2.2 防洪减灾对水文测验的需求分析
水文监测体系的重要任务之一的就是满足防汛减灾对水文情报预报，满足该类需要的水文测验工作，我们将其称之为防汛测报。从需求分析的结论来看，水文防汛测报工作有以下几个特点：一般只关注对防汛减灾有重要影响的高洪时期；强调信息的准确性和时效性；实测资料的频次能够帮助预报结果的连续验证；站网的稳定和监测的序列长度有助于情报预报工作规律的把握；站网密度对情报预报的准确性有较大影响。
2.2.1 防洪形势对水文测验的要求
我国自古以来就是一个洪水频发的国家，加上人口密度大，城市大都集中在易受洪涝灾害威胁的地区，因而洪水损失大、影响范围广。随着社会经济的发展，防洪安全保障的需求也在不断提高，防洪问题正在日益成为影响中国可持续发展的一个重要而紧迫的问题。
1.特定的地理位置和气候条件，决定了我国水文测报工作的长期性
地理位置特殊。我国位于欧亚大陆与太平洋的交界处，处于大陆冷空气和大洋暖湿空气的交汇带，季风气候特别明显。季风气候的变异性使我国成为全球季节性降水变化较大的地区，降雨相对集中，且时空分布不均，极易发生洪涝灾害。大部地区雨季（4个月）多年平均年降雨量可占当地全年降水总量的60%～80%，在北方一些地区，甚至全年的降水量集中在几次降雨。
地形条件特殊。我国地形总体趋势是西高东低，高差数千米，七大江河都是东西走向。一个流域涉及的纬度变化小，往往同步进入雨季，上中下游洪水容易遭遇，发生流域性大洪水。与四季降雨量均匀的欧洲国家相比，我国大江大河汛期流量大，防洪形势严峻，防汛测报要求高。
水土流失严重。我国水土流失面积367万km2，约占国土面积的1/3，每年进入河流的泥沙约35亿t，其中40%淤积在河流、湖泊、水库和洪泛区中。河道泥沙淤积不断抬高水位，逐渐削减已有工程的防洪能力。长江流域1949年长江中下游通江湖泊总面积17198km2，目前只剩下洞庭湖和鄱阳湖仍与长江相通，总面积6000多km2，如果用1954年的天然调蓄容积对1998年实际洪水量进行演算，洞庭湖、鄱阳湖及长江中游1998年的控制站洪水位可降低1m左右，显然会影响到防洪安全。受泥沙淤积影响，水文测验断面的水位流量关系不稳定，给水文测报工作也带来难度。
特定的地理位置及气候条件，决定了我国防洪任务的艰巨性，特别是随着我国经济的快速发展，大量工程的兴建，致使我国的防洪形势不断发生变化，作为防洪耳目的水文测报，必须长期不间断开展工作。
2.我国人与水争地的巨大矛盾，决定了需要更准确水文测报
我国受洪水威胁的地区主要集中在七大江河中下游平原和东南沿海地区，这些地区既是暴雨洪水的易发地带，也是我国社会经济比较发达地区，约有40%的人口、35%的耕地和70%的工农业生产总值集中在此。这些地区的地面高程大多在江河洪水位以下，依赖堤防保护，历史上曾多次发生严重的洪涝灾害。随着城市规模扩大，大量人口已向城市集中，一旦遭遇大水，将对我国社会经济发展产生很大影响。
与水争地的矛盾越来越突出，近30年来，我国湖泊水面面积已缩小了30%。素有千湖之称的江汉湖群，目前的湖泊面积仅为新中国成立初期的50%。另外圩区规模不断扩大、建设速度加快，圩区防洪除涝标准的提高，把涝水都集中排到河道，河道水位越来越高，洪水风险越来越大。
蓄滞洪区是防洪工程的一个重要组成部分，全国有97处重要蓄滞洪区。由于蓄滞洪区安全建设设施不足，运用蓄滞洪区损失大，以及安置、恢复困难等种种原因，蓄滞洪区参与分洪决策困难，防洪任务主要依靠具有防洪库容的水库承担。精确、及时地预报每一场大洪水，为水库合理预留防洪库容、运行调度和下游防洪安全提供信息支撑就显得异常重要。
西方发达国家地广人稀，洪水保险体系健全，往往只需预报洪水量级通知人员撤走即可。我国沿江河人口密集且大多靠堤防保护，必须依靠更为准确的洪水测报，很多时候防洪靠“严防死守”，要求对每一场大洪水预报的准确性极高，这与发达国家体制上有较大差异。
3.社会的进步，决定了水文测报的时效性越来越高
洪水预报和警报是重要的防洪非工程措施，洪水预报精度直接关系到防洪安全，准确、及时的洪水预报可为决策提供可靠的技术支撑。
