水文觀測與資料收集

1、第三章第三章 水文觀測與資料收水文觀測與資料收集集 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 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)水文站網(wǎng)：水文測站在地理上的分布網(wǎng)：水文測站在地理上的分布網(wǎng)稱為水文站網(wǎng)。稱為水文站網(wǎng)。水文站的種類v基本站基本站v專用站專用站v實驗站實驗站水文站的種類1、基本站基本站 是綜合國民經(jīng)濟各方面的

2、需要而是綜合國民經(jīng)濟各方面的需要而建立的，要求以最經(jīng)濟的測站數(shù)目，達到建立的，要求以最經(jīng)濟的測站數(shù)目，達到內(nèi)插任何地點水文特征值的目的，各基本內(nèi)插任何地點水文特征值的目的，各基本站之間應該有密切的聯(lián)系，測站的工作內(nèi)站之間應該有密切的聯(lián)系，測站的工作內(nèi)容必須根據(jù)容必須根據(jù)水文測驗規(guī)范水文測驗規(guī)范的規(guī)定進行，的規(guī)定進行，觀測資料整編刊入水文年鑒或存入數(shù)據(jù)庫觀測資料整編刊入水文年鑒或存入數(shù)據(jù)庫長期保存。長期保存。 v基本站按觀測的主要項目不同，又可分為基本站按觀測的主要項目不同，又可分為流量站、水位站、雨量站、泥沙站等流量站、水位站、雨量站、泥沙站等水文站的種類2、專用站專用站 是為某種專門目的或某

3、項特定工是為某種專門目的或某項特定工程的需要而設(shè)立的。測站位置、觀測項目、程的需要而設(shè)立的。測站位置、觀測項目、觀測期限等均可由設(shè)站的部門自行規(guī)定。觀測期限等均可由設(shè)站的部門自行規(guī)定。3、實驗站實驗站 是為了對某種水文現(xiàn)象的變化規(guī)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(shè)立的，如律或?qū)δ承┧w做深入研究而設(shè)立的，如徑流實驗站、湖泊（或水庫）實驗站等。徑流實驗站、湖泊（或水庫）實驗站等。由有關(guān)科研單位設(shè)立。實驗站也可兼作基由有關(guān)科研單位設(shè)立。實驗站也可兼作基本站。本站。 一、測站和站網(wǎng)1、水文站密度：、水文站密度：在我國為在我國為3.56站站/萬萬km2，世，世界界100多個國家的

4、平均值為多個國家的平均值為4.0站站/萬萬km2。2、水文站的主要任務、水文站的主要任務：按統(tǒng)一標準，對指定：按統(tǒng)一標準，對指定地點（或斷面）的水文要素進行系統(tǒng)觀測地點（或斷面）的水文要素進行系統(tǒng)觀測與資料整編。與資料整編。3、水文站的觀測項目：、水文站的觀測項目：一般包括水位、流量、一般包括水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、冰凍、地下水泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、冰凍、地下水位的觀測及泥沙顆粒分析、水化學分析等。位的觀測及泥沙顆粒分析、水化學分析等。 二、水文站的設(shè)立（一）選擇測驗河段（一）選擇測驗河段（二）布設(shè)斷面（二）布設(shè)斷面（三）布設(shè)基線（三）布設(shè)基線二、水文站的設(shè)立（一）選擇測驗河段（

5、一）選擇測驗河段原則：原則：1、必須滿足設(shè)站的目的和要求；、必須滿足設(shè)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、在滿足上述要求的前提下，盡可能照顧生、在滿足上述要求的前提下，盡可能照顧生活、交通、通訊上的方便?；?、交通、通訊上的方便。 二、水文站的設(shè)立（二）布設(shè)斷面（二）布設(shè)斷面 測驗斷面測驗斷面：各種水文要素的觀測都是在測：各種水文要素的觀測都是在測驗河段內(nèi)的各個斷面上進行的，這種斷面驗河段內(nèi)的各個斷面上進行的，這種斷面稱為測驗斷面。稱為測驗斷面。按照不同的用途，測驗斷面可分為：按照不同的用途，測驗斷面可分為：

6、1、基本水尺斷面基本水尺斷面 2、流速儀測流斷面流速儀測流斷面 3、浮標測流斷面浮標測流斷面 4、比降斷面比降斷面 斷面的布設(shè)1、基本水尺斷面、基本水尺斷面 是基本水尺所在位置并垂是基本水尺所在位置并垂直于流向的橫斷面。直于流向的橫斷面。v基本水尺斷面一般設(shè)在基本水尺斷面一般設(shè)在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 是為用流速儀法施測流是為用流速儀法施測流量時所在的橫斷面。量時所在的橫斷面。v設(shè)站時應盡可能使其設(shè)站時應盡可能使其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 是為用浮標法施測流量所是為用浮標法施測流量所在的橫斷面。浮標測流斷面有

