清華大學(xué)水文信息技術(shù)流量測驗摘要學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1清華大學(xué)水文信息技術(shù)清華大學(xué)水文信息技術(shù) 流量流量(liling)測驗測驗摘要摘要第一頁，共108頁。2第一節(jié)第一節(jié) 概述概述(i (i sh)sh)l 意義意義(yy) 一、測流意義一、測流意義(yy)、目的、目的 l 目的目的 流量數(shù)值是各種水工建筑物的規(guī)劃、設(shè)計和管理的重要依據(jù)。 流量是江河、湖泊、水庫等水體的重要水文特征值，它決定水資源利用的可能性。 如城市給水、排水、航運、引水和分流等措施都需要流量資料。第1頁/共108頁第二頁，共108頁。3二、測流方法二、測流方法(fngf) flow (fngf) flow measurement method measurement

2、method 流速面積法；水力學(xué)方法；物理(wl)法；化學(xué)法； 直接法。 1、流速(li s)面積法 velocity area method u原理原理 VAQu種類種類 流速儀法；浮標(biāo)法；比降面積法等。 u特點特點 基本方法，準(zhǔn)確、可靠。第2頁/共108頁第三頁，共108頁。4l 流速流速(li s)儀法儀法 current-meter method 使用流速儀測量斷面上多點的流速，再配合斷面面積測量，計算(j sun)流量。第3頁/共108頁第四頁，共108頁。5l 浮標(biāo)浮標(biāo)(fbio)法法 float method 利用浮標(biāo)測量斷面流速(li s)，再配合斷面面積測量，計算流量。第4頁

3、/共108頁第五頁，共108頁。6l 比降比降(b jin)面積法面積法 slope area method 測量水面(shu min)比降，再配合面積測量以及糙率資料，計算流量。RSACQ 611RnC S比降n糙率第5頁/共108頁第六頁，共108頁。72、水力學(xué)方法、水力學(xué)方法(fngf) hydraulic method 依靠專門修建的量水建筑物或現(xiàn)成的水工建筑物，測量水頭(shutu)、斷面等水力因素，再用水力學(xué)公式計算流量。 3、物理、物理(wl)法法 physical method如，超聲波法；電磁法；光學(xué)法。特點：快速、連續(xù)、自動化程度高。 2/302 HgbmQ02gHbeQ

4、第6頁/共108頁第七頁，共108頁。84、化學(xué)法（或稀釋、化學(xué)法（或稀釋(xsh)法）法）chemical method 5、直接、直接(zhji)法法 direct method 如，容積(rngj)法；稱重法 特點：適應(yīng)面窄。 在河段上游投入的示蹤劑，隨水流經(jīng)過一定流程后在水中稀釋、混勻，但總量不變。 常用的示蹤劑：化學(xué)鹽類、熒光染料、同位素等。 第7頁/共108頁第八頁，共108頁。9三、測站精度三、測站精度(jn d)類別及測驗方式類別及測驗方式1、測站精度、測站精度(jn d)類別類別 l 一類站：干流(gnli)水文站（大河控制站）。 l 二類站：區(qū)域代表站。 l 三類站：小河站

5、。 表 4-1。 2、水位級劃分、水位級劃分 水位級：高、中、低、枯水期。第8頁/共108頁第九頁，共108頁。10水位(shuwi)級的劃分采用水文頻率計算方法： l對一類(y li)站，采用年特征值法。 用測站各年瞬時最高水位進行頻率計算，得90% 頻率相應(yīng)的水位作為高水位 。%90maxz 用測站各年瞬時最低水位進行頻率計算，得10% 頻率相應(yīng)的水位作為低水位 。%0in1mz 水位級關(guān)系(gun x)到測流的方法、測次等。 用測站各年平均水位進行頻率計算，得50% 頻率相應(yīng)的水位作為中水位 。%05z第9頁/共108頁第十頁，共108頁。11l對二類(r li)、三類站，采用典型年法。

6、 用測站各年汛期總水量進行(jnxng)頻率計算，求10% 、50% 、90% 頻率相應(yīng)的年份為豐、平、枯三個典型年。 分別用豐、平、枯三個典型年汛期逐日最高水位進行頻率計算，依次求10% 、50% 、90%頻率相應(yīng)的水位作為高、中、低水位 、 。%90axmz%0ax1mz%0ax5mz第10頁/共108頁第十一頁，共108頁。12 用上述高、中、低水位劃分(hu fn)水位級，得到測站水情的4個時期（表4-2）。 枯水期低水期中水期高水期二、三類精度站一類精度站測站水情特征劃分測站水情特征劃分%90maxzz %90max%05zzz%05%0min1zzz%0in1mzz %01maxz