随着国民生活水平的不断提高，对防洪减灾的关注度也随之提高，为更好地建设和谐社会，需要快速准确地收集、传递、分析和发布汛情、灾情。因此，建立一个高效、可靠的防洪水文监测体系是其首要任务。目前，我国常规测线测点法测流方式，流量测量费时较长，大江大河水文站，每测一次流需2～3h，时效性极差。积极探索水文监测体系创新，水文信息采集的自动化和传输的网络化，开展快速测流和实时在线测流研究，是提高水文测报时效性的关键。
2.2.2 防洪水文测验流量测次控制要求
2.2.2.1 技术路线
洪水预报的精度取决于断面水情特性、预报模型、输入资料准确性、预报人员经验分析等多方面因素，其中输入资料准确性是保障预报精度的基础。输入流量有“实测”与“相应”流量之分，实测流量是通过测流仪器施测获取的流量信息，而相应流量则是根据水位流量关系判断的某水位对应的流量数值。
水文站每年实测流量少则十多次，多则几十次甚至上百次，这样才能较好地控制水位流量关系。现有的人力物力有限，不可能在所有控制断面上布置众多流量测次。因此，在不影响洪水预报精度的前提下，有效进行测次优化，或采用水位流量同化方法推算流量，是保证防洪可靠性的需要，也是水文监测体系创新的重要内容。
防汛减灾的需求分析以相应流量报汛为切入点。报汛相应流量是影响水情预报精度的主要因素之一，报汛相应流量的精度越高、越接近实际流量，即预报模型输入越准确，越能有效提高水情预报精度。高精度的相应流量报汛需要大量的实测数据，需要耗费大量的人力和财务。为解决水情预报对相应流量的高精度需求和繁重的测验任务之间的矛盾。水情预报服务需求分析的目标为通过对各类测站水位流量关系曲线种类及现行推流方法进行分析，为该类站点的测验方式方法创新提供依据。通过对单一线、规则绳套、复杂绳套、受工程影响的水位流量报汛代表站点逐一进行影响因素分析，在基本不影响该类测站预报精度、满足预报对报汛流量质量需求的前提下，寻求测验体系的创新方法。
防洪水文测验流量测次优化主要从两方面进行：①从洪水过程控制方面进行研究，根据实际作业预报中的不同需求、流量报汛方式等，按水位流量关系将水文站分类，每类选取1～2个代表性站点，进行各类水位流量关系年际、年内变化分析及其实测流量布置对预报精度的影响分析。②对水位流量同化的误差传递进行分析，即在预报误差许可范围内，研究测验优化的最大许可误差。本节主要探讨防洪水文测验测次控制问题，水位流量同化误差传递分析将在下节中叙述。
2.2.2.2 水文站类别
防洪测报中心的水文站类别一般根据水位流量关系线的类型进行分析，同时与预报对象有关。以长江流域为例，目前预报对象大致可以归纳为：①上游干流及金沙江、岷沱江、嘉陵江、乌江等站点水情预报以流量为主，预报方案主要以流量演算为主，由于上游主要为山区性河流，水位流量关系相对较为稳定，大部分站采用单一线流量报汛。②中下游干流及主要支流（汉江）站点水情预报以水位为主，预报方案主要为水位相关关系等，由于地处平原地区，河道水位比降小，水位流量关系受洪水涨落、顶托和冲淤变化影响，水位流量关系呈绳套，一般采用连时序方法进行流量报汛。③洞庭湖、鄱阳湖出口水情预报以水位为主，预报方案采用水量平衡的大湖演算模型，受出湖代表站的水位流量关系变化影响较大，对实测流量和相应流量的准确度要求较高。④水利工程专用站点或受水利工程影响较大站点的水情预报，受工程运行影响较大，水位流量关系复杂多变，工程的泄水建筑物的泄流曲线往往没有经过实测校正，预报计算通常以水量平衡的调洪演算为主要依据，出库站的水位流量关系对水量平衡计算具有重要作用，对流量要求较高。
根据以上预报对象，其水位流量关系的类别大致可分为：单一线、规则绳套、复杂绳套、受水利工程影响等4类。为便于分析，根据目前长江流域各预报站的水位流量关系类型，综合考虑测站特性、测验方式、地理位置等因素，水位流量关系单一线选取长江干流寸滩站为代表，较为规则绳套水位流量关系选取汉江皇庄站为代表，复杂绳套水位流量关系选取洞庭湖出口下游长江干流螺山站为代表，受工程影响选取三峡水库下游宜昌站为代表，逐一分析该类测站的测次优化方式方法。
