水文學實驗指導（西華師大地理科學專業(yè)）許武成水文學實驗指導（西華師大地理科學專業(yè)）實驗實習一降水資料的整理

（必做，3學時）1.掌握繪制降水過程線2.掌握繪制降水累積曲線3.理解并掌握面降水計算方法一、實驗實習目的實驗實習一降水資料的整理

（必做，3學時）1.掌握繪制降二、實驗內容降水過程線：指以時間為橫坐標，降水量為縱坐標繪制成的降水量隨時間的變化曲線?？捎媒邓恐鶢顖D或曲線圖表示。根據每日降水量可繪制逐日降水量過程線，根據每月降水量可繪制逐月降水量過程線，根據歷年降水量可繪制逐年降水量過程線。逐日降水量過程線大都不連續(xù)，因為在一月內或一年中不是每日都有降水。常用逐時降水量過程線（雨強過程線）反映暴雨過程。1.降水過程線二、實驗內容降水過程線：指以時間為橫坐標，降水量為縱坐標繪制2.降水累積曲線以時間為橫坐標，縱坐標表示自降水開始到各時刻降水量的累積值，如圖1.1所示。

自記雨量計記錄紙上的曲線，即是降水量累積曲線。降水量累積曲線上每個時段的平均坡度是各時段內的平均降水強度，即

i=ΔP/Δt

（1-1）

如果所取時段很短，即Δt→0，則可得出瞬時雨強i，即i=dP/dt。即累積曲線上任一點的斜率就是該時刻的降水強度。

如果將相鄰雨量站的同一次降水的累積曲線繪在一起，可用來分析降水的空間分布與時程的變化特征。2.降水累積曲線以時間為橫坐標，縱坐標表示自降水開始到各時圖1.1降水量累積曲線圖1.1降水量累積曲線3.面降水的計算對于一個固定區(qū)域內的平均降水量，常采用算術平均法、泰森多邊形法（垂直平分法）、等雨量線法和客觀運行法（距離平方倒數法）進行計算，其主要計算方法和步驟如下。（1）算術平均法多用于地勢起伏不大，雨量站分布稠密且分布均勻的地區(qū)，即每個雨量站控制代表相同面積區(qū)域的降水量，計算公式如圖1.2所示，P為一個區(qū)域的平均降水量，P1~Pn為各個雨量站降水量，n為雨量站數量。3.面降水的計算對于一個固定區(qū)域內的平均降水量，常采用算術圖1.2算術平均法圖1.2算術平均法（2）泰森多邊形法如區(qū)域內的觀測點分布不均勻，采用泰森多邊形法計算平均降水量較算術平均法更為合理，用不同的雨量站代表不同面積區(qū)域的降水量。操作步驟如下（圖1.3）：步驟1：連接各相鄰雨量站步驟2：作垂直平分線步驟3：連接各垂直平分線交點步驟4：計算（2）泰森多邊形法如區(qū)域內的觀測點分布不均勻，采用泰森多邊形圖1.3泰森多邊形法步驟1：連接各相鄰雨量站步驟2：作垂直平分線步驟3：連接各垂直平分線交點步驟4：計算圖1.3泰森多邊形法步驟1：連接各相鄰雨量站（3）等雨量線法一般說來是計算區(qū)域平均雨量最完善的方法。優(yōu)點是考慮了地形變化對降水的影響，因此適用于地形變化較大（一般是大流域）、流域內又有足夠數量的降水觀測站。（3）等雨量線法一般說來是計算區(qū)域平均雨量最完善的方法。優(yōu)點圖1.4等雨量線法計算步驟如下：步驟1：繪制等降雨量線步驟2：求出兩條等雨量線間的面積和平均降雨量步驟3：計算計算公式如圖1.4所示，fi為相臨等雨量線之間區(qū)域的面積，Pi為相臨等雨量線之間的平均降雨量，f為觀測區(qū)域總面積。圖1.4等雨量線法計算步驟如下：計算公式如圖1.4所示，f三、實習實驗完成成果1.下表是某流域1953年水文站的降水資料：月123456789101112月降水量（mm）0.110.07.19.553.974.1189.6351.325.34.719.61.5完成并回答下列問題：（1）在同一坐標紙上，繪制該流域全年的月降水量和累積降水量曲線。（2）在同一坐標紙上，繪制該流域全年的月降水量，計算全年降水量.三、實習實驗完成成果1.下表是某流域1953年水文站的降水2.某流域面積20.0km2，設有10個雨量站，各站控制面積與一次實測降雨過程列入下表中。求：（1）本次降雨的流域平均降雨過程和總降雨量；（2）在同一坐標圖中，繪制時段平均雨強過程線和累積降雨量過程線。雨量站及編號控制面積

