水文測驗與水文資料收集PPT

1、第三章第三章 水文測驗與水文資料收集水文測驗與水文資料收集 31 水文測站水文測站 32 降水與蒸發(fā)的觀測降水與蒸發(fā)的觀測 33 水位與流量的測算水位與流量的測算 34 泥沙的測算泥沙的測算 35 水文調(diào)查水文調(diào)查 36 水文水文資料收集資料收集31 水文測站水文測站一、測站和站網(wǎng)一、測站和站網(wǎng) 水文測站水文測站：是組織進行水文觀測的基層：是組織進行水文觀測的基層單位，也是收集水文資料的基本場所。單位，也是收集水文資料的基本場所。 水文站網(wǎng)：水文測站在地理上的分布網(wǎng)。水文站網(wǎng)：水文測站在地理上的分布網(wǎng)。1、水文站的種類、水文站的種類基本站基本站 是綜合國民經(jīng)濟各方面的需要而是綜合國民經(jīng)濟各方面

2、的需要而建立的。建立的。 流量站、水位站、雨量站、泥沙站等流量站、水位站、雨量站、泥沙站等專用站專用站 是為某種專門目的或某項特定工程是為某種專門目的或某項特定工程的需要而設立的。的需要而設立的。實驗站實驗站 是為了對某種水文現(xiàn)象的變化規(guī)律是為了對某種水文現(xiàn)象的變化規(guī)律或?qū)δ承┧w做深入研究而設立的?；?qū)δ承┧w做深入研究而設立的。2、水文站密度：我國為、水文站密度：我國為3.56站站/萬萬km2，世，世界界100多個國家的平均值為多個國家的平均值為4.0站站/萬萬km2。3、水文站的主要任務：按統(tǒng)一標準，對指、水文站的主要任務：按統(tǒng)一標準，對指定地點（或斷面）的水文要素進行定地點（或斷面）的

3、水文要素進行系統(tǒng)系統(tǒng)觀測與資料整編觀測與資料整編。4、水文站的觀測項目：、水文站的觀測項目： 水位水位 、流量、流量、 泥沙泥沙 降水、降水、 蒸發(fā)、水溫蒸發(fā)、水溫 冰凍、地下水位的觀測冰凍、地下水位的觀測 泥沙顆粒分析、水化學分析等泥沙顆粒分析、水化學分析等二、水文站的設立二、水文站的設立（一）選擇測驗河段（一）選擇測驗河段原則：原則：1、必須滿足設站的目的和要求；、必須滿足設站的目的和要求；2、便于測驗和資料整編，并保證測驗成果有、便于測驗和資料整編，并保證測驗成果有必要的精度。必要的精度。 3、盡可能照顧生活、交通、通訊上的方便。、盡可能照顧生活、交通、通訊上的方便。 1、基本水尺斷面、

4、基本水尺斷面 測驗河段的中部測驗河段的中部2、流速儀測流斷面、流速儀測流斷面 與基本水尺斷面重合與基本水尺斷面重合 3、浮標測流斷面、浮標測流斷面 浮標上斷面、中斷面和下斷面。浮標上斷面、中斷面和下斷面。（二）布設斷面（二）布設斷面4、比降斷面、比降斷面 比降水尺應布設在基本水尺斷比降水尺應布設在基本水尺斷面的上下游，其間距照下表選定。面的上下游，其間距照下表選定。 不同比降時的上、下比降斷面間距表不同比降時的上、下比降斷面間距表 斷面間距（斷面間距（m） 1002003004005006007008009001000比比 降降（萬分率）（萬分率）6.83.82.82.21.91.61.51.