2.2.2.3 不同类别水文站测次优化
1.单一线水文测站
采用水位流量关系单一线报汛的站点，单次测流对水情预报影响不大，可以大幅度精简测次，流量测验以满足水文资料整编为主，可以实施流量校测（每年测10个左右的流量测次，校正水位—流量关系是否发生变化）、间测（每隔1年或2年测验1年）或高水绳套部分测流校核，以下按长江干流寸滩水文站为例。
寸滩站测验河段位于长江与嘉陵江汇合口下游约7.5km处，河段较顺直，断面基本稳定，三峡水库水位抬高（2007年）以前，多年水位流量关系较为稳定，低水呈单一线，但中高水水位流量关系呈带宽较小的绳套（图2.1），该站中低水采用单一线推流报汛，高水采用单一线与连时序法结合推流。
统计1995—2007年水位低于170.00m（相应流量约为22000m3/s）实测流量与综合线相应流量，仅1995年有1次相对误差大于10%，而误差大于5%的次数也相对较少，特别是2004年170.00m以下施测55次，无一次相对误差超过5%，2005年、2006年在170.00m以下分别施测48次、59次均有3次相对误差超过5%，2007年施测54次也仅5次相对误差超过5%。因此在水位低于170.00m时只需满足资料整编需求，流量的测次有很大的优化空间。
当洪峰水位超过170m，水位流量呈现出一定的绳套关系。通过分析“95·8”、“97·7”、“98·8”、“99·7”、“00·7”、“04·9”共6场典型单峰洪水，以及“95·7”、“98·7”、“02·8”共3场复式峰洪水，寻找测次精简优化方法。下面以2004年洪水为例，分析可优化的测次。
图2.1 寸滩站实测流量与多年水位流量综合线比照图
2004年9月7日5时寸滩站出现57900m3/s洪峰流量，洪水始于9月4日，止于9月14日，涨退水过程共持续10天，期间共测流14次，其中涨水面测流5次，退水面测流9次。该场洪水绳套规则，绳套中轴线与多年综合线一致。根据控制起涨、峰前、峰后、退水末端的原则，发现1号、3号、7号、8号、10号、11号、12号、13号、14号测次共9次可精简，保留2号、4号、5号、6号、9号测次，即能控制绳套走势，见图2.2。
通过寸滩站多场次洪水分析可知：寸滩站水位流量关系基本呈单一线或带宽较小的规则绳套，且年内变化不大，单次测流对水情预报影响不大，可以大幅度优化测次。该类水文测站流量测验以满足水文资料整编为主，可以实施流量校测（每年测10个左右的流量测次，校正水位—流量关系是否发生变化）、间测（每隔1年或2年测验1年）方式，实现流量巡测。对于高水绳套部分测次布置，一般一次涨落水过程只需控制起涨、峰前、峰后、和退水末即可满足洪水预报精度要求。
2.规则绳套水文测站
我国大量水文测站低水和高水的测验控制条件有所差异，导致低水和高水的水位流量关系不同。如长江中下游干流和汉江中下游水文测站低水水位流量关系近似单一线或临时曲线，高水水位流量关系为规则或非规则的绳套曲线，其测点布置与单一线测站有所不同。
皇庄站是汉江中游来水控制站，受丹江口水库清水下泄造成河床下切的影响，水位流量关系不断进行调整。皇庄—泽口河道沙洲较多，变化频繁，河床深浅不一，主泓经常摆动，因此水位流量关系轴线变动范围大。图2.3为皇庄站几个典型年的水位流量关系线，可见皇庄站水位流量关系不但绳套很大，不同年份且水位流量绳套的轴线也相差较大，同流量下水位相差达2.5m之多。2005年洪水水位流量关系轴线与1983年、2003年9月洪水相比均有右偏现象，其中8月洪水较2003年洪水水位流量关系轴线变化不大，10月洪水由于河道经过8月较大洪水，河段断面冲刷较大，加之丹江口水库下泄流量变幅38个h达到12700m3/s左右，水面比降增加，水位流量关系轴线明显右偏，水位在47m时较2003年流量偏大3000m3/s左右。
图2.2 寸滩站2004年9月洪水水位流量关系图
图2.3 汉江皇庄站典型年水位流量关系图
