中華人民共和國水利 電力部部標準 比降一面積法測流規范 sd 1 7 4 - 8 5 s d 1 7 4 - 8 5 56 5 編制說明 比降一面積法，以往只有在水文測站的高洪水位時期流速儀法和水面浮標法測流遇有 困難的特殊情況下，才用來推算流量，確定高水部分的水位流量關系曲線，沒有作為一種 測流方法 ，正式列人規范 1 9 8 1 年水利電力部水文局指定湖南省水文總站牽頭， 黃委水文局、遼寧、 河南、 吉林、 青海、 寧夏、內蒙古、 山西、陜西等水文總站參加協作， 對比降一面積法測流進行研究。幾 年來，各協作單位對本法的適用范圍、河段選擇、觀測和測量要求、流量計算公式和有關 參數的確定、糙率分析、精度指標等問題，做了大量的試驗分析工作，共提出1 0 5個河段 的分析成果，先后于 1 9 8 1 年武漢 “ 水文測驗國際標準研習班”期間和 1 9 8 2年3月下旬鄭 州專題協作會上，進行了交流討論。從大量的分析成果說明，本法測流具有一定精度，不 少的站已達到水面浮標法測流整編定線的要求。 本法的特點是:經濟、簡便、安全、迅速，能測到瞬時流量。它不但是當流速儀法和 水面浮標法測流遇有困難時一種不可缺少的測流措施，對于常年需要進行流量測驗的一般 河道站。通過試驗分析，在規定的要求下，本法也可與流速儀法和水面浮標法相互間插使 用;在流速儀法適當校測的前提下，還可作為測站經常性的測流方法。為適應水文工作的 發展， 現規定本法列為測站測流方法里的一種， 并制定 比降一面積法測流規范( 以下簡 稱 “ 規范” ) 。 本 “ 規范”是在部水文局領導下，經過上述各協作單位共同努力完成的。1 9 8 3 年 5 月 由湖南省水文總站擬訂了本 “ 規范”編寫提綱 ( 征求意見稿) ， 發送至各協作單位征求了意 見。在此基礎上，1 9 8 4年編寫了本 “ 規范， ( 討論稿) ，于同年 1 2 月中旬在長沙召開了討論 會。 1 9 8 5 年 3 月根據長沙會議所提意見， 進行了第二次修改， 發送各協作單位征求意見。 并 由湖南省水文總站到部水文局進行工作匯報后。 再次進行了修改1 9 8 5 年 7 月中旬在遼寧 大連由部水文局召開規范審查會，進行審議修改.最后送部審定頒發 我國幅員遼闊， 各地河流特性有較大的差異. 此次分析所涉及的河流類型還不很全面. 許多認識和經驗還不夠成熟，有些問題有待于在今后實際工作中繼續分析研究，使規范逐 步改進、補充、完善起來。 本 “ 規范”編寫主要執筆人:王達權。 56 67 卜文 卷川 文 測 驗 目 次 編制說明 ” ” “ 第一章總則 二 第二章河段選擇和糙率要求 第三章斷面布設和測量 第 四章水位觀測設備 的設置 和測量 第五章流量計算方法 附錄 1 各項因素的單位和有效數字一覽表 附錄.比降一面積法測流流量計算表 附錄 皿糙率 分析方法 5 6 5 5 6 7 5 6 8 5 6 9 5 7 0 5 7 1 5 7 5 5 7 5 57 6 s d 1 7 4 - 8 55 67 第一章總則 第 1 . 0 . 1 條比降一面積法測流，是根據測驗河段實測的水位、斷面等資料，用水力 學公式計算河段瞬時流量的方法。 它屬于流速一面積法的范疇。 可以在一定條件下使用， 特 別是在使用流速儀法和水面浮標法遇有困難時。更是一種有效的方法。為明確對本法的技 術要求，特制定本 “ 規范” 。 第 1 . 0 . 2 條用比降一面積法測流的站，要求河段基本順直，糙率有較好的規律 第 1 . 0 . 3條適用范圍 一、 當流速儀法或水面浮標法測流確有困難的情況下 ( 包括河床經常沖淤變化較大， 但 能設法取得高洪水位斷面面積資料， 滿足推流精度要求的站) ， 本法可用干搶測高洪水位的 流量。所指困難情況明確如下: 1 . 流速儀和 水面浮 標測流設施發生了 故障， 不能繼續使用 2 .水面漂浮物太多，無法采用流速儀法或水面浮標法施測。 3 . 水位漲落非常急劇，流速儀法或水面浮標法無法測到、 測好高水位流量過程的轉折 點。或水位變化太快，引起過水面積、流量變化太大.不能保證測得流量的精度。 二、流量間測的站，在間測期間，可用本法測量超出間測允許水位變幅以外的洪水 流量 本法作以上一、 二款使用者， 其精度要求， 以能滿足本站當年流量定線整編為原則， 具 體要求，由省 ( 自治區、直轄市)或流域領導機關確定。 三、 在河床、 岸壁比較穩定， 水位流量關系為單一線或單純受洪水漲落影響成繩套線， 常年需要進行流量測驗的站，若經過 5 年以上 ( 包括近年) ，且有 3 0 次以上各種洪水特性 的資料分析證明.其精度能滿足下述規定的要求 .