7、三個，即：在的橫斷面。浮標測流斷面有三個，即： 浮標上斷面、中斷面和下斷面浮標上斷面、中斷面和下斷面。v中斷面應盡可能與基本水尺斷面或流速儀測中斷面應盡可能與基本水尺斷面或流速儀測流斷面重合，上、下浮標測流斷面設(shè)在中斷流斷面重合，上、下浮標測流斷面設(shè)在中斷面面上下游的等距離處上下游的等距離處，上下斷面的間距一般，上下斷面的間距一般不得小于斷面最大平均流速的不得小于斷面最大平均流速的5080倍。倍。v對于山區(qū)河流不易達到此要求，可適當縮短，對于山區(qū)河流不易達到此要求，可適當縮短，但不得小于最大斷面平均流速的但不得小于最大斷面平均流速的20倍。倍。 4、比降斷面、比降斷面 是比降水尺所在位置的橫斷

8、面。是比降水尺所在位置的橫斷面。比降水尺應布設(shè)在基本水尺斷面的上下游，比降水尺應布設(shè)在基本水尺斷面的上下游，其間距照下表選定。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比降（萬分率）比降（萬分率）6.83.82.82.21.91.61.51.31.21.1斷面布置示意圖（三）布設(shè)基線 基線通?；€通常垂直于垂直于測流斷面且起點恰在測測流斷面且起點恰在測流斷面上。為滿足起點距測量精度的要求，流斷面上。為滿足起點距測量精度的要求，基線長度應不小于河寬的基線長度應不小于河

9、寬的0.6倍倍，應取，應取10的整的整數(shù)倍。數(shù)倍。本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)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面的布設(shè)四、測驗河段的選擇原則及各斷面的布設(shè)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0.1mm0.1mm。兩段制。兩段制觀測，即每日觀測，即每日8 8時及時及2020時各觀測一次。雨季增時各觀測一次。雨季增加觀測段次。加觀測段次。

10、 每日每日8 8時至次日時至次日8 8時時降水量為當日降水量。降水量為當日降水量。2. 自計雨量計自計雨量計（1）虹吸式）虹吸式分辨率：分辨率：0.1mm降雨強度適用范圍：降雨強度適用范圍：0.014.0mm/min（2 2）翻斗式）翻斗式 分辨率：分辨率：0.1mm0.1mm 降雨強度適用范圍：降雨強度適用范圍： 4.0mm/min4.0mm/min以內(nèi)以內(nèi)雨量器v雨量器可觀測降雪，將漏斗和儲水瓶取出，雨量器可觀測降雪，將漏斗和儲水瓶取出，僅留外筒作為承雪器具。僅留外筒作為承雪器具。 v自記雨量計不能直接用來測量降雪過程。自記雨量計不能直接用來測量降雪過程。 v降水觀測場地的選擇：降水觀測場

11、地的選擇： 應選在四周空曠、平坦的地方，避開應選在四周空曠、平坦的地方，避開局部地形、地物的影響，以保證觀測的質(zhì)局部地形、地物的影響，以保證觀測的質(zhì)量。量。 （二）降水資料的整編 v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。v日降水量以日降水量以8時時為分界，即以昨日為分界，即以昨日8時至今日時至今日8時的降水量作為昨日的日降水量。時的降水量作為昨日的日降水量。 思考 雨量器和自記雨量計所測得的降雨量器和自記雨量計所測得的降水量水量 比實際值是偏大還是偏小

12、？為什么？比實際值是偏大還是偏小？為什么？答：偏小。答：偏小。原因主要是：原因主要是：1 1、風的影響；、風的影響； 2 2、倒水時器壁沾附；、倒水時器壁沾附； 3 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v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。v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)。v陸面蒸發(fā)雖然可以觀測，但比較困難，只在陸面蒸發(fā)雖然可以觀測，但比較困難，只在試驗站上進行。試驗站上進行。v在實用上，由于陸面蒸發(fā)缺乏實測值，因此在實用上，由于陸面蒸發(fā)缺乏實測值，因此常用常用水量平衡法水量平衡法或或經(jīng)驗公式法經(jīng)驗公式法間接計算

