水文观测与资料收集

1、第三章第三章 水文观测与资料收水文观测与资料收集集 31 水文测站水文测站 32 降水与蒸发的观测降水与蒸发的观测 33 水位与流量的测算水位与流量的测算 34 泥沙的测算泥沙的测算 35 水文调查水文调查 31 水文测站水文测站一、测站和站网一、测站和站网 水文测站：水文测站：是组织进行水文观测的基层是组织进行水文观测的基层单位，也是收集水文资料的基本场所。单位，也是收集水文资料的基本场所。 水文站网水文站网：水文测站在地理上的分布网：水文测站在地理上的分布网称为水文站网。称为水文站网。水文站的种类v基本站基本站v专用站专用站v实验站实验站水文站的种类1、基本站基本站 是综合国民经济各方面的

2、需要而是综合国民经济各方面的需要而建立的，要求以最经济的测站数目，达到建立的，要求以最经济的测站数目，达到内插任何地点水文特征值的目的，各基本内插任何地点水文特征值的目的，各基本站之间应该有密切的联系，测站的工作内站之间应该有密切的联系，测站的工作内容必须根据容必须根据水文测验规范水文测验规范的规定进行，的规定进行，观测资料整编刊入水文年鉴或存入数据库观测资料整编刊入水文年鉴或存入数据库长期保存。长期保存。 v基本站按观测的主要项目不同，又可分为基本站按观测的主要项目不同，又可分为流量站、水位站、雨量站、泥沙站等流量站、水位站、雨量站、泥沙站等水文站的种类2、专用站专用站 是为某种专门目的或某

3、项特定工是为某种专门目的或某项特定工程的需要而设立的。测站位置、观测项目、程的需要而设立的。测站位置、观测项目、观测期限等均可由设站的部门自行规定。观测期限等均可由设站的部门自行规定。3、实验站实验站 是为了对某种水文现象的变化规是为了对某种水文现象的变化规律或对某些水体做深入研究而设立的，如律或对某些水体做深入研究而设立的，如径流实验站、湖泊（或水库）实验站等。径流实验站、湖泊（或水库）实验站等。由有关科研单位设立。实验站也可兼作基由有关科研单位设立。实验站也可兼作基本站。本站。 一、测站和站网1、水文站密度：、水文站密度：在我国为在我国为3.56站站/万万km2，世，世界界100多个国家的

4、平均值为多个国家的平均值为4.0站站/万万km2。2、水文站的主要任务、水文站的主要任务：按统一标准，对指定：按统一标准，对指定地点（或断面）的水文要素进行系统观测地点（或断面）的水文要素进行系统观测与资料整编。与资料整编。3、水文站的观测项目：、水文站的观测项目：一般包括水位、流量、一般包括水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水温、冰冻、地下水泥沙、降水、蒸发、水温、冰冻、地下水位的观测及泥沙颗粒分析、水化学分析等。位的观测及泥沙颗粒分析、水化学分析等。 二、水文站的设立（一）选择测验河段（一）选择测验河段（二）布设断面（二）布设断面（三）布设基线（三）布设基线二、水文站的设立（一）选择测验河段（

5、一）选择测验河段原则：原则：1、必须满足设站的目的和要求；、必须满足设站的目的和要求；2、便于测验和资料整编，并保证测验成果有、便于测验和资料整编，并保证测验成果有必要的精度。必要的精度。 3、在满足上述要求的前提下，尽可能照顾生、在满足上述要求的前提下，尽可能照顾生活、交通、通讯上的方便。活、交通、通讯上的方便。 二、水文站的设立（二）布设断面（二）布设断面 测验断面测验断面：各种水文要素的观测都是在测：各种水文要素的观测都是在测验河段内的各个断面上进行的，这种断面验河段内的各个断面上进行的，这种断面称为测验断面。称为测验断面。按照不同的用途，测验断面可分为：按照不同的用途，测验断面可分为：

