲刷扩大了总过流面积的15.1%。因此,可以说因为泥沙淤积是1985年到1990年水位发生变化的部分原因。

　　④同理③因洪水冲刷河底泥沙使过流面积增大是2008年印江站在遭遇洪水时水位身高幅度不大的主要原因（具体可参见（二）对2008年水位断面直线变化的解释）。

　　众所周知,水位流量关系较为复杂，不能依靠单一的结论来对客观事实做盖棺定论，需要综合多方面的因素之后，通过客观对比分析，方可得到较为可靠的结论【10】。因此，水位流量关系不仅受过局部河段的冲淤变化一下，洪水的涨落对水位流量关系也有明显的影响【8】。总的看来,正常情况下印江站河段无明显淤积，但受到冲刷导致水位和过流断面的变化通过逐年累积表现较为明显，故为冲刷河道。

　　水文站的主要任务是提供所在河流的流量资料。为达到此目的,就要测量水位、流量,并将其建立关系【11】。这个关系是用几组流量与一个或多个断面的水位建立的,即对应测站的基本水尺断面的水位Z与通过这一断面的流量Q之间的关系。为了确保结果真实可信。流量的观测和水位的观测应该在同一位置，或相近位置，换一种方式即处在同一断面或者相距不远的两个断面间进行所需数据的观测，在测量期间，所测渠道河段内各支流的流量保持不变，没有流出也没有汇入,则这种情况可以直接建立水位流量关系求解【13】。水位流量关系要用实测流量和对应实测水位来确定,由于河流往往并不是处于动态平衡的状态下的特征往往会发生变动,这种变动可以是由于常年累月的细微的流水冲刷或来自上游泥沙的淤积而引起的渐变，此外，也可以是由于某些其他的愿意导致的河床变化而引起该河段的突变。同时，引起河道断面变化的原因依旧有很多，由于气温和水体的变化导致河中水草等发生的周期性或非周期性变化（如生长繁殖即死亡，冬天积冰等等）,都可能引起断面水位流量产生临时的变动。分析河床的稳定极其条件,水位流量关系有两个方面，主要值稳定的和不稳定两种情况。河床和断面在水力冲刷下，阻力系数等保持为固定常量，即为稳定状态。如若河床本身多变，断面形状等方面都将处在不稳定状态，即河床不稳定。可是,对于任何河段,不论是稳定与否,在测量是出现的自然或者人类活动都会对分析的水位流量关系结果产生影响,这样,在河床稳定时,也可能出现关系不稳定的河段。在所有情况下,水文站某一流量,回水条件的变动也会引起水位流量关系的不稳定,同样,由于水文站上游条件的变动引起某一水位的平均行进流速的变动,也会产生这样的结果,但这种影响与主要因素相比是次要的。为了使结果变得更加客观可取，不同的水位流量关系需要因地制宜才用相应的方法分析求解。

　　3.2.1评价方法

　　由上文可知，河道水位流量之间的关系有两类，即稳定和不稳定,根据经验可知，前一种情况水位流量之间的关系通过编制图标，表现为一条单一的曲线，且随着水位流量的不断变化，曲线各个点的切率越来越小，近似于一条抛物线。后一种情况下的水位流量关系则会形成很多条曲线,且曲线相互之间形状不一,变化复杂【19】。分析水位流量关系是否稳定，可以通过曼宁公式来分析可能产生影响的各个水力因素。

　　V=1/nR^(2/3)s^(1/2)(1)

　　Q=AV=-1/n〖AR〗^(2/3)s^(1/2)n(2)

　　上式(1)、(2)中各个符号表示的意义如下：

　　Q：河道实测流量,单位通常为m^3⁄s;

　　A：所测河道的断面面积,m^2;

　　V：为断面的平均流速,m/s;

　　N：为河床糙率;

　　R：为水力半径,单位通常为m（米），为便于计算，常用d代替，即平均水深;

　　S：为水面比降。

　　从曼宁公式中的各个符号代表的含义可知,当A,R,S,n各对应的值不变，水位流量间方可保持稳定；除此之外，当各数值按照一定关系处于动态平衡的情况下，此消彼长，相互弥合也可以达到稳定状态。所以单一水位和流量之间的关系是一一对应的。除了人工建设的河道外，这种情况出现的概率极低，因为天然河道中各因素都处在不断的变化中，几乎不可能达到单一的理想模型状态,唯一的差别在于相互之间的能够产生影响的程度不同而已,正如世间没有同样的两片树叶一样，也不可能存在完全相同的河流，故不同河道的A,R,S,n对应的值也各不相同,因此,每一测站都有它自己的水位流量关系【11】。而这些水力因素也处在不间断的变化中，没有绝对的静止，只有绝对的变化,即使是同一个测站，其水位流量之间的关系都是不断变化的。