5、31.21.1斷面布置示意圖斷面布置示意圖（三）布設基線（三）布設基線基線通?；€通常垂直垂直于測流斷面且起點恰在測流于測流斷面且起點恰在測流斷面上。斷面上?；€長度應基線長度應不小于河寬的不小于河寬的0.6倍倍，應取，應取10的的整數(shù)倍。整數(shù)倍。一、名詞解釋一、名詞解釋1、水文站、水文站2、水文站網(wǎng)、水文站網(wǎng)二、水文站的種類二、水文站的種類三、水文站的主要任務三、水文站的主要任務四、測驗河段的選擇原則及各斷四、測驗河段的選擇原則及各斷面的布設面的布設32 降水與蒸發(fā)的觀測降水與蒸發(fā)的觀測一、降水觀測一、降水觀測二、蒸發(fā)觀測二、蒸發(fā)觀測一、降水觀測一、降水觀測 （一）降水觀測的儀器和方法（一）

6、降水觀測的儀器和方法1、雨量器（口徑、雨量器（口徑20cm） 分辨率分辨率0.1mm。兩段。兩段制觀測（制觀測（8時、時、20時）。雨季增加觀測時）。雨季增加觀測段次。段次。 2. 自記雨量計自記雨量計（1）虹吸式）虹吸式分辨率：分辨率：0.1mm（2）翻斗式）翻斗式 雨量器雨量器自記雨量計自記雨量計虹吸式虹吸式翻斗式翻斗式（二）降水資料的整編（二）降水資料的整編 n主要包括：主要包括：1、編制汛期降雨量摘錄表；、編制汛期降雨量摘錄表； 2、統(tǒng)計各種時段最大降水量；、統(tǒng)計各種時段最大降水量； 3、計算日、月、年降水量等。、計算日、月、年降水量等。n日降水量以日降水量以8時時為分界。為分界。 思

7、考 雨量器和自記雨量計所測得的降水量雨量器和自記雨量計所測得的降水量比實際值是偏大還是偏??？為什么？比實際值是偏大還是偏??？為什么？答：偏小。答：偏小。原因主要是：原因主要是：1、風的影響；、風的影響； 2、倒水時器壁沾附；、倒水時器壁沾附； 3、雨水未被倒出前的蒸發(fā)。、雨水未被倒出前的蒸發(fā)。 二、蒸發(fā)觀測二、蒸發(fā)觀測蒸發(fā)有蒸發(fā)有水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)和和陸面蒸發(fā)陸面蒸發(fā)兩種。兩種。水文測站上觀測的通常是水文測站上觀測的通常是水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)。陸面蒸發(fā)：陸面蒸發(fā)：水量平衡法水量平衡法或或經(jīng)驗公式法經(jīng)驗公式法間間接計算。接計算。 （一）水面蒸發(fā)的觀測儀器和方法（一）水面蒸發(fā)的觀測儀器和方法E601型蒸

8、發(fā)器型蒸發(fā)器 觀測水面蒸發(fā)的標準儀觀測水面蒸發(fā)的標準儀器器口徑為口徑為80cm的帶套盆蒸發(fā)器的帶套盆蒸發(fā)器H3000型蒸發(fā)器型蒸發(fā)器水上漂浮蒸發(fā)器水上漂浮蒸發(fā)器大型蒸發(fā)池等。大型蒸發(fā)池等。 E601型蒸發(fā)器型蒸發(fā)器n蒸發(fā)量的觀測每日蒸發(fā)量的觀測每日8時時進行一次。進行一次。nE601的觀測值，與天然水面蒸發(fā)量存在著的觀測值，與天然水面蒸發(fā)量存在著差異。差異。 蒸發(fā)器蒸發(fā)量天然水面蒸發(fā)量K（二）水面蒸發(fā)資料的整理（二）水面蒸發(fā)資料的整理1、對觀測值進行日、月、年蒸發(fā)量的計算；、對觀測值進行日、月、年蒸發(fā)量的計算；2、對有關特征值進行統(tǒng)計。、對有關特征值進行統(tǒng)計。觀測天然KEE一、降水、蒸發(fā)觀測的