fi(km2)權重wi(=fi/F)時段雨量13-14時14-15時15-16時16-17時PiwiPiPiwiPiPiwiPiPiwiPiN12.2

3.4

81.1

9.7

1.4

N21.79

5

60

11

0.7

N32.35

7.5

33.5

21.3

0.9

N41.68

0.5

21.5

9.7

1.8

N51.97

11.5

46.5

15

1.7

N61.77

14.1

65.9

17

1.6

N72.83

8.5

45.7

9.8

0.2

N81.58

1.1

36.8

7.8

0.9

N91.33

1.1

28.1

12.7

0.8

N102.5

14.5

40.9

9.4

0.7

全流域

F20

全流域降水

mm

總雨量

mm

2.某流域面積20.0km2，設有10個雨量站，各站控制面實驗二水文測站與站網（4學時）內容提要1.水文測站的內容和分類；2.水文站網的定義和布設原則；3.水文測站的設立；4.收集水文信息的基本途徑。學習要求掌握水文測站和站網的定義、布設原則和內容以及水文信息收集的基本途徑。實驗二水文測站與站網（4學時）內容提要一、水文測站在流域內一定地點(或斷面)按統(tǒng)一標準對所需要的水文要素作系統(tǒng)觀測以獲取信息并進行處理為即時觀測信息，這些指定的地點稱為水文測站（如圖2.1）。圖2.1某一水文測站圖一、水文測站在流域內一定地點(或斷面)按統(tǒng)一標準對所需要的水水文測站所觀測的項目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、冰凌、水質、地下水位等。只觀測上述項目中的一項或少數幾項的測站,則按其主要觀測項目而分別稱為水位站、流量站(也稱水文站)、雨量站、蒸發(fā)站等。根據測站的性質,河流水文測站又可分為：（1）基本站：是水文主管部門為全國各地的水文情況而設立的,是為國民經濟各方面的需要服務的。（2）專用站：是為某種專門目的或用途由各部門自行設立的。這兩類測站相輔相成，專用站在面上輔助基本站，而基本站在時間系列上輔助了專用站。水文測站所觀測的項目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、二、水文站網因為單個測站觀測到的水文要素其信息只代表了站址處的水文情況，而流域上的水文情況則須在流域內的一些適當地點布站觀測，這些測站在地理上的分布網稱為水文站網（如圖2.2和2.3）。廣義的站網是指測站及其管理機構所組成的信息采集與處理體系。二、水文站網因為單個測站觀測到的水文要素其信息只代表了站址處圖2.2丹江口水庫流域雨量分布圖圖2.2丹江口水庫流域雨量分布圖圖2.3丹江口水庫流域水位測站分布圖圖2.3丹江口水庫流域水位測站分布圖水文站網布站的原則是：通過所設站網采集到的水文信息經過整理分析后，達到可以內插流域內任何地點水文要素的特征值，這也就是水文站網的作用。水文站網規(guī)劃的任務：就是研究測站在地區(qū)上分布的科學性、合理性、最優(yōu)化等問題。水文站網布站的原則是：通過所設站網采集到的水文信息經過整理分三、水文測站的設立水文測站的設立包括選擇測驗河段和布設觀測斷面。1.測驗河段的選擇在站網規(guī)劃規(guī)定的范圍內,具體選擇測驗河段時，主要考慮在滿足設站目的要求的前提下，保證工作安全和測驗精度，并有利于簡化水文要素的觀測和信息的整理分析工作。具體地說，就是測站的水位與流量之間呈良好的穩(wěn)定關系(單一關系)。三、水文測站的設立水文測站的設立包括選擇測驗河段和布設觀測斷2.觀測斷面的布設水文測站一般應布設基線、水準點和各種斷面(圖2.4)，即基本水尺斷面、流速儀測流斷面、浮標測流斷面、比降斷面。圖2.4水文測站基線與斷面布設示意圖2.觀測斷面的布設水文測站一般應布設基線、水準點和各種斷面((1)基線：通常與測流斷面垂直，起點在測流斷面線上。其用途是用經緯儀或六分儀測角交會法推求垂線在斷面上的位置?；€的長度視河寬B而定,一般應為0.6B。(2)水準點:分為基本水準點和校核水準點，基本水準點是測定測站上各種高程的基本依據，校核水準點是經常用來校核水尺零點的高程。(3)基本水尺斷面上設立基本水尺，用來進行經常的水位觀測。(1)基線：通常與測流斷面垂直，起點在測流斷面線上。其用途是(4)測流斷面應與基本水尺斷面重合，且與斷面平均流向垂直。(5)浮標測流斷面有上、中、下三個斷面，一般中斷面應與流速儀測流斷面重合，上、下斷面之間的間距不宜太短，其距離應為斷面最大流速的50～80倍。(6)比降斷面設立比降水尺，用來觀測河流的水面比降和分析河床的糙率。(4)測流斷面應與基本水尺斷面重合，且與斷面平均流向垂直。四、收集水文信息的基本途徑收集水文信息的基本途徑可分為：(1)駐測：在河流或流域內的固定點上對水文要素所進行的觀測稱駐測。這是我國收集水文信息的最基本方式，但存在著用人多、站點不足、效益低等缺點。(2)巡測：觀測人員以巡回流動的方式定期或不定期地對一地區(qū)或流域內各觀測點進行流量等水文要素的觀測。(3)間測:中小河流水文站有10年以上資料分析證明其歷年水位流量關系穩(wěn)定，或其變化在允許誤差范圍內，對其中一要素(如流量)停測一時期再施測的測停相間的測驗方式。(4)水文調查：為彌補水文基本站網定位觀測的不足或其他特定目的,采用勘測、調查、考證等手段進行收集水文信息的工作。四、收集水文信息的基本途徑收集水文信息的基本途徑可分為：實驗實習三水位資料整理