則本法可在以下方面中應用。 1 .用本法計算的流量點據. 與用各相應年份流速儀法和水面浮標法測得的流量所確定 的水位流量關系線比較，無明顯的系統偏離.并且大、中河流有 7 5 0 a 以上的點據偏離曲線 的值， 在中、 高水位級o不超過士1 0 %， 在低水位級不超過士1 2 %; 小河站有7 5 %以 上的 點據偏離曲線的值，在中、高水位級不超過士1 2 %，在低水位級不超過士1 5 %，則本法可 與流速儀法相互間插使用。 2 .用本法計算的流量點據. 與用各相應年份流速儀法測得的流量所確定的水位流量關 系線比較， 無明顯的系統偏離， 并且大、 中河流有 7 5 %以上的點據偏離曲線的值， 在中、 高 水位級不超過士5 腸， 在低水位級不超過士8 %; 小河站有7 5 %以上的點據偏離曲線的值. 在 中、 高水位級不超過士b o n 。 在低水位級不超過士1 2 %， 則本法可作為測站一種經常性的測 流方法。 全年中， 流速儀法只在允許使用本法測流水位變幅的上、 中、 下部位， 各校測 2 - o高、中、低水位級劃分。按歷年水位變幅的平均值衡量，以歷年平均最低水位起算， 水位變幅在 2 5 %以下為低水位;2 5 % -7 5 %為中水位，7 5 %以上為高水位。 5 68夕 卜文 卷. lc 大 演 9 驗 3 次.并作為水位流量關系定線的骨干點。 以上 1 , 2兩項，原則上用于中、高水位級。 第 1 . 0 . 4條比降一面積法測流， 作第 1 . 0 . 3 條第三款中 1 , 2兩項的目的使用時. 必 須經過省 ( 自治區、直轄市)或流域領導機關批準 第二章河段選擇和糙率要求 第一節河段選擇 第 2 . 1 . 1 條用本法測流的河段，要求基本順直、斷面穩定、近岸邊水流通暢，無明 顯的回流區和阻水建筑物。 第 2 . 1 . 2 條河段內.斷面形狀沿程變化不大.無卡口、急灘、較大的深潭 ( 特別是 斷面上) ，水面線不宜有明顯的轉折點。 第 2 . 1 . 3 條河槽內無較高而且密集的水生植物，岸坡無影響水流暢通的成片樹林和 季節性的高稈作物 第 2 . 1 . 4 條比降上、下斷面，應避開鄰近河段的急彎和支流來水干擾.以及河洲分 流所引起斷面上出現流向分漢或斜流等現象。 第二節糙率要求 第 2 . 2 . 1 條用本法測流的測站 .要求河段糙率有較好的規律，能滿足流量計算的精 度要求，針對其不同使用目的作如下規定: 一、 本法用于與流速儀法相互間插和作經常性的測流方法 ( 流速儀法校測) ， 糙率必須 根據本站 5 年 ( 包括豐水年)資料分析。要求各年分析的點子與多年綜合確定的水位糙率 關系線比較，無明顯的系統偏離現象。大、中河流， 有 7 5 %以上的點據偏離曲線值，在中、 高水位級不超過士5 %， 在低水不超過士1 0 %; 小河站. 有7 5 %以上的點據偏離曲線值. 在 中、高水位級不超過士8 %，在低水不超過士1 2 %。特殊洪水后，如斷面形態和尺寸、河床 岸壁組成、上下鄰近河段內的地形、地物有較大的變化時，應分析檢查糙率有無明顯系統 性的偏離，如有。則應重新率定糙率曲線，推流驗證應用 二、本法用于流量間測允許水位變幅外搶測洪水流量時，原則上應根據本站 3 -5 年 ( 包括豐水年) 資料分析糙率曲線查用。 當間測水位變幅以外的高水位級無實測資料分析的 糙率線段，可根據間測水位變幅內實測資料分析的糙率線。結合岸壁組成和河段其他特性 延伸糙率線查用 三、本法用于流速儀法和水面浮標法測流有困難時，原則上應根據本站實測資料分析 糙率曲線查用。如較高水位以上，無實測資料分析的糙率曲線，可結合岸壁組成、植物生 長情況、下游控制以及河段其他特性等，進行分析延伸糙率線查用。但線段延伸幅度較大 時 ( 延長2 0 %以上) ，糙率選用，必須報省 ( 自治區、直轄市)或流域領導機關審查。 第 2 . 2 . 2條糙率分析方法詳見附錄 m。 sd1 7 4 -8 55 69 第三章斷 面 布 設 和 測 量 第一節斷面布設 第 3 . 1 . 1 條比降一面積法測流的河段，應布設比降上、中、下三個斷面。中斷面位 于上下斷面的正中間。基本斷面、流速儀測流斷面，盡可能與比降中斷面重合。斷面形狀 沿程變化不明顯，面積沿程遞增或遞減變化基本均勻時，也可只設比降上、下斷面，基本 斷面和測流斷面。由比降上 ( 下)斷面兼。斷面線應垂直流向，偏角不超過 1 0 0 0 第3 . 1 . 2條斷面標志的設立，按 水文測驗試行規范執行。 第二節比降上、下斷面間距 第3 . 2 . 1 條比降上、下斷面間距可按下式計算 1 _1 4 0 x ;士 1 0 0 m j 工 2x ( 3 . 