13、。間接計算。 二、蒸發(fā)觀測（一）水面蒸發(fā)的觀測儀器和方法（一）水面蒸發(fā)的觀測儀器和方法目前水利部常用儀器：目前水利部常用儀器：vE601型蒸發(fā)器型蒸發(fā)器 我國水利部規(guī)定觀我國水利部規(guī)定觀測測 水面蒸發(fā)水面蒸發(fā) 的標準儀的標準儀器器v口徑為口徑為80cm的帶套盆蒸發(fā)器的帶套盆蒸發(fā)器vH3000型蒸發(fā)器型蒸發(fā)器v水上漂浮蒸發(fā)器水上漂浮蒸發(fā)器v大型蒸發(fā)池等。大型蒸發(fā)池等。 （一）水面蒸發(fā)的觀測儀器和方法v蒸發(fā)量的觀測每日蒸發(fā)量的觀測每日8時時進行進行一次一次，測得前一，測得前一日的蒸發(fā)量。日的蒸發(fā)量。 vE601的觀測值，基本上能接近于天然水的觀測值，基本上能接近于天然水面蒸發(fā)量。但由于圓盆面積不大

14、，其四周受面蒸發(fā)量。但由于圓盆面積不大，其四周受熱條件與天然水面不完全相同，因此仍存在熱條件與天然水面不完全相同，因此仍存在著差異。這種差異常用蒸發(fā)器系數(shù)著差異。這種差異常用蒸發(fā)器系數(shù)K表示。表示。 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(guān)特征值進行統(tǒng)計。、對有關(guān)特征值進行統(tǒng)計。v將這些資料應用于求湖泊、水庫等水體的天將這些資料應用于求湖泊、水庫等水體的天然水面蒸發(fā)量時，必須乘以蒸發(fā)器系數(shù)然水面蒸發(fā)量時，必須乘以蒸發(fā)器系數(shù)K。即：即：觀測天然KEE本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)一、降水觀測的儀器和方法一、降水

15、觀測的儀器和方法二、降水觀測資料的整編二、降水觀測資料的整編三、日降水量的分界三、日降水量的分界四、水面蒸發(fā)觀測的儀器和方法四、水面蒸發(fā)觀測的儀器和方法五、水面蒸發(fā)資料的整理五、水面蒸發(fā)資料的整理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(guān)系三、水位流量關(guān)系一、水位觀測v水位水位：江河、湖泊、水庫等水體的自由水面：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，以相對于某一固定基準面的高程稱水位，以m計。計。v全國規(guī)定統(tǒng)一采用：全國規(guī)定統(tǒng)一采用：黃?；纥S海基面v但各流域由于歷史的原因，采用的基面不一但各流域由于歷史的

16、原因，采用的基面不一定統(tǒng)一，目前我國使用的有大連、大沽、黃定統(tǒng)一，目前我國使用的有大連、大沽、黃海、廢黃河口、吳淞、珠江等基面。海、廢黃河口、吳淞、珠江等基面。一、水位觀測（一）水位觀測設(shè)備和方法（一）水位觀測設(shè)備和方法1、水位觀測設(shè)備、水位觀測設(shè)備（1）水尺水尺：用于測量河流、湖泊、水庫和灌：用于測量河流、湖泊、水庫和灌渠等水體的水位的標尺裝置。中國古代稱為渠等水體的水位的標尺裝置。中國古代稱為水則，明、清時稱志樁，至水則，明、清時稱志樁，至20世紀始稱水尺。世紀始稱水尺。水尺至今仍廣泛使用。水尺至今仍廣泛使用。 （2）自記水位計自記水位計 水尺的常用型式 直立式水尺直立式水尺 傾斜式水尺傾

17、斜式水尺 矮樁式水尺矮樁式水尺 懸錘式水尺懸錘式水尺 自記水位計 優(yōu)點：記錄連續(xù)、完整、節(jié)省人力。優(yōu)點：記錄連續(xù)、完整、節(jié)省人力。 自記水位計的型式：自記水位計的型式： 就地記錄式就地記錄式與與遠傳記錄式遠傳記錄式兩種。兩種。 （一）水位觀測設(shè)備和方法 2、水位觀測方法、水位觀測方法 用直接觀讀式水尺時，應該讀取水面截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)觀讀于水尺上的讀數(shù)，連續(xù)觀讀23次，取其均次，取其均值。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)v 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時時觀測兩觀測兩次。次。v在

18、在汛期水位漲落急劇時汛期水位漲落急劇時，為了能測得洪峰水，為了能測得洪峰水位及控制洪水位的變化過程，常需增加測次，位及控制洪水位的變化過程，常需增加測次，有時需要有時需要逐時或每隔幾分鐘逐時或每隔幾分鐘觀讀一次。觀讀一次。v為節(jié)省人力最好采用自記水位計觀測水位，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。它能自動將水位變化過程記錄下來。（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。將以上成果刊入水文年鑒，以供使用

19、。將以上成果刊入水文年鑒，以供使用。日平均水位的計算方法1、算術(shù)平均法、算術(shù)平均法適用條件適用條件：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 。計算公式計算公式：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）。）。niiZnZ11日平均水位的計算方法2、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：一日內(nèi)水位變幅大，觀測時距又不 相等相等 計算公式計算公式：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