　　3.2.2水位流量关系的建立及推算流量的方法

　　为了便于观察，可以在瞄上各点以后，通过计算机选点或者人工定线，在点群中心根据趋势绘制一条线,使得线外的各个测点均匀分布于曲线两侧,当大量的测点不集中,很难得出通过定线确定曲线的方向,可以根据不同水位级进行分组计算对应的水位、流量、流速和断面面积，的均值，将求出的结果定线,当结果满足Q=AV关系时,误差范围不超过0.02,可通过再次计算【13】。在已求出的Z-Q关系曲线的两侧的几组曲线中,与原定曲线距离满足误差范围即为的曲线就是我们要求的误差控制线,在这个控制范围内,但是当所测结果在范围内变化的点上下分布的疏密程度差距过大时,为了进一步控制误差，需要对水位流量关系作变动，并重新计算随机不确定度,最后进行检验满足要求以后才能确定水位流量关系曲线。

　　3.2.3实例应用

　　印江水文站的水位流量关系因受洪水的涨落及断面的冲淤等多方面因素的共同影响。断面水位流量关系受洪水的比降影响较大，同一水位涨水流量大、落水流量小，形成绳套形的水位流量关系，其中轴线也随着年内和年际间不同洪水而变化，且变幅很大。同一水位下的流量变幅通常为10%到25%之间，当特大洪水来临时最大流量涨幅可以超过25%，如1980年与2000年;在流量达到250m3/s时，水位变幅可达0.4-1.0m。为了分析结果更加客观，本次实例分析中所才用的数据全部为实测数据，且所有数据间隔年份相同的情况下进行，一下分析采用1980，1985,1990,1995,2000，2008年印江水文站实测水位流量资料，用于点绘实测水位流量关系曲线【14】，从其多年水位流量关系曲线可见其相互之间的关系，分析过程如下:

　　（1）从图3.8的印江水文站多年实测水位流量曲线可以看出，实测水位流量点据在中高水449.5-451m变化趋势大体一致，无论大水年和其他年份的涨落面均被1980年的涨落面所包容;在低水449.5m以下无论是涨水还是落水，1980年所得实测点据均与其它年份有较大偏差;当水位接近450.5m时，如1990年因为河底淤积，流量涨幅很小的情况下水位有较大幅度的上升，点偏离原来曲线向曲线左侧偏，在水位升高不多的情况下，流量短时间内增大约100m3/s，这一部分点据，属于特殊水力条件形成的水位流量关系的异常现象。印江站多年水位流量曲线参见图9。

　　（2）由图3.8可知，2000年与其他年份的水位流量关系在涨、落水面没有太大差别，但2000年在最高洪水位附近实测点据流量明显偏高，这是由于过去上游的洪水对实测过水断面的影响主要表现为冲刷，导致河床在水力冲刷情况下变得宽阔，泥沙淤积减少，在经历一次洪水冲刷之后，水位流量关系就向右移，使得同水位情况下流量与过去相比持续偏大。在2008年，曲线较2000年左移明显，因为2008年洪水明显大于2000年，但曲线比1995年前更为光滑，在更低水位便近似于一条直线，主要由于上游生态环境变得越来越好，水流变为单一冲刷状态，整体趋势较为稳定，又因为2008年洪水不如1995年大，所以曲线出现轻微左移。

　　（3）从多年水位流量关系分析，印江水文站的水位流量关系受洪水涨落率，断面冲淤的综合影响【10】。由于河道上游的持续冲刷作用，在过去所测的年份中，1985年以后主要表现为断面冲刷，泥沙淤积相对较少，尤其遇连续洪水时，河道相对淤积而言，表现出的冲刷更为明显，反映在水位流量关系线上，其轴线逐渐向右移动。据此特性，点绘典型年印江站实测水位流量关系，分别定出不同洪水的Z-Q线，并以起涨水位为参数，点绘不同轴线的水位流量关系曲线，按不同水位级归类，分别定出不同水位级下的水位流量关系综合线。把分类归纳后的水位流量关系综合线再点绘到同一张图上，在考虑起涨水位、带宽前提下，确定水位流量与起涨水位的关系簇线(参见图3.9)。