9、儀器和方法一、降水、蒸發(fā)觀測的儀器和方法二、降水、蒸發(fā)觀測資料的整編二、降水、蒸發(fā)觀測資料的整編三、日降水量的分界三、日降水量的分界33 水位與流量的測算水位與流量的測算 一、水位觀測一、水位觀測二、流量測驗二、流量測驗三、水位流量關系三、水位流量關系一、水位觀測一、水位觀測n水位水位：江河、湖泊、水庫等水體的自由水：江河、湖泊、水庫等水體的自由水面相對于某一固定基準面的高程稱水位，面相對于某一固定基準面的高程稱水位，以以m計。計。n全國規(guī)定統(tǒng)一采用：全國規(guī)定統(tǒng)一采用：黃?；纥S?；妫ㄒ唬┧挥^測設備和方法（一）水位觀測設備和方法1、水位觀測設備、水位觀測設備（1）水尺）水尺（2）自記水位計

10、（優(yōu)點：記錄連續(xù)、完整、）自記水位計（優(yōu)點：記錄連續(xù)、完整、節(jié)省人力）節(jié)省人力） 水尺的常用型式水尺的常用型式 直立式水尺直立式水尺 傾斜式水尺傾斜式水尺 矮樁式水尺矮樁式水尺 懸錘式水尺懸錘式水尺 直立式水尺直立式水尺直立式水尺（利用橋墩）直立式水尺（利用橋墩）直立式水尺（利用橋墩、石碑）直立式水尺（利用橋墩、石碑）傾斜式水尺2、水位觀測方法、水位觀測方法 用直接觀讀式水尺時，應該讀取水面用直接觀讀式水尺時，應該讀取水面截于水尺上的讀數(shù)，連續(xù)觀讀截于水尺上的讀數(shù)，連續(xù)觀讀23次，取次，取其均值。其均值。 水位水位=水尺零點高程水尺零點高程+水尺讀數(shù)水尺讀數(shù) 水位的觀測時間和次數(shù)水位的觀測時間

11、和次數(shù) 在水位變化不大時，每日在水位變化不大時，每日8時時和和20時時觀測兩次。觀測兩次。在汛期水位漲落急劇時，常需增加測次。在汛期水位漲落急劇時，常需增加測次。 為節(jié)省人力最好采用自記水位計觀測水為節(jié)省人力最好采用自記水位計觀測水位，它能自動將水位變化過程記錄下來。位，它能自動將水位變化過程記錄下來。（二）水位資料的整理（二）水位資料的整理水位資料整編工作內(nèi)容：水位資料整編工作內(nèi)容：1、全年的逐日平均水位表；、全年的逐日平均水位表；2、逐日平均水位過程線圖；、逐日平均水位過程線圖；3、洪水水位摘錄表等。、洪水水位摘錄表等。日平均水位的計算方法日平均水位的計算方法1、算術平均法、算術平均法適用

12、條件適用條件：一日內(nèi)水位變化緩慢，或變化雖：一日內(nèi)水位變化緩慢，或變化雖大，但有若干次等時距觀測的水位記錄大，但有若干次等時距觀測的水位記錄 。式中，式中，n觀測次數(shù)；觀測次數(shù)； Zi第第i次的水位觀測值（次的水位觀測值（m）。）。niiZnZ112、面積包圍法、面積包圍法適用條件：適用條件：一日內(nèi)水位變幅大，觀測時距又不等一日內(nèi)水位變幅大，觀測時距又不等 式中，式中，Z0 , Z1,Zn各次觀測的水位，各次觀測的水位，m； a, bm, n相鄰兩次水位間的時距，相鄰兩次水位間的時距，h。nZnmZcbZbaZaZZnn)(.)()(4811210面積包圍法示意圖面積包圍法示意圖時間（小時）a