6、1、基本水尺断面基本水尺断面 2、流速仪测流断面流速仪测流断面 3、浮标测流断面浮标测流断面 4、比降断面比降断面 断面的布设1、基本水尺断面、基本水尺断面 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横断面。直于流向的横断面。v基本水尺断面一般设在基本水尺断面一般设在测验河段的中部测验河段的中部。2、流速仪测流断面、流速仪测流断面 是为用流速仪法施测流是为用流速仪法施测流量时所在的横断面。量时所在的横断面。v设站时应尽可能使其设站时应尽可能使其与基本水尺断面重合与基本水尺断面重合 3、浮标测流断面、浮标测流断面 是为用浮标法施测流量所是为用浮标法施测流量所在的横断面。浮标测流断面有

7、三个，即：在的横断面。浮标测流断面有三个，即： 浮标上断面、中断面和下断面浮标上断面、中断面和下断面。v中断面应尽可能与基本水尺断面或流速仪测中断面应尽可能与基本水尺断面或流速仪测流断面重合，上、下浮标测流断面设在中断流断面重合，上、下浮标测流断面设在中断面面上下游的等距离处上下游的等距离处，上下断面的间距一般，上下断面的间距一般不得小于断面最大平均流速的不得小于断面最大平均流速的5080倍。倍。v对于山区河流不易达到此要求，可适当缩短，对于山区河流不易达到此要求，可适当缩短，但不得小于最大断面平均流速的但不得小于最大断面平均流速的20倍。倍。 4、比降断面、比降断面 是比降水尺所在位置的横断

8、面。是比降水尺所在位置的横断面。比降水尺应布设在基本水尺断面的上下游，比降水尺应布设在基本水尺断面的上下游，其间距照下表选定。其间距照下表选定。 不同比降时的上、下比降断面间距表不同比降时的上、下比降断面间距表 断面间距（断面间距（m）1002003004005006007008009001000比降（万分率）比降（万分率）6.83.82.82.21.91.61.51.31.21.1断面布置示意图（三）布设基线 基线通常基线通常垂直于垂直于测流断面且起点恰在测测流断面且起点恰在测流断面上。为满足起点距测量精度的要求，流断面上。为满足起点距测量精度的要求，基线长度应不小于河宽的基线长度应不小于河

9、宽的0.6倍倍，应取，应取10的整的整数倍。数倍。本节小结本节小结一、名词解释一、名词解释1、水文站、水文站2、水文站网、水文站网二、水文站的种类二、水文站的种类三、水文站的主要任务三、水文站的主要任务四、测验河段的选择原则及各断面的布设四、测验河段的选择原则及各断面的布设32 降水与蒸发的观测降水与蒸发的观测一、降水观测一、降水观测二、蒸发观测二、蒸发观测一、降水观测 （一）降水观测的仪器和方法1、雨量器（口径、雨量器（口径20cm） 分辨率分辨率0.1mm0.1mm。两段制。两段制观测，即每日观测，即每日8 8时及时及2020时各观测一次。雨季增时各观测一次。雨季增加观测段次。加观测段次。

10、 每日每日8 8时至次日时至次日8 8时时降水量为当日降水量。降水量为当日降水量。2. 自计雨量计自计雨量计（1）虹吸式）虹吸式分辨率：分辨率：0.1mm降雨强度适用范围：降雨强度适用范围：0.014.0mm/min（2 2）翻斗式）翻斗式 分辨率：分辨率：0.1mm0.1mm 降雨强度适用范围：降雨强度适用范围： 4.0mm/min4.0mm/min以内以内雨量器v雨量器可观测降雪，将漏斗和储水瓶取出，雨量器可观测降雪，将漏斗和储水瓶取出，仅留外筒作为承雪器具。仅留外筒作为承雪器具。 v自记雨量计不能直接用来测量降雪过程。自记雨量计不能直接用来测量降雪过程。 v降水观测场地的选择：降水观测场

