1、第二章 水文測驗(yàn),一、水文測站的任務(wù)及分類 水文資料是各種水文分析的基礎(chǔ)，主要來源于水文測站對各項(xiàng)水文要素的長期觀測。 水文測站的基本任務(wù)是按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對指定地點(diǎn)(斷面)的水文要素做系統(tǒng)觀測與資料整理。,河流水文測站負(fù)責(zé)對河流指定地點(diǎn)的 水位、流量、泥沙、蒸發(fā)、水溫、冰凌、水化學(xué)、地下水等項(xiàng)目的觀測及有關(guān)資料的分析工作。 水文測站 基本站 專用站 實(shí)驗(yàn)站,二、水文站網(wǎng) 水文測站在地理上的分布； 點(diǎn)、面關(guān)系； 因各流域自然地理?xiàng)l件不同、各水文要素的時(shí)空變化規(guī)律也不相同，在站網(wǎng)設(shè)計(jì)中難于建立比較普遍的理論和方法； 站網(wǎng)建設(shè)應(yīng)與其目的結(jié)合； 站網(wǎng)密度與監(jiān)測記錄應(yīng)充分考慮區(qū)域的水文氣象特性；,三、水文

2、測站的設(shè)立 確定站點(diǎn)斷面時(shí)，主要考慮的是在保證工作安全和監(jiān)測精度的條件下，簡化觀測和資料整理工作； 水文站點(diǎn)的設(shè)立必須能夠保證水位與流量之間存在著良好的穩(wěn)定關(guān)系。 水位流量關(guān)系受到河流斷面和水力因素兩方面影響。,一般應(yīng)選擇河斷順直、地質(zhì)條件良好、便于布設(shè)測驗(yàn)設(shè)備的安裝。其順直長度應(yīng)不小于洪水時(shí)主河槽寬度的3-5倍。 水文測站應(yīng)建立必要的斷面 基本水尺斷面 流速儀測速斷面 浮標(biāo)測流斷面 比降斷面,第二節(jié) 水位觀測,水位：是指江、河、湖、水庫等水體的自由水面相對某一基準(zhǔn)面的高程（m）。 全國統(tǒng)一采用青島附近黃海海平面為基準(zhǔn)面。 水位觀測的儀器包括水尺和自計(jì)水位計(jì)。 水面在水尺上讀數(shù)加水尺零點(diǎn)的高程

3、即為當(dāng)時(shí)的水位值。,水位 浮子法 超聲波 壓力式,水位觀測的次數(shù)因季節(jié)不同而不同 水位相對穩(wěn)定時(shí)每天2次，枯水期每天1次，穩(wěn)定封凍期幾天觀測1次，汛期每天觀測4次，洪水時(shí)可適當(dāng)增加觀測次數(shù)。 水位資料整理包括日、月、年平均水位的計(jì)算。 1日水位變化緩慢或水位變化大但觀測間隔相等，則可用算術(shù)平均，但當(dāng)間隔時(shí)間不等時(shí)應(yīng)用面積包圍法計(jì)算。,JLWL-3型水位計(jì),具備水位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、顯示、有線短傳、無線遠(yuǎn)傳等功能，具有功耗低、接口簡單、 性能可靠等特點(diǎn)。 該機(jī)采用光電原理進(jìn)行水位的變化檢測，微電腦計(jì)算實(shí)時(shí)水位。配置一個(gè)RS485有線通信口，可向上位機(jī)傳送實(shí)時(shí)水位值。設(shè)備可掛接專用無線數(shù)字傳輸電臺（如

4、MDS2710、日精MD889），視距通訊距離可達(dá)5千米。各外接接口均有防雷擊、抗電磁干擾措施，可在復(fù)雜環(huán)境下使用。標(biāo)準(zhǔn)配置下，整機(jī)輸入功耗僅2mA,可長期工作。外接10Ah蓄電池供電的情況下，設(shè)備可連續(xù)工作150天以上而無需充電。,JLWL-3型水位計(jì),第三節(jié) 流量觀測,在河水?dāng)嗝嫔?，流速隨水平和垂直方向位置的不同而變化，通過全斷面的流量很難用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)方程表示，實(shí)用的方法是通過實(shí)測斷面面積和實(shí)測流速來推算流量。 流速儀測流法是將過水?dāng)嗝鎰澐譃楹芏嗖糠郑闷胀y量手段測定各部分的面積，用流速儀測定各面積上的平均流速，二者之積為部分面積上的部分流量，將部分流量累加即位斷面流量。,1、斷面測量

