水利信息技術(shù)第二章規(guī)劃和前期準(zhǔn)備.ppt

1 第二章規(guī)劃和前期準(zhǔn)備 水利測站 1 水利站網(wǎng) 2 水利信息的收集途徑 3 2 第一節(jié)水利測站 一 測站二 測站的分類三 不同類型的監(jiān)測站 3 第一節(jié)水利測站 在河流上或流域內(nèi)設(shè)立的 按一定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常收集和提供水文要素資料的各種水利觀測現(xiàn)場的總稱 水利測站按目的和作用分為基本站 實(shí)驗(yàn)站 專用站和輔助站 一 測站的概念 二 測站的分類 4 基本站 基本站是為綜合需要的公用目的 經(jīng)統(tǒng)一規(guī)劃而建立的水文測站 基本站的工作應(yīng)根據(jù)國家頒布的水文測驗(yàn)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行觀測 測驗(yàn) 獲取的資料必須整編刊印或以其它方式長期存儲(chǔ) 實(shí)驗(yàn)站 實(shí)驗(yàn)站是為深入研究某些專門問題而設(shè)立的水文測站 實(shí)驗(yàn)站也可兼作基本站 專用站 是為特定的目的而設(shè)立的水文測站 一般由部門自行設(shè)立 其觀測項(xiàng)目 要求及測站的撤銷與轉(zhuǎn)移由該部門自行規(guī)定 輔助站 是為幫助某些基本站正確控制水文情勢變化而設(shè)立的水文測站 輔助站的觀測項(xiàng)目一定較少 第一節(jié)水利測站 5 基本站按測驗(yàn)項(xiàng)目可分為水位站 流量站 雨量站 蒸發(fā)站 泥沙站 水質(zhì)站以及地下觀測井等 流量站 通常稱作水文站 均應(yīng)觀測水位 有的還兼測泥沙 雨量 水面蒸發(fā) 水質(zhì) 水位站也可兼測雨量 水面蒸發(fā) 水文測站按控制面積大小可分為大河站 區(qū)域站 小河站 第一節(jié)水利測站 6 第一節(jié)水利測站 基本流量站的分類按精度分為三類水文站 一類精度站 精度應(yīng)達(dá)到現(xiàn)有測驗(yàn)手段和方法所取得的可能精度 主要任務(wù)是收集 探索水文特征值在時(shí)間上和沿河長的變化規(guī)律上所需要長系列樣本和防汛需要資料 一般布設(shè)在大河的干流上 二類精度站 精度可按測驗(yàn)條件擬定 任務(wù)是收集 探索水文特征值沿河長的變化規(guī)律上所需要的具有代表性的系列資料 一般為區(qū)域代表站 三類精度站 精度應(yīng)達(dá)到設(shè)站任務(wù)的要求 任務(wù)是收集 探索小河在各種下墊面條件下 產(chǎn)匯流規(guī)律 徑流變化規(guī)律及水文分析計(jì)算等所需代表性資料 一般設(shè)在有代表性的小河上 7 三 不同類型的監(jiān)測站 第一節(jié)水利測站 8 9 10 11 第二節(jié)水利站網(wǎng) 一 水利站網(wǎng)及作用二 站網(wǎng)規(guī)劃與調(diào)整三 布設(shè)原則 12 一 水利站網(wǎng)及其作用 水利站網(wǎng) 水利站網(wǎng)是在一定地區(qū) 按一定原則 用適當(dāng)數(shù)量的各類水利測站構(gòu)成的水利資料收集系統(tǒng) 由基本站組成的站網(wǎng) 稱為基本水利站網(wǎng) 把收集某一項(xiàng)資料的水利測站組合在一起則構(gòu)成該項(xiàng)目的站網(wǎng) 如流量站網(wǎng) 水位站網(wǎng) 雨量站網(wǎng) 蒸發(fā)站網(wǎng) 泥沙站網(wǎng) 水質(zhì)站網(wǎng) 田間試驗(yàn)站以及地下觀測井網(wǎng)等 通常所稱的水利站網(wǎng) 就是這些單項(xiàng)觀測站網(wǎng)的總稱 第二節(jié)水利站網(wǎng) 13 第二節(jié)水利站網(wǎng) 因?yàn)閱蝹€(gè)測站觀測到的水利要素其信息只代表了站址處的水文情況 而流域上的水利情況則須在流域內(nèi)的一些適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)布站觀測 