【摘 要】改革開放以來，人們的生活水平逐漸提高，社會經(jīng)濟加速發(fā)展，加上工業(yè)的不斷擴充，人們對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，也有的會出現(xiàn)干旱。所以，在旱澇時期正確預(yù)報河流的水位及流量，并將河道進行合理的規(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動波的數(shù)值及規(guī)律，研究出準(zhǔn)確合適的預(yù)報方法。本文將從河道水位與流量的關(guān)系、河流水位預(yù)報的方法等幾個方面來論述筆者對于河道水位預(yù)報方法的一些見解。
【關(guān)鍵詞】河道；水位；流量預(yù)報；方法
1 前言
當(dāng)河道面臨洪水時，在預(yù)報中最為重要的水文要素便是水位和流量的預(yù)報。許多國家在現(xiàn)在河道的水位流量預(yù)報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方法都不能對水位進行最準(zhǔn)確和有效的預(yù)報。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)報準(zhǔn)確有效的水位流量，就必須首先通過洪水來進行計算，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，進而對河道斷面處的流量和水位的不同的變化過程進行預(yù)報。
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應(yīng)的數(shù)值來分析，流量與水位之間應(yīng)該是對應(yīng)的狀態(tài)。這種關(guān)系應(yīng)該通過當(dāng)?shù)夭煌暮拥赖乃�，進行多次實際測量，確定相應(yīng)的水位流量，一般都采用經(jīng)驗曲線、表格或者經(jīng)驗方程等形式來表達。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。在實際測量中，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)在對河道流量測驗的技術(shù)還比較復(fù)雜、費用較為昂貴，很難進行連續(xù)的測量，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)系進行推算和轉(zhuǎn)化，計算出連續(xù)的流量的資料，進而用作水文的計算或者預(yù)報的分析；但是有時也會遇到已知流量的數(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，在一段較長的時期內(nèi)，斷面實際測量的水位與其相應(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，保持不變。第二，在同一水位時，河道斷面的面積、糙率、水力的比降等因素有所變動，但是變動的因素對河道水位和流量關(guān)系的影響可以互相補償。在這種情況下，同一個水位只對應(yīng)一個流量，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，由于河道會受一種或者多種因素的影響，實際測量的水位和流量的點距并不能呈密集帶狀分布，不能用一條單一的曲線表示，同一水位會與多個流量相對應(yīng)，反之，同一流量會與多個水位相對應(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，河道的水面比降會不同，因為河道的流速不同就會影響水位的下流量。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
如果由于條件的限制，不能測量出最高和最低水位處相對應(yīng)的流量，在沒有實際測量流量的水位幅度內(nèi)，應(yīng)該對水位和流量的曲線關(guān)系圖進行高低水的延長。對于高水來說，一般是可以通過實際的測量、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，在水位點相應(yīng)的圖上作為控制，進行延長。對于低水而言，一般都可以找到斷流的水位，講該水位和其縱坐標(biāo)的交點處作為控制，進行延長。曲線延長的是否合理準(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)則會關(guān)系到施工工程設(shè)計的大小、尺寸和規(guī)模。所以在進行曲線的延長時，當(dāng)外延幅度較大，就必須十分謹慎。
3 河流水位預(yù)報的方法
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，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)報時間流量變化的確定
通過之前水位和流量的關(guān)系式，可以計算出第二天的日均流量，并能計算出兩日均流量的差值與比值。通過點繪法，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，進而計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
因為第二天水位可能會發(fā)生變化，因此使用點繪法來監(jiān)測水位之間關(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，從而可以得到三個第二天可能出現(xiàn)的水位值。
3.5 預(yù)報水位計算
通過這三個可能的水位可以計算出三個可能的流量，從而可以計算得出第二天的三個預(yù)報水位。
3.6 第二天實際水位和流量的輸入
在第二天實際觀察測量水位和流量之后，就可以提供第三天水位預(yù)報的可能值。預(yù)報計算即通過重復(fù)以上的六個步驟。
但是在實際預(yù)報中，只需要按照第二至第六步的步驟來進行計算即可。因為第一步可以通過已經(jīng)有的數(shù)據(jù)進行擬合就能得到，就能得到預(yù)測水位。同時，如果不進行第六步的計算，直接用第二日的平均預(yù)測水位來預(yù)報第三日的水位，那么誤差就會相對較大。
4 預(yù)報結(jié)果
使用上面的六個步驟進行計算和預(yù)報，可以將預(yù)報的平均水位同實際水位進行對比，其計算的平均值與實際測量值的誤差一般在一米之內(nèi)。
這種方法不僅能預(yù)報洪水期的水位，也能預(yù)報枯水期的水位。
5 小結(jié)
本文主要介紹了一種新型預(yù)報河道水位的方法，，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)報方法，在面對復(fù)雜的江湖關(guān)系時會遇到很多困難，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，以及下站水位的長系列資料，就能準(zhǔn)確的預(yù)報出河道的特性。但是這種方法也有不足之處，預(yù)測的實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：
[1]雷慶.中小流域無流量測驗河段的山洪實時水位預(yù)報方法研究[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].人民長江，2011（6）.