2 . 1 ) 式中i , 一比降上、下斷面間距 ( k m) ; a z河段長 l k m的落差 ( m m) ; 刃 一一比降水位觀測的誤差 ( m m) ， 中、 高水位有防浪靜水設備時可按 2 s m m計; n ，水準測量 l k m線路上的偶然誤差 ( m m) ，一般按 l o mm計; x，一 水面比降觀測的允許誤差 ( %) ，采用 1 0( %) 。 第 3 . 2 . 2 條比降上、 下斷面間距， 也可根據河段水面比降的大小， 查表3 . 2 . 2 求得。 表 3 . 2 . 2不 同 水 面 比 降 所 燕 比 降 上 、 下 斷 面 間 距 對 照 裘 第三節斷面測t 第 3 . 3 . 1 條比降斷面測量.應嚴格按 水文測驗試行規范大斷面測量要求進行 第 3 . 3 . 2 條斷面測量次數視河槽穩定 ( 所謂穩定指各年實測的水位面積關系與多年 平均線比較不超過13 %)與否而定。 一、對于穩定河槽，每年汛前、汛后各測量一次;發生特殊洪水后，應立即測量.如 斷面面積有明顯變化，流量計算應啟用新測量成果。 二、 對于每次較大洪水都有沖淤變化的河槽， 則每次較大洪水過后都應測量大斷面。 如 河岸坡穩定，僅中、低水位以下灘、槽易受沖淤，也可在較大洪水后.只測量這些部位的 斷面。啟用新斷面與否，由分析確定。 三、對于每次洪水過程中，斷面沖淤變化較大的河槽.當流速儀法和水面浮標法測流 有困難，用本法搶測高水位的流量時， 應事先估計， 盡可能在中、 高水位級增加斷面測量， 以利高水位計算流量時對斷面面積的分析和修正。 57 0 水 文 卷水 文 測 驗 第四章水位觀測設備的設置和測量 第一節水位 觀測 設備 第 4 . 1 . 1 條已經確定用比降一面積法測流的站.比降上、中、下斷面，除應按規定 設立水尺外，有條件時.盡可能裝置 自 記水位計 第4 . 1 . 2 條比降上、中、下斷面自記儀器 ( 或僅兩個斷面測流的上、下兩部儀器) ， 應經常檢查，發現問題立即檢修，盡量做到三部儀器時間同步。 第4 . 1 . 3條水尺盡可能安裝防浪靜水裝置，采用型式可根據實際情況，由各省 ( 自 治區、直轄市)或流域領導機關確定。 第二節校核水準點的設立和測t 第4 . 2 . 1 條比降 l 、下斷面間距較長時。上、中、下三個斷面，盡可能分別設立校 核水準點，埋設要求，按 水文測驗試行規范執行。高程用水文三等水準測定 第4 . 2 . 2 條如設立有兩個以l校核水準點， 則各校核水準點， 應進行連測和平差， 盡 可能消除由于各校核水準點間水準引測誤差 而產生河段 落差 的系統誤 差。 第三節水尺位置選擇 、設立 、測t 第 4 . 3 . 1 條設立水尺處和鄰近岸邊，不應有突出的地形、地物、回流、死水。 第 4 . 3 . 2 條各組水尺( 自記井) ， 應盡可能設在各自的斷面線上。如有特殊原因. 不能 設在斷面線上 則由此產生比降上、 下斷面間落差的誤差， 不能大于同級水位落差的士i y . 第 4 . 3 . 3 條各組水尺應埋設牢固，不易受岸坡崩塌沉陷等影響。 第 4 . 3 . 4條對擬確定用比降一面積法測流的河段，應在比降上、中、下斷面兩岸設 立 水尺 ，同步觀測 1 -2次較大洪水過程 ，分析兩 岸各級水位 的一致性 。 一、如各斷面兩岸水位無明顯的系統差，則以后可只在一岸設立水尺觀測水位 二、如兩岸水位雖有系統差.但有較好的關系，則以后也只在一岸設立水尺觀測水位， 通過相關關系求得兩岸平均水位應用。 三、如兩岸水位關系散亂.相關線精度不能滿足流量計算的要求，則兩岸應長期設立 水尺.推求斷面平均水位應用。但其中有某一級水位，兩岸無明顯系統差，或有較好的關 系，則這一級水位，可只在一岸設立水尺 第4 . 3 . 5條若河段 ( 包括比降 l 、 下斷面鄰近河段) 順直。 兩岸邊無突出的地形、 地 物，水流暢通，由一岸觀測的水位.根據多年實測資料分析驗證.糙率規律較好，計算的 流量精度已達到本站采用本法測流使用目的規定的精度 ( 即滿足了第 1 . 0 . 3條中的不同使 用目的) 。則不需經過兩岸設立水尺比測，只在一岸設立水尺觀測水位應用。 第 4 . 3 . 6條漫灘較寬的河流，在能設法提供觀測工作條件的前提下 ( 如漫灘水不太 深以及采用其他措施) ，應盡可能在主槽與灘地交界處設立水尺，與岸邊水尺同步觀測 1 - - s d1 7 4 - 8 5 571 2次洪水過程。 進行分析， 來決定是否需要長期這樣觀測下去. 以及斷面水位計算、 糙率分 析以及流量計算方法等問題。 第 4 . 3 . 