這些測站在地理上的分布網(wǎng)稱為水利站網(wǎng) 廣義的站網(wǎng)是指測站及其管理機(jī)構(gòu)所組成的信息采集與處理體系 水利站網(wǎng)布站的原則是 通過所設(shè)站網(wǎng)采集到的水利信息經(jīng)過整理分析后 達(dá)到可以內(nèi)插流域內(nèi)任何地點(diǎn)水利要素的特征值 這也就是水利站網(wǎng)的作用 14 二 水利站網(wǎng)規(guī)劃 簡稱站網(wǎng)規(guī)劃 與調(diào)整 站網(wǎng)規(guī)劃 站網(wǎng)規(guī)劃是制定一個(gè)地區(qū) 流域 水利測站總體布局的各項(xiàng)工作的總稱 其基本內(nèi)容有 進(jìn)行水利分區(qū) 確定站網(wǎng)密度 選定設(shè)站位置 擬定設(shè)站年限 各類站網(wǎng)的協(xié)調(diào)配套 編制經(jīng)費(fèi)預(yù)算 制定實(shí)施計(jì)劃 站網(wǎng)調(diào)整 由于大規(guī)模的人類活動(dòng)會(huì)影響和改變天然河流的產(chǎn)流 匯流 枯水及來水條件 由于經(jīng)濟(jì)水平 測驗(yàn)手段的提高 以及由于人們對地區(qū)水文規(guī)律的認(rèn)識(shí)加深 應(yīng)定期或適時(shí)地分析檢驗(yàn)站網(wǎng)存在的問題 進(jìn)行站網(wǎng)調(diào)整 第二節(jié)水利站網(wǎng) 15 一 站網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容 1 進(jìn)行水文分區(qū)2 確定站網(wǎng)密度3 選定布設(shè)位置4 擬定設(shè)站年限5 各類站網(wǎng)的協(xié)調(diào)配套6 編制經(jīng)費(fèi)預(yù)算 制定實(shí)施方案 目的是在分區(qū)內(nèi)布設(shè)區(qū)域代表站 以滿足內(nèi)插水文特征值 單位面積上水文測站的站數(shù) 是衡量地區(qū)發(fā)展水平的一個(gè)指標(biāo) 第二節(jié)水利站網(wǎng) 16 二 水文分區(qū) 第二節(jié)水利站網(wǎng) 根據(jù)地區(qū)的氣候 水文特征和自然地理?xiàng)l件所劃分的不同的區(qū)域稱為水文分區(qū) 高大的山脊 山地到平原的轉(zhuǎn)折 湖泊 沼澤 水網(wǎng) 荒漠的邊緣 地質(zhì) 土壤 植被和地貌形態(tài)等發(fā)生顯著變化的地點(diǎn) ?？勺鳛榉謪^(qū)的邊界 如果有一定數(shù)量的測站和一定實(shí)測年限的水文資料時(shí) 應(yīng)以內(nèi)插水文要素某一精度指標(biāo)為依據(jù) 確定水文分區(qū) 17 三 基本水利站網(wǎng)的布設(shè)原則 一 基本流量站網(wǎng)的布設(shè)原則由于河流有大小 干支流的區(qū)分 因此流量站網(wǎng)的布設(shè)原則也不相同 控制面積在3000平方公里以上的大河干流流量站 稱為大河控制站 干旱區(qū)在300 500平方公里以下 濕潤區(qū)在300平方公里以下的河流上設(shè)立的流量站 稱為小河站 其余天然河流上設(shè)立的流量站 稱為區(qū)域代表站 第二節(jié)水利站網(wǎng) 18 大河控制站的主要任務(wù) 為江河治理 防汛抗旱 制定大規(guī)模水資源開發(fā)規(guī)劃以及重大工程的興建 系統(tǒng)的收集資料 小河站的主要任務(wù) 是為研究暴雨洪水產(chǎn)流 匯流 產(chǎn)沙 輸沙的規(guī)律而收集資料 在大中河流的空白地區(qū)往往也需要小河站來補(bǔ)充 滿足地理內(nèi)插和資料移用的需要 區(qū)域代表站的主要作用是控制流量特征值的空間分布 探索徑流資料的移用技術(shù) 解決任何水文分區(qū)內(nèi)任意地點(diǎn)的流量特征值 或流量資料的內(nèi)插與計(jì)算問題 第二節(jié)水利站網(wǎng) 19 線的原則適用大河站的布設(shè)原則 