　　由流量公式Q=AV=-1/n〖AR〗^(2/3)s^(1/2)n得出,流速和河道的过水断面面积是影响流量关系的主要因素。

　　4.1.1流速影响

　　在测量时由于环境不便或人为影响，在实际测速中，由于水底礁石过大或者河道几何形状复杂多变，使得水流经过测量河段时断面突变导致流速紊乱，使得水流集中汇聚的断面流水高于正常值，实测低水流量结果偏大。还有一种可能,根据操作要求，流速仪使用时浆需要全部浸没在水体中，当河底礁石或者泥沙使得仪器使用中受阻，而不能按计划测流的时候，实测结果就会出现偏差。由于当前测量技术和设备的不足，在遇到以上情况经常会测不准。如若采用人工测量，测流人员活动范围的不固定也会导致误差出现【15】。

　　4.1.2过水断面测量误差

　　由于目前使用的仪器精度有限，测深杆最小刻度只有分米级（dm）,到厘米级（cm）就只能通过观测人估读，看似相差不大，但对于水位流量关系的推求则有很大的影响，而且，测量时水波的起伏也会对观测结果有较大影响。手持测深杆的工作人员由于河底礁石的影响，测深杆安放达不到要求也会造成误差影响。由于没有好的测宽设备，工作人员拉绳子受水流阻力的影响使得宽度误差增大，以下为列举部分因素：

　　(1)测深垂线过少，测量位置不恰当,几何断面变化位置未测水深,都会使得测量结果偏离原值【16】。

　　(2)测量时水面波动、测具阻力变化,都会影响实测结果。

　　(3)水深测量在横断面上的位置与起点距测量不吻合。

　　(4)测量水位前，没有校准仪器，或者缺乏参考仪器等都好增大误差。

　　4.1.3实测低水流量误差范围

　　在前面（1）（2）列举的几种情况下，使所测得的流量误差测次较多。但是按照规范的要求，二类精度水文站单一曲线误差：低水部分为10%,超过误差的测次/总测次≤30%【11】。

　　人为测验误差可能会造成渠道的水位流量关系紊乱，但这种影响与断面水力要素造成的影响应区别对待，水力要素的变化和测验误差都会造成关系点子的散乱，与此同时，两者之间又有本质上的区别，在分析过程中进行定线的时候力求将二者分辨清楚，要做到满足这一点的要求，在分析时，就要很好地了解相关渠道的水力特性和测验工作情况、误差幅度，实事求事地深入细致地进行分析【17】。盲目信任每个测点，依据测点定线，会使一些可以消除的偶然误差消除不了，反之，如果把水力要素影响的偏离也看成测验误差，也会歪曲实际情况，两者都会降低流量的推求精度。人工测验误差主要有以下几个方面，在测验时应加以注意【18】。