7 條水尺零點高程， 要做到校測及時， 確保所采用的零點高程準確。 零點高程除 每年訊前、 訊后必須校測一次外， 一般較大洪水后， 對洪水涉及范圍內的各支水尺， 應校測一 次。水尺零點高程采用 水文測驗試行規范 的水尺零點高程測量要求進行 ， 取至小數三位 。 第四節水 位觀 測要 求 第4 . 4 . 1 條用比降面積法測流時。各斷面的水位，原則上必須做到同時觀測，但 日內水位變化很緩慢時，也可由一人按上 一 下一上 ( 或下一上一下)的次序。往返觀測水 位.取其首末兩次的平均值記作與中間觀測同一時分的水位。 第 4 . 4 . 2 條水尺讀數，一般應讀至 2 mm、當波浪較大時，可讀至 5 m m或 l c m 第 4 . 4 . 3 條如水尺經防浪靜水后，水面仍有浪起浪伏時.則水尺讀數應取連續三個 起伏的六個讀數的平均值。如水位漲落非常急劇，無明顯的起落波動周期，則抓緊在水面 上涌稍緩趨平的瞬間，測記一個讀數即可。 第4 . 4 . 4 條 水位的 小數位數，與水尺 讀數要求一致。 第 4 . 4 . 5 條各斷面的自記水位計安裝后。 除應按規定進行比測外。 在洪水過程中， 特 別是水位漲落急劇時，必須增加校核水尺的水位觀測次數，發現 自 記與校核水位相差較大 時，應對兩者作具體分析。如屬自記水位的問題.則應訂正。也應考慮校核水尺讀數的可 靠性，尤其有浪時。應特別注意換紙時校核水位觀測誤差帶來水位的系統差。 第五節自記水位計換紙和摘錄要 求 第4 . 5 . 1 條自記水位計換紙，應選在水位變化平緩時，如 8 時水位變化較快。則應 提前或推后換紙 第4 . 5 . 2條各斷面如不能做到同時換紙時，也可先后相距若干分鐘分別進行，但各 斷面必須觀測各換紙時分的水尺水位，準確地確定自記紙上的換紙時分和水位 第4 . 5 . 3條盡可能使各斷面自記儀器運行時分一致，如有時差，當日內水位變化緩 慢，不影響水位摘錄所需精度.時差在l 0 min以內可不訂正，如影響摘錄所需精度.則必 須訂正。具體以滿足比降精度要求為原則 第 4 . 5 . 4條自記水位視需要可摘記到 2 -5 mm, 第五章流 量 計 算 方 法 第一節一般規定 第 5 . 1 . 1 條水文測站采用比降一面積法測流時，應根據河段實際出現的水流運動狀 況，采用恒定非均勻流或非恒定流公式來計算流量 第 5 . 1 . 2 條峰頂和水流平穩期，用恒定非均勻流公式計算流量;洪水的漲水和落水 5 72夕 卜大 望 7 卜文 測 驗 過程， 用非恒定流公式計算流量。 但在非恒定流中。 如加速比降凡 。 占水面比降的百分比值 ( 指絕對值，下同)很小時，也可不計加速比降。具體取舍規定于下: 一、水位流量關系為單一線的站，不計s . 二、受漲落率影響水位流量關系成繩套線的站， 在一次洪水過程中， s 占相應時分水 面比降百分比的最大值，不超過5 %, s 可忽略不計。 三、受漲落率影響水位流量關系成繩套線的站，在水位漲率最大值附近或洪水過程中 其他部位， 有較多的s 占相應時分水面比降的百分比值， s/ s 5 %，且若舍去s 不計， 將影響水位流量關系線的精度時， 則不能忽略s , 為考慮相鄰時段水位流量關系曲線的銜 接和連續性。 在凡/ s 5 %的相鄰時段內，凡凡/ s 1 %者，均應考慮又 來計算流量，只 到凡 丫s k文 卷a , 文 測 驗 s =0 ，只考慮中下河段擴散損失， q 可按式 ( 5 . 3 . 2 ) k ( s一 s ,) 計算流量 。 ( 5 . 3 . 2 ) 1 一 a k 2g 1, ( _ 1a , 一 a =,釗 眾 一 la , 第 5 . 3 . 3 條順直河段，當中斷面過水面積大于上、下斷面時，出現上到中斷面河段 擴散， 中到下斷面河段收縮。 如中下收縮段水流邊界不產生回流， 不計收縮影響， 取 c = 。 ，只考慮上中河段擴散損失，可用式 ( 5 . 3 . 3 )計算流量。 r_一 一 k ( s - s 止- 一 -( 5 . 3 . 3 ) 1 一a k 一 土 _土 i _; 1 _ 1 i 1 2 g l l 1 a 0, an 一 a , a;) j 第 5 . 3 . 4 條加速比降 s ,“的計算方法 比降面積法測流的流量計算時。 因流量事先無法知道， 故s 只能近似求得。 如要計 算 r 時分流量， 需求t 時分的凡 時。 可根據實測水位過程等資料， 先用公式 ( 5 . 3 - 1 )或式 ( 5 - 3 . 2 ) 或 式 ( 5 . 3 . 3 ) 略 去 s 項 ， 近 似 求 得 ， + 合 、 及 ， 一 合 。 