20、次水位間的時相鄰兩次水位間的時距，距，h。nZnmZcbZbaZaZZnn)(.)()(4811210面積包圍法示意圖時間（小時）abcmn水位Z(m)Z0Z1Z2Z3ZmZn-1Zn二、流量測驗 v流量流量：單位時間內(nèi)通過江河某一橫斷面的水：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。v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 v天然河流因受邊界條件影響，斷面內(nèi)的水流天然河流因受邊界條件影響，斷面內(nèi)的水流分布很不均勻，故求流量采用近似方法。分布很不均勻，故求流量采用近似方法。AvQ 近似法推求流量v將過水斷面用垂線分成若干部分，先求出通將過水斷面用垂線

21、分成若干部分，先求出通過各部分面積上的流量過各部分面積上的流量qi，qivifi,，然后求，然后求得全斷面的流量得全斷面的流量v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v在斷面上布置若干條在斷面上布置若干條測深垂線，施測各條測深垂線，施測各條測深垂線的水深，并測深垂線的水深，并測各垂線與岸上某一測各垂線與岸上某一固定點的水平距離，固定點的水平距離，即即起點距起點距。如右圖。如右圖。v測深工具視水深、流測深工具視水深、流速大小可采用速大小可采用測深桿測深桿、測深錘測深錘、測深鉛魚測深鉛魚、回聲測深儀回聲測深儀等。等。 起點

22、距D(a) 橫斷面 (b) 平面測船OAC基 線L起點距的測量方法1、斷面索觀讀法斷面索觀讀法： 斷面索法是在斷面上架設(shè)斷面索法是在斷面上架設(shè)鋼絲纜索，每隔適當距離做上標記，并事先鋼絲纜索，每隔適當距離做上標記，并事先測量好它們的位置，測量水深的同時，直接測量好它們的位置，測量水深的同時，直接在斷面索上讀出起點距。這種方法適合于河在斷面索上讀出起點距。這種方法適合于河寬較小、水上交通不多、有條件架設(shè)斷面索寬較小、水上交通不多、有條件架設(shè)斷面索的河道測站，精度較高。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(shè)斷面索的測站上，：在沒有架設(shè)斷面索的測站上，可用經(jīng)緯儀、平板儀或六分儀平面

23、測角交會可用經(jīng)緯儀、平板儀或六分儀平面測角交會法測定起點距。法測定起點距。 測角交會法（1）經(jīng)緯儀岸上交會法：水文站在布設(shè)測流）經(jīng)緯儀岸上交會法：水文站在布設(shè)測流斷面時，同時布設(shè)基線斷面時，同時布設(shè)基線(AC)，并用精確方，并用精確方法量出基線的長度法量出基線的長度L，測角時，將經(jīng)緯儀安，測角時，將經(jīng)緯儀安放在基線的終點，測出角度放在基線的終點，測出角度 ，則起點距為則起點距為 LtgD DLACB測角交會法（2）六分儀船上交會法：當河道較寬時，岸）六分儀船上交會法：當河道較寬時，岸上與船上聯(lián)絡(luò)困難，風浪較大時用經(jīng)緯儀瞄上與船上聯(lián)絡(luò)困難，風浪較大時用經(jīng)緯儀瞄準河中活動的目標，施測有些困難，此時

24、可準河中活動的目標，施測有些困難，此時可使用六分儀交會法，只需手握儀器即可測出使用六分儀交會法，只需手握儀器即可測出角角 ，它的主要優(yōu)點是測量時施測人員全，它的主要優(yōu)點是測量時施測人員全部上船，不用支架，部上船，不用支架， 計算起點距的公式為計算起點距的公式為 垂線的水深及起點距測得后，部分面垂線的水深及起點距測得后，部分面積及全斷面面積即可求出。積及全斷面面積即可求出。 LctgD （二）流速測定測速儀器：測速儀器：流速儀和浮標流速儀和浮標v常用的是：機械轉(zhuǎn)子式流速儀。常用的是：機械轉(zhuǎn)子式流速儀。v轉(zhuǎn)子式流速儀分為：轉(zhuǎn)子式流速儀分為：旋杯式旋杯式和和旋槳式旋槳式兩種。兩種。流速儀示意圖 旋杯

25、式流速儀旋杯式流速儀 旋槳式流速旋槳式流速儀儀 v缺點：含沙量較大時轉(zhuǎn)軸加速、漂浮物多缺點：含沙量較大時轉(zhuǎn)軸加速、漂浮物多時容易纏繞。時容易纏繞。 v非轉(zhuǎn)子式流速儀：針對上述缺點，各國正非轉(zhuǎn)子式流速儀：針對上述缺點，各國正在試驗研究采用其他感應器來測速，如：在試驗研究采用其他感應器來測速，如：超聲波流速儀、電磁流速儀、光學流速儀超聲波流速儀、電磁流速儀、光學流速儀等，這些流速儀都稱為非轉(zhuǎn)子式流速儀。等，這些流速儀都稱為非轉(zhuǎn)子式流速儀。 1、流速儀測速原理 v目前我國使用最多的是重慶水文儀器廠生產(chǎn)目前我國使用最多的是重慶水文儀器廠生產(chǎn)的的LS68-2型旋杯式流速儀和型旋杯式流速儀和LS25-1型