（必做，3學時）1、下表是某日水位觀測數據，求日平均水位。時水位(m)時水位(m)13.21134.9123.14145.0432.96155.4143.02166.1053.21176.0363.34185.9773.56195.8183.89205.6494.15215.32104.37224.91114.46234.68124.78244.37實驗實習三水位資料整理

（必做，3學時）1、下表是某日水2、繪制水位—流速、水位—流量關系曲線，并將高水位延長水位斷面面積平均流速流量322.0953.70.9651.5322.3662.91.2780323.371431.66238322.69901.27114324.072241.77397328.356742.71820326.484592.371090327.75912.561510325.233282.08681325.984172.14892330.69102、繪制水位—流速、水位—流量關系曲線，并將高水位延長水位斷實驗四水位觀測與水深測量

（4學時）內容提要1.水位的定義和使用的基面；2.觀測水位的設備和方法；3.日平均水位的計算；學習要求掌握水位觀測的設備、方法和計算日平均水位的兩種計算方法。實驗四水位觀測與水深測量

（4學時）內容提要一、水位水位是指河流、湖泊、水庫及海洋等水體的自由水面的高程，以m計。水位與高程數值一樣，要有一個基面作為起點，水文測驗中采用的基面有下列4種：(1)絕對基面：將某一海濱地點平均海水面的高程定為0.000m，作為水準基面。我國曾沿用過大連、大沽、黃海、廢黃河口、吳淞、珠江等基面，現在統(tǒng)一規(guī)定的基面為青島黃海基面。(2)假定基面：這是在水文測站附近沒有國家水準點或在一時還不具備接測條件的情況下暫時假定的一個水準基面。一、水位水位是指河流、湖泊、水庫及海洋等水體的自由水面的高程(3)測站基面：某些水文測站專用的一種假定基面，一般選擇在河床最低點或歷年最低水位以下0.5～1.0m處的水平面作為零點來計算水位高度。(4)凍結基面：將測站第一次使用的基面凍結下來作為永久固定基面的—種基面，也屬水文測站專用的另一種假定基面。使用凍結基面可保持測站水位資料的歷史連續(xù)性。全河上下游或相鄰測站應盡可能采用一致的固定基面。使用水位資料時一定要查清其基面?；?、水準點、水尺零點和水位的關系如圖4.1所示。圖4.1基面、水準點、水尺零點和水位的關系圖(3)測站基面：某些水文測站專用的一種假定基面，一般選擇在水位觀測的作用：(1)直接為水利、水運、防洪、防澇提供具有單獨使用價值的資料，如堤防、壩高、橋梁及涵洞、公路路面標高的確定；(2)為推求其他水文數據而提供間接運用資料，如水資源計算，水文預報中的上、下游水位相關法等。水位觀測的作用：二、觀測水位的設備和方法（一）觀測水位的設備水位觀測的常用設備有水尺和自記水位計兩類。二、觀測水位的設備和方法（一）觀測水位的設備水位觀測的常用設1.水尺圖4.2直立式水尺分級設置示意圖按水尺的構造形式不同可分為直立式、傾斜式、矮樁式與懸錘式4種。其中應用最廣泛的是直立式水尺，如圖4.2所示。觀測時記錄水尺讀數，水位按下式計算：水位

=水尺零點高程

+水尺讀數式中，水尺零點高程是指水尺板上刻度起點的高程，可以預先測量出來。1.水尺圖4.2直立式水尺分級設置示意圖按水尺的構造形式不2.自記水位計圖4.3各種型號的自記水位計2.自記水位計圖4.3各種型號的自記水位計自記水位計（圖4.3）能將水位變化的連續(xù)過程自動記錄下來，不遺漏任何突然的變化和轉折，有的還能將所觀測的數據以數字或圖像的形式遠傳室內，使水位觀測工作趨于自動化和遠傳化。自記水位計（圖4.3）能將水位變化的連續(xù)過程自動記錄下來，不（二）水位的觀測

（南充水位站觀測）水位的觀測包括基本水尺和比降水尺的水位?；舅叩挠^測是分段定時觀測。當水位變化緩慢時(日變幅在0.12m以內)，每日8時和20時各觀測一次(稱2段制觀測，8時是基本時)；枯水期日變幅在0.06m以內，用1段制觀測；日變幅在0.12～0.24m時，用4段制觀測；有峰谷出現時，還要加測。比降水尺觀測的目的是計算水面比降，分析河床糙率等。其觀測時間和次數，視需要而定。（二）水位的觀測