前 、 后 兩 個 時 分 的 流 量 然 后 根 據 中 斷 面 水 位 、 面 積 等 求 得 ， + 合 、 及 ， 一 合 ， 的 流 速 及 a ， 時 段 內 流 速 差 二 ， 即 可 根據s “ .- 或式 ( 5 - 3 化為原則。 4v 近似求得t 時分所對應的加速比降公 ， 再代人公式 ( 5 . 3 . 1 ) 或式 ( 5 . 3 . 2 ) 一心 3 )中計算 t 時分的流量.所取 t 的時段長度，以i t 時段內流速基本成直線變 第四節流t計算的其他要求 第5 . 4 . 1 條漫灘河段.應劃分主槽、灘地。分別分析糙率和計算流量 第 5 . 4 . 2 條河段兩岸水位不一致， 需取兩岸平均水位作為斷面水位， 才能滿足分析糙 率和流量計算的精度要求時， 則應取斷面兩岸水位的平均值， 計算水面比降、 過水面積、 水力 半徑等來分析糙率和計算流量。 如漫灘河段主槽與灘地交界處設有水尺， 則主槽取主槽一岸 水位與灘槽交界處水位的平均值 計算水面比降、 過水面積、 水力半徑等來分析糙率和計算 流量。 灘地取灘地岸邊水位與灘槽交界處水位的平均值， 計算水面比降、 過水面積、 水力半徑 等來分析糙率和計算流量。如灘槽交界處未設立水尺， 那么可能有兩種計算方法: 一是取斷 面兩岸水位的平均值， 來計算水面比降、 主槽及灘地過水面積、 水力半徑等分析糙率和計算 流量; 二是主槽取主槽一岸水位， 灘地取灘地岸邊水位 來計算水面比降、 過水面積、 水力半 徑等分析糙率、 計算流量 二者之選擇， 要視河段兩岸地形、 水流情況， 由各地根據情況確定。 第 5 . 4 . 3 條如經分析，由于河段以及水流的特性，上述流量計算公式或公式中參數 不適用.需要經過改進，才能滿足流量精度要求。那么，各省 ( 自治區、直轄市)或流域 領導機關，可根據情況作出補充規定，解決這種個別特殊問題。 第5 . 4 . 4 條各具體河段， 不論采用哪一種公式分析糙率和計算流量， 所考慮的因素、 采用 的方法 ，應嚴格做 到往返一致 。 第5 . 4 . 5條分析糙率和計算流量時，對水位、斷面、流量等一些基本數據，包括斷 面選擇等 等，均應認真 審杳。對那此 人為產生的錯誤 數據，必須剔 除 s d1 7 4 - 8 557 5 附錄 i各項因素的單位和有效數字一覽表 項目單位取用位數 水位 水尺讀 數讀 至 2 mm或 s m m 時 記 下 0 . 0 0 1 m。水尺 讀教讀 至 i m 時記 至 0。 m 水力半 徑或 斷面平均 水深記至 0 . o l m 斷面面積取三位 有效數 字、小數 不過 二位 水面比降萬分率 取二位 有效數 字 糙率取至 0 . 0 0 0 1 流童 m 甲 取 三 位 有效數 字 水面寬 取三位 有效數 字. 大 于或 等于 s m時 .小數不過 一 位 、 小 于 s m 時小 數 不過_ 位 斷面平 均流速m 了 5 大 于或等 于 1 m/ 、 時 ， 取三 位有效 數字 ， 小 于 i m/ 、 時 。 取 二位有效 數 字 。 小 數不過 三位 說明 計 算過程 中的各項 數據 . 很據 汁算工具 及表 格形式 ， 以 滿足分 析糙 書和計算 流(u 的精 度要求 為原則 。各單位 可 自行確定 附錄 亞比降一面積法測流流量計算表 河 名站 名 施 i8 時間 :i ，年月日時分施 測號數比叫 陣 上 ， 廠 斷面間 距 l _ . 斷面 糙 率 封 河 段平均 輸水 率 k 水面 比 降 s ( 1 0 - ) 加速 比降 s ( 1 0 - ) ks = 或 k( 5 - s ,力 二 k 流 星 ( 1 0 ) / ( 1 3 ) (m/0 名 稱 k fly .(m ) 面 積 : 1 ( m ) 1 a ( 1 0 )沈 夕 。 幾左z 丫 ) 一 ( i i ) y ( 1 2 ) 夕 . . 1 幾 z 廠 ( u( 2 )(3( 4)( 5 )(g)( 7 )l s j( 9 )( 1 0 )(i1 )( 12)(1 3)( 74) 國 序 f 斷面流 量ml 廠 5斷面平 均水深 水 位 記 錄 水 尺名不 東編 號 水尺 讀數( m )零 點高 怪( m) 水 位( m) 比 上往 :返 :平均基本 中) 斷面 面積 m之 最 大水深 比中( 基 本)往返 :平均 : 斷面平 均流速 m / ， 比 下往 :返 : 平均 水面寬 r n廠 5 7 6 水 文 卷川 吃 文 測 驗 續 表 水 位 觀 測 月 流 量 計 算 月 校 核 月 復 審甫查 日日月1 1) l 1 附錄1糙 率 分 析 方 法 本 “ 規范”規定 ，用 比降一面積法測流的站 ，要求有根據本站實測資料分析的糙率。