26、旋槳式型旋槳式流速儀。流速儀。v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 v測速原理測速原理：利用水流沖動流速儀的旋杯或旋：利用水流沖動流速儀的旋杯或旋槳，同時帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，在裝有信號的電路槳，同時帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，在裝有信號的電路上發(fā)出訊號，便可知道在一定時間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)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)得愈快，流速與轉(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(guān)系。速之間有一定的關(guān)系。流速與轉(zhuǎn)速的關(guān)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1

27、00s），），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。 bTNa 旋杯式流速儀適用于含沙量較小的河旋杯式流速儀適用于含沙量較小的河流，轉(zhuǎn)軸是垂直的。原理是電路閉合一次，流，轉(zhuǎn)軸是垂直的。原理是電路閉合一次，輸出一個信號，一般每輸出一個信號，一般每1轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)或5轉(zhuǎn)輸出一個轉(zhuǎn)輸出一個信號。信號。 旋槳式流速儀的轉(zhuǎn)軸是水平的。輸出旋槳式流速儀的轉(zhuǎn)軸是水平的。輸出一個信號，代表螺旋槳旋轉(zhuǎn)一個信號，代表螺旋槳旋轉(zhuǎn)20轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 2、測速垂線和測點的選擇v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 。v 測速垂線數(shù)目，根據(jù)河寬、水深來確

28、定。測速垂線數(shù)目，根據(jù)河寬、水深來確定。 我國精測法、常測法最少測速垂線數(shù)目的規(guī)定我國精測法、常測法最少測速垂線數(shù)目的規(guī)定 測點數(shù)目和位置的確定v測速垂線上的測點數(shù)，根據(jù)垂線的水深，流測速垂線上的測點數(shù)，根據(jù)垂線的水深，流速儀的懸吊方式和測量精度的要求來確定。速儀的懸吊方式和測量精度的要求來確定。 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（相對水深）測點位置（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 v測速時，將流速儀順次放在每條測速垂線的測速時，將流速儀順次放在每條測速垂線的各個測點上施測，記錄各測點的各個測點上施測，記錄各測

29、點的總轉(zhuǎn)數(shù)總轉(zhuǎn)數(shù)N和和測速歷時測速歷時T。v利用式利用式 就可求得全斷面各測點的流速。就可求得全斷面各測點的流速。 若采用直讀式流速儀，則可直接記錄流速。若采用直讀式流速儀，則可直接記錄流速。 bTNa（三）流量計算v方法是：點流速方法是：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 乘以對應的部分斷乘以對應的部分斷面面積面面積 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)分的按測點總數(shù)區(qū)分的 公式名稱公式名稱 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.

30、02、部分平均流速的計算v部分面積平均流速是指兩測速垂線間部分面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。端測速垂線間部分面積的平均流速。 （1）岸邊部分岸邊部分面積平均流速的計算面積平均流速的計算 （2）中間部分中間部分平均流速的計算平均流速的計算 岸邊部分面積平均流速的計算v方法：可由緊靠岸邊的那條測速垂線的方法：可由緊靠岸邊的那條測速垂線的vm乘乘以岸邊系數(shù)以岸邊系數(shù) 而得。而得。v公式：公式：v 0.50.9，視水下岸壁坡度及糙率而定。，視水下岸壁坡度及糙率而定。在陡岸邊，若岸壁不平

31、整，取為在陡岸邊，若岸壁不平整，取為0.80 ；光滑岸壁，；光滑岸壁， 取用取用0.90 。mnnm或11中間部分平均流速的計算v方法：等于相鄰兩條垂線平均流速的平均方法：等于相鄰兩條垂線平均流速的平均值。值。v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條測速條測速垂線的垂線平均流速。垂線的垂線平均流速。 iimmi121iiimm、13、部分面積的計算 部分面積是以測速垂線為分界。岸邊部分面積是以測速垂線為分界。岸邊部分按部分按三角形三角形計算，中間部分按計算，中間部分按梯形梯形計算。計算。 4、部分流量計算、部