　　(1)起点距定位误差。

　　(2)水深测量误差。

　　(3)流速测点定位误差。

　　(4)流向偏角导致的误差。

　　(5)停表或其它计时装置的误差。

　　(1)断面改造。对测验断面进行综合整治,对影响测流的礁石等进行清理,浅水位时清淤改变流向等,集中的水流更便于观测。

　　(2)对水文测验的方法进行优化。低水流量测验方法有：流速仪测流、还有小浮标法、临时断面法。此外对测深杆和测绳的精度进行改进。

　　(3)在测量过程中，当水位受到来自阻力影响观测时，为了测量数据更接近真实，首先需要将影响观测的阻水因素排除掉，再对其进行观测。

　　(4)随时校对观测的数据。

　　引起渠道水位流量关系不稳定原因很多,但只要用心探究，按照以上主要思路进行优化，便能逐步减少误差，更好地为工业、农业、及旅游业等生产服务。

　　印江水文站河道的水位流量关系受洪水涨落，河道断面冲淤两个主要因素的共同影响，由于所测河段属于天然河道，河道经过多年的冲刷，所测断面在测站所设立后的多年里的变化均有规律可寻。印江河经过多年的断面冲淤，形成较为稳定开阔的河道，在遭遇洪水时，能够保证河道水位不发生大范围的涨落，能有效的调节洪水，对维护地方经济发展和生态环境有很好的作用。在研究该河段的过程中，根据水位点据出现的不同机率分别采用单一分析和综合分析对比，运用分析方法定性和定量研究冲积型河流水位一流量关系,水位-断面关系，虽然这还只是一种初步尝试,但概念明确、实用性强,且便于工作实际中分析掌握,在河道汛期防洪和河床冲淤变形计算中有一定的参考价值和实用价值。但考虑到在定线处理上还比较粗糙,使用过程中可能还会存在很多大大小小的问题,此外所用方法的代表性和合理性还需在今后的实践生产运用及探索中不断深人分析论证，随着水文行业的发展，以及科研事业的发展，后人在前人的基础上不断改进方法和设备，水位流量关系的研究将会进入新的领域，实现跨越式的发展，为地方经济社会发展和生态，科学技术研究等提供更为重要的价值。

　　[1]林传真,周忠远.水文测验与查勘[M].南京:河海大学出版社,1987.

　　[2]王洪贵,崔连贞.确定水位流量关系曲线的一般性分析.海河水利，2001,NO5:15.

　　[3]EinsteinHA．BankＲB．Fliudresistanceofcompositeroughness［J］．TransactionofAmericangeophysicalunion，1950，31(4):603－610．

　　[4]徐世民，景淑娟，基于模糊粗糙集理论的河道水位流量关系单值化处理研究[J],1672-2469.2017.04.02第四期.

　　[5]曹绮欣，关凯，复式断面水位—流量关系计算中曼宁公式不同形式的对比分析，2015年9月第37卷第5期.

　　[6]代志华，左禹华.印江生态先行促绿色崛起.贵州日报，2014年7月8日第009版铜仁视界.

　　[7]田维忠.印江整合资金3.35亿元推动产业提速发展.铜仁日报，2011年2月15日第001版.

　　[8]俞健,付树卿.渠道水位流量关系的影响因素分析[J].水利科技与经济，2009年9月第9期第15卷.

　　[9]冯持.不同因素影响条件下的水位流量关系.2012

　　[10]熊明,刘东生,沈力行.螺山站水位流量关系变化分析[J].水利水电快报,1999年9月,第20卷第18期.

　　[11]刘阳伟.水位流量关系的确定方法及误差检验[J].中国科技博览，2013.

　　[12]李世强，邹红梅.长江中游螺山站水位流量关系分析[J].人民长江,2011年3月,第42卷第6期.

　　[13]张子贤.幂函数型水位流量关系回归方法研究[J].人民长江，2012.

　　[14]李新强.浅谈我流域流量资料整编中常用的几种方法[J].中国水运：下半月，2016

　　[15]罗惠先.ADCP在河道流量测验中的应用及误差分析[J].广西水利水电,2015.

　　[16]段晓研.浅谈某渠道的水位流量测验[J].水利建设与管理，2011.

　　[17]张善斌.渠道测流断面水位流量关系变化规律分析[J].河北水利,2012.

　　[18]栾东江.渠道水文测验断面水位-流量关系不稳定原因分析[J].中国科技博览,2014.

　　[19]谢悦波.水信息技术[M].北京：中国水利水电出版社，2009.143-187.

　　[20]边金莺.水文学发展回顾及展望[D].湖北：武汉大学，2004年04月

　　回首大学四年，一切仿佛就在昨天，不得不感叹光阴似箭，短短四年时间如白驹过隙。一路走来，感谢学校和学院为我们量身定做的培养，兼顾学校的同时能学有余力去不断接触自己喜欢的事物，充实大脑的同时，能有机会对个人兴趣爱好有了更为深入的尝试，让我的大学四年过得很有意义；感谢各学科老师辛勤的教育，让我初窥水文之轮廓，能对这个专业有更为深入的了解，培养了工科生务实认真的工作和学习习惯；感谢导师的在论文撰写的全过程中给予大力支持和帮助，让我对水文有了更为专业的认识，以及在个人学习和未来工作有了新的思考，启迪明智；感谢贵州省水文局老师提供的部分水文资料，包括对撰写论文提出的宝贵意见；感谢大学站提供的大量参考资料和论文检索，让我在撰写论文的时候得到了有力的支持；感谢小组同学们的帮助和理解，全程的相互协作，丰富了知识，节省了时间，深化了友谊；感谢我有爱的班，陪我度过了多姿多彩的四年。毕业之际，不胜感怀，愿历尽千帆，归来仍少年！各自珍重！