現 對糙率分析工作中有關問題規定于下。 一、糙率的涵義及采取分析的途徑 ( 一) 糙率就其原意來說， 它是反映河床、岸壁形狀的不規則性和表面粗糙程度的一個 系數，在水流運動過程中，它直接影響沿程能量損失的大小。因此從實測資料中來分析糙 率，也應采用沿程損失反求的途徑。即在恒定非均勻流條件下，要扣除局部水頭損失;在 非恒定流中，還應考慮加速比降的影響。此外對于河段為復式斷面 ( 只考慮中、高水位 上) ，應劃分主槽、灘地，分別分析糙率。 ( 二)本糙率分析方法，主要考慮用于較穩定的河槽中比降一面積法測流的流量計算 對于河槽不穩定的河流。 河流阻力常受水流與河槽交互作用的影響， 能否求得近似成果， 用 于特殊情況下比降一面積法測流的流量計算，由各省 ( 自治區、直轄市)或流域領導機關 根據情況確定。 二、基本情況和資料的收集、選用、檢查 ( 一)基本情況的收集 分析工作之前，應深人測驗河段，進行查勘和測量。收集和測量河段地形圖，包括鄰 近河段河流形勢、縱斷面等。現場調查河床、岸壁組成及植被生長情況.并盡可能拍攝照 片，了解歷年斷面遷移情況。收集分析糙率所需的歷年 ( 包括近年試驗)水位、面積、流 量等資料，全面了解測站特性 ( 河床、岸壁組成分類見附表 3 . 1 0 ) ( 二)資料的選用 1 .原則上歷年中凡有比降觀測的資料， 除預留一部分作驗證流量外， 其余都應參加糙 率計算。 但如歷年資料太多，也可結合斷面沖淤變化情況，每隔 1 -2 年來選用. 或在各年 中選用一些具有各種洪水特性的洪水過程資料進行分析.一律采用瞬時觀測值。分析糙率 sd 1 7 4 - 8 5 57 7 的點據，至少不少于 3 0次，且在所分析的糙率曲線上、中、下部位，分布基本均勻。 2 . 必須堅持隨機取樣的原則，防止人為主觀性的影響.但對一此人為 ( 包括儀器)的 觀測、測量錯誤的點據。通過分析甄別，可以剔除 3 . 河段形態或床、壁組成，歷年中有明顯變化 ( 突變)的站，應按突變前、后的不同 時期劃分時段，分別分析糙率。 4 . 流量一律查用各年整編確定的2 q線. 對于受漲落率影響， z -( ,2 成繩套線， 而整編定 線時， 將漲落支線合并定為單一線者， 分析糙率時， 應根據實測流量點據， 改定為繩套線查用。 5 . 斷面面積，對穩定河槽 ( 各年實測的水位面積關系線與歷年平均線比較不超過 士3 %， 視為穩定) 。 可分別選用各年汛前、 汛后實測的大斷面資料。如有的年份， 有比降水 位觀測資料。但未進行比降上、下大斷面測量，如為滿足定線需要，又必須選點參加糙率 分析。 則必須了解比降斷面的沖淤變化是否與基本斷面的沖淤變化一致， 如屬基本一致. 則 可按前、 后有實測比降斷面年份的資料. 及基本斷面沖淤變化的資料， 按比例內插應用， 否 則不能選用。 6 .如果歷年中比降觀測資料不夠，可集中力量，觀測幾次較大洪水過程補充 ( 三)資料檢查 i 檢查各組水尺設立的位置是否恰當.附近有無突出的地形、地物、回流、 死水，觀 測的水位能否代表斷面的水位。 2 .檢查水尺零點高程測量情況.校測是否及時。高程是否可靠 3 .了解各組水尺觀測是否做到真正同時，如只有一人觀測，又非往返進行觀測， 應分 析考查觀測各組水尺整個時距內，水位變化對所觀測水位的影響程度。 4 . 應了解高洪水位有風浪時，對水位觀測精度的影響程度 5 . 檢查斷面測量是否符合規范要求. 并點繪各斷面 z -a曲線。分析歷年沖淤變化情 況。必要時點繪 各年大斷面 圖比較 。 6 . 點繪各年各次洪水過程中，基本水位與比上到基本 ( 比中)落差;基本水位與基本 ( 比中) 到比下落差; 基本水位與比上到比下落差三根關系線， 相互對照檢查其間的規律性。 對于水位流量關系成繩套線時.并應檢查基本水位與水面比降關系相對應的情況 7 .了解所采用的水面浮標系數及流速儀水面一點法水面系數歷年是否一致， 選用是否 得當。水位流量關系延長是否合理 三、糙率分析的計算公式 ( 一)本糙率分析所用公式，原則上只適用于水位流量關系為單一線，或單純受漲落率 影響的站。峰頂和水流平穩期，用恒定非均勻流公式;洪水的漲水和落水過程。用非恒定 流公式。 但在非恒定流中.如加速比降s , 占水面比降s的百分比值 ( 指絕對值，下同)很 小時.也可不計加速比降，具體取舍規定于下: 1 水位流量關系為單一線。不計 s .,. , 2 .水位流量關系受漲落率影響成繩套線。其洪水過程中s 占相應時分水面比降的百 分比最大值不超過5 %時， s 可忽略不計。 