32、分流量計算 由各部分的部分平均流速由各部分的部分平均流速vi與部分面與部分面積積fi之積可得到部分流量之積可得到部分流量 。 即：即： 斷面流量為斷面上各部分流量之和，即斷面流量為斷面上各部分流量之和，即 ：iiifqiqQ93m水面寬93m三、水位流量關(guān)系（一）（一）穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線 在河床穩(wěn)定，測站控制性能良好的情在河床穩(wěn)定，測站控制性能良好的情況下，河道的水流狀態(tài)比較平穩(wěn)，水位流量況下，河道的水流狀態(tài)比較平穩(wěn)，水位流量的關(guān)系點較密集，通過點群中心可以繪出單的關(guān)系點較密集，通過點群中心可以繪出單一的水位流量關(guān)系曲線一的水位流量關(guān)系曲線 。通常在圖上繪制水。通常在

33、圖上繪制水位面積與水位流速關(guān)系曲線，因為水位流量位面積與水位流速關(guān)系曲線，因為水位流量關(guān)系穩(wěn)定時，相同水位下流速與面積的乘積關(guān)系穩(wěn)定時，相同水位下流速與面積的乘積應等于流量，所以可用它們來輔助水位流量應等于流量，所以可用它們來輔助水位流量關(guān)系曲線的分析。關(guān)系曲線的分析。 某水文站水位流量、水位面積、水位流速關(guān)系曲線水位流量關(guān)系曲線外延 在施測流量時，因高水位歷時短，測流在施測流量時，因高水位歷時短，測流困難，致使實測點據(jù)較少，甚至沒有，因此困難，致使實測點據(jù)較少，甚至沒有，因此常用一定的方法外延求得。常用一定的方法外延求得。v外延方法外延方法：（1）根據(jù)水位面積和水位流速關(guān)系延長；）根據(jù)水位面

34、積和水位流速關(guān)系延長；（2）利用水力學公式（如史蒂文森法或曼寧）利用水力學公式（如史蒂文森法或曼寧公式）延長等。公式）延長等。（二）不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線 使水位流量關(guān)系不穩(wěn)定的因素：使水位流量關(guān)系不穩(wěn)定的因素： 河床沖淤、洪水漲落、變動回水河床沖淤、洪水漲落、變動回水 對水位流量關(guān)系曲線的影響：對水位流量關(guān)系曲線的影響：v河床沖淤河床沖淤ZQ線偏離原曲線；線偏離原曲線；v洪水漲落洪水漲落形成逆時針繩套曲線；形成逆時針繩套曲線；v變動回水變動回水偏向穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線偏向穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線的左邊。的左邊。受沖淤影響的水位流量關(guān)系曲線受洪水漲落影響的水位流量關(guān)系曲線受變動回水影響的水位

35、流量關(guān)系曲線（三）日平均流量的推求 v在在ZQ線確定后，即可根據(jù)水位資料來推求日平均線確定后，即可根據(jù)水位資料來推求日平均流量流量 。v方法方法：（1）當水位流量關(guān)系曲線較為平直，水位及其它有）當水位流量關(guān)系曲線較為平直，水位及其它有關(guān)水力因素在一日內(nèi)變化緩慢時，可用日平均水位關(guān)水力因素在一日內(nèi)變化緩慢時，可用日平均水位數(shù)值通過水位流量關(guān)系曲線直接查出日平均流量。數(shù)值通過水位流量關(guān)系曲線直接查出日平均流量。（2）當一日內(nèi)流量的變化較大時，可用逐時水位求）當一日內(nèi)流量的變化較大時，可用逐時水位求得逐時流量，再用逐時流量按算術(shù)平均法或面積包得逐時流量，再用逐時流量按算術(shù)平均法或面積包圍法計算日平均

36、流量。圍法計算日平均流量。本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)一、名詞解釋一、名詞解釋1、水位、水位 2、流量、流量二、水位、流速觀測設(shè)備和方法二、水位、流速觀測設(shè)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(guān)系不穩(wěn)定的因素有哪些，五、使水位流量關(guān)系不穩(wěn)定的因素有哪些，各自對水位流量關(guān)系曲線有何影響？各自對水位流量關(guān)系曲線有何影響？34 泥沙的測算泥沙的測算 河流中的泥沙河流中的泥沙, ,按其運動方式可分三類：按其運動方式可分三類： 懸移質(zhì)懸移質(zhì)：隨水流懸浮前進的小而輕的顆粒，：隨水流懸浮前進的小而輕的顆粒，也稱懸沙；也稱懸沙； 推

