潮流量整编的方法较多,主要有合轴相关法、定潮汐要素法、一潮推流法等。
由于潮水河涨、落潮流的来水以及影响潮流变化的因素各有不同,故点绘潮汐要素与潮量(或平均流量)关系图时,不论采用何种方法,均应区分涨潮流和落潮流进行相关和点绘。
1.合轴相关法
对于较强感潮河段,河道中水流的变化主要受潮汐影响。包括上游站潮位在内的潮汐要素与潮量(平均流量)关系密切的河道站,可采用合铀相关法。
影响潮流变化的因素较多,采用单一关系进行整编难于满足要求,在没有计算机应用的时代,难以进行多元相关计算的操作,因此只能采取逐步回归的方法,对多个参数关系以不同象限传递的方法进行定线,此为合轴相关。用合轴相关法进行潮流量整编,是以涨、落潮差作为主要因素,与涨、落潮平均流量相关,选择1~2个参数进行改正。如涨潮流以本站高潮水位、本站高潮水位与上游站相应高潮水位较差作参数进行改正。现将整编步骤介绍如下。
(1)在第一象限内以平均流量为纵坐标,潮差为横坐标,按实测资料点绘相关图,点旁注明第一个改正参数值(涨潮流为本站高潮水位),根据参数数值勾绘等值线。等值线一般是略呈扇形的一簇曲线,曲线间距一般自上而下逐渐束狭,或大致相等。
(2)第一象限内的等值线大致确定后,即可根据各个测点所注参数的数值垂直导至该值相应的等值线上,再水平移至纵坐标上截取读数得第一次改正后的平均流量Q 1。如图3.70所示,第一象限的“·”符号A测点,实测涨潮平均流量Q=280m3/s,经过改正后的平均流量Q 1约为240m3/s。
(3)在第二象限内即以Q 1为纵坐标,Q为横坐标,点绘Q 1-Q关系图。如测点集中在45°直线的两侧,则表示关系良好,即可据以推流。
如Q 1-Q关系点子仍不够集中,则在每个点子旁再注上第二个改正参数(水位之差),勾绘等值线,并根据各点所注参数数值,按等值线改正得第二次改正后的平均流量Q 2。如图3.70所示,第二象限“·”符号A′测点,Q 1原为240m3/s,Q 2则为300m3/s。
(4)在第三象限内以实测的平均流量Q为纵坐标,Q 2为横坐标,点绘Q 2-Q关系图。如点子能集中在45°线附近,各点偏离大都不超过±10%,则表示关系良好,可据此推流。
如果点子仍散乱,则应修正第一、第二象限的等值线,或试用其他因素改正。
图3.70 涨潮平均流量与潮差合轴相关图
(5)推流方法。当只有一个参数时(即两象限的合轴相关),则根据该站各个潮流期的涨潮潮差及已知改正参数,可直接在等值线上查得平均流量。若为两个参数时,则先根据各个潮流期的涨潮潮差和高潮位,在第一象限内查得相应的平均流量Q 1,如图3.70所示。再以Q 1和各个高潮与上游站相应高潮的水位较差,在第二象限内查得相应的平均流量Q 2,乘以涨潮流历时,即得涨潮潮量。
落潮潮量及用其他潮汐要素合轴相关的推流方法与此相同。
2.定潮汐要素法
定潮汐要素法是根据非感潮河流流量整编方法中的定落差法演变而来,其基本假定和做法与定落差法的原理基本相同,只是不以落差而用合适的潮汐要素作为参数进行改正。相关曲线的纵坐标用潮差(或有效潮差等),横坐标则为潮平均流量。
定潮汐要素法基本假定是:同一潮差(或某一有效潮差)下不同潮汐要素(如高、低潮位)的流量符合下列关系,即
选择一个定潮汐要素如潮位ZC(高潮水位、上游水位等),其相应流量为QC,同理可得
因为ZC是常数,式(3.65)可写为)
或
式中 ——实测涨落潮流的平均流量,m3/s;
QC——定潮汐要素曲线上的平均流量,m3/s;
Z上——与相应的潮流期的上游站平均水位,m;
Z高——与相应的潮流期的高潮水位,m。(www.xing528.com)
只要定出潮差(或有效潮差)与平均流量两条关系曲线,然后把其他关系点都校正到定潮汐要素的曲线上,即可据此推流。
因为涨、落潮流的整编方法相似,故只介绍涨潮流的做法如下。
(1)以平均有效潮差h 1为纵坐标,实测涨潮平均流量为横坐标,将实测资料逐点绘出。再在各个测点旁注上本站高潮位Z高数值,然后根据实测点群分布趋势选择一个本站高潮位数值(本图例定高潮位为4.00m)作为定高潮位,并通过与定高潮位数值相同或相近的各个测点绘定一条h 1-相关曲线,如图3.71(a)所示。
图3.71 定潮汐要素法涨潮流相关曲线
(2)根据各个实测点的有效潮差h 1,在相关曲线上查得定高潮水位的流量QC,除实测平均流量Q得各点的流量比值/Qc。
(3)以各个实测点的高潮水位Z高为纵坐标,流量比Qc为横坐标,点绘关系图,通过点群中心初步定出相关曲线,曲线应通过坐标点(1.0,定高潮水位),如图3.71(b)所示。如点子能集中在曲线两侧,各点偏离曲线的偶然误差不超过允许范围,即可据以推流。如果改正后的点子仍然散乱,则应修正定高潮水位的h 1-关系曲线,重复以上步骤,直至符合要求。
(4)推流时先根据各个潮流期的涨潮流有效潮差h 1,在图3.71(a)的关系曲线上查出定高潮水位的流量QC,再根据相应潮流期的高潮水位Z高,在图3.71(b)的关系曲线上查出流量比/ Qc,然后两者相乘,即得所求的平均流量。再乘以涨潮历时,则得涨潮潮量。
3.一潮推流法
对于按潮引水或排水,且在闸上、下水位接近时开闸和关闸的感潮闸坝站,可采用一潮推流法。一潮推流法一般用有效潮差、开闸开始水位(或高、低潮水位)与一次开闸的最大流量、平均流量相关;亦可用高潮水位(排水时用低潮水位)代替开闸开始水位作为相关因素。
有些感潮闸坝站一次开闸的平均流量与该潮流过程中的某一水位及有效潮差有关,故可直接用水位、有效潮差与一次开闸的平均流量建立关系曲线。
水位一般指开闸开始水位Z开,亦可用高潮水位Z高(引水时)或低潮水位Z低(排水时)代替开闸开始水位。有效潮差引水时为D 1,排水时为D 2。由于水位、波高与一次开闸平均流量的关系是经验性的,为了使关系点子更趋于集中,水位与有效潮差因子可以加上合适的指数。据此,可用下列关系式表达其相关关系
引水时用
排水时用
式中 ——次开闸平均流量,m3/s;
D——有效潮差,m,涨潮流引水时为D 1,落潮流排水时为D 2;
Z开——开闸开始水位,m;
Z高或Z低——高潮或低潮水位,m;
n——指数,各站不同,可由试错确定。
(1)列表计算有关因子。表3.13为某站定引水流量曲线时的计算表,根据原始记录填写第1~6栏及第10栏,计算D 1、和D 1·的数值分别填入第7、第8、第9栏。
表3.13 涨潮流引水流量曲线计算表
(2)点绘关系曲线。绘制的曲线,如图3.72所示。
(3)推流。根据开闸记载,摘录各次引潮的开闸开始水位Z开及高潮水位Z高,据以计算D 1及,即可在图3.73的关系曲线上查得一次开闸的平均流量。
图3.72 D 1·-关系曲线
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