(完整版)水文测验与水文资料收集PPT

第三章水文测验与水文资料收集§3—1水文测站§3—2降水与蒸发的观测§3—3水位与流量的测算§3—4泥沙的测算§3—5水文调查§3—6水文资料收集§3—1水文测站一、测站和站网水文测站：是组织进行水文观测的基层单位，也是收集水文资料的基本场所。水文站网：水文测站在地理上的分布网。1、水文站的种类基本站是综合国民经济各方面的需要而建立的。流量站、水位站、雨量站、泥沙站等专用站是为某种专门目的或某项特定工程的需要而设立的。实验站是为了对某种水文现象的变化规律或对某些水体做深入研究而设立的。2、水文站密度：我国为3.56站/万km2，世界100多个国家的平均值为4.0站/万km2。3、水文站的主要任务：按统一标准，对指定地点（或断面）的水文要素进行系统观测与资料整编。4、水文站的观测项目：水位、流量、泥沙降水、蒸发、水温冰冻、地下水位的观测泥沙颗粒分析、水化学分析等二、水文站的设立（一）选择测验河段原则：1、必须满足设站的目的和要求；2、便于测验和资料整编，并保证测验成果有必要的精度。3、尽可能照顾生活、交通、通讯上的方便。1、基本水尺断面测验河段的中部2、流速仪测流断面与基本水尺断面重合3、浮标测流断面浮标上断面、中断面和下断面。（二）布设断面4、比降断面比降水尺应布设在基本水尺断面的上下游，其间距照下表选定。不同比降时的上、下比降断面间距表断面间距（m）1002003004005006007008009001000比降（万分率）6.83.82.82.21.91.61.51.31.21.1断面布置示意图（三）布设基线基线通常垂直于测流断面且起点恰在测流断面上。基线长度应不小于河宽的0.6倍，应取10的整数倍。本节小结一、名词解释1、水文站2、水文站网二、水文站的种类三、水文站的主要任务四、测验河段的选择原则及各断面的布设§3—2降水与蒸发的观测一、降水观测二、蒸发观测一、降水观测（一）降水观测的仪器和方法1、雨量器（口径20cm）分辨率0.1mm。两段制观测（8时、20时）。雨季增加观测段次。2.自记雨量计（1）虹吸式分辨率：0.1mm（2）翻斗式雨量器自记雨量计虹吸式翻斗式（二）降水资料的整编主要包括：1、编制汛期降雨量摘录表；2、统计各种时段最大降水量；3、计算日、月、年降水量等。日降水量以8时为分界。思考雨量器和自记雨量计所测得的降水量比实际值是偏大还是偏小？为什么？答：偏小。原因主要是：1、风的影响；2、倒水时器壁沾附；3、雨水未被倒出前的蒸发。二、蒸发观测蒸发有水面蒸发和陆面蒸发两种。水文测站上观测的通常是水面蒸发。陆面蒸发：水量平衡法或经验公式法间接计算。（一）水面蒸发的观测仪器和方法E—601型蒸发器——观测水面蒸发的标准仪器口径为80cm的带套盆蒸发器ΓΓH—3000型蒸发器水上漂浮蒸发器大型蒸发池等。E—601型蒸发器蒸发量的观测每日8时进行一次。E—601的观测值，与天然水面蒸发量存在着差异。蒸发器蒸发量天然水面蒸发量K（二）水面蒸发资料的整理1、对观测值进行日、月、年蒸发量的计算；2、对有关特征值进行统计。观测天然KEE本节小结一、降水、蒸发观测的仪器和方法二、降水、蒸发观测资料的整编三、日降水量的分界§3—3水位与流量的测算一、水位观测二、流量测验三、水位流量关系一、水位观测水位：江河、湖泊、水库等水体的自由水面相对于某一固定基准面的高程称水位，以m计。全国规定统一采用：黄海基面（一）水位观测设备和方法1、水位观测设备（1）水尺（2）自记水位计（优点：记录连续、完整、节省人力）水尺的常用型式①直立式水尺②倾斜式水尺③矮桩式水尺④悬锤式水尺直立式水尺直立式水尺（利用桥墩）直立式水尺（利用桥墩、石碑）倾斜式水尺2、水位观测方法用直接观读式水尺时，应该读取水面截于水尺上的读数，连续观读2～3次，取其均值。