37、移質(zhì)推移質(zhì)：在水流作用下沿河底滾動、跳躍或：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；滑動前進的重而粗的顆粒，也稱底沙； 河床質(zhì)河床質(zhì)：是組成河床活動層處于相對靜止的：是組成河床活動層處于相對靜止的泥沙。泥沙。 三者沒有嚴格的界線，隨水流條件的變?nèi)邲]有嚴格的界線，隨水流條件的變化而相互轉(zhuǎn)化。一般情況，河流中泥沙以化而相互轉(zhuǎn)化。一般情況，河流中泥沙以懸懸移質(zhì)移質(zhì)為主。為主。 泥沙的計量單位v1、含沙量含沙量：單位體積渾水中所含泥沙的重量，：單位體積渾水中所含泥沙的重量，用用 表示，以表示，以kg/m3計。計。v2、輸沙率輸沙率：單位時間內(nèi)通過河流某斷面的泥：單位時間內(nèi)通過

38、河流某斷面的泥沙重量，用沙重量，用Qs表示，以表示，以kg/s計。計。 若用若用Q表示斷面流量，以表示斷面流量，以m3/s計，則：計，則： Qs Qv3、輸沙量輸沙量：某時段內(nèi)通過斷面的泥沙重量，：某時段內(nèi)通過斷面的泥沙重量，用用Ws表示，以表示，以 kg或或t計。若時段為計。若時段為T，以，以S計，計，Ws以以kg計，則：計，則：WsQsTv4、侵蝕模數(shù)侵蝕模數(shù)：單位面積上的輸沙量，用：單位面積上的輸沙量，用Ms表示，以表示，以t/km2計。若計。若Ws以以t計，計，F(xiàn)為計為計算輸沙量的流域或區(qū)域面積，以算輸沙量的流域或區(qū)域面積，以km2計，則計，則 FWMss本節(jié)小結(jié)一、泥沙分類一、泥沙分

39、類二、名詞解釋二、名詞解釋1、懸移質(zhì)、推移質(zhì)、河床質(zhì)、懸移質(zhì)、推移質(zhì)、河床質(zhì)2、含沙量、輸沙率、輸沙量、侵蝕模數(shù)、含沙量、輸沙率、輸沙量、侵蝕模數(shù)35 水文調(diào)查水文調(diào)查 水文調(diào)查是補充定位觀測的不足，水文調(diào)查是補充定位觀測的不足，使水文資料更加系統(tǒng)完整，更好地滿足使水文資料更加系統(tǒng)完整，更好地滿足水資源開發(fā)利用、水利水電建設(shè)及其它水資源開發(fā)利用、水利水電建設(shè)及其它國民經(jīng)濟建設(shè)的需要的一種有效手段。國民經(jīng)濟建設(shè)的需要的一種有效手段。 35 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）調(diào)查內(nèi)容（一）調(diào)查內(nèi)容v洪水調(diào)查：歷史洪水調(diào)查和當年洪水調(diào)查

40、。洪水調(diào)查：歷史洪水調(diào)查和當年洪水調(diào)查。v洪水調(diào)查工作的主要內(nèi)容有：洪水調(diào)查工作的主要內(nèi)容有： （1）歷史上各次洪水發(fā)生時間及相應洪水）歷史上各次洪水發(fā)生時間及相應洪水痕跡調(diào)查；痕跡調(diào)查； （2）洪痕高程測量及調(diào)查河段的縱橫斷面）洪痕高程測量及調(diào)查河段的縱橫斷面測量；測量； （3）最后對調(diào)查成果進行分析論證，從而）最后對調(diào)查成果進行分析論證，從而推算歷史洪水的洪峰流量、洪水總量及重推算歷史洪水的洪峰流量、洪水總量及重現(xiàn)期等?，F(xiàn)期等。（二）調(diào)查方法和要求1、資料搜集、資料搜集 洪水調(diào)查需要搜集的資料包括：洪水調(diào)查需要搜集的資料包括：（1）流域的基本資料，如流域地形圖、河道）流域的基本資料，如流域

41、地形圖、河道縱橫斷面圖、沿河水準點位置和高程、水縱橫斷面圖、沿河水準點位置和高程、水文氣象條件等；文氣象條件等；（2）調(diào)查河段及附近水文站的洪水資料；）調(diào)查河段及附近水文站的洪水資料；（3）與洪水調(diào)查有關(guān)的歷史文獻、文物、考）與洪水調(diào)查有關(guān)的歷史文獻、文物、考證等，如縣志、省志等，以及前人有關(guān)歷證等，如縣志、省志等，以及前人有關(guān)歷史洪水的發(fā)生年代、災情描述等調(diào)查訪問史洪水的發(fā)生年代、災情描述等調(diào)查訪問的資料。的資料。2、調(diào)查河段的選擇 調(diào)查河段的選擇應考慮以下條件：調(diào)查河段的選擇應考慮以下條件：（1）符合調(diào)查的目的和要求。如為了滿足某）符合調(diào)查的目的和要求。如為了滿足某一工程設(shè)計而進行的洪水調(diào)