5、測流斷面的測量，是在斷面上布設(shè)一定數(shù)量的測深垂線，測得每條垂線的起點(diǎn)距和水深，依此測量即可測得過水?dāng)嗝娴膸缀纬叽纭?2、流速測量 流速用流速儀測量，流速儀包括：感應(yīng)水流的旋轉(zhuǎn)器、記數(shù)器和保持儀器正對水流的尾翼。旋轉(zhuǎn)器在水流的沖擊下旋轉(zhuǎn)，通過記錄旋轉(zhuǎn)的次數(shù)就可求得流速： V = Kn + C,為了正確測定流速，必須選擇若干條具有代表性的垂線，在每個(gè)垂線上選擇若干個(gè)測點(diǎn)，進(jìn)行測速。 精測時(shí)最少測速垂線數(shù)目,每根測線上的測點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)水深大小、有無冰期、水位變化確定，當(dāng)水深大雨1m時(shí)，應(yīng)采用5點(diǎn)法（0.0、0.2、0.6、0.8、1.0）。,3、流量計(jì)算 A：由測點(diǎn)速度計(jì)算垂線平均速度; B：計(jì)算部分

6、面積的平均流速; C：將部分面積上的平均流速與部分面積相乘得部分流量; D：將各部分流量相加得總流量。 （1）垂線平均流速： 一點(diǎn)法：vm = v 0.6 二點(diǎn)法：vm = (v 0.2+v 0.8)/2 三點(diǎn)法： vm = （ v 0.2 + v 0.6 + v 0.8 ）/3 五點(diǎn)法： vm = （v 0.0+ 3v 0.2 +3 v 0.6 +2 v 0.8 + v 1.0）/10,（2） 部分平均流速： 岸邊部分流速： v1 = vm1 vn = vmn 為岸邊系數(shù)（斜坡岸邊：0.67-0.75，陡岸：0.8-0.9，死水邊：0.5-0.67）。 中間部分流速為兩側(cè)垂線平均流速的平均值

7、： vi = （v mi-1 +vmi）/2 （3）部分面積：Fi = （Hi+H i-1）bi/2 （4）總流量：Q = vi Fi,SVR-VP電波流速儀,SVR-VP電波流速儀是美國德卡托電子公司制造，專門用于河流水面流速測量。 SVR-VP主要特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo) 單人使用，總重1.3公斤，手持測量或置于三腳架上。 內(nèi)置可充電電池，連續(xù)工作8小時(shí)。 內(nèi)置俯仰角傳感器, 俯仰角自動改正，手動選擇水平角。 防雨淋。 測速范圍0.513米/秒,測速精度0.03米/秒 環(huán)境溫度-30+70。,使用方法初次使用時(shí)，先將電池充滿后插入手柄電池倉內(nèi)；按下電源鍵, 瞄準(zhǔn)目標(biāo),設(shè)置水平角, 摳動扳機(jī)，15秒后

8、顯示流速數(shù)據(jù)。按鍵功能：SVR面板上有三個(gè)按鍵和一個(gè)LCD顯示窗。按POWER開機(jī)或關(guān)機(jī)。按MODE 鍵選擇水平角狀態(tài)或背景光狀態(tài)。在水平角狀態(tài)下按SELECT鍵選擇水平角改正值（045）；在背景光狀態(tài)則選擇背景光開或關(guān)。在任何狀態(tài)下，如果6秒內(nèi)不按MODE或SELECT鍵，儀器返回流速顯示狀態(tài)。,水面流速測量 測速時(shí)面向上游或面向下游都可以。開始測速前，用雷達(dá)槍瞄準(zhǔn)水面，摳動扳機(jī)，顯示器上的小數(shù)點(diǎn)開始閃動，說明測量正在進(jìn)行?？旖Y(jié)束時(shí)，閃動速度加快，最后停止閃動，測量結(jié)束。 開始測量10秒鐘后顯示第一個(gè)流速數(shù)據(jù)，然后每5秒更新一次，共更新8次。該時(shí)段的平均流速一直顯示在屏幕上，直至摳動扳機(jī)進(jìn)行