11、地的选择： 应选在四周空旷、平坦的地方，避开应选在四周空旷、平坦的地方，避开局部地形、地物的影响，以保证观测的质局部地形、地物的影响，以保证观测的质量。量。 （二）降水资料的整编 v主要包括：主要包括：1、编制汛期降雨量摘录表；、编制汛期降雨量摘录表； 2、统计各种时段最大降水量；、统计各种时段最大降水量； 3、计算日、月、年降水量等。、计算日、月、年降水量等。v日降水量以日降水量以8时时为分界，即以昨日为分界，即以昨日8时至今日时至今日8时的降水量作为昨日的日降水量。时的降水量作为昨日的日降水量。 思考 雨量器和自记雨量计所测得的降雨量器和自记雨量计所测得的降水量水量 比实际值是偏大还是偏小

12、？为什么？比实际值是偏大还是偏小？为什么？答：偏小。答：偏小。原因主要是：原因主要是：1 1、风的影响；、风的影响； 2 2、倒水时器壁沾附；、倒水时器壁沾附； 3 3、雨水未被倒出前的蒸发。、雨水未被倒出前的蒸发。 二、蒸发观测v蒸发有蒸发有水面蒸发水面蒸发和和陆面蒸发陆面蒸发两种。两种。v水文测站上观测的通常是水文测站上观测的通常是水面蒸发水面蒸发。v陆面蒸发虽然可以观测，但比较困难，只在陆面蒸发虽然可以观测，但比较困难，只在试验站上进行。试验站上进行。v在实用上，由于陆面蒸发缺乏实测值，因此在实用上，由于陆面蒸发缺乏实测值，因此常用常用水量平衡法水量平衡法或或经验公式法经验公式法间接计算

13、。间接计算。 二、蒸发观测（一）水面蒸发的观测仪器和方法（一）水面蒸发的观测仪器和方法目前水利部常用仪器：目前水利部常用仪器：vE601型蒸发器型蒸发器 我国水利部规定观我国水利部规定观测测 水面蒸发水面蒸发 的标准仪的标准仪器器v口径为口径为80cm的带套盆蒸发器的带套盆蒸发器vH3000型蒸发器型蒸发器v水上漂浮蒸发器水上漂浮蒸发器v大型蒸发池等。大型蒸发池等。 （一）水面蒸发的观测仪器和方法v蒸发量的观测每日蒸发量的观测每日8时时进行进行一次一次，测得前一，测得前一日的蒸发量。日的蒸发量。 vE601的观测值，基本上能接近于天然水的观测值，基本上能接近于天然水面蒸发量。但由于圆盆面积不大

14、，其四周受面蒸发量。但由于圆盆面积不大，其四周受热条件与天然水面不完全相同，因此仍存在热条件与天然水面不完全相同，因此仍存在着差异。这种差异常用蒸发器系数着差异。这种差异常用蒸发器系数K表示。表示。 蒸发器蒸发量天然水面蒸发量K（二）水面蒸发资料的整理1、对观测值进行日、月、年蒸发量的计算；、对观测值进行日、月、年蒸发量的计算；2、对有关特征值进行统计。、对有关特征值进行统计。v将这些资料应用于求湖泊、水库等水体的天将这些资料应用于求湖泊、水库等水体的天然水面蒸发量时，必须乘以蒸发器系数然水面蒸发量时，必须乘以蒸发器系数K。即：即：观测天然KEE本节小结本节小结一、降水观测的仪器和方法一、降水

