浅析HDP5.0软件在水文关系曲线定线中的实例应用

杨 晨，鲁一未，宋品江

（汉中水文水资源勘测中心,陕西 汉中 723000）

1 软件简介及测站概况

1.1 软件简介

长委水文局开发的水文资料整编系统5.0（HDP5.0）,为南方片水文资料整编系统2.0（SHDP2.0）的升级版和网络版,需要在连接网络的状态下运行并使用。用户注册水文资料整编系统5.0版的管理系统,并分配整编工作,就可以登录整编程序界面,根据用户权限,可以进行数据录入、整编计算、图形绘制、报表输出等操作。HDP5.0软件,基于互联网,把各个站点的资料、整编人员、审查人员以及管理人员有机地联系起来,构成一个集资料整编、资料审查、资料复审于一体的系统,对整编原始数据、整编成果,可以通过网络实时查询,把成果质量控制的关键环节“过程控制”,真正体现出来,能够显著提高整编成果质量和工作效率。

Z-Q、单沙-断沙等关系曲线是依据实测数据并通过图形形式表现出来的关系图形,而曲线图形是由多个分散的节点数据组成的。利用计算机技术对分散的结点数据进行管理,并实现曲线的连接、管理、编辑修改等功能,并形成各类满足水文资料整编要求的计算成果数据,就是本软件所要达到的目的。关系曲线图形计算机处理软件,建立了独立的关系曲线图形管理平台,能实现关系曲线的拟合及图形生成、提供较强的图形编辑功能。该软件除了具有单一曲线的拟合和编辑功能外,还具有对绳套关系曲线进行曲线拟合和图形编辑的功能。

1.2 测站简介

略阳水文站是嘉陵江在陕西省境内的干流控制站,位于陕西省略阳县县城城关镇,设站年份为1939 年8 月。略阳水文站管辖52处雨量站（其中8 处人工雨量站和44处自动雨量站）以及白石沟水位站1 处。监测项目有：水位、流量、含沙量、降水、蒸发、泥颗。控制河长平均比降7.01‰,多年平均降水量763.9 mm,多年平均蒸发量为689.1 mm。多年平均流量115 m3/s,多年平均径流量36.3×108m3,7月～9月径流量占全年径流量的60%以上,多年平均含沙量5.62 kg/m3,多年平均输沙率 646 kg/s,多年平均输沙量为2138×104t,1981 年8 月22 日实测最大流量8630 m3/s。目前,略阳水文站流量测验方法为缆道法、中泓浮标法和手持式电波流速仪法。该站测验河段位于较大弯道中间,河道顺直长度约500 m左右,断面上游300 m处为铁路大桥,断面下游500 m处为嘉陵江大桥,断面以下1500 m处左岸有八渡河、东渡河汇入。河道呈现急弯,河床由砂砾石组成,左岸为人工河堤,上部为公路,观测房位于右岸,设有上、中、下三个断面,上下比降断面与浮标断面基本重合,其间距为200 m。

2 人工定线与HDP5.0软件定线对比

2.1 资料选取

本文选取略阳水文站2020年1月～10月水位、实测流量、单沙和断沙资料。

2.2 人工定线

对略阳水文站2020年1～10月Z-Q、单断沙关系曲线进行人工定线。

2.2.1 Z-Q关系曲线人工定线

略阳水文站2020 年1月～10月人工定线为4 条线,主线为2 线、3 线,贯穿全年最大洪水；全年最大洪水在4000 m3/s出现绳套,主要是断面下游1500 m处有卡口,水流不畅造成基本断面雍水而形成。河道为砂砾石河床,断面变化在不同级洪水各不相同,正常情况断面有冲淤互补作用。本年度未出现实测流量奇异值,最大误差为21 次流量,误差为7.7%,其它测次流量误差均在4%以下,检验2 线、3 线,随机不确定度分别为4%、4.4%,其它均满足规范要求；1 线与4 线流量测次均小于10 次,不做符号检验、适线检验和偏离检验。

略阳水文站2020 年1 月至10月Z-Q关系曲线人工定线推流成果：平均流量174 m3/s,径流量54.97×108m3,径流模数9.06×10-3m3/（s·km2）,径流深度286.2 mm,最大1日洪量3.551×108m3,最大3日洪量9.288×108m3,最大7日洪量13.27×108m3,最大15日洪量19.08×108m3,最大30日洪量24.18×108m3,最大60日洪量32.28×108m3。

2.2.2 单断沙关系曲线人工定线

略阳水文站2020年1月～10月单断沙关系曲线为历年综合单断沙关系曲线,为45°直线。1月～10月单断沙关系曲线人工定线推沙成果：平均含沙量4.17 kg/m3,平均输沙率725 kg/s,输沙量2290×104t,输沙模数1190 t/km2。