皇庄站各年流量测次数自1980年以来变化不大，较大洪水年份一般保持在120～150次左右，枯水年一般保持在60～80次左右。皇庄站选取了1983年以来资料较为完整的40余场洪水，并重点分析1998年以后洪水过程。主要通过分析“83·10”、“84·9”、“87·7”、“91·8”、“96·8”、“98·7”、“98·8”、“00·7”、“00·8”、“03·9”、“04·8”、“05·10”、“07·7”多场洪水，寻求流量测次优化方法。
皇庄站水位流量关系曲线绳套变化明显，除个别场次洪水可根据起涨点据就能推算整个上涨过程外，其他场次洪水每个实测点据对于走线的过程都至关重要，因此皇庄站在汛期涨水阶段不宜减少测次。皇庄站退水阶段水位流量曲线比较顺直，施测密度可以有所降低，由原来的每天施测一次，减少为2～3天或者水位变幅过大时施测一次。从水位变幅来看，水位涨幅1m左右实测一次流量，高水时水位变幅0.5m左右施测一次，峰值附近加密施测，大部分能较好控制水位流量拐点。由于5000m3/s以下皇庄不发布预报，此区间内皇庄站可以大幅优化测次，一次涨退水过程施测5～6次即可。
根据以上原则分析，优化后的皇庄站水文测验方案为：①流量小于3000m3/s时，每月测流1～2次进行低水校核。②预报洪峰流量3000m3/s≤Q<5000m3/s时，涨水面施测4～5次流量（按水位上涨0.8m左右测一次，具体可根据情况而定），退水面可以施测1～2次。③预报洪峰流量5000m3/s≤Q<10000m3/s时，涨水面施测5～6次流量（按水位每上涨0.8m左右测一次），退水面可以施测2～3次（水位每退1.5m左右测一次）。④预报洪峰流量10000m3/s≤Q<15000m3/s时，涨水面施测6～7次（按水位每上涨0.8m左右测一次），退水面可以施测3～4次（水位每退1.5m左右测一次）。⑤预报洪峰流量15000m3/s≤Q<20000m3/s时，涨水面施测7～8次（按水位每上涨0.8m左右测一次），退水面可以施测4～5次（水位每退1.5m左右测一次）。⑥预报洪峰流量Q≥20000m3/s，涨水面施测10次左右，退水面可以施测4～6次。
故对于水位流量关系复杂多变的测站，低水部分采用单一线或临时曲线法推流的，可优化测次，尝试巡测方式；中高水部分为带宽较宽无固定形式的非规则绳套，流量测验除需满足起涨、峰前、峰后和退水末控制外，还需在起涨和洪峰之间增加测次，但可在水情预报指导下，少量精简测次，重点关注对预报影响最重要的流量测验，汛期以驻测为宜。
3.复杂绳套水文测站
水位流量关系为复杂绳套测站受多种因素影响，其关系复杂，轴线摆动较大，且没有固定的绳套形式，该类测站一般用连时序法进行流量报汛。如长江中游的螺山水文站水位流量关系受洪水涨落率、变动回水和断面冲淤的综合影响，水位流量关系复杂（图2.4）。
通过分析螺山站近10年资料（1998—2007年），发现其水位流量关系年内、年际变化均较为明显。螺山站年内不同洪水的水位流量关系线斜率有所不同，但整体较为集中。大部分年份的水位流量关系线带宽在4000m3/s以内，其中1998年、2002年、2005年水位流量关系线的带宽较其他年份宽，下涨、退水流量最大差值达8000m3/s；除2001年外，螺山站28m以下水位流量关系年际基本无变化，28m以上水位流量关系1998年、1999年轴线位于多年综合线左侧，1999年以后年份位于多年综合线右侧，其中2000年轴线在31m水位处较1999年右偏约8000m3/s，此后几年轴线基本在1999和2000年轴线之间无规律左右移动，即螺山站1998年、1999年中高水水位流量轴线偏左，1999年后整体向右偏移明显。
图2.4 1998年螺山站实测水位流量关系
螺山站洪水预报时，根据特征河长的原理，建立Zt+24h—Qt关系曲线，以消除涨落率的影响。对于连续洪水，河道壅水甚为明显，水位流量关系曲线的轴线逐渐向左移动，据此特性，建立多条水位流量关系线，以变动回水的影响，同时配合江湖容蓄曲线，组合成多套调洪演算工作曲线。预报时，根据当时的实测流量点据所在位置确定采用哪条水位流量关系线，进而选用调洪演算工作曲线。因此，螺山站流量测验次数的改变直接影响到采用的水位流量关系线，螺山站流量测验次数的改变与该站的预报精度息息相关。螺山站洪水预报工作曲线见图2.5。