在干流沿線布站 相鄰站址距離要滿足徑流特征值沿河長插補(bǔ)的精度要求 兩站之間的徑流內(nèi)插誤差控制在 5 10 并滿足沿河長進(jìn)行水文情報(bào)預(yù)報(bào)的要求 因此數(shù)量不能過少 由此可確定布站數(shù)量的上限 由于實(shí)測流量均有誤差 上 下游相鄰站之間如果距離太小 則很難區(qū)分沿河長的徑流變化與測驗(yàn)誤差之間的差別 要求兩站之間的徑流變化率在10 15 之間 由此可確定布站數(shù)量的下限 第二節(jié)水利站網(wǎng) 20 第二節(jié)水利站網(wǎng) 21 22 設(shè)分別代表水文站1 2 3 4的年平均徑流量和控制面積 則要求滿足 自然地理比較一致時(shí) 可用面積代替徑流計(jì)算 即 第二節(jié)水利站網(wǎng) 23 區(qū)域原則適用于區(qū)域 中 小河流 代表站的布設(shè)原則 根據(jù)氣候 下墊面等自然地理因素或年降水與徑流關(guān)系以及流域模型的產(chǎn) 匯流參數(shù)等因素綜合考慮進(jìn)行水文分區(qū) 在水文分區(qū)內(nèi)選擇代表性較好的流域布設(shè)測站 這就是區(qū)域原則 適用于流域面積為200 5000 南方的流域?yàn)?00 3000 的中 小流域 這些站的資料 可以用來進(jìn)行相似河流的水文計(jì)算或移用到下墊面條件相似的無資料地區(qū) 在進(jìn)行具體分區(qū)時(shí) 要根據(jù)各地實(shí)際情況而定 以下一些地點(diǎn) 是較好的水文區(qū)界 高的分水嶺 第二節(jié)水利站網(wǎng) 24 對潮濕空氣起阻礙作用 使迎風(fēng)面與背風(fēng)面的降水發(fā)生明顯變化 地形轉(zhuǎn)折點(diǎn) 如平原 丘陵 山區(qū)的分界處 植被條件變化界 如林區(qū) 草原區(qū) 農(nóng)業(yè)區(qū)等分界處 地質(zhì)條件顯著變化界及較大面積的湖泊區(qū) 沼澤區(qū)的區(qū)界等 在任意水文分區(qū)內(nèi) 沿徑流深等值線的梯度方向 布站不宜過密 也不宜過稀 決定站網(wǎng)密度下限的年徑流特征值內(nèi)插 允許相對誤差采用 5 10 決定站網(wǎng)密度上限的年徑流特征值遞變率 采用10 15 對于分析計(jì)算較困難的地區(qū) 在水文分區(qū)內(nèi) 可按面積進(jìn)行分級 一般情況下 分為4 7級 每級設(shè)1 2個(gè)站 第二節(jié)水利站網(wǎng) 25 分類原則適用于小河站的布設(shè)原則 小河流數(shù)目眾多 用區(qū)域原則布站不經(jīng)濟(jì) 雖然這類小河流域特性差異較大 但小流域的植被 土壤 地質(zhì)等因素比較單一 占主導(dǎo)地位的單項(xiàng)因素因素 較靈敏地直接影響徑流的形成和變化 流域越小 單項(xiàng)因素的影響越顯著 因此 應(yīng)按下墊面分類原則來布站 即按自然地理?xiàng)l件如濕潤地區(qū) 沙漠 黃土高原等劃分大區(qū) 按植被 土壤 地質(zhì)等下墊面因素進(jìn)行分類 同一類型按流域面積大小分級 并考慮流域坡度 形狀等因素進(jìn)行布站 布站的數(shù)量 以能妥善確定產(chǎn) 匯流參數(shù)的要求為準(zhǔn) 據(jù)此布設(shè)的小河站所收集的資料 可移用到無水文資料的相似小河上 第二節(jié)水利站網(wǎng) 26 二 基本水位站網(wǎng)的布設(shè)原則布設(shè)水位站網(wǎng)的目的用以控制水位沿河流 水庫湖泊上的轉(zhuǎn)折變化 布設(shè)水位站網(wǎng)的原則 相鄰站之間的距離下限 落差不被觀測誤差所淹沒 相鄰站之間的距離上限 滿足內(nèi)插精度要求 滿足防汛抗旱 分洪滯洪 引水排水 水利工程及交通運(yùn)輸工程的管理運(yùn)行需要 第二節(jié)水利站網(wǎng) 27 布設(shè)水位站示意圖 三 基本泥沙站網(wǎng)布設(shè)原則布設(shè)泥沙站網(wǎng)的目的為流域規(guī)劃 水庫閘壩設(shè)計(jì) 防洪與河道整治 灌溉放淤 城市供水 水利工程的管理運(yùn)用 