水位=水尺零点高程+水尺读数水位的观测时间和次数在水位变化不大时，每日8时和20时观测两次。在汛期水位涨落急剧时，常需增加测次。为节省人力最好采用自记水位计观测水位，它能自动将水位变化过程记录下来。（二）水位资料的整理水位资料整编工作内容：1、全年的逐日平均水位表；2、逐日平均水位过程线图；3、洪水水位摘录表等。日平均水位的计算方法1、算术平均法适用条件：一日内水位变化缓慢，或变化虽大，但有若干次等时距观测的水位记录。式中，n——观测次数；Zi——第i次的水位观测值（m）。niiZnZ112、面积包围法适用条件：一日内水位变幅大，观测时距又不等式中，Z0,Z1,…Zn——各次观测的水位，m；a,b…m,n——相邻两次水位间的时距，h。nZnmZcbZbaZaZZnn)(......)()(4811210面积包围法示意图时间（小时）abcmn水位Z(m)Z0Z1Z2Z3ZmZn-1Zn二、流量测验流量：单位时间内通过江河某一横断面的水量，以m3/s计。流量＝断面平均流速×过水断面面积，即AvQ近似法推求流量将过水断面用垂线分成若干部分，先求出通过各部分面积上的流量qi，qi＝vifi，然后求得全断面的流量流量测验工作包括：断面测量、流速测定及流量计算iqQ（一）断面测量起点距D(a)横断面(b)平面测船BAC基线L起点距D(a)横断面起点距D(a)横断面起点距D(a)横断面布置测深垂线测水深和起点距测深杆起点距的测量方法1、断面索观读法：这种方法适合于河宽较小、水上交通不多、有条件架设断面索的河道测站，精度较高。2、测角交会法：在没有架设断面索的测站上，可用经纬仪、平板仪或六分仪平面测角交会法测定起点距。断面索140130测角交会法（1）经纬仪岸上交会法：（2）六分仪船上交会法：LtgDDLACBLctgD（二）流速测定测速仪器：流速仪和浮标流速仪分为：旋杯式和旋桨式两种。流速仪示意图旋杯式流速仪旋桨式流速仪旋杯式流速仪旋桨式流速仪流速仪观测水文缆道自动测控1、流速仪测速原理结构：旋转器、尾翼、附属机件测速原理：利用水流冲击流速仪的旋杯或旋桨，同时带动转轴转动，在装有信号的电路上发出讯号，便可知道在一定时间内的旋转次数，流速愈大，转轴转得愈快，流速与转速之间有一定的关系。流速与转速的关系式式中：v——水流速度，m/s；N——旋转器在T秒内的总转数；T——测速历时（一般要求不少于100s），s；a,b——常数，可通过对仪器的检定求得。bTNa2、测速垂线和测点的选择一般在测深垂线中选择若干条同时兼作测速垂线。测速垂线数目，根据河宽、水深来确定。测点数目和位置一览表测点数目测点位置（相对水深）适应水深（m）一点0.61.5二点0.2、0.81.5~2.0三点0.2、0.6、0.82.0~3.0五点0.0、0.2、0.6、0.8、1.03.03、测点流速的测定测速时，将流速仪顺次放在每条测速垂线的各个测点上施测;记录各测点的总转数N和测速历时T。bTNa（三）流量计算方法是：点流速垂线平均流速部分面积平均流速乘以对应的部分断面面积部分流量全断面流量1、垂线平均流速的计算垂线平均流速计算公式一览表按测点总数区分的公式名称计算公式适应水深（m）一点法vm＝v0.61.5二点法vm＝1/2（v0.2＋v0.8）1.5~2.0三点法vm＝1/3（v0.2＋v0.6＋v0.8）2.0~3.0五点法vm＝1/10（v0.0＋3v0.2＋3v0.6＋2v0.8＋v1.0）3.02、部分平均流速的计算（1）岸边部分平均流速计算公式：＝0.5～0.9，一般斜岸取0.7，陡岸取0.8。