（南充水位站觀測）水位的觀測包括基本水尺和三、日平均水位的計算日平均水位的計算方法有兩種:1.算術平均法若一日內水位變化緩慢，或水位變化較大，但系等時距人工觀測或從自記水位計上摘錄，可采用算術平均法計算。三、日平均水位的計算日平均水位的計算方法有兩種:2.面積包圍法若一日內水位變化較大，且系不等時距觀測或摘錄，則采用面積包圍法，即將當日0～24小時內水位過程線所包圍的面積，除以一日時間求得(見圖4.4)，其計算公式為：(4-1)式中

Z0，Z1，…，Zn---各測次觀測的水位，m；Δt1,Δt2,

…，

Δtn---相鄰兩測次間的時距，h。如0時或24時無實測數據，則根據前后相鄰水位直線內插求得?？嫉乃哪觇b中，均載有各站的日平均水位表、年平均水位、年及各月的最高、最低水位等。2.面積包圍法若一日內水位變化較大，且系不等時距觀測或摘錄，圖4.4面積包圍法示意圖圖4.4面積包圍法示意圖四、水深測量－便攜式數字聲納深度計HondexDigitalDepthSounderHondex便攜式數字聲納深度計簡介1、概述：該儀器是一種小巧的便攜式野外測量工具，采用聲波測距原理，變頻器發(fā)射高頻脈沖，并接水底返回信號來快速測量水深。儀器采用LCD數字顯示讀數，采用英制或公制單位，使用9V干電池，可進行約500次測量操作。儀器具有自動關機功能，在停止操作后10秒自動關機。儀器采用防水設計，防水深度50米。該儀器有兩種類型：變頻器內置型：信號發(fā)生器與儀器一體；變頻器外置型：信號發(fā)生器外置，有3.5米纜線；四、水深測量－便攜式數字聲納深度計HondexDigita水文學試驗指導課件2、可選件：變頻器外置型儀器附件：船體安裝附件，供變頻器外置型儀器使用。

3、基本技術指標：最小測深：1.8英尺（0.6米）；最大測深：260英尺（79米）；精度：1%；信號頻率：400KHz（波束角度：12o）；尺寸：1.7英尺×7.8英尺（42mm×198mm）；2、可選件：實驗五河流斷面流速、流量測量（4學時）流量是單位時間內流過江河某一橫斷面的水量，以m3/s計。測量流量的方法很多，常用的方法為流速面積法，其中包括流速儀測流法、浮標測流法、比降面積法等，這是我國目前使用的基本方法。此外還有水力學法、化學法、物理法、直接法等。實驗五河流斷面流速、流量測量（4學時）流量是單位時間內流過一、實驗目的1.練習流速儀的安裝、調整、讀數、計算2.掌握點流速測定，了解潮汐河流水文觀測設計的基本要求3.掌握垂線流速計算，斷面平均流速計算，以及流量的計算

二、實驗設備

旋漿式（旋杯式）流速儀；秒表一、實驗目的三、流速測量流速儀法是用流速儀測定水流速度，并由流速與斷面面積的乘積來推求流量的方法。它是目前國內外廣泛使用的測流方法，也是最基本的測流方法。三、流速測量流速儀法是用流速儀測定水流速度，并由流速與斷面面在過水斷面上，流速隨水平及垂直方向的位置不同而變化。從水平方向看，中間流速大，兩岸流速小；從水深方向看，河床流速最小，如圖5.1所示。用流速儀測流實際上是將過水斷面劃分為若干部分，計算出各部分面積，然后用流速儀近似地測算出各部分面積上的平均流速，兩者的乘積為通過各部分面積的流量，累積各部分面積上的流量即得全斷面的流量。因此流速儀測流工作包括斷面測量和流速測量兩部分工作。圖5.1流速分布圖(a)斷面等流速線圖；(b)垂線流速分布圖在過水斷面上，流速隨水平及垂直方向的位置不同而變化。從水平方流速儀只能測得某點的流速，為了求得斷面平均流速，首先在斷面上布設一些測速垂線（一般在測深垂線中選擇若干條同時兼作測速垂線），在每一條測速垂線上布設一定數目的測速點進行測速，最后根據測點流速的平均值求得測線平均流速，再由測線平均流速求得部分面積平均流速，進而推得斷面流量。測速垂線數目，根據河寬、水深來確定。測速垂線上的測點數，根據垂線的水深，流速儀的懸吊方式和測量精度的要求來確定。具體規(guī)定見表5.1和表5.2。流速儀只能測得某點的流速，為了求得斷面平均流速，首先在斷面上水面寬(m)＜5.05.0501003001000＞1000精測法561012～1515～2015～25＞25常測法3～556～87～98～138～13＞13測點數暢流期冰期十一點0.0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0h六(七)點0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、(0.9)、1.0h0.0h或冰底或冰花底0.2、0.4、0.6、0.8、1.0h五點0.0、0.2、0.6、0.8、1.0h三點0.2、0.6、0.8h0.15、0.5、0.85h二點0.2、0.8h0.2、0.8h一點0.6或0.5h0.5h表5.1我國精測法、常測法最少測速垂線數目的規(guī)定表5.2流速測點的位置注：