【關(guān)鍵詞】河道；水位；流量預(yù)報；方法
1 前言
當(dāng)河道面臨洪水時，在預(yù)報中最為重要的水文要素便是水位和流量的預(yù)報。許多國家在現(xiàn)在河道的水位流量預(yù)報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方法都不能對水位進行最準(zhǔn)確和有效的預(yù)報。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)報準(zhǔn)確有效的水位流量，就必須首先通過洪水來進行計算，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，進而對河道斷面處的流量和水位的不同的變化過程進行預(yù)報。
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應(yīng)的數(shù)值來分析，流量與水位之間應(yīng)該是對應(yīng)的狀態(tài)。這種關(guān)系應(yīng)該通過當(dāng)?shù)夭煌暮拥赖乃�，進行多次實際測量，確定相應(yīng)的水位流量，一般都采用經(jīng)驗曲線、表格或者經(jīng)驗方程等形式來表達。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。在實際測量中，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)在對河道流量測驗的技術(shù)還比較復(fù)雜、費用較為昂貴，很難進行連續(xù)的測量，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)系進行推算和轉(zhuǎn)化，計算出連續(xù)的流量的資料，進而用作水文的計算或者預(yù)報的分析；但是有時也會遇到已知流量的數(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，在一段較長的時期內(nèi)，斷面實際測量的水位與其相應(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，保持不變。第二，在同一水位時，河道斷面的面積、糙率、水力的比降等因素有所變動，但是變動的因素對河道水位和流量關(guān)系的影響可以互相補償。在這種情況下，同一個水位只對應(yīng)一個流量，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，由于河道會受一種或者多種因素的影響，實際測量的水位和流量的點距并不能呈密集帶狀分布，不能用一條單一的曲線表示，同一水位會與多個流量相對應(yīng)，反之，同一流量會與多個水位相對應(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，河道的水面比降會不同，因為河道的流速不同就會影響水位的下流量。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
如果由于條件的限制，不能測量出最高和最低水位處相對應(yīng)的流量，在沒有實際測量流量的水位幅度內(nèi)，應(yīng)該對水位和流量的曲線關(guān)系圖進行高低水的延長。對于高水來說，一般是可以通過實際的測量、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，在水位點相應(yīng)的圖上作為控制，進行延長。對于低水而言，一般都可以找到斷流的水位，講該水位和其縱坐標(biāo)的交點處作為控制，進行延長。曲線延長的是否合理準(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)則會關(guān)系到施工工程設(shè)計的大小、尺寸和規(guī)模。所以在進行曲線的延長時，當(dāng)外延幅度較大，就必須十分謹慎。
3 河流水位預(yù)報的方法
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，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)報時間流量變化的確定
通過之前水位和流量的關(guān)系式，可以計算出第二天的日均流量，并能計算出兩日均流量的差值與比值。通過點繪法，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，進而計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
因為第二天水位可能會發(fā)生變化，因此使用點繪法來監(jiān)測水位之間關(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，從而可以得到三個第二天可能出現(xiàn)的水位值。
3.5 預(yù)報水位計算
通過這三個可能的水位可以計算出三個可能的流量，從而可以計算得出第二天的三個預(yù)報水位。
3.6 第二天實際水位和流量的輸入
在第二天實際觀察測量水位和流量之后，就可以提供第三天水位預(yù)報的可能值。預(yù)報計算即通過重復(fù)以上的六個步驟。
但是在實際預(yù)報中，只需要按照第二至第六步的步驟來進行計算即可。因為第一步可以通過已經(jīng)有的數(shù)據(jù)進行擬合就能得到，就能得到預(yù)測水位。同時，如果不進行第六步的計算，直接用第二日的平均預(yù)測水位來預(yù)報第三日的水位，那么誤差就會相對較大。
4 預(yù)報結(jié)果
使用上面的六個步驟進行計算和預(yù)報，可以將預(yù)報的平均水位同實際水位進行對比，其計算的平均值與實際測量值的誤差一般在一米之內(nèi)。
這種方法不僅能預(yù)報洪水期的水位，也能預(yù)報枯水期的水位。
5 小結(jié)
本文主要介紹了一種新型預(yù)報河道水位的方法，，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)報方法，在面對復(fù)雜的江湖關(guān)系時會遇到很多困難，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，以及下站水位的長系列資料，就能準(zhǔn)確的預(yù)報出河道的特性。但是這種方法也有不足之處，預(yù)測的實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：
[1]雷慶.中小流域無流量測驗河段的山洪實時水位預(yù)報方法研究[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].人民長江，2011（6）.