7、z%01max%0max5zzz%0ax9mzz%05max%0max9zzz第11頁/共108頁第十二頁，共108頁。133、測次的布置、測次的布置(bzh) l 豐、平、枯均有測次； l ZQ關(guān)系(gun x)轉(zhuǎn)折點處有測點； l ZQ關(guān)系(gun x)穩(wěn)定期少測，紊亂期多測； l 高、低水之間測次均勻。 第12頁/共108頁第十三頁，共108頁。144、測流方法選用、測流方法選用(xunyng)原則原則 l 精度(jn d)要求； l 測流安全(nqun) ；l 經(jīng)濟、方便。 第13頁/共108頁第十四頁，共108頁。151、測流的五類方法(fngf) 。2、流速面積法的原理、特點(td

8、in)、種類。 第14頁/共108頁第十五頁，共108頁。16第二節(jié)第二節(jié) 斷面斷面(dun (dun min)min)測量測量 斷面測量包括(boku)水道斷面（channel cross-section ）測量、大斷面（possible maximum cross-section ）測量。 1、大斷面、大斷面(dun min)測量測量一、概述一、概述 大斷面：歷年最高洪水位以上0.5m1.0m的水位以下的范圍。大斷面測量包括水下和水上部分的測量。第15頁/共108頁第十六頁，共108頁。17 水上部分應(yīng)測至歷年(lnin)最高洪水位以上0.5m1.0m 。 對于漫灘大的河流(hli)，可只

9、測至洪水邊； 有堤防的河流(hli)，應(yīng)測至堤防背河側(cè)的地面； 無堤防而洪水漫溢至與河流平行的鐵路、公路、圍圩時，測至其外側(cè)。第16頁/共108頁第十七頁，共108頁。18 大斷面測量時，水下部分測深垂線數(shù)目(shm)應(yīng)滿足下表規(guī)定。 注：水面寬小于平均水深的100倍的，為窄深河道；反之為寬淺河道。大斷面測量時水下部分最少測深垂線數(shù)目大斷面測量時水下部分最少測深垂線數(shù)目25252015106寬淺河道窄深河道151515121065垂線數(shù)10001000300100505138138137968535常測法常測法251525152012151065精測法精測法10001000300100505.

10、05.0水面寬水面寬第75頁/共108頁第七十六頁，共108頁。772、測速方法、測速方法(fngf) u根據(jù)垂線數(shù)目、測點多少(dusho)分類l 精測法l 常測法l 簡測法 特殊水情(shuqng)下測流方法（洪水暴漲暴落，變動回水影響，流冰嚴(yán)重等）。 經(jīng)常性測流方法。多點多線，為積累資料。第76頁/共108頁第七十七頁，共108頁。78u根據(jù)根據(jù)(gnj)測速方法不同分類測速方法不同分類 l積點法積點法 point-integrating method l積深法積深法 depth-integrating method 流速儀在測速垂線上測定(cdng)各測點流速，再計算垂線平均流速。 流

11、速(li s)儀沿測速垂線勻速提放，測定垂線平均流速(li s)。 （用測船或纜道等拖帶）流速儀勻速橫渡測流斷面，施測不同水層的平均流速。l積寬法積寬法 width-integrating method第77頁/共108頁第七十八頁，共108頁。793、測速歷時、測速歷時(l sh) velocity measuring duration 綜合考慮上述兩點，合理(hl)選擇測速歷時： 一般情況下，每個測點的測速歷時(l sh)為100秒，特殊水情下，不應(yīng)少于30秒。 測點流速脈動，要求測速歷時相當(dāng)長。 測點流速的變化，要求測速歷時相對短。第78頁/共108頁第七十九頁，共108頁。80四、流量

12、四、流量(liling)(liling)計算計算 1 1、計算垂線平均、計算垂線平均(pngjn)(pngjn)流速（流速（mean velocity at mean velocity at a verticala vertical）l一點(y din)法：6 . 0VVm（0.6為測點相對水深） 0.80.60.20.01.0第79頁/共108頁第八十頁，共108頁。81l兩點法：)(218 . 02 . 0VVVml三點(sn din)法：)(318 . 06 . 02 . 0VVVVml五點法：)233(1010 . 18 . 06 . 02 . 00 . 0VVVVVVm第80頁/共1

13、08頁第八十一頁，共108頁。822 2、計算部分平均、計算部分平均(pngjn)(pngjn)流速流速 )(21,1,imimiVVV中間(zhngjin)：兩邊(lingbin)：miVVa岸邊流速系數(shù):光滑陡岸邊取為0.9；不平整的陡岸邊取為0.8；一般情況下，取為0.7；imV,1, imV死水邊取為0.6。第81頁/共108頁第八十二頁，共108頁。833、斷面、斷面(dun min)流量計算流量計算 iiiVAqiqQ第82頁/共108頁第八十三頁，共108頁。84五、相應(yīng)五、相應(yīng)(xingyng)(xingyng)水位計算水位計算 1 1、相應(yīng)、相應(yīng)(xingyng)(xingy

14、ng)水位水位 equivalent stage equivalent stage 與一次完整地測流過程計算出的流量相等(xingdng)的瞬時流量對應(yīng)的水位。 2 2、計算方法、計算方法iimZnZ1l算術(shù)平均法 第 條垂線測速時的水位 iZi第83頁/共108頁第八十四頁，共108頁。852b1b3bnb1h2h3h1hi1iimZqQZl部分(b fen)流量加權(quán)法 21iiiZZZ其中， imiimiimVbVbZZ,l加權(quán)平均法 第84頁/共108頁第八十五頁，共108頁。86第六節(jié)第六節(jié) 幾種幾種(j zhn)(j zhn)測流方法測流方法第85頁/共108頁第八十六頁，共108頁

