靳云霞

（黃河水利委員會(huì)天水水文水資源勘測(cè)局，甘肅 天水 741020）

今天借助各種軟件繪制一張水文三關(guān)圖，已經(jīng)被廣泛采納應(yīng)用，然而手工繪制“三關(guān)”（水位～流量、面積、流速）圖，依然是基礎(chǔ)。掌握水位～流量、面積、流速之間的關(guān)系和測(cè)算方法以及明晰合理性特征是基本性通識(shí)性常識(shí)，而應(yīng)用快捷工具只是技能的轉(zhuǎn)變。尤其對(duì)于小支流上建立的水文站，由于來(lái)水情況不同水文數(shù)據(jù)變化較大，相對(duì)軟件應(yīng)用難度較大，手工繪制仍是最穩(wěn)定、最可靠、必備的技能。

1 繪制方法

1）圖幅尺寸統(tǒng)一，圖名按“××河××站××××年水位～流量、面積、流速關(guān)系曲線圖”名稱(chēng)填寫(xiě)，在每張圖名的右上角按時(shí)間順序，用分?jǐn)?shù)形式注明每張圖的排列序號(hào)（分母為全年繪圖總張數(shù)、分子為每張圖的序號(hào)），如：全年共繪圖5 張，第一張為1/5、第二張為2/5 等，推流范圍：×××～×××m3/s，推流時(shí)間：××月××日××?xí)r～××月××日××?xí)r；測(cè)驗(yàn)使用方法的圖例；○為流速儀精、常測(cè)法；關(guān)系圖中還應(yīng)繪制推流時(shí)段表和繪制說(shuō)明表，圖中字體、字號(hào)等均按《水文資料整編規(guī)范》（SL 247-2012）填寫(xiě)。

2）比例尺的選用應(yīng)為1、2、5 或10 的整倍數(shù)。以同一水位為縱坐標(biāo)，自左至右，依次以流量、面積、流速為橫坐標(biāo)，分別與橫坐標(biāo)大致成450、600、600 的夾角，并使三關(guān)線互不交叉。

3）根據(jù)《水文資料整編規(guī)范》要求，在測(cè)驗(yàn)中使用不同的測(cè)驗(yàn)方法應(yīng)在圖中按規(guī)范規(guī)定的標(biāo)識(shí)符表示，如測(cè)驗(yàn)方法在圖紙上用以下符號(hào)表示：○為流速儀精、常測(cè)法（實(shí)測(cè)斷面）；●為流速儀常測(cè)法（借用斷面）；◎?yàn)榱魉賰x簡(jiǎn)測(cè)法；△為全斷面浮標(biāo)法（實(shí)測(cè)斷面）；▲為全斷面浮標(biāo)法（借用斷面）；▼為中泓浮標(biāo)法或浮冰、漂浮物法；×為比降- 面積法；*為ADCP；#為電波流速儀（實(shí)測(cè)斷面）；@為電波流速儀（借用斷面）；所用符號(hào)應(yīng)在圖中注明。要保持圖面整潔、清晰、不影響讀數(shù)，做到點(diǎn)清線細(xì)。

4）關(guān)系圖上應(yīng)繪出上年末與下年初各3 個(gè)～5 個(gè)測(cè)點(diǎn),以確保年頭年尾流量的銜接。各點(diǎn)應(yīng)有一定的變幅，接頭誤差應(yīng)≤2.5%。

5）對(duì)于測(cè)站控制良好,各級(jí)水位～流量關(guān)系都保持穩(wěn)定的測(cè)站,可采用單一曲線法定線繪制。

6）受沖淤影響的水位～流量關(guān)系，由于同水位的面積增大或減小，使水位- 流量關(guān)系受到斷面沖淤變化的影響。過(guò)水?dāng)嗝婷娣e發(fā)生變化，從而影響水位- 流量關(guān)系。受經(jīng)常性和局部性沖淤影響，測(cè)點(diǎn)分布散亂無(wú)規(guī)律，應(yīng)根據(jù)本站特性繪制。受不經(jīng)常性沖淤影響，測(cè)點(diǎn)隨時(shí)間分布成幾個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的帶組；受普遍沖淤影響，測(cè)點(diǎn)分布呈縱向平移。

7）水位- 流量關(guān)系受洪水漲落影響時(shí)，在一次洪水過(guò)程中，由于洪水波產(chǎn)生附加比降的影響，洪水過(guò)程的流速與同水位下穩(wěn)定流時(shí)的流速相比，漲水時(shí)流速增大，流量也增大；落水時(shí)，則相反。即漲水點(diǎn)偏右，落水點(diǎn)偏左，峰、谷點(diǎn)居中間，水位- 流量關(guān)系測(cè)點(diǎn)分布為帶狀。若依時(shí)序連接各點(diǎn)，則形成以峰、谷點(diǎn)連線為軸的逆時(shí)針?lè)较虻睦K套曲線，繩套的寬窄，由洪水特性所決定。孤立的洪峰形成單式繩套，出現(xiàn)連續(xù)洪峰時(shí)，形成復(fù)式繩套，由于河槽壅水影響，后到洪峰對(duì)應(yīng)的繩套略向左移。

