祁连山区河川径流水位与流速关系分析报告

由于中等尺度流域集水区一般水流湍急，河面较宽，修建量水堰有一定的难度，用传统的方法难以测算河川径流量。由于科技的发展，雷达可实时监测河川水位，但流域产流研究的最终目标是河川径流量，河川径流量可用径流速度计算，因此，利用雷达监测到的水位推算该处的河川径流速度必不可少。

5.1.1　水面比降分析

表10　祁连山大野口流域雷达测流处水面比降计算表

水面比降指沿水流方向，单位水平距离河床高程差，与河川径流密切相关，因此是计算河川径流量的重要参数。祁连山大野口流域雷达测流处距上游和下游3 m测点处，其高程差为-0.06 m，5 m测点处其高程差为-0.07 m，这两个测点属于倒坡，应该舍去（如表10）。10 m、20 m、30 m、40 m测点处平均高程差分别为0.44 m、1.14 m、1.85 m、2.40 m，根据水面比降算法，雷达测流处上下游测点相距20 m、40 m、60 m、80 m的水面比降分别为0.022、0.028、0.031、0.030，雷达测流处水面平均比降为0.028。

5.1.2　河川横断面相对水位分析

河川断面测量包括纵断面测量和横断面测量。纵断面测量的主要参数是水面比降，而横断面陆上部分应测至最高洪水位以上1 m处。祁连山大野口流域雷达测流处横断面洪水位高程如图8。从图8可见，河川最大洪水断面宽13.4 m，高1.32 m。在河川横断面一定的情况下，雷达测得的水位与河川径流量一一对应，也有函数关系可循。

图8　祁连山大野口流域雷达监测水位处河川横断面和相对水位图

5.1.3　河川横断面各测点流量分析

根据流速仪实测流量及算法可绘制图9，从该图可以看出，雷达监测水位不同，其流量大小不同，但在固定的河川横断面上，各测点流量的总体变化趋势十分相似。(www.xing528.com)

图9　祁连山大野口流域雷达测水位处河川横断面水深与流量

5.1.4　河川横断面和流量特征参数统计分析

由表11可以推算出祁连山大野口流域雷达测水位处河川横断面糙率的平均值为0.0590。

表11　祁连山大野口流域雷达测水位处河川横断面和流量特征参数统计表

5.1.5　雷达监测水位与河川径流量关系分析

根据河川径流量算法，绘制水位与河川径流图（如图10），可推导出祁连山大野口流域雷达测流水位与该处河川径流量的函数关系式为Q=0.0018H2-0.0206H（R2=0.9994），式中Q为河川径流量（m3），H为雷达监测水位（cm）。

图10　祁连山大野口流域雷达水位与河川径流关系