对于水位流量关系复杂绳套的测站，中高水时期不能随意精简流量测次，应根据水情预报需要布置流量测验，并能控制水位流量关系的转折，需在起涨、峰前1～2天、峰后1天等关键点或在预报指导下安排流量测验。
4.受水工程影响的水文测站
随着大量水利工程的兴建，水文测站受水利工程的影响越来越普遍。这类站点洪水涨落剧烈，洪峰、起涨测流时机不好把握，且对测流精度影响较大。该类测站又分为两类：一类位于水库上游，水位与流量没有明显的关系，只适合采用在线测流方式连时序测量，测次精简意义不大；另一类位于水库下游，因水库坝址上下游一般地质情况较好，水位流量关系年内较稳定，可适当精简流量测次。以下通过宜昌水文站说明此类测站测次优化方法。
图2.5 螺山站大湖调洪演算水位流量关系曲线
宜昌水文站位于湖北省宜昌市，上游6km处有葛洲坝水利枢纽，下游右岸39km处有清江入汇，水位流量关系受三峡水库下泄、葛洲坝水库日调节、洪水涨落、断面冲淤、下游清江隔河岩水库的泄洪顶托等众多因素影响。下面以“05·7”洪水为例进行测次优化分析。
2005年7月9日宜昌流量由28000m3/s起涨，7月11日2时出现47800m3/s洪峰流量后转退，7月16日流量退至26000m3/s以下。这次洪水过程测流9次，其中涨水面测流4次，退水面测流5次，其水位流量曲线呈现绳套关系且比较规则常见，一般只需要4点即可大致确定其绳套曲线，5次测流对确定水位流量关系作用有限，可优化为4次测验（图2.6）。
可见，对于宜昌站单峰洪水过程，因其呈现规则的逆时针绳套关系，在洪水预报时一般比较容易把握，可精简相当一部分测次。对于复式峰洪水过程，其绳套关系也比较常见，最高水位时流量一般在年综合线附近，第一次涨水到出现洪峰后退水与单峰来水过程类似，其后出现的涨水过程起涨点大多在综合线左侧，测量时机可根据适时水情变化及预报来水指导，只测量对预报影响较大的流量。
因水库下游测站报汛流量的精度直接影响到中下游洪水预报精度，测次的优化应从影响流量的主要因素着手，即充分应用水库的蓄泄信息，掌握闸门启闭情况，合理布置施测时机。同时，可通过对水库水工建筑物泄流曲线进行实测校正，采用水工建筑物泄流推算流量，建立水库下泄及其他影响因素与测站流量相关关系代替测流，并采用巡测、间测方式进行流量校核，以此实现测次优化目的。
图2.6 宜昌水文站2005年7月洪水水位流量关系图
2.2.3 水位流量同化报汛及误差传播
2.2.3.1 水位流量同化的影响因素
水位流量关系受到洪水涨落、变动回水、断面冲淤等因素的影响，十分复杂。许多测站常常采用连时序法或过程线法进行报汛，本质上都是通过实测水位流量数据跟踪水位流量关系的变化，分析产生变化的影响因素，推理水位流量关系变化的趋势并据此进行流量报汛。
使用流量数据进行预报时，会根据该测站的属性、水位流量关系的影响因素、上下游的流量值和水量平衡等，判断水位流量关系走向，并据此进行预报；预报发布后，根据流量预报成果和实况报汛流量进行精度评定。因此，流量预报的精度取决于流量报汛的精度，采用水位流量同化（以下简称相应流量）报汛的测站，相应流量报汛的精度直接影响到水情预报的精度。所以，不管用何种方式方法进行相应流量报汛，都需对测站水位流量关系的影响因素进行逐一分析。对测站进行测次优化或单值化流量报汛，更加需要此项工作。
1.洪水涨落影响
洪水涨落过程中，由于洪水波传播所引起的附加比降的不同，使断面上的流量与同水位稳定的流量相比产生有规律的增大或减小，反映在水位流量关系上，曲线呈逆时针的绳套曲线。
式中
——校正因数；
Qc——稳定流的流量；
Sc——稳定流的水面比降；
（1/U）dZ/dt——附加比降；
dZ/dt——水位的涨落率，即单位时间水位的变化。