水土保持效益的估計(jì) 探索泥沙對污染物的解吸與遷移作用 以及有關(guān)的科學(xué)研究提供基本資料 第二節(jié)水利站網(wǎng) 28 布設(shè)泥沙站網(wǎng)的原則泥沙也分大河站 小河站及區(qū)域代表站 區(qū)域大河站布站原則 以控制多年平均輸沙量的沿程變化為主要目標(biāo) 區(qū)域代表站和小河站布站原則 控制輸沙模數(shù)為主要目標(biāo) 采用與流量站網(wǎng)布設(shè)相類似的原則確定布站數(shù)量 第二節(jié)水利站網(wǎng) 29 四 布設(shè)雨量站網(wǎng)的原則 第二節(jié)水利站網(wǎng) 能控制面雨量的精度 在雨洪區(qū) 暴雨區(qū)站網(wǎng)應(yīng)較密 在干旱區(qū) 非暴雨區(qū)可較稀 雨量站在面上的分布要均勻 且應(yīng)考慮在不同高度上的分布 尤其是對降水有明顯影響的分水嶺 要在不同高度上布站 應(yīng)滿足流量站網(wǎng) 蒸發(fā)站和地下水站網(wǎng)的配套要求 30 五 布設(shè)蒸發(fā)站網(wǎng)的原則 第二節(jié)水利站網(wǎng) 在面上分布要大致均勻 以滿足繪制年蒸發(fā)量 部分地區(qū)為月總量 等值線圖的要求 在蒸發(fā)量變化較大的濱海區(qū) 蒸發(fā)總量較大的干旱區(qū) 大型水體較多的湖泊 水庫區(qū)及大型灌區(qū)等應(yīng)適當(dāng)加密 在高程起伏變化較大的山區(qū) 為保證相鄰蒸發(fā)站間相對的高程差不致過大 也應(yīng)適當(dāng)加密 31 六 布設(shè)水質(zhì)站網(wǎng)的原則 第二節(jié)水利站網(wǎng) 水質(zhì)站一般布設(shè)在干流控制段 較大支流匯入口 大型或重要水體出入口 入海河流的河口處 河流出入國境的把口處 大中城市附近 工礦企業(yè)集中區(qū) 大型灌區(qū)及風(fēng)景區(qū) 不同地質(zhì)區(qū) 泉水豐富區(qū) 地方病發(fā)病區(qū)和自然資源保護(hù)區(qū)等 32 第三節(jié)水利信息的收集途徑 一 收集任務(wù)與途徑二 測站的設(shè)立三 水利調(diào)查 33 1 水利信息收集工作的任務(wù)是 根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要 進(jìn)行水文站網(wǎng)的規(guī)劃與測站布設(shè) 通過定位觀測 巡回測驗(yàn) 水文調(diào)查等方法 對各種水文要素 如水位 水溫 冰情 流量 泥沙 降雨 蒸發(fā) 水質(zhì)等 農(nóng)田情況進(jìn)行定位觀測和分析 經(jīng)整編 刊印 或存儲(chǔ) 成為系統(tǒng)水文資料 如水文年鑒等 直接為農(nóng)業(yè)與水利水電工程規(guī)劃 設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理等提供水利信息 為國防建設(shè)及其它國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù) 第三節(jié)水利信息收集的途徑 一 收集任務(wù)與途徑 34 2 收集水利資料的基本途徑按測驗(yàn)工作方式的不同 收集水利資料的基本途徑可分為駐測 巡測和水利調(diào)查 駐測 所謂駐測 就是水利觀測人員常駐河流或流域內(nèi)的固定觀測站點(diǎn)上對流量 水位 降水量等水文要素所進(jìn)行的觀測 駐測是我國收集水利資料最基本的方式 所收集的大量水文資料 在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了巨大的作用 第三節(jié)水利信息收集的途徑 35 巡測 巡測是水文觀測人員以巡回流動(dòng)的方式定期或不定期地對一個(gè)地區(qū)或流域內(nèi)的各觀測點(diǎn)進(jìn)行流量等水利要素的觀測 巡測是解決測站無人值守問題的重要手段 無人值守測站 根據(jù)資料傳輸方式的不同可分為遙測及非遙測兩種 非遙測站是定期派人到測站取回資料 檢查維修儀器設(shè)備 