13、bcmn水位Z(m)Z0Z1Z2Z3ZmZn-1Zn二、流量測驗二、流量測驗 n流量：單位時間內(nèi)通過江河某一橫斷面的水流量：單位時間內(nèi)通過江河某一橫斷面的水量，以量，以m3/s計。計。n流量斷面平均流速流量斷面平均流速過水斷面面積，即過水斷面面積，即 AvQ 近似法推求流量近似法推求流量n將過水斷面用垂線分成若干部分，先求將過水斷面用垂線分成若干部分，先求出通過各部分面積上的流量出通過各部分面積上的流量qi，qivifi，然后求得全斷面的流量然后求得全斷面的流量n流量測驗工作包括：流量測驗工作包括： 斷面測量、流速測定及流量計算斷面測量、流速測定及流量計算iqQ（一）斷面測量（一）斷面測量起點

14、距D(a) 橫斷面 (b) 平面測船BAC基 線L起點距D(a) 橫斷面起點距D(a) 橫斷面起點距D(a) 橫斷面布置測深垂線布置測深垂線測水深和起點距測水深和起點距測深桿起點距的測量方法起點距的測量方法1、斷面索觀讀法斷面索觀讀法： 這種方法適合于河寬這種方法適合于河寬較小、水上交通不多、有條件架設斷面較小、水上交通不多、有條件架設斷面索的河道測站，精度較高。索的河道測站，精度較高。2、測角交會法測角交會法：在沒有架設斷面索的測站：在沒有架設斷面索的測站上，可用經(jīng)緯儀、平板儀或六分儀平面上，可用經(jīng)緯儀、平板儀或六分儀平面測角交會法測定起點距。測角交會法測定起點距。 斷面索斷面索140130

15、測角交會法測角交會法（1）經(jīng)緯儀岸上交會法：）經(jīng)緯儀岸上交會法：（2）六分儀船上交會法：）六分儀船上交會法：LtgD DLACBLctgD （二）流速測定（二）流速測定測速儀器：流速儀和浮標測速儀器：流速儀和浮標流速儀分為：旋杯式和旋槳式兩種。流速儀分為：旋杯式和旋槳式兩種。流速儀示意圖流速儀示意圖 旋杯式流速儀旋杯式流速儀 旋槳式流速儀旋槳式流速儀 旋杯式流速儀旋杯式流速儀旋槳式流速儀旋槳式流速儀流速儀觀測流速儀觀測水文纜道自動測控水文纜道自動測控1、流速儀測速原理、流速儀測速原理 結(jié)構(gòu)：旋轉(zhuǎn)器、尾翼、附屬機件結(jié)構(gòu)：旋轉(zhuǎn)器、尾翼、附屬機件 n測速原理：利用水流沖擊流速儀的旋杯測速原理：利用水

16、流沖擊流速儀的旋杯或旋槳，同時帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，在裝有信或旋槳，同時帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，在裝有信號的電路上發(fā)出訊號，便可知道在一定號的電路上發(fā)出訊號，便可知道在一定時間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，流速愈大，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)時間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，流速愈大，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)得愈快，流速與轉(zhuǎn)速之間有一定的關系。得愈快，流速與轉(zhuǎn)速之間有一定的關系。流速與轉(zhuǎn)速的關系式流速與轉(zhuǎn)速的關系式式中：式中： v水流速度，水流速度，m/s； N旋轉(zhuǎn)器在旋轉(zhuǎn)器在T秒內(nèi)的總轉(zhuǎn)數(shù)；秒內(nèi)的總轉(zhuǎn)數(shù)；T測速歷時（一般要求不少于測速歷時（一般要求不少于100s），），s； a,b常數(shù)，可通過對儀器的檢定求得。常數(shù)，可通過對儀器的檢定求得。 bTNa2、測速垂線和測點的選擇、測