洪水上涨时，其涨落率为正，附加比降为正，因此其流量大于同水位的稳定流量。同理，落水时涨落率为负，其流量小于同水位的稳定流量，因此，一次洪水涨落过程的水位流量关系曲线呈现为一逆时针绳套曲线。此类绳套各水力因素极值的出现顺序有一定的规律：①最大流量出现在最高水位之前。②最大流速出现在最大流量之前。③最大比降（最大涨率）出现在最大流速之前。另外，绳套的胖瘦与洪水的涨落率有密切的关系，涨落率越大，水位涨落越急剧，绳套曲线偏离稳定水位流量关系线距离越大，绳套越胖；对于连续洪水相应的复式绳套，由于河槽的调蓄作用，河谷壅水使后一次洪水的比降变小，同水位的流量也较前一次洪水小，因此复式绳套的后一绳套较前一绳套位置偏左。
2.变动回水影响
测流断面下游水位的变化，会影响测流断面水面比降，进而引起流量的变化，下游水体对水位流量关系的影响，称为变动回水的影响。产生变动回水的原因一般有支流测站受干流涨水的顶托、干流测站受下游支流涨水的顶托、下游水库、湖泊、海洋等水体水位的变化引起的顶托、下游水工建筑物闸门的启闭等。变动回水影响下的水位流量关系有的呈逆时针绳套，有的呈顺时针绳套，有的呈“8”字形，有的呈反“8”字形。实际上，洪水涨落和变动回水都是通过流速的影响来影响流量的，而且对流速的影响都是因水面比降的变化而引起的，因而在分析水位流量关系曲线时，很难对这两种影响进行区分。但两者也存在明显的差异，受洪水涨落影响的水位流量关系具有逆时针绳套的特征，常用涨落率反映比降的变化，受变动回水影响的水位流量关系与下游水位关系密切，因而主要是分析落差。
3.断面冲淤影响
断面冲淤对水位流量关系的影响，本质上是由于控制断面或控制河槽的变化而引起过水面积的改变，继而引起水位流量关系的变化。从时间的角度来分，有不经常的冲淤和经常性冲淤。不经常的冲淤常发生在含沙量小、河道平坦的测站，两次冲淤之间有相当长的时间内水位流量关系稳定，水位流量关系点呈明显的带组；经常性冲淤是指测站控制易于变化，水位流量关系没有确定的稳定阶段，水位流量关系点散乱无章。对于断面的冲淤变化，最直观的分析方法是比较两次实测大断面的变化。
总之，水文测站的影响因素往往是多因素的，因而要根据水位流量关系呈现的不同特性，确切分析影响的主要因素或因素的组成部分，才能确定相应流量的推求方法。
2.2.3.2 水位流量同化方法
按照水文资料整编规定，如果以通过水位—实测流量点群中心确定的水位—流量关系曲线查算相应流量，若相对误差不大于5%的测点个数占全部测流点据总数75%以上，则该测站可使用“单一线法”进行流量整编；如果某一测站多年的观测资料均可达到“单一线法”的整编要求，则该站即属单一关系的测站。但是大量测站情况较为复杂，其水位流量关系并不存在单一的对应关系，不仅每场洪水的涨水面与退水面同一水位对应的流量不同，各场洪水、年际之间洪水同一水位对应流量也有很大差异。例如在长江中下游的测站中，复杂绳套对应的这种差异尤为明显，如螺山站在水位33m时，相应流量可相差2000m3/s以上，在流量为50000m3/s时，历年洪水出现的相应水位相差达2～3m。
相应流量推流采用方法较多，常用的方法有单一曲线法、临时曲线法、连时序法、连实测流量过程线法、单值化法等。
1.单一曲线法或临时曲线法
采用单一曲线法或临时曲线法进行相应流量推流的站点，测站实测水位流量关系点据密集，分布呈带状，并无明显偏离，基本成单一关系，可定单一曲线。对于不受断面冲淤变化影响的测站，确定的单一曲线可直接进行水位流量转换。对于受不经常性冲淤影响的测站，单一曲线可能存在年际或年内变化，仅能在水位流量关系相对稳定的时段内各自定出一条曲线，在稳定期内直接进行水位流量关系转化。从一条稳定曲线向另一条稳定曲线过渡时，采用连时序法通过水位趋势及实测流量连出，仅开始和结束与稳定曲线相切。临时曲线带宽较小时，可采用变动综合线法，根据最新实测点据平滑综合线轴线进行水位流量转换。有些测站比较特殊，需在汛期、枯季以及不同的来水组合情况下，采用不同的单一线。因此，在推流时应根据实际情况使用对应的单一线。
采用单一和临时曲线的测站，对流量的测次基本没有特殊要求，仅仅是单一曲线出现年际变化或临时曲线过渡期出现跳线时，需通过实测点据判定单一曲线的变化或者临时曲线的平滑。这类测站进行流量测验的时机比测验频次更重要，可根据短期预报水位趋势的变化合理布置施测任务，达到优化测次的目的。