定期或不定期地進(jìn)行巡測 所獲得的資料是滯時(shí)資料 第三節(jié)水利信息收集的途徑 36 遙測站是利用現(xiàn)代化的測驗(yàn)通訊手段施測和傳送資料 并可以經(jīng)常監(jiān)視測站儀器的運(yùn)轉(zhuǎn)情況所獲得的資料是實(shí)時(shí)資料 水利調(diào)查 水文調(diào)查是為彌補(bǔ)水利基本站網(wǎng)定位觀測的不足或其它特定目的 采用勘測 調(diào)查 考證等手段而進(jìn)行的收集水利數(shù)據(jù)及有關(guān)資料的工作 因此 水利調(diào)查是水利測驗(yàn)工作的重要組成部分 第三節(jié)水利信息收集的途徑 37 設(shè)站工作的內(nèi)容 主要內(nèi)容有 設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn)并引測其高程 繪制地形圖和水流平面圖并據(jù)此確定斷面方向 布設(shè)測驗(yàn)斷面 基線與高程基點(diǎn) 布置各種測量標(biāo)志 建立水位觀測設(shè)備 測流設(shè)備及其它各種輔助觀測設(shè)備 填寫測站考證簿 1 斷面的布設(shè)根據(jù)不同用途 水文站應(yīng)布設(shè) 基本水尺斷面 流速儀測流斷面 浮標(biāo)測流斷面及上 下輔助斷面 比降斷面 包括上 下比降斷面 斷面布設(shè)如下圖所示 第三節(jié)水利信息收集的途徑 二 測站的設(shè)立 38 第三節(jié)水利信息收集的途徑 二 測站的設(shè)立 39 第三節(jié)水利信息收集的途徑 二 測站的設(shè)立 2 流速儀測流斷面的布設(shè)流速儀測流斷面應(yīng)選擇河岸順直 等高線走向大致平順和水流集中的河段中央 最好與基本水尺斷面 浮標(biāo)中斷面和比降斷面重疊布設(shè) 配合使用 測流斷面應(yīng)與流向垂直 當(dāng)流向偏角超過10度是 應(yīng)布設(shè)新的垂直于流向的斷面 但新斷面于原斷面之間不應(yīng)有水量加入或流出 40 第三節(jié)水利信息收集的途徑 二 測站的設(shè)立 3 浮標(biāo)法測流斷面的布設(shè)浮標(biāo)法測流斷面應(yīng)布設(shè)浮標(biāo)上 中 下斷面 浮標(biāo)測流的中斷面宜與流速儀法測流斷面和基本水尺斷面重合 上 下浮標(biāo)斷面必須平行于浮標(biāo)中斷面并等距 上 下浮標(biāo)斷面間距離的決定主要取決于測速時(shí)的記時(shí)誤差 上 下浮標(biāo)斷面間的測距誤差及對測速精度的要求 記時(shí)誤差為1秒 忽略測距誤差及測速誤差要求不超過2 時(shí) 上 下浮標(biāo)間的距離應(yīng)不小于50倍的最大斷面平均流速 41 第三節(jié)水利信息收集的途徑 二 測站的設(shè)立 4 比降斷面的布設(shè)比降斷面一般設(shè)置在基本水尺斷面的上 下游 設(shè)比降上 中 下斷面 當(dāng)斷面上水面有明顯的橫比降時(shí) 應(yīng)在兩岸設(shè)立水尺觀讀水位 上 下比降斷面的間距 應(yīng)使水面落差遠(yuǎn)大于落差的觀測誤差 5 基線的布設(shè)在測驗(yàn)河段進(jìn)行水位測驗(yàn)時(shí) 用經(jīng)緯儀或六分儀測角交會(huì)法推求測驗(yàn)垂線在斷面上的位置 起點(diǎn)距 而在岸上布設(shè)的線段 稱為基線 42 第三節(jié)水利信息收集的途徑 三 水利調(diào)查方法與設(shè)備 根據(jù)調(diào)查的內(nèi)容和目的的不同 水利調(diào)查可分為4類 流域基本情況調(diào)查 以系統(tǒng)掌握流域基本情況建立調(diào)查檔案為目的而進(jìn)行調(diào)查 水量調(diào)查 以解決受人類活動(dòng)影響的水文資料的還原或水量平衡計(jì)算為目的的水量調(diào)查 暴雨 洪水及枯水調(diào)查 以完整地收集各站水文征值資料為目的而進(jìn)行的暴雨 洪水及枯水調(diào)查 專項(xiàng)水利調(diào)查 為專門目的需要而進(jìn)行的調(diào)