mnnm或11（2）中间部分平均流速的计算公式：式中：——第i部分面积对应的部分平均流速；——分别为第i-1及第i条测速垂线的垂线平均流速。iimmi121iiimm、13、部分面积的计算岸边部分按三角形计算；中间部分按梯形计算。4、部分流量计算断面流量：iiifqiqQ三、水位流量关系（一）稳定的水位流量关系曲线水位～流量关系曲线外延外延方法：（1）面积流速相乘法（2）水力学公式（曼宁公式）延长法（二）不稳定的水位流量关系曲线河床冲淤洪水涨落变动回水Z～Q线偏离原曲线形成逆时针绳套曲线偏向稳定的水位流量关系曲线的左边受冲淤影响的水位流量关系曲线受洪水涨落影响的水位流量关系曲线受变动回水影响的水位流量关系曲线（三）日平均流量的推求（1）一日内水位及其它水力因素变化缓慢时由日平均水位直接查出日平均流量（2）当一日内水位变幅较大时可用瞬时水位求得瞬时流量按算术平均法或面积包围法计算日平均流量本节小结一、名词解释：水位二、水位、流速观测设备和方法三、日平均水位和日平均流量的推求四、断面流量计算步骤五、使水位～流量关系不稳定的因素有哪些，各自对水位～流量关系曲线有何影响？§3—4泥沙的测算悬移质：随水流悬浮前进的小而轻的颗粒，也称悬沙。推移质：在水流作用下沿河底滚动、跳跃或滑动前进的重而粗的颗粒，也称底沙。河床质：组成河床活动层相对静止的泥沙。泥沙的计量单位1、含沙量：单位体积浑水中所含泥沙的重量，用表示，以kg/m3计。2、输沙率：单位时间内通过河流某断面的泥沙重量，用Qs表示，以kg/s计。Qs＝Q3、输沙量：某时段内通过断面的泥沙重量，用Ws表示，以kg或t计。Ws＝QsT4、侵蚀模数：单位面积上的输沙量，用Ms表示，以t/km2计。FWMss本节小结1、悬移质、推移质2、含沙量、输沙率、输沙量、侵蚀模数§3—5水文调查一、洪水调查二、暴雨调查三、枯水调查一、洪水调查洪水调查：历史洪水调查和当年洪水调查。（一）洪水调查工作的主要内容各次洪水发生时间及相应洪水痕迹调查；洪痕高程测量及调查河段的纵横断面测量；推算洪峰流量、洪水总量及重现期等。洪痕：最高洪水位所遗留的泥印、水迹、人工标记以及一切能够代表最高洪水位到达位置的标志物。（二）洪峰流量的估算1、水位流量关系曲线法洪痕历史洪水位高程延长Z~Q曲线历史洪水洪峰流量。2、比降面积法式中，A——相当于最高水位时的过水断面面积，m2；R——相应的水力半径，m；J——水力比降；n——糙率。21321JARnQm（三）洪水总量和洪水过程线的推求根据调查到的洪水涨落情况，绘制洪水过程线。洪水过程线包围的面积即为洪水总量。（四）调查成果的整理对计算的洪峰流量、洪水总量应尽可能与上下游、干支流的洪水作对照检查，进行合理性分析。二、暴雨调查暴雨调查:历史暴雨调查和近期暴雨调查。通过当地群众回忆：当时雨势地面坑塘积水露天器皿接水等情况三、枯水调查枯水调查常与洪水调查同时进行，基本方法相似。§3—6水文资料的收集一、水文年鉴二、区域性水文分析成果一、水文年鉴水文年鉴按流域、干支流、上下游共分10卷74册。水文年鉴的主要内容有：测站分布图，水文站基本情况，各测站的水位、流量、泥沙、水温、水化学、冰凌、地下水、降水、蒸发等资料。二、区域性水文分析成果《水文手册》《水文图集》《暴雨洪水图集》或《暴雨洪水查算手册》，又可统称为《暴雨径流查算图表》本章小结一、降水、水面蒸发、水位观测仪器和方法二、降水、蒸发、水位资料的整编三、日平均水位和日平均流量的推求四、泥沙的计量单位。