2.3 HDP5.0软件定线

对略阳水文站2020年1月～10月Z-Q、单断沙关系曲线进行HDP5.0软件定线。

2.3.1 Z-Q关系曲线HDP5.0软件定线

为体现HDP5.0软件定线与人工定线的对比性、同步性,略阳水文站2020年1月～10月Z-Q关系曲线HDP5.0软件定线也为4 条线,主线为2线、3线,贯穿全年最大洪水；全年最大洪水在4000 m3/s出现绳套,HDP5.0软件定线推流时段与人工定线推流时段相同（结点不同）。

HDP5.0软件在水文关系曲线定线中,操作简便,性能稳定,计算、绘图准确,检验结果同步显示,调线方便,极大地提高了工作效率。图形管理方面,具有方便的关系曲线图形显示、查看的功能,能实现实时缩放、实时平移、窗口放大、线形绘制及自动生成、对象选择、对象删除等一般的图形管理操作。图形生成方面,对于实测水文资料或已有节点数据,能生成或拟合单一的Z-Q 关系曲线、连时序法（绳套）Z-Q 关系曲线。图形编辑方面,图形修改方法多种,鼠标修改线形、键盘移动节点,图形实时显示,鼠标、键盘、图形、节点数据同步操作,实现人性化的图形编辑功能。曲线管理方面,对于多条推流曲线的连时序法（绳套）Z-Q关系曲线,具有曲线合并、曲线拆分、部分重叠等功能,并提供辅助定线窗体,显示相关辅助曲线,供定线操作参考。数据库管理方面,将编辑的关系曲线存入数据库,并在数据库内部进行复制和转换。误差统计方面,编辑曲线的同时,能够实时统计、计算并显示实测点相对误差、三线检验误差、相关计算误差。

如图1（2线定线界面）、图2（3线定线界面）所示,右侧信息栏显示符号检验、适线检验、偏离检验、不确定度及系统误差均为“合格”。

图1 2线定线界面

略阳水文站2020年1月至10月Z-Q关系曲线HDP50.0软件定线推流成果：平均流量173 m3/s,径流量54.84×108m3,径流模数9.01×10-3m3/（s·km2）,径流深度285.5mm,最大1日洪量3.551×108m3,最大3日洪量9.297×108m3,最大7日洪量13.27×108m3,最大15日洪量19.09×108m3,最大30日洪量24.17×108m3,最大60日洪量32.20×108m3。

2.3.2 单断沙关系曲线HDP5.0软件定线

HDP5.0软件定线生成后的单断沙关系曲线同为45°直线。如图3,生成的关系线将只有首尾两个节点,右侧信息栏显示符号检验、适线检验、偏离检验、不确定度及系统误差均为“合格”。

略阳水文站2020年 1月至10月单断沙关系曲线人工定线推沙成果：平均含沙量4.20 kg/m3,平均输沙率726 kg/s,输沙量2300×104t,输沙模数1200 t/km2。

2.4 人工定线与HDP5.0软件定线对比分析

表1为略阳水文站2020年1月至10月Z-Q、单断沙关系曲线HDP5.0软件定线与人工定线各项特征值误差分析表。从表中可以看到各项特征值相对误差较小,表明在基层水文测站日常工作中完全可以使用HDP5.0软件来完成水文关系曲线定线工作。与传统人工定线相比,HDP5.0软件定线界面友好、操作简便,更加快捷,从而达到解放人力、提高工作效率的作用。

表1 若羌河流域水资源配置表 单位：万 m3

3 图形设置打印

图形输出：可以根据用户需要,指定任意比例、任意图幅大小的打印输出。可以对调整设置好的打印图形按比例转换成dxf 图形格式,可以在AutoCAD 图形管理平台上显示、打印图形。图4为略阳水文站2020年1月～10月HDP5.0软件定线图形设置打印界面。

图4 略阳水文站 2020年HDP5.0软件定线图形设置打印界面

4 结论

水文资料整编系统5.0软件（HDP5.0）,基于互联网,把各个站点的资料、整编人员、审查人员以及管理人员有机地联系起来,构成一个集资料整编、资料审查、资料复审的于一体的系统,对整编原始数据、整编成果,可以通过网络实时查询。基层水文测站日常工作中完全可以使用HDP5.0 软件来完成水文关系曲线定线工作。HDP5.0 软件在水文关系曲线定线方面,操作方便,性能稳定,计算、绘图准确,检验结果同步显示,调线方便,是目前水文资料整编中较为实用的软件之一,极大地提高了基层水文测站工作效率,将水文工作者从繁杂的人工绘图中解放出来,满足基层水文测站水文资料即时整编、“日清月结”的工作需求。