15、观测的仪器和方法二、降水观测资料的整编二、降水观测资料的整编三、日降水量的分界三、日降水量的分界四、水面蒸发观测的仪器和方法四、水面蒸发观测的仪器和方法五、水面蒸发资料的整理五、水面蒸发资料的整理33 水位与流量的测算水位与流量的测算 一、水位观测一、水位观测二、流量测验二、流量测验三、水位流量关系三、水位流量关系一、水位观测v水位水位：江河、湖泊、水库等水体的自由水面：江河、湖泊、水库等水体的自由水面相对于某一固定基准面的高程称水位，以相对于某一固定基准面的高程称水位，以m计。计。v全国规定统一采用：全国规定统一采用：黄海基面黄海基面v但各流域由于历史的原因，采用的基面不一但各流域由于历史的

16、原因，采用的基面不一定统一，目前我国使用的有大连、大沽、黄定统一，目前我国使用的有大连、大沽、黄海、废黄河口、吴淞、珠江等基面。海、废黄河口、吴淞、珠江等基面。一、水位观测（一）水位观测设备和方法（一）水位观测设备和方法1、水位观测设备、水位观测设备（1）水尺水尺：用于测量河流、湖泊、水库和灌：用于测量河流、湖泊、水库和灌渠等水体的水位的标尺装置。中国古代称为渠等水体的水位的标尺装置。中国古代称为水则，明、清时称志桩，至水则，明、清时称志桩，至20世纪始称水尺。世纪始称水尺。水尺至今仍广泛使用。水尺至今仍广泛使用。 （2）自记水位计自记水位计 水尺的常用型式 直立式水尺直立式水尺 倾斜式水尺倾

17、斜式水尺 矮桩式水尺矮桩式水尺 悬锤式水尺悬锤式水尺 自记水位计 优点：记录连续、完整、节省人力。优点：记录连续、完整、节省人力。 自记水位计的型式：自记水位计的型式： 就地记录式就地记录式与与远传记录式远传记录式两种。两种。 （一）水位观测设备和方法 2、水位观测方法、水位观测方法 用直接观读式水尺时，应该读取水面截用直接观读式水尺时，应该读取水面截于水尺上的读数，连续观读于水尺上的读数，连续观读23次，取其均次，取其均值。值。 水位水位=水尺零点高程水尺零点高程+水尺读数水尺读数 水位的观测时间和次数v 在水位变化不大时，每日在水位变化不大时，每日8时时和和20时时观测两观测两次。次。v在

18、在汛期水位涨落急剧时汛期水位涨落急剧时，为了能测得洪峰水，为了能测得洪峰水位及控制洪水位的变化过程，常需增加测次，位及控制洪水位的变化过程，常需增加测次，有时需要有时需要逐时或每隔几分钟逐时或每隔几分钟观读一次。观读一次。v为节省人力最好采用自记水位计观测水位，为节省人力最好采用自记水位计观测水位，它能自动将水位变化过程记录下来。它能自动将水位变化过程记录下来。（二）水位资料的整理水位资料整编工作内容水位资料整编工作内容：1、全年的逐日平均水位表；、全年的逐日平均水位表；2、逐日平均水位过程线图；、逐日平均水位过程线图；3、洪水水位摘录表等。、洪水水位摘录表等。将以上成果刊入水文年鉴，以供使用

19、。将以上成果刊入水文年鉴，以供使用。日平均水位的计算方法1、算术平均法、算术平均法适用条件适用条件：一日内水位变化缓慢，或变化虽：一日内水位变化缓慢，或变化虽大，但有若干次等时距观测的水位记录大，但有若干次等时距观测的水位记录 。计算公式计算公式：式中，式中，n观测次数；观测次数； Zi第第i次的水位观测值（次的水位观测值（m）。）。niiZnZ11日平均水位的计算方法2、面积包围法、面积包围法适用条件适用条件：一日内水位变幅大，观测时距又不：一日内水位变幅大，观测时距又不 相等相等 计算公式计算公式：式中，式中，Z0 , Z1,Zn各次观测的水位，各次观测的水位，m； a, bm, n相邻两