17、速垂線和測點的選擇n一般在測深垂線中選擇若干條同時兼作測速一般在測深垂線中選擇若干條同時兼作測速垂線垂線 。n 測速垂線數(shù)目，根據(jù)河寬、水深來確定。測速垂線數(shù)目，根據(jù)河寬、水深來確定。 測點數(shù)目和位置一覽表測點數(shù)目和位置一覽表 測點數(shù)目測點數(shù)目 測點位置測點位置（相對水深）（相對水深） 適應水深適應水深 （m） 一點一點 0.6 3.03、測點流速的測定、測點流速的測定 n測速時，將流速儀順次放在每條測速垂測速時，將流速儀順次放在每條測速垂線的各個測點上施測線的各個測點上施測;n記錄各測點的記錄各測點的總轉(zhuǎn)數(shù)總轉(zhuǎn)數(shù)N和和測速歷時測速歷時T。 bTNa（三）流量計算（三）流量計算n方法是：點流速

18、方法是：點流速 垂線平均流速垂線平均流速 部分面積平均流速部分面積平均流速 乘以對應的部分乘以對應的部分斷面面積斷面面積 部分流量部分流量 全斷面流量全斷面流量 1、垂線平均流速的計算、垂線平均流速的計算 垂線平均流速計算公式一覽表垂線平均流速計算公式一覽表 按測點總數(shù)區(qū)按測點總數(shù)區(qū) 分的公式名稱分的公式名稱 計算公式計算公式 適應水深適應水深 （m） 一點法一點法 vmv0.6 3.02、部分平均流速的計算、部分平均流速的計算（1）岸邊部分平均流速計算）岸邊部分平均流速計算n公式：公式：n 0.50.9，一般斜岸取，一般斜岸取0.7，陡岸取，陡岸取0.8。mnnm或11（2）中間部分平均流速

19、的計算）中間部分平均流速的計算n公式：公式：式中：式中： 第第i部分面積對應的部分平均部分面積對應的部分平均流速；流速； 分別為第分別為第i-1及第及第i條測速垂條測速垂線的垂線平均流速。線的垂線平均流速。 iimmi121iiimm、13、部分面積的計算、部分面積的計算岸邊部分按岸邊部分按三角形三角形計算；計算；中間部分按中間部分按梯形梯形計算。計算。 4、部分流量計算、部分流量計算 斷面流量：斷面流量：iiifqiqQ三、水位流量關系三、水位流量關系（一）穩(wěn)定的水位流量關系曲線（一）穩(wěn)定的水位流量關系曲線 水位流量關系曲線外延水位流量關系曲線外延n外延方法：外延方法：（1）面積流速相乘法）

20、面積流速相乘法（2）水力學公式（曼寧公式）延長法）水力學公式（曼寧公式）延長法（二）不穩(wěn)定的水位流量關系曲線（二）不穩(wěn)定的水位流量關系曲線河床沖淤河床沖淤洪水漲落洪水漲落變動回水變動回水ZQ線偏離原曲線線偏離原曲線形成逆時針繩套曲線形成逆時針繩套曲線偏向穩(wěn)定的水位流量偏向穩(wěn)定的水位流量關系曲線的左邊關系曲線的左邊受沖淤影響的水位流量關系曲線受沖淤影響的水位流量關系曲線受洪水漲落影響的水位流量關系曲線受洪水漲落影響的水位流量關系曲線受變動回水影響的水位流量關系曲線受變動回水影響的水位流量關系曲線（三）日平均流量的推求（三）日平均流量的推求 （1）一日內(nèi)水位及其它水力因素變化緩慢時）一日內(nèi)水位及其

21、它水力因素變化緩慢時由日平均水位直接查出日平均流量由日平均水位直接查出日平均流量（2）當一日內(nèi)水位變幅較大時）當一日內(nèi)水位變幅較大時可用瞬時水位求得瞬時流量可用瞬時水位求得瞬時流量按算術平均法或面積包圍法計算日平均流量按算術平均法或面積包圍法計算日平均流量本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)一、名詞解釋：水位一、名詞解釋：水位二、水位、流速觀測設備和方法二、水位、流速觀測設備和方法三、日平均水位和日平均流量的推求三、日平均水位和日平均流量的推求四、斷面流量計算步驟四、斷面流量計算步驟五、使水位流量關系不穩(wěn)定的因素有哪五、使水位流量關系不穩(wěn)定的因素有哪些，各自對水位流量關系曲線有何影些，各自對水位流量關系曲線有何影