3 當水位流量關系受漲落率影響成繩套線時，如漲水拐點附近前、 后有一段時距，或 洪水過程中其他部位有較多的凡 占相應時分水面比降的百分比值欲r/ s 5 %時， 且若舍去 5 78 i, 文 卷刁 文 測 驗 s , 不計，將會影響分析的糙率，達不到規定的精度要求。或糙率曲線線型明顯改變時，則 不能忽略 s。 為考慮一個河段糙率線型各級水位銜接， 精度一致， 在此情況下， s “ / s 5 的相鄰線段 ( 或洪水過程相鄰時段) 。 凡s , / s 1 %者， 均應考慮s 來計算糙率，只到s,/ s 鎮1 %時，才可忽略凡 不計。各分析河段。可從歷年中選擇1 -2 次漲落率大的，又有比 降觀測的洪水過程資料，進行凡 的分析統計，以供分析糙率參考。 ( 二)恒定非均勻流糙率計算公式 1 當河段基本順直，僅斷面沿程收縮或者是擴散引起的恒定非均勻流時， 可用下式來 計算糙率 。 ar“ n 一一 q 廠 a z+ ( 1 一# ) a ( v“一v20/2g i . ( 1) 式中q一恒定流流量 ( 分析糙率時查整編定線的水位流量關系線)( m丫 、 ) ; 。 一動能 校正 系 數 ( 取 值 詳 見 本， 規 范 ” 第5 . 2 . 1 條 中 說 明) ; vi , v卜一 一 分別為比降上、下斷面的平均流速 ( m/ s ) , ( v一 q/ 月卜 ，v卜 =q / a卜 ) ; a, , a r - 一一 分別為比降上、下斷面面積 ( m 2 ) ; 1 lz一 比降上、下斷面水位差 ( m) ; 大一 比降上、下斷面間距 ( m ) ; h 一一重力加速度， g =9 . 8 1 ( m / s 2 ) ; 右 斷面沿程收縮或擴散水頭損失系數 ( 取值詳見本“ 規范” 第5 . 2 . 1條中說明) 。 a r 2 1 1 的計算:當分析河段具有上、中、下三個斷面時， 過水面積沿程收縮或擴散變化 不均勻( 包括分析河段上至中斷面 河段收 縮或擴 散; 而中至下斷面 河段擴散或收 縮) 。 a l t , 可用下式來計算: a r 2 ;. = ( a 1, r j + 2 a, r 2 , +af r if ) / 4 ( 2 ) 式中a , 比降中斷面面積 ( m i ) ; r, , r , rf 比降上、中、下斷面的水力半徑 ( m)( 當寬深比b / h 1 0 。 時， 也可用 斷面平均水深萬代替水力半徑，但一個河段內，各斷面各級水位應一 致 ) 當分析河段沒有比降中斷面， 或河段內過水面積沿程遞增或遞減。 其變化是均勻的， 包 括中斷面的凡 , r 介 尸 比比 降上、 下斷面 平均值 ( a , 川幾 + a卜 r 釗) / 2 相 差不超過士 5 % 時， a r 2 “ 可按下式來計算。即: 7 ( -r -=( a . r ,“+a 卜 r =f ) / 2 ( 3 ) 2 . 順直河段.當比降中斷面面積較上、下斷面均小時，出現上到中斷面河段收縮，中 到下斷面河段擴散， 如不計收縮影響 ( 取濘 =。 ) ， 只考慮中一下斷面河段擴散損失，則用下 式來分析糙率 . ar/, 1 a z+- ( v r -1 一 f ) 蘭 ( v i - v 0 1 1 2 g q. v l ( 4) 3 . 順直河段. 當比降中斷面面積。 較上、 下斷面均大時， 出現上到中斷面河段擴散， 而 中到下斷面河段收縮， 如不計收縮影響 ( 取 f =o ) ， 只考慮上中斷面河段擴散損失，則用 下式來分析糙率 。 s d 1 7 刁 一 8 55 79 arz 門 刀=- 頑 2+a 仁 ( v 汽 一v 牛 ) 一寧 ( v 悅一v 汽 . ) / 2 9 i ( 5 ) ( 三 )非但定流糙率計算公式 順直河段，僅是斷面沿程擴散或者是收縮時，可按下式來計算糙率 二到蘭 q封 +( 一 ， 。 ( v 汽 _ 一v 幣) 2 g 一 凡( 6 ) 式 中q為非恒定流態下.任一瞬時的流量 ( 分析糙率時，查讀整編所定的水位流量 關系 線)( m 丫 ， ) ; a 、濘 取值同 ( 二)中的規定; 凡加速比降 ( 漲水取正號、退水取負號代人公式中) 2 . 順直河段。 當比降中斷面面積較比降上、 下斷面均小時， 出現上到中斷面河段收縮， 而中到下斷面河段擴散，如不計收縮影響 取右 。0)，只考慮中下斷面河段的擴散損失。 則用下式來計算糙率。 兩滅2 州/ 1 _a(v汽一 v毛) = 一 萬 二一對了 。 乙+ . 記州v jl 月 勃( v 毒一v 未 ) 2 g 一 凡( 7 ) 3 .順直河段， 當比降中斷面面積較比降上、 下斷面均大時. 