42、查，選擇的調(diào)一工程設(shè)計而進行的洪水調(diào)查，選擇的調(diào)查河段應盡可能靠近工程地點；對為延長查河段應盡可能靠近工程地點；對為延長洪水實測系列而進行的洪水調(diào)查，則應盡洪水實測系列而進行的洪水調(diào)查，則應盡可能選擇水文站附近的河段作為調(diào)查河段?？赡苓x擇水文站附近的河段作為調(diào)查河段。（2）為了能夠調(diào)查出一定數(shù)量的可靠的歷史）為了能夠調(diào)查出一定數(shù)量的可靠的歷史洪水痕跡，調(diào)查河段應有一定的長度，且洪水痕跡，調(diào)查河段應有一定的長度，且兩岸應有古老村落，便于查詢了解歷史洪兩岸應有古老村落，便于查詢了解歷史洪水的痕跡和重現(xiàn)期。水的痕跡和重現(xiàn)期。（3）為了便于準確推算流量，調(diào)查河段應比）為了便于準確推算流量，調(diào)查河段應比

43、較順直，河床沖淤變化不大，河段內(nèi)無大較順直，河床沖淤變化不大，河段內(nèi)無大的支流匯入和流出。的支流匯入和流出。3、現(xiàn)場調(diào)查（1）洪水發(fā)生時間的調(diào)查）洪水發(fā)生時間的調(diào)查 歷史上每次大洪水都會給當?shù)厝罕娫斐蓺v史上每次大洪水都會給當?shù)厝罕娫斐梢欢ǖ臑暮?，在沿河居住的老人對此記憶猶一定的災害，在沿河居住的老人對此記憶猶新，他們往往可以提供洪水發(fā)生的準確時間。新，他們往往可以提供洪水發(fā)生的準確時間。洪水發(fā)生時間還可以從傳說、文獻記載等方洪水發(fā)生時間還可以從傳說、文獻記載等方面了解。對于歷史洪水調(diào)查，這些都是主要面了解。對于歷史洪水調(diào)查，這些都是主要途徑。途徑。（2）洪水痕跡的調(diào)查 洪痕洪痕：河道內(nèi)每發(fā)生一

44、次洪水，都有一個最：河道內(nèi)每發(fā)生一次洪水，都有一個最高洪水位。最高洪水位所遺留的泥印、水跡、高洪水位。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，我們都稱為洪水痕跡，或簡位置的標志物，我們都稱為洪水痕跡，或簡稱洪痕。稱洪痕。 （2）洪水痕跡的調(diào)查a. 首先是依靠了解情況的當?shù)厝罕娭刚J洪痕；首先是依靠了解情況的當?shù)厝罕娭刚J洪痕；b. 其次是根據(jù)群眾所提供的線索同群眾一道組其次是根據(jù)群眾所提供的線索同群眾一道組織查找；織查找；c. 此外，調(diào)查人員可以根據(jù)了解情況，親自到此外，調(diào)查人員可以根據(jù)了解情況，親自到現(xiàn)場尋找辨認?，F(xiàn)

45、場尋找辨認。（三）洪峰流量的估算1、水位流量關(guān)系曲線法、水位流量關(guān)系曲線法 若調(diào)查所得的洪水痕跡靠近某一水文站，若調(diào)查所得的洪水痕跡靠近某一水文站，可設(shè)法求得水文站基本水尺斷面處的歷史洪可設(shè)法求得水文站基本水尺斷面處的歷史洪水位高程，然后延長該站的水位流量關(guān)系曲水位高程，然后延長該站的水位流量關(guān)系曲線，即可推得歷史洪水洪峰流量。線，即可推得歷史洪水洪峰流量。 （三）洪峰流量的估算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，用上、下斷面洪痕點的水力比降，用上、下斷面洪痕點的

46、高差除以兩斷面間沿河間距而得。一般認為，高差除以兩斷面間沿河間距而得。一般認為，有有3個以上洪痕點決定比降才比較可靠；個以上洪痕點決定比降才比較可靠； n糙率，應根據(jù)歷史洪水發(fā)生時的河糙率，應根據(jù)歷史洪水發(fā)生時的河道情況，查水力學手冊中道情況，查水力學手冊中n表確定。表確定。21321JARnQm（三）洪峰流量的估算3、若發(fā)生洪水時河道上已有堰壩工程，、若發(fā)生洪水時河道上已有堰壩工程， 可用堰流公式計算可用堰流公式計算; 如河道斷面有束窄卡口或橋孔，形成如河道斷面有束窄卡口或橋孔，形成 寬頂堰泄流方式，亦可求得堰上水頭，寬頂堰泄流方式，亦可求得堰上水頭， 算出洪峰流量。算出洪峰流量。 （四）洪水總量和洪水過程線的推求 根據(jù)調(diào)查到的洪水漲落情況，繪制洪水根據(jù)調(diào)查到的洪水漲落情