2.连时序法
连时序法是当前水文测站进行水位流量转换使用的主要方法之一，特别适用于受综合因素影响的测站。确定水位流量关系主要依据前期实测水位流量关系点，因此要求测次能控制流量变化的转折处。当主要影响因素由一种向另一种过渡时，应充分考虑影响因素转变带来的水位流量关系走向变化，抓住测验时机施测，控制水位流量关系转换的拐点。
以汉江沙洋站为例，测站上游有邓家湖、小江湖、大柴湖等分蓄洪民垸，下游有东荆河分流以及杜家台分洪。由于该站所处江汉平原特殊地理位置，且测站受上下游工程以及断面不经常性冲淤等诸多因素影响，水位流量关系变化较为复杂。
沙洋站低水部分单次洪水绳套较小，涨、退水面水位流量关系可分别近似成单一线，使用单一线或临时曲线法进行水位流量转换，测次可大幅减少，仅仅在综合线发生变化的过渡期内需安排实测点；中高水带宽较宽且无固定形式的绳套，除满足控制起涨、峰前、峰后、退水末端测次外，因绳套较胖，还需增加腰的实测，及时分析影响因素的变化趋势，根据影响因素的连续变化或突变合理布置施测时机。
总体上，连时序法推流对流量测验的精度和频次都有较高的要求，要求测次较多，并能控制水位流量关系的转折点。除此以外，还要求对该站的绳套规律有很好的把握，根据洪水涨落、断面冲淤、分流影响因素的具体情况，能较好地勾勒水位流量关系走向，并根据超警戒、超保证、分洪等决策性关键节点，在水情预报指导下，精心安排对预报影响重要的流量测验，酌情进行流量跟踪测验。
因此，对于采用连实测流量过程线法进行推流的测站，其推流的随意性较大，对实测流量的依赖很强，实测流量测验次数的改变与预报精度息息相关，因而不宜随意精简测次，应寻求其他如落差指数、差分方程等推流新方法。如若无其他推流方法可替代，此类测站应驻测。
3.测流量过程线法
连实测流量过程线法是一种撇开水位，直接连接各次实测流量点成过程线，从而推求逐时、逐日流量。当水位流量关系受断面冲淤、变动回水等因素影响，使水位流量关系紊乱，而流量变化不甚剧烈时，只要流量测次较多，能控制流量变化过程，即可用此法。
例如长江鄱阳湖出口控制湖口水文站，因距河口太近，受长江来水顶托倒灌影响，无法采用水位流量关系方法推流，只能采用连实测流量过程线法进行推流。
连实测流量过程线法报汛本质上是使用实测流量及水位的涨落趋势、幅度等要素插补计算报汛时段的相应流量，并辅以经验对相应流量进行调整。如当湖口水位上涨主要是鄱阳湖来水所致，则相应流量往加大方向调整；当湖口水位上涨主要是长江来水顶托或倒灌所致，则相应流量往减小方向调整。所以这种方法推流的随意性较大，对实测流量的依赖很强，实测频次越高，相应流量报汛的准确性也会随之提高。
从湖口站2008年8月水位流量过程可见：流量过程与水位的变化趋势并不一致，水位的高低与流量的大小无明显的关系。当长江干流来水倒灌鄱阳湖时，湖口水位上涨，流量变小甚至为负值，故湖口站流量不可能采用水位流量关系推求，若强行采用，不仅会带来相应流量数值上的误差，甚至会产生相应流量变化趋势上的偏差。
采用连实测流量过程线法和测站，其测流频次与预报精度息息相关，一旦测次减少，报汛流量可能将无法满足预报需求。因此，采用过程线法测站进行测次精简不可行，应寻求其他推流方法，如落差指数法、差分方程等。
4.单值化法
对于水位流量关系多杂的测站，除增加测次提高预报精度外，通过对复杂水位流量关系单值化将测次降下来亦是保证预报精度的有效手段。下面以长江洞庭湖石龟山站为例，分析使用水位流量单值化方法报汛的效果。
石龟山站位于洞庭湖尾闾，水位流量关系极为混乱。经分析采用落差指数处理后单值化效果较好。其采用简化的落差指数公式Q=q×k×α，落差指数α通过历年实测数据拟合优化而得，k为同水位下单值流量的修正系数。通过2005—2008年相应流量过程线与实测流量点据对比分析可见：2005—2007年汛期实测点据基本分布在通过落差指数法转换得到的流量过程线上或距过程线较近，但2008年汛期有4个高水点较通过落差指数法转换得到的流量有较大差距，需对参数进行调整。总体而言，石龟山水文站采用落差指数法进行相应流量的转换效果较好，其参数对实测流量无依赖性，可实现优化测次的目的。