為該測速垂線的有效水深。水面寬(m)＜5.05.0501003001000＞1000四、流量計算圖5.2部分面積

、部分流速

及部分流量

計算示意圖四、流量計算圖5.2部分面積、部分流速及部分流量計算流速儀測流時有專用的記錄和計算表格，通常在測流時隨即計算流量。方法是：點流速

垂線平均流速

部分面積平均流速

乘以對應的部分斷面面積

部分流量

全斷面流量流速儀測流時有專用的記錄和計算表格，通常在測流時隨即計算流量（1）垂線流速計算公式：一點法二點法：三點法:五點法:為垂線平均流速為各相對水深處的測點流速。（1）垂線流速計算公式：一點法二點法：三點法:五點法:為垂線（2）部分面積平均流速計算公式：部分面積平均流速是指兩測速垂線間部分面積的平均流速，以及岸邊或死水邊與斷面兩端測速垂線間部分面積的平均流速。(1)中間部分面積平均流速的計算式中

---第

部分面積對應的部分平均流速；，

---分別為第i-1及第i條測速垂線的垂線平均流速。（2）部分面積平均流速計算公式：部分面積平均流速是指兩測速垂(2)岸邊部分面積平均流速的計算或岸邊流速系數α可通過增加測速垂線由試驗資料確定，也可由公式推導確定。在陡岸邊，若岸壁不平整，取

α為

0.80；光滑岸壁，α取用0.90。在死水與流水交界處的死水邊，

α取為0.60。（3）部分面積的計算部分面積是以測速垂線為分界。岸邊部分按三角形計算，中間部分按梯形計算。(2)岸邊部分面積平均流速的計算或岸邊流速系數α可通過增加測（4）部分流量的計算由各部分的部分平均流速

與部分面積

之積可得到部分流量，即式中

——分別為第i-1與第

i條垂線的水深；

——第

i-1與第

i條垂線之間的水平距離；其余符號同上。（4）部分流量的計算式中——分別為（5）斷面流量及其他水力要素的計算斷面面積A為各部分面積Ai之和，即斷面流量為各部分流量的代數和斷面平均流速（5）斷面流量及其他水力要素的計算斷面面積A為各部分面積Ai水文學實驗指導（西華師大地理科學專業(yè)）許武成水文學實驗指導（西華師大地理科學專業(yè)）實驗實習一降水資料的整理

（必做，3學時）1.掌握繪制降水過程線2.掌握繪制降水累積曲線3.理解并掌握面降水計算方法一、實驗實習目的實驗實習一降水資料的整理

（必做，3學時）1.掌握繪制降二、實驗內容降水過程線：指以時間為橫坐標，降水量為縱坐標繪制成的降水量隨時間的變化曲線?？捎媒邓恐鶢顖D或曲線圖表示。根據每日降水量可繪制逐日降水量過程線，根據每月降水量可繪制逐月降水量過程線，根據歷年降水量可繪制逐年降水量過程線。逐日降水量過程線大都不連續(xù)，因為在一月內或一年中不是每日都有降水。常用逐時降水量過程線（雨強過程線）反映暴雨過程。1.降水過程線二、實驗內容降水過程線：指以時間為橫坐標，降水量為縱坐標繪制2.降水累積曲線以時間為橫坐標，縱坐標表示自降水開始到各時刻降水量的累積值，如圖1.1所示。