8）定線要考慮趨勢(shì)的合理性，避免不加分析的見(jiàn)點(diǎn)連線，曲線的上下部分基本為平滑的直線，低水時(shí)水流歸槽，沖淤變化很小，高水時(shí)流速變小，河槽已基本穩(wěn)定，中間部分是相互平行的光滑曲線（多線條時(shí)在無(wú)特殊水情的情況下走勢(shì)是一致的，基本為相互平行的光滑曲線）。定線時(shí)首先考慮測(cè)站特性，確定關(guān)系點(diǎn)點(diǎn)群中心，曲線板漸漸上下移動(dòng)，直至連繪出平滑的關(guān)系圖，避免盲目連線，繪出的關(guān)系圖出現(xiàn)上挑或下勾情況或是不合理現(xiàn)象。

9）一場(chǎng)洪水過(guò)程都是漸變的，繪制關(guān)系圖時(shí)應(yīng)欲考慮，不能從漸變過(guò)程中隨意切開(kāi)定線繪圖，也就是《水文資料整編規(guī)范》中提到的連時(shí)序過(guò)渡，中間分開(kāi)定線，會(huì)使流量突然變小，顯然是不合理的；突出反常的控制性、關(guān)鍵性點(diǎn)要進(jìn)行分析，并套繪相鄰測(cè)次的流速與斷面圖等輔助性圖表，對(duì)于分析結(jié)果和處理方法，要在單站整編說(shuō)明書(shū)中說(shuō)明。

點(diǎn)繪水位- 流量、水位- 面積、水位- 流速關(guān)系，通過(guò)點(diǎn)群中心，分別繪出相應(yīng)的三條平滑的關(guān)系曲線，控制條件無(wú)特殊變化，水位- 流量關(guān)系曲線不得有反曲。所繪的三條關(guān)系曲線，應(yīng)互相對(duì)照，使在曲線上查讀的各級(jí)水位的流量應(yīng)等于相應(yīng)的面積與流速的乘積，其偏差不應(yīng)超過(guò)《水文資料整編規(guī)范》（SL 247-2012）規(guī)定的±3%。

10）繪制關(guān)系圖時(shí)曲線的高水延長(zhǎng)線一律采用虛線；低水放大：水位- 流量關(guān)系曲線下部，讀數(shù)誤差超過(guò)2.5%的部分，應(yīng)另繪放大圖；另外在限差之內(nèi)，估讀數(shù)值超過(guò)兩位，也應(yīng)繪制放大圖。

2 手工繪制的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)親自手工繪制水文三關(guān)圖，可以提高初入水文行業(yè)的工作人員理解繪制三關(guān)圖的方法、目的，達(dá)到指導(dǎo)、減少、消除測(cè)驗(yàn)中存在的誤差和問(wèn)題，提高測(cè)驗(yàn)精度，使理論與實(shí)踐相結(jié)合，為以后熟練應(yīng)用軟件繪制三關(guān)圖打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

缺點(diǎn)：手工繪制三關(guān)圖，工作量大，定位不精確，讀數(shù)誤差大；如果出錯(cuò)，不便修改，如涂改影響整張圖的美觀，如重新繪制則增加了工作量。

3 手工繪制實(shí)例

3.1 渭河北道水文站三關(guān)圖

北道站中高水水位- 流量均為單一關(guān)系，水位- 流量關(guān)系線與橫坐標(biāo)成45°曲線，水位- 面積關(guān)系曲線與橫坐標(biāo)成60°夾角，水位- 流速下部為60°曲線，上部接近平行于縱軸的關(guān)系曲線，因北道站水位～流量關(guān)系穩(wěn)定，各測(cè)點(diǎn)分布呈帶狀，所以用單一曲線法繪制，符合本站特性，繪制好的渭河北道水文站三關(guān)圖見(jiàn)圖1。

圖1 渭河北道水文站三關(guān)圖

3.2 散渡河甘谷水文站三關(guān)圖

散渡河甘谷水文站水位- 流量關(guān)系受沖淤影響，由于同水位的面積增大或減小，使水位- 流量關(guān)系受到斷面沖淤變化的影響。過(guò)水?dāng)嗝婷娣e發(fā)生變化，從而影響水位- 流量關(guān)系。受經(jīng)常性和局部性沖淤影響，測(cè)點(diǎn)分布散亂無(wú)規(guī)律，根據(jù)本站特性繪制，散渡河甘谷水文站三關(guān)圖見(jiàn)圖2。

圖2 散渡河甘谷水文站三關(guān)圖

4 結(jié)語(yǔ)

1）不論用什么方法繪制關(guān)系圖都應(yīng)根據(jù)測(cè)驗(yàn)情況和關(guān)系點(diǎn)分布所受的主要影響因素，確定曲線走向，選用符合本測(cè)站特性的繪制方法和精度指標(biāo)。

2）定線時(shí)還應(yīng)結(jié)合本站測(cè)站特性，對(duì)實(shí)測(cè)點(diǎn)認(rèn)真分析。

3）繪制關(guān)系圖時(shí)除了要考慮精度和“三種檢驗(yàn)”“系統(tǒng)誤差”對(duì)曲線的要求外，還應(yīng)考慮時(shí)間因素，避免產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。

總之，不論用什么軟件和方法繪制水文三關(guān)圖，手工繪制是基礎(chǔ)，只有掌握手工繪制方法，才能熟練應(yīng)用軟件繪制水文三關(guān)圖。