9、下一次測量。在測量過程中若摳動扳機(jī)，儀器立即停止更新數(shù)據(jù)，顯示前一時(shí)段的平均流速。 由于SVR測量水流表面多普勒效應(yīng)，需要一定的反射能量。水面漂浮物（水草、草子等）和水面波動可以形成能量反射。,由黃委水文局自行研制開發(fā)的自動化水文纜道測驗(yàn)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備全自動、半自動測流等五種工作模式，可實(shí)施遠(yuǎn)距離遙控操作，遠(yuǎn)在千里之外點(diǎn)擊鼠標(biāo)，即可自動完成流量測驗(yàn)，并可通過遠(yuǎn)程視頻設(shè)備進(jìn)行測驗(yàn)現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高了纜道測驗(yàn)的安全性，減輕了勞動強(qiáng)度，縮短了測驗(yàn)歷時(shí)，提高了水文測驗(yàn)的工作效率，測驗(yàn)技術(shù)取得突破，該系統(tǒng)處于國際領(lǐng)先水平，現(xiàn)已在部分水文站正式投入使用。,自動化水文纜道測驗(yàn)控制系統(tǒng),監(jiān)測船,第四節(jié)

10、流量資料整編,由于流量資料觀測費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因而可以用容易觀測的水位資料來間接地反映流量變化過程。 一、水位流量關(guān)系曲線的繪制 在河床穩(wěn)定、控制良好的條件下，水位關(guān)系曲線比較穩(wěn)定，在普通方格紙上，以水位為縱坐標(biāo)、流量位橫坐標(biāo)、將實(shí)測的相對水位和對應(yīng)的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)繪，對所有點(diǎn)經(jīng)過分析論證，去掉錯誤點(diǎn)，即可繪制出水位流量關(guān)系曲線。,二、水位流量關(guān)系曲線延長 水文站測流時(shí)不易測到高水位和最枯水位的流量資料，因此要對水位流量關(guān)系曲線進(jìn)行延長。進(jìn)一步得到全年流量過程。 對水位流量關(guān)系曲線的延長必須謹(jǐn)慎，高水位部分不應(yīng)該大于當(dāng)年實(shí)測水位變幅的30%，低水位不能大于10%。,根據(jù)水位面積、水位流速關(guān)系曲線延長

11、 河床比較穩(wěn)定的河段，水位面積、水位流速關(guān)系比較穩(wěn)定，因此可以用于延長流量。 先根據(jù)實(shí)測斷面資料繪制所需延長部分的水位面積曲線，再將水位流速曲線按照其上端趨勢外延，最后根據(jù)延水部分的流速與相應(yīng)面積的乘積來延長流量。 利用該方法延長時(shí)河流斷面不應(yīng)該有突變。,用曼寧公式延長 在有比降觀測資料的測站，可根據(jù)流量和比降以及斷面觀測資料，分析出各次測流時(shí)的糙率n值，點(diǎn)繪水位糙率關(guān)系曲線，并順勢延長，以此確定高水位時(shí)河床的糙率，再利用高水位時(shí)的實(shí)測比降以及最近的斷面測量結(jié)果，就可以利用曼寧公式求得斷面平均流速，從而得到高水位時(shí)的流量。,3、低水位流量關(guān)系的延長 水位面積、水位流速關(guān)系曲線； 低水位延長不能超過當(dāng)年監(jiān)測最低水位的10%。,三、水位流量關(guān)系曲線的轉(zhuǎn)移 當(dāng)在沒有水位流量關(guān)系曲線的斷面進(jìn)行工程規(guī)劃時(shí)，需要將臨近水文站的水位流量關(guān)系曲線轉(zhuǎn)移到設(shè)計(jì)斷面。 條件 距離不遠(yuǎn)、兩斷面間流域面積不大、無明顯入流和出流 在設(shè)計(jì)斷面設(shè)立臨時(shí)水尺，與水文站同時(shí)觀測水位，建立設(shè)計(jì)斷面與水位站基本水尺斷面間同時(shí)水位關(guān)系線來轉(zhuǎn)移。,在中低水位情況下，流量比較穩(wěn)定，同時(shí)兩斷面距離較近，所以同一時(shí)間流量大致相同，將與設(shè)計(jì)斷面同時(shí)觀測的水文站水位，在水位站水位流量關(guān)系曲線上查找流量， 然后用此流量與同時(shí)觀測的水位點(diǎn)繪曲線，即得到設(shè)計(jì)斷面中、