22、響？響？34 泥沙的測算泥沙的測算 l懸移質(zhì)：隨水流懸浮前進的小而輕的顆粒，懸移質(zhì)：隨水流懸浮前進的小而輕的顆粒，也稱懸沙。也稱懸沙。n推移質(zhì)：在水流作用下沿河底滾動、跳躍或推移質(zhì)：在水流作用下沿河底滾動、跳躍或滑動前進的重而粗的顆粒，也稱底沙?；瑒忧斑M的重而粗的顆粒，也稱底沙。n河床質(zhì)：組成河床活動層相對靜止的泥沙。河床質(zhì)：組成河床活動層相對靜止的泥沙。泥沙的計量單位泥沙的計量單位1、含沙量：單位體積渾水中所含泥沙的重、含沙量：單位體積渾水中所含泥沙的重量，用量，用 表示，以表示，以kg/m3計。計。2、輸沙率：單位時間內(nèi)通過河流某斷面的、輸沙率：單位時間內(nèi)通過河流某斷面的泥沙重量，用泥沙重

23、量，用Qs表示，以表示，以kg/s計。計。Qs Q3、輸沙量：某時段內(nèi)通過斷面的泥沙重、輸沙量：某時段內(nèi)通過斷面的泥沙重量，用量，用Ws表示，以表示，以 kg或或t計。計。WsQsT4、侵蝕模數(shù)：單位面積上的輸沙量，用、侵蝕模數(shù)：單位面積上的輸沙量，用Ms表示，以表示，以t/km2計。計。 FWMss1、懸移質(zhì)、推移質(zhì)、懸移質(zhì)、推移質(zhì)2、含沙量、輸沙率、輸沙量、含沙量、輸沙率、輸沙量、侵蝕模數(shù)侵蝕模數(shù)35 水文調(diào)查水文調(diào)查一、洪水調(diào)查一、洪水調(diào)查二、暴雨調(diào)查二、暴雨調(diào)查三、枯水調(diào)查三、枯水調(diào)查一、洪水調(diào)查一、洪水調(diào)查洪水調(diào)查：歷史洪水調(diào)查和當年洪水調(diào)查。洪水調(diào)查：歷史洪水調(diào)查和當年洪水調(diào)查。（

24、一）洪水調(diào)查工作的主要內(nèi)容（一）洪水調(diào)查工作的主要內(nèi)容各次洪水發(fā)生時間及相應洪水痕跡調(diào)查；各次洪水發(fā)生時間及相應洪水痕跡調(diào)查；洪痕高程測量及調(diào)查河段的縱橫斷面測量；洪痕高程測量及調(diào)查河段的縱橫斷面測量；推算洪峰流量、洪水總量及重現(xiàn)期等。推算洪峰流量、洪水總量及重現(xiàn)期等。洪痕：最高洪水位所遺留的泥印、水跡、人工標記洪痕：最高洪水位所遺留的泥印、水跡、人工標記以及一切能夠代表最高洪水位到達位置的標志物。以及一切能夠代表最高洪水位到達位置的標志物。（二）洪峰流量的估算（二）洪峰流量的估算1、水位流量關系曲線法、水位流量關系曲線法 洪痕洪痕 歷史洪水位高程歷史洪水位高程 延長延長ZQ曲線曲線 歷史洪水洪峰流量。歷史洪水洪峰流量。 2、比降面積法、比降面積法 式中，式中，A相當于最高水位時的過水斷面相當于最高水位時的過水斷面 面積，面積，m2； R相應的水力半徑，相應的水力半徑，m； J水力比降；水力比降； n糙率。糙率。21321JARnQm（三）洪水總量和洪水過程線的推求（三）洪水總量和洪水過程線