15、。87測船測流測船測流第86頁/共108頁第八十七頁，共108頁。88第87頁/共108頁第八十八頁，共108頁。89大汶口水文站測流大汶口水文站測流 第88頁/共108頁第八十九頁，共108頁。90一、浮標(biāo)一、浮標(biāo)(fbio)法法測流測流 1、適用、適用(shyng)條件條件 大洪水期，或水面漂浮物較多，使用流速儀測流困難時一種(y zhn)簡易的測流方法。 2、測流原理、測流原理 ffQkQ虛流量 fQ折算系數(shù) ffQQk/流速儀第89頁/共108頁第九十頁，共108頁。913 3、 測定測定 fQ 計算浮標(biāo)漂浮速度（虛流速） ，測量水道斷面面積，再計算流量。 fV起點距fVh第90頁/共

16、108頁第九十一頁，共108頁。92計算(j sun)步驟： l計算各浮標(biāo)虛流速 。TLVf/l 繪制(huzh)虛流速橫向分布曲線圖。 l 查算各測速垂線(chu xin)流速，計算相鄰測速垂線(chu xin)間部分面積及平均流速。 l 計算斷面虛流量 。fQl 計算斷面流量 。ffQkQ第91頁/共108頁第九十二頁，共108頁。93二、超聲波法流速二、超聲波法流速(li s) (li s) （一）原理（一）原理(yunl)(yunl)利用(lyng)超聲波在水中傳播特性。 （二）分類（二）分類 時差法；頻差法。 第92頁/共108頁第九十三頁，共108頁。941 1、時差、時差(shc

17、h)(shch)法法 time time difference methoddifference method利用超聲波順流向與逆流向傳播時間(shjin)不同來測速。 cosVCLT2cosVCLT1）（21T1T12cosLVABAB1VVABL第93頁/共108頁第九十四頁，共108頁。95 需要在不同水深處安裝(nzhung)換能器，以測量不同水層的水流平均流速。 第94頁/共108頁第九十五頁，共108頁。96 測速精度受到水流速(li s)、含沙量、水流穩(wěn)定性、流向、水溫等因素的影響。 不適用于高速、高含沙量的河段，因在高速、高含沙量的水流中，超聲波的傳播(chunb)性能不好。第

18、95頁/共108頁第九十六頁，共108頁。972 2、頻差法、頻差法 time difference method利用超聲波順流(shn li)向與逆流向傳播頻率不同來測速。 a聲束與水體中顆粒流速之間的夾角為F換能器發(fā)射的超聲波頻率為aVc水流速水體中顆粒換能器聲速第96頁/共108頁第九十七頁，共108頁。98換能器僅測量與聲束平行(pngxng)的速度。換能器聆聽到的頻率與其(yq)發(fā)射的聲束頻率之差為 aVcasec2FFcVD則水流速cVFFDacos2第97頁/共108頁第九十八頁，共108頁。99第七節(jié)第七節(jié) ADCP ADCP測流原理測流原理(yunl)(yunl)與方與方法法

19、ADCPADCP（Acoustic Doppler Current ProfilerAcoustic Doppler Current Profiler）聲學(xué)）聲學(xué)(shngxu)(shngxu)多普勒流速剖面儀。多普勒流速剖面儀。一、一、ADCPADCP組成組成(z chn)(z chn)與基本原理與基本原理 ADCP換能器（3至4個探頭）；1 1、組成、組成第98頁/共108頁第九十九頁，共108頁。100操作(cozu)軟件系統(tǒng)；計算機及連接(linji)設(shè)備等。 Transect或Winriver軟件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采樣(ci yn)與回放。ADCPADCP蓄電池計算機第99頁/共108頁第

20、一百頁，共108頁。101ADCP（acoustic doppler current profile meter）測流）測流第100頁/共108頁第一百零一頁，共108頁。102StreamPro便攜式微型便攜式微型ADCP 第101頁/共108頁第一百零二頁，共108頁。1032 2、基本原理、基本原理 同時，還向河底發(fā)射底跟蹤聲脈沖，測出ADCP安裝平臺（測船）的運動速度以及水深，然后(rnhu)將水流相對速度扣除船速得到水流的絕對速度。 ADCP向水體發(fā)射聲波，當(dāng)它碰到水中懸浮的微粒后產(chǎn)生反射波，記錄發(fā)射波與反射波之間的頻率改變(gibin)（多普勒頻移），計算出水流相對于ADCP的速度。第102頁/共108頁第一百零三頁，共108頁。104二、二、ADCPADCP兩種安裝兩種安裝(nzhung)(nzhung)方式方式 安裝在固定平臺（河底）上，進行定點垂線(chu xin)或水平流速的分層測量；安裝在移動(