出現上到中斷面河段擴散， 中到下斷面河段收縮， 如不計收縮影響 ( 取 濘 =0 ) ， 只考慮上中斷面河段擴散損失， 則用 下式來計算糙率 叼 磷 蘭 q氣“+ a ( v 六一v命 ) 2 g 右 a ( v 虧一v 汽 . ) 2 g 一 凡( 8 ) 4 加速比降凡 的計算 在實際工作中， 加速比降近似采用5=粵 筆來 計 算 。 女 。 利 用 洪 水 漲 、 落 過 程 中 任 一 瞬 片從 時t 時分的實測資料來分析糙率， 1 時分斷面平均流速之差。 即么 v 段內，流速基本成直線變化。 四、糙率關系曲線的確定 式 中 v 為 中 斷 面 ，+ 合 “ 時 分 的 斷 面 平 均 流 速 與 ， 一 告 一 認 ， 知一 認 卜 告 二 。 所 取 時 段 t 的 長 度。 要 能 使 在 此 時 根據摘錄并經甄別的基礎資料計算糙率后，即可建立基本水位 ( 或斷面平均水深)與 糙率的關系線。正峰頂點子用 “ 閏”符號、漲水面點子用 “ ” 、落水面點子用 “ x” 、低 水位水流平穩期的點子用 “ 口” 。各年各次洪水最好編號， 以便了解各年各次洪水點子有無 系統變化情況。為便于分析和較合理的確定糙率曲線，應將影響糙率大小和糙率曲線線型 變化的主要因素和原因。如河床、岸壁的組成，構成床、壁表面粗糙程度，整個床、壁坡 面平整凸凹情況，以及植被的有無和種類，生長稀密、高度、季節和年際變化等，用簡要 的文字和數字指標，綜合標注在糙率線兩邊相應高程部位必須指出，上述影響因素。在 天然河流中. 不僅在一個河段上各處不一， 就是在同一斷面各級水位下。 往往也不一樣， 常 形成各級水位下一種綜合影響結果。此外天然河流糙率，還要受到河段以外的鄰近上、下 游河段地形特征的影響。如分析河段在上、 下彎曲河段中間. 或下游有急彎、河洲等情況 58 0 刁 文 卷夕 卜文 測 驗 也都會影響分析河段各級水位糙率的量級大小和線型變化。因此，確定糙率曲線時，應綜 合各方面原因，認真分析考慮。 五、誤差統計和推流驗證 ( 一)糙率曲線確定后，應統計定線的系統誤差，點據偏離曲線累積頻率 7 5 寫和 9 5 寫 的相對偏差。 ( 二) 選擇 1 -2 年或 2 -3次較大洪水完整的實測資料 ( 不少于3 0 個點子) ， 進行推流 驗證，統計比降一面積法計算的流量與整編定線流量的誤差 ( 系統誤差和累積頻率 7 5 %, 9 5 %的相對誤差 ) 六 、總結 糙率分析后應進行總結和精度評價，分析成果圖表內容如下: ( 一)河段糙率分析情況說明表附表 3 . 1 、附表3 . 2 ; ( 二)糙率分析基本資料摘錄表附表 3 . 3 ; ( 三)糙率計算表附表 3 . 4 ,附表3 . 5 ; ( 四)糙率成果表附表 3 . 6 ; ( 五)糙率曲線定線誤差統計表附表 3 . 7 ; ( 六)流量驗證計算表附表3 . 8 ; ( 七)流量驗證誤差統計表附表3 . 9 ; ( 八)床壁組成分類表附表 3 . 1 0 ; ( 九)分析河段地形圖; ( 十)縱斷面圖; ( 十一)橫斷面圖; ( 十二)水位 ( 或斷面平均水深)糙率關系曲線; ( 十三)分析河段照片。 附 表 3 . 1河 段 糙 率 分 析 情 況 說 明 表( 一 ) 流域 自然地 理概 況l 分 析河段特 征 、 鄰近河 段形 勢及河段 平均 比降等特 征 2 斷 面 各斷 面位置 與間距 及歷年 遷移概 況、 本次分 析采 用斷面 編號 3 各斷 面床 壁組成 、植物生 長及 人類活動 等情況 4 各斷 面大體 形狀 及歷年 沖淤變 化規律 5 各組水 尺所在 位置 .河岸地 形地 物對 水位影 響情況 、 水 位代表性 如何 6 分析采用 資料 年份 及理由 ，分析選 擇點據情 況 7 制 表校 核審 核 s d 1 7 4 - 8 5 5 8 1 水 系河 名 附裹3 . 2 河段糙率分析情況說明裹 ( 二) 站名東經北緯集水面積k m 觀 測 資 料 精 度 各組 水尺零點 高程 測址情況 8 比 降 水位的 觀測方 法 ( 自 記 還是 人工 ) 及同步 情況 9 大 斷面測叢 及采用 情況 1 0 歷 年 z - q 關系情 況 1 1 分 析采用 流量情況 說明 1 2 河 段落 差規律 : ( 上一 中) 、( 中一 卜 ) 、( 上一 卜 三段 對照說 明 3 采用 計算 式 及有關 參數確 定或 簡化 計算 理 由與驗 證 說明 1 4 各特征 比降統計了弓 項目 ss ,s u 各 項 數 值 ( 縱 ) 各 項 占 百 分 數 ( % ) 本站糙 率的規 律性及成 果精 度評價1 6 參加分 析整理 與校審 人員