20、次水位间的时相邻两次水位间的时距，距，h。nZnmZcbZbaZaZZnn)(.)()(4811210面积包围法示意图时间（小时）abcmn水位Z(m)Z0Z1Z2Z3ZmZn-1Zn二、流量测验 v流量流量：单位时间内通过江河某一横断面的水：单位时间内通过江河某一横断面的水量，以量，以m3/s计。计。v流量断面平均流速流量断面平均流速过水断面面积，即过水断面面积，即 v天然河流因受边界条件影响，断面内的水流天然河流因受边界条件影响，断面内的水流分布很不均匀，故求流量采用近似方法。分布很不均匀，故求流量采用近似方法。AvQ 近似法推求流量v将过水断面用垂线分成若干部分，先求出通将过水断面用垂线

21、分成若干部分，先求出通过各部分面积上的流量过各部分面积上的流量qi，qivifi,，然后求，然后求得全断面的流量得全断面的流量v流量测验工作包括：流量测验工作包括： 断面测量、流速测定及流量计算断面测量、流速测定及流量计算iqQ（一）断面测量v在断面上布置若干条在断面上布置若干条测深垂线，施测各条测深垂线，施测各条测深垂线的水深，并测深垂线的水深，并测各垂线与岸上某一测各垂线与岸上某一固定点的水平距离，固定点的水平距离，即即起点距起点距。如右图。如右图。v测深工具视水深、流测深工具视水深、流速大小可采用速大小可采用测深杆测深杆、测深锤测深锤、测深铅鱼测深铅鱼、回声测深仪回声测深仪等。等。 起点

22、距D(a) 横断面 (b) 平面测船OAC基 线L起点距的测量方法1、断面索观读法断面索观读法： 断面索法是在断面上架设断面索法是在断面上架设钢丝缆索，每隔适当距离做上标记，并事先钢丝缆索，每隔适当距离做上标记，并事先测量好它们的位置，测量水深的同时，直接测量好它们的位置，测量水深的同时，直接在断面索上读出起点距。这种方法适合于河在断面索上读出起点距。这种方法适合于河宽较小、水上交通不多、有条件架设断面索宽较小、水上交通不多、有条件架设断面索的河道测站，精度较高。的河道测站，精度较高。2、测角交会法测角交会法：在没有架设断面索的测站上，：在没有架设断面索的测站上，可用经纬仪、平板仪或六分仪平面

23、测角交会可用经纬仪、平板仪或六分仪平面测角交会法测定起点距。法测定起点距。 测角交会法（1）经纬仪岸上交会法：水文站在布设测流）经纬仪岸上交会法：水文站在布设测流断面时，同时布设基线断面时，同时布设基线(AC)，并用精确方，并用精确方法量出基线的长度法量出基线的长度L，测角时，将经纬仪安，测角时，将经纬仪安放在基线的终点，测出角度放在基线的终点，测出角度 ，则起点距为则起点距为 LtgD DLACB测角交会法（2）六分仪船上交会法：当河道较宽时，岸）六分仪船上交会法：当河道较宽时，岸上与船上联络困难，风浪较大时用经纬仪瞄上与船上联络困难，风浪较大时用经纬仪瞄准河中活动的目标，施测有些困难，此时

24、可准河中活动的目标，施测有些困难，此时可使用六分仪交会法，只需手握仪器即可测出使用六分仪交会法，只需手握仪器即可测出角角 ，它的主要优点是测量时施测人员全，它的主要优点是测量时施测人员全部上船，不用支架，部上船，不用支架， 计算起点距的公式为计算起点距的公式为 垂线的水深及起点距测得后，部分面垂线的水深及起点距测得后，部分面积及全断面面积即可求出。积及全断面面积即可求出。 LctgD （二）流速测定测速仪器：测速仪器：流速仪和浮标流速仪和浮标v常用的是：机械转子式流速仪。常用的是：机械转子式流速仪。v转子式流速仪分为：转子式流速仪分为：旋杯式旋杯式和和旋桨式旋桨式两种。两种。流速仪示意图 旋杯