自記雨量計記錄紙上的曲線，即是降水量累積曲線。降水量累積曲線上每個時段的平均坡度是各時段內的平均降水強度，即

i=ΔP/Δt

（1-1）

如果所取時段很短，即Δt→0，則可得出瞬時雨強i，即i=dP/dt。即累積曲線上任一點的斜率就是該時刻的降水強度。

如果將相鄰雨量站的同一次降水的累積曲線繪在一起，可用來分析降水的空間分布與時程的變化特征。2.降水累積曲線以時間為橫坐標，縱坐標表示自降水開始到各時圖1.1降水量累積曲線圖1.1降水量累積曲線3.面降水的計算對于一個固定區(qū)域內的平均降水量，常采用算術平均法、泰森多邊形法（垂直平分法）、等雨量線法和客觀運行法（距離平方倒數法）進行計算，其主要計算方法和步驟如下。（1）算術平均法多用于地勢起伏不大，雨量站分布稠密且分布均勻的地區(qū)，即每個雨量站控制代表相同面積區(qū)域的降水量，計算公式如圖1.2所示，P為一個區(qū)域的平均降水量，P1~Pn為各個雨量站降水量，n為雨量站數量。3.面降水的計算對于一個固定區(qū)域內的平均降水量，常采用算術圖1.2算術平均法圖1.2算術平均法（2）泰森多邊形法如區(qū)域內的觀測點分布不均勻，采用泰森多邊形法計算平均降水量較算術平均法更為合理，用不同的雨量站代表不同面積區(qū)域的降水量。操作步驟如下（圖1.3）：步驟1：連接各相鄰雨量站步驟2：作垂直平分線步驟3：連接各垂直平分線交點步驟4：計算（2）泰森多邊形法如區(qū)域內的觀測點分布不均勻，采用泰森多邊形圖1.3泰森多邊形法步驟1：連接各相鄰雨量站步驟2：作垂直平分線步驟3：連接各垂直平分線交點步驟4：計算圖1.3泰森多邊形法步驟1：連接各相鄰雨量站（3）等雨量線法一般說來是計算區(qū)域平均雨量最完善的方法。優(yōu)點是考慮了地形變化對降水的影響，因此適用于地形變化較大（一般是大流域）、流域內又有足夠數量的降水觀測站。（3）等雨量線法一般說來是計算區(qū)域平均雨量最完善的方法。優(yōu)點圖1.4等雨量線法計算步驟如下：步驟1：繪制等降雨量線步驟2：求出兩條等雨量線間的面積和平均降雨量步驟3：計算計算公式如圖1.4所示，fi為相臨等雨量線之間區(qū)域的面積，Pi為相臨等雨量線之間的平均降雨量，f為觀測區(qū)域總面積。圖1.4等雨量線法計算步驟如下：計算公式如圖1.4所示，f三、實習實驗完成成果1.下表是某流域1953年水文站的降水資料：月123456789101112月降水量（mm）0.110.07.19.553.974.1189.6351.325.34.719.61.5完成并回答下列問題：（1）在同一坐標紙上，繪制該流域全年的月降水量和累積降水量曲線。（2）在同一坐標紙上，繪制該流域全年的月降水量，計算全年降水量.三、實習實驗完成成果1.下表是某流域1953年水文站的降水2.某流域面積20.0km2，設有10個雨量站，各站控制面積與一次實測降雨過程列入下表中。求：（1）本次降雨的流域平均降雨過程和總降雨量；（2）在同一坐標圖中，繪制時段平均雨強過程線和累積降雨量過程線。雨量站及編號控制面積

fi(km2)權重wi(=fi/F)時段雨量13-14時14-15時15-16時16-17時PiwiPiPiwiPiPiwiPiPiwiPiN12.2

3.4

81.1

9.7

1.4

N21.79

5

60

11

0.7

N32.35

7.5

33.5

21.3

0.9

N41.68

0.5

21.5

9.7

1.8

N51.97

11.5

46.5

15

1.7

N61.77

14.1

65.9

17

1.6

N72.83

8.5

45.7

9.8

0.2

N81.58

1.1

36.8

7.8

0.9

N91.33

1.1

28.1

12.7

0.8

N102.5

14.5

40.9

9.4

0.7

全流域

F20

全流域降水

mm

總雨量

mm

2.某流域面積20.0km2，設有10個雨量站，各站控制面實驗二水文測站與站網（4學時）內容提要1.水文測站的內容和分類；2.水文站網的定義和布設原則；3.水文測站的設立；4.收集水文信息的基本途徑。學習要求掌握水文測站和站網的定義、布設原則和內容以及水文信息收集的基本途徑。實驗二水文測站與站網（4學時）內容提要一、水文測站在流域內一定地點(或斷面)按統(tǒng)一標準對所需要的水文要素作系統(tǒng)觀測以獲取信息并進行處理為即時觀測信息，這些指定的地點稱為水文測站（如圖2.1）。圖2.1某一水文測站圖一、水文測站在流域內一定地點(或斷面)按統(tǒng)一標準對所需要的水水文測站所觀測的項目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、冰凌、水質、地下水位等。只觀測上述項目中的一項或少數幾項的測站,則按其主要觀測項目而分別稱為水位站、流量站(也稱水文站)、雨量站、蒸發(fā)站等。根據測站的性質,河流水文測站又可分為：（1）基本站：是水文主管部門為全國各地的水文情況而設立的,是為國民經濟各方面的需要服務的。（2）專用站：是為某種專門目的或用途由各部門自行設立的。這兩類測站相輔相成，專用站在面上輔助基本站，而基本站在時間系列上輔助了專用站。水文測站所觀測的項目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、二、水文站網因為單個測站觀測到的水文要素其信息只代表了站址處的水文情況，而流域上的水文情況則須在流域內的一些適當地點布站觀測，這些測站在地理上的分布網稱為水文站網（如圖2.2和2.3）。廣義的站網是指測站及其管理機構所組成的信息采集與處理體系。二、水文站網因為單個測站觀測到的水文要素其信息只代表了站址處圖2.2丹江口水庫流域雨量分布圖圖2.2丹江口水庫流域雨量分布圖圖2.3丹江口水庫流域水位測站分布圖圖2.3丹江口水庫流域水位測站分布圖水文站網布站的原則是：通過所設站網采集到的水文信息經過整理分析后，達到可以內插流域內任何地點水文要素的特征值，這也就是水文站網的作用。水文站網規(guī)劃的任務：就是研究測站在地區(qū)上分布的科學性、合理性、最優(yōu)化等問題。水文站網布站的原則是：通過所設站網采集到的水文信息經過整理分三、水文測站的設立水文測站的設立包括選擇測驗河段和布設觀測斷面。1.測驗河段的選擇在站網規(guī)劃規(guī)定的范圍內,具體選擇測驗河段時，主要考慮在滿足設站目的要求的前提下，保證工作安全和測驗精度，并有利于簡化水文要素的觀測和信息的整理分析工作。具體地說，就是測站的水位與流量之間呈良好的穩(wěn)定關系(單一關系)。三、水文測站的設立水文測站的設立包括選擇測驗河段和布設觀測斷2.觀測斷面的布設水文測站一般應布設基線、水準點和各種斷面(圖2.4)，即基本水尺斷面、流速儀測流斷面、浮標測流斷面、比降斷面。圖2.4水文測站基線與斷面布設示意圖2.觀測斷面的布設水文測站一般應布設基線、水準點和各種斷面((1)基線：通常與測流斷面垂直，起點在測流斷面線上。其用途是用經緯儀或六分儀測角交會法推求垂線在斷面上的位置。基線的長度視河寬B而定,一般應為0.6B。(2)水準點:分為基本水準點和校核水準點，基本水準點是測定測站上各種高程的基本依據，校核水準點是經常用來校核水尺零點的高程。(3)基本水尺斷面上設立基本水尺，用來進行經常的水位觀測。(1)基線：通常與測流斷面垂直，起點在測流斷面線上。其用途是(4)測流斷面應與基本水尺斷面重合，且與斷面平均流向垂直。(5)浮標測流斷面有上、中、下三個斷面，一般中斷面應與流速儀測流斷面重合，上、下斷面之間的間距不宜太短，其距離應為斷面最大流速的50～80倍。(6)比降斷面設立比降水尺，用來觀測河流的水面比降和分析河床的糙率。(4)測流斷面應與基本水尺斷面重合，且與斷面平均流向垂直。四、收集水文信息的基本途徑收集水文信息的基本途徑可分為：(1)駐測：在河流或流域內的固定點上對水文要素所進行的觀測稱駐測。這是我國收集水文信息的最基本方式，但存在著用人多、站點不足、效益低等缺點。(2)巡測：觀測人員以巡回流動的方式定期或不定期地對一地區(qū)或流域內各觀測點進行流量等水文要素的觀測。(3)間測:中小河流水文站有10年以上資料分析證明其歷年水位流量關系穩(wěn)定，或其變化在允許誤差范圍內，對其中一要素(如流量)停測一時期再施測的測停相間的測驗方式。(4)水文調查：為彌補水文基本站網定位觀測的不足或其他特定目的,采用勘測、調查、考證等手段進行收集水文信息的工作。四、收集水文信息的基本途徑收集水文信息的基本途徑可分為：實驗實習三水位資料整理