因此，对于落差指数法单值化推流的测站，其参数对实测流量无依赖性，自动化程度高，可实现优化测次的目的，值得推广应用；缺点也正是实测流量在相应流量转换过程中起不到任何校正作用，一旦相应流量转换出现较大偏差，得不到即时的校正，洪水预报会产生较大的偏差。故此类测站应大力开展巡测、间测或校测，若洪水预报出现较大偏差，应立即安排测次校验。
5.相应流量模型转换法
相应流量模型转换法如差分模型法，是目前广泛研究并大有前途的相应流量转换方法。该方法的主要思路是：水位、流量看成一个客观系统的输入和输出，将水位流量的转换关系转换为系统的输入、输出模型，然后采用动态系统理论方法和技术，对这类数学模型进行全面、科学的处理，创建以参证站水位为附加输入的动态差分模型。
动态差分模型使用经过人工实时校正后的相应流量进行模型参数递推和动态跟踪的外延计算，可大大提高报汛精度。动态差分模型计算准确的前提条件是：在进行水位流量关系转换计算时刻之前的逐时段水位—相应流量关系值是准确的，这时外推的相应流量便基本可靠。但是，如果前期的关系失准，则外推计算的结果自然无法可靠，需进行人工跟踪修正水位流量关系，将前一阶段的相应流量校准，避免相应流量转换的误差累计。因此，差分模型在自动化程度上不及落差指数法，且对实测流量有一定的依赖。但从精度的角度而言，因差分模型流量转换仅有1个时段且得到实测流量的及时校正，总体精度以及涨落水面的精度比落差指数模型高，但在峰顶和峰谷时，落差指数法精度略高。
总之，在防汛预报中主要是以相应流量来进行洪水演进和调度操作，若相应流量不准确往往会给预报调度造成较大的误差，因此，应针对测站的洪水特性、水位流量关系类型及可以利用的相关水文信息，编制相应流量的报汛方案，建立水位与流量的转换关系，寻求合适的自动化流量转换模式，在优化测次的条件下，保障相应流量的报汛精度不降低。
2.2.3.3 误差传播分析
选取长江流域华弹站、宜昌站作为代表站，分析测验优化的误差传播。华弹站选取2005年8月6—20日洪水过程，宜昌站选取2002年8月11—30日洪水过程。华弹站—屏山站水情预报方案采用相关图法，宜昌—螺山水情预报方案采用大湖演算模型。
1.华弹站预报屏山误差分析
采用华弹流量实况过程，以及华弹实测过程分别加2%、加5%、减2%、减5%的误差过程进行下游屏山水文站流量计算。分析相应屏山流量预报过程发现：华弹站加、减2%误差计算的屏山流量过程较华弹实际流量预报的屏山流量平均误差分别为1.72%、-1.35%；华弹站加、减5%误差计算的屏山流量过程较华弹实际流量预报的屏山流量平均误差分别为3.83%、-3.80%。初步分析认为华弹—屏山的误差传递率约为0.68～0.86。根据水情预报规范，水情预报许可误差为5%，据此认为华弹流量测次优化后，该站相应报汛流量误差在-7.4%～5.8%范围内时，即可保证误差传播至屏山站后，屏山站流量预报误差满足5%的水情许可预报误差要求。
2.宜昌站预报螺山误差分析
采用宜昌流量实况过程以及宜昌实测过程分别加2%、加5%、减2%、减5%的误差过程进行螺山水位计算。分析相应螺山水位预报过程发现：宜昌站加、减2%误差计算的螺山水位过程较宜昌实际流量预报的螺山水位预报平均误差分别为0.03m、-0.02m；宜昌站加、减5%误差计算的螺山水位过程较宜昌实际流量预报的螺山水位平均误差分别为0.06m、-0.06m。根据水情预报规范，水情预报许可误差为0.1m，据此认为宜昌站流量测次优化后，该站相应报汛流量误差在-8.3%～6.7%范围内时，即可保证误差传播至螺山站后，螺山站水位预报误差满足在水情许可预报误差0.1m范围内。
单站测次优化后所带来的流量误差影响需考虑由于误差传递对下站水情预报的影响，保证下站的水情预报精度在规范允许误差范围之内。故在优化测站测次时，除考虑本站的流量误差在规范规定的范围内外，还应考虑对下游预报误差在规定范围之内。