25、式流速仪旋杯式流速仪 旋桨式流速旋桨式流速仪仪 v缺点：含沙量较大时转轴加速、漂浮物多缺点：含沙量较大时转轴加速、漂浮物多时容易缠绕。时容易缠绕。 v非转子式流速仪：针对上述缺点，各国正非转子式流速仪：针对上述缺点，各国正在试验研究采用其他感应器来测速，如：在试验研究采用其他感应器来测速，如：超声波流速仪、电磁流速仪、光学流速仪超声波流速仪、电磁流速仪、光学流速仪等，这些流速仪都称为非转子式流速仪。等，这些流速仪都称为非转子式流速仪。 1、流速仪测速原理 v目前我国使用最多的是重庆水文仪器厂生产目前我国使用最多的是重庆水文仪器厂生产的的LS68-2型旋杯式流速仪和型旋杯式流速仪和LS25-1型

26、旋桨式型旋桨式流速仪。流速仪。v结构：旋转器、尾翼、附属机件结构：旋转器、尾翼、附属机件 v测速原理测速原理：利用水流冲动流速仪的旋杯或旋：利用水流冲动流速仪的旋杯或旋桨，同时带动转轴转动，在装有信号的电路桨，同时带动转轴转动，在装有信号的电路上发出讯号，便可知道在一定时间内的旋转上发出讯号，便可知道在一定时间内的旋转次数，流速愈大，转轴转得愈快，流速与转次数，流速愈大，转轴转得愈快，流速与转速之间有一定的关系。速之间有一定的关系。流速与转速的关系式式中：式中： v水流速度，水流速度，m/s； N旋转器在旋转器在T秒内的总转数；秒内的总转数；T测速历时（一般要求不少于测速历时（一般要求不少于1

27、00s），），s； a,b常数，可通过对仪器的检定求得。常数，可通过对仪器的检定求得。 bTNa 旋杯式流速仪适用于含沙量较小的河旋杯式流速仪适用于含沙量较小的河流，转轴是垂直的。原理是电路闭合一次，流，转轴是垂直的。原理是电路闭合一次，输出一个信号，一般每输出一个信号，一般每1转或转或5转输出一个转输出一个信号。信号。 旋桨式流速仪的转轴是水平的。输出旋桨式流速仪的转轴是水平的。输出一个信号，代表螺旋桨旋转一个信号，代表螺旋桨旋转20转。转。 2、测速垂线和测点的选择v一般在测深垂线中选择若干条同时兼作测速一般在测深垂线中选择若干条同时兼作测速垂线垂线 。v 测速垂线数目，根据河宽、水深来确

28、定。测速垂线数目，根据河宽、水深来确定。 我国精测法、常测法最少测速垂线数目的规定我国精测法、常测法最少测速垂线数目的规定 测点数目和位置的确定v测速垂线上的测点数，根据垂线的水深，流测速垂线上的测点数，根据垂线的水深，流速仪的悬吊方式和测量精度的要求来确定。速仪的悬吊方式和测量精度的要求来确定。 测点数目和位置一览表测点数目和位置一览表 测点数目测点数目测点位置（相对水深）测点位置（相对水深） 适应水深（适应水深（m） 一点一点 0.6 3.03、测点流速的测定 v测速时，将流速仪顺次放在每条测速垂线的测速时，将流速仪顺次放在每条测速垂线的各个测点上施测，记录各测点的各个测点上施测，记录各测

29、点的总转数总转数N和和测速历时测速历时T。v利用式利用式 就可求得全断面各测点的流速。就可求得全断面各测点的流速。 若采用直读式流速仪，则可直接记录流速。若采用直读式流速仪，则可直接记录流速。 bTNa（三）流量计算v方法是：点流速方法是：点流速 垂线平均流速垂线平均流速 部分面积平均流速部分面积平均流速 乘以对应的部分断乘以对应的部分断面面积面面积 部分流量部分流量 全断面流量全断面流量 1、垂线平均流速的计算 垂线平均流速计算公式一览表垂线平均流速计算公式一览表 按测点总数区分的按测点总数区分的 公式名称公式名称 计算公式计算公式 适应水深（适应水深（m） 一点法一点法 vmv0.6 3.