（必做，3學時）1、下表是某日水位觀測數據，求日平均水位。時水位(m)時水位(m)13.21134.9123.14145.0432.96155.4143.02166.1053.21176.0363.34185.9773.56195.8183.89205.6494.15215.32104.37224.91114.46234.68124.78244.37實驗實習三水位資料整理

（必做，3學時）1、下表是某日水2、繪制水位—流速、水位—流量關系曲線，并將高水位延長水位斷面面積平均流速流量322.0953.70.9651.5322.3662.91.2780323.371431.66238322.69901.27114324.072241.77397328.356742.71820326.484592.371090327.75912.561510325.233282.08681325.984172.14892330.69102、繪制水位—流速、水位—流量關系曲線，并將高水位延長水位斷實驗四水位觀測與水深測量

（4學時）內容提要1.水位的定義和使用的基面；2.觀測水位的設備和方法；3.日平均水位的計算；學習要求掌握水位觀測的設備、方法和計算日平均水位的兩種計算方法。實驗四水位觀測與水深測量

（4學時）內容提要一、水位水位是指河流、湖泊、水庫及海洋等水體的自由水面的高程，以m計。水位與高程數值一樣，要有一個基面作為起點，水文測驗中采用的基面有下列4種：(1)絕對基面：將某一海濱地點平均海水面的高程定為0.000m，作為水準基面。我國曾沿用過大連、大沽、黃海、廢黃河口、吳淞、珠江等基面，現在統(tǒng)一規(guī)定的基面為青島黃?；?。(2)假定基面：這是在水文測站附近沒有國家水準點或在一時還不具備接測條件的情況下暫時假定的一個水準基面。一、水位水位是指河流、湖泊、水庫及海洋等水體的自由水面的高程(3)測站基面：某些水文測站專用的一種假定基面，一般選擇在河床最低點或歷年最低水位以下0.5～1.0m處的水平面作為零點來計算水位高度。(4)凍結基面：將測站第一次使用的基面凍結下來作為永久固定基面的—種基面，也屬水文測站專用的另一種假定基面。使用凍結基面可保持測站水位資料的歷史連續(xù)性。全河上下游或相鄰測站應盡可能采用一致的固定基面。使用水位資料時一定要查清其基面?；妗⑺疁庶c、水尺零點和水位的關系如圖4.1所示。圖4.1基面、水準點、水尺零點和水位的關系圖(3)測站基面：某些水文測站專用的一種假定基面，一般選擇在水位觀測的作用：(1)直接為水利、水運、防洪、防澇提供具有單獨使用價值的資料，如堤防、壩高、橋梁及涵洞、公路路面標高的確定；(2)為推求其他水文數據而提供間接運用資料，如水資源計算，水文預報中的上、下游水位相關法等。水位觀測的作用：二、觀測水位的設備和方法（一）觀測水位的設備水位觀測的常用設備有水尺和自記水位計兩類。二、觀測水位的設備和方法（一）觀測水位的設備水位觀測的常用設1.水尺圖4.2直立式水尺分級設置示意圖按水尺的構造形式不同可分為直立式、傾斜式、矮樁式與懸錘式4種。其中應用最廣泛的是直立式水尺，如圖4.2所示。觀測時記錄水尺讀數，水位按下式計算：水位

=水尺零點高程

+水尺讀數式中，水尺零點高程是指水尺板上刻度起點的高程，可以預先測量出來。1.水尺圖4.2直立式水尺分級設置示意圖按水尺的構造形式不2.自記水位計圖4.3各種型號的自記水位計2.自記水位計圖4.3各種型號的自記水位計自記水位計（圖4.3）能將水位變化的連續(xù)過程自動記錄下來，不遺漏任何突然的變化和轉折，有的還能將所觀測的數據以數字或圖像的形式遠傳室內，使水位觀測工作趨于自動化和遠傳化。自記水位計（圖4.3）能將水位變化的連續(xù)過程自動記錄下來，不（二）水位的觀測

（南充水位站觀測）水位的觀測包括基本水尺和比降水尺的水位?；舅叩挠^測是分段定時觀測。當水位變化緩慢時(日變幅在0.12m以內)，每日8時和20時各觀測一次(稱2段制觀測，8時是基本時)；枯水期日變幅在0.06m以內，用1段制觀測；日變幅在0.12～0.24m時，用4段制觀測；有峰谷出現時，還要加測。比降水尺觀測的目的是計算水面比降，分析河床糙率等。其觀測時間和次數，視需要而定。（二）水位的觀測

（南充水位站觀測）水位的觀測包括基本水尺和三、日平均水位的計算日平均水位的計算方法有兩種:1.算術平均法若一日內水位變化緩慢，或水位變化較大，但系等時距人工觀測或從自記水位計上摘錄，可采用算術平均法計算。三、日平均水位的計算日平均水位的計算方法有兩種:2.面積包圍法若一日內水位變化較大，且系不等時距觀測或摘錄，則采用面積包圍法，即將當日0～24小時內水位過程線所包圍的面積，除以一日時間求得(見圖4.4)，其計算公式為：(4-1)式中

Z0，Z1，…，Zn---各測次觀測的水位，m；Δt1,Δt2,

…，

Δtn---相鄰兩測次間的時距，h。如0時或24時無實測數據，則根據前后相鄰水位直線內插求得?？嫉乃哪觇b中，均載有各站的日平均水位表、年平均水位、年及各月的最高、最低水位等。2.面積包圍法若一日內水位變化較大，且系不等時距觀測或摘錄，圖4.4面積包圍法示意圖圖4.4面積包圍法示意圖四、水深測量－便攜式數字聲納深度計HondexDigitalDepthSounderHondex便攜式數字聲納深度計簡介1、概述：該儀器是一種小巧的便攜式野外測量工具，采用聲波測距原理，變頻器發(fā)射高頻脈沖，并接水底返回信號來快速測量水深。儀器采用LCD數字顯示讀數，采用英制或公制單位，使用9V干電池，可進行約500次測量操作。儀器具有自動關機功能，在停止操作后10秒自動關機。儀器采用防水設計，防水深度50米。該儀器有兩種類型：變頻器內置型：信號發(fā)生器與儀器一體；變頻器外置型：信號發(fā)生器外置，有3.5米纜線；四、水深測量－便攜式數字聲納深度計HondexDigita水文學試驗指導課件2、可選件：變頻器外置型儀器附件：船體安裝附件，供變頻器外置型儀器使用。

3、基本技術指標：最小測深：1.8英尺（0.6米）；最大測深：260英尺（79米）；精度：1%；信號頻率：400KHz（波束角度：12o）；尺寸：1.7英尺×7.8英尺（42mm×198mm）；2、可選件：實驗五河流斷面流速、流量測量（4學時）流量是單位時間內流過江河某一橫斷面的水量，以m3/s計。測量流量的方法很多，常用的方法為流速面積法，其中包括流速儀測流法、浮標測流法、比降面積法等，這是我國目前使用的基本方法。此外還有水力學法、化學法、物理法、直接法等。實驗五河流斷面流速、流量測量（4學時）流量是單位時間內流過一、實驗目的1.練習流速儀的安裝、調整、讀數、計算2.掌握點流速測定，了解潮汐河流水文觀測設計的基本要求3.掌握垂線流速計算，斷面平均流速計算，以及流量的計算

二、實驗設備

旋漿式（旋杯式）流速儀；秒表一、實驗目的三、流速測量流速儀法是用流速儀測定水流速度，并由流速與斷面面積的乘積來推求流量的方法。它是目前國內外廣泛使用的測流方法，也是最基本的測流方法。三、流速測量流速儀法是用流速儀