30、02、部分平均流速的计算v部分面积平均流速是指两测速垂线间部分面部分面积平均流速是指两测速垂线间部分面积的平均流速，以及岸边或死水边与断面两积的平均流速，以及岸边或死水边与断面两端测速垂线间部分面积的平均流速。端测速垂线间部分面积的平均流速。 （1）岸边部分岸边部分面积平均流速的计算面积平均流速的计算 （2）中间部分中间部分平均流速的计算平均流速的计算 岸边部分面积平均流速的计算v方法：可由紧靠岸边的那条测速垂线的方法：可由紧靠岸边的那条测速垂线的vm乘乘以岸边系数以岸边系数 而得。而得。v公式：公式：v 0.50.9，视水下岸壁坡度及糙率而定。，视水下岸壁坡度及糙率而定。在陡岸边，若岸壁不平

31、整，取为在陡岸边，若岸壁不平整，取为0.80 ；光滑岸壁，；光滑岸壁， 取用取用0.90 。mnnm或11中间部分平均流速的计算v方法：等于相邻两条垂线平均流速的平均方法：等于相邻两条垂线平均流速的平均值。值。v公式：公式：式中：式中： 第第i部分面积对应的部分平均部分面积对应的部分平均流速；流速； 分别为第分别为第i-1及第及第i条测速条测速垂线的垂线平均流速。垂线的垂线平均流速。 iimmi121iiimm、13、部分面积的计算 部分面积是以测速垂线为分界。岸边部分面积是以测速垂线为分界。岸边部分按部分按三角形三角形计算，中间部分按计算，中间部分按梯形梯形计算。计算。 4、部分流量计算、部

32、分流量计算 由各部分的部分平均流速由各部分的部分平均流速vi与部分面与部分面积积fi之积可得到部分流量之积可得到部分流量 。 即：即： 断面流量为断面上各部分流量之和，即断面流量为断面上各部分流量之和，即 ：iiifqiqQ93m水面宽93m三、水位流量关系（一）（一）稳定的水位流量关系曲线稳定的水位流量关系曲线 在河床稳定，测站控制性能良好的情在河床稳定，测站控制性能良好的情况下，河道的水流状态比较平稳，水位流量况下，河道的水流状态比较平稳，水位流量的关系点较密集，通过点群中心可以绘出单的关系点较密集，通过点群中心可以绘出单一的水位流量关系曲线一的水位流量关系曲线 。通常在图上绘制水。通常在

33、图上绘制水位面积与水位流速关系曲线，因为水位流量位面积与水位流速关系曲线，因为水位流量关系稳定时，相同水位下流速与面积的乘积关系稳定时，相同水位下流速与面积的乘积应等于流量，所以可用它们来辅助水位流量应等于流量，所以可用它们来辅助水位流量关系曲线的分析。关系曲线的分析。 某水文站水位流量、水位面积、水位流速关系曲线水位流量关系曲线外延 在施测流量时，因高水位历时短，测流在施测流量时，因高水位历时短，测流困难，致使实测点据较少，甚至没有，因此困难，致使实测点据较少，甚至没有，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）根据水位面积和水位流速关系延长；）根据水位面

34、积和水位流速关系延长；（2）利用水力学公式（如史蒂文森法或曼宁）利用水力学公式（如史蒂文森法或曼宁公式）延长等。公式）延长等。（二）不稳定的水位流量关系曲线 使水位流量关系不稳定的因素：使水位流量关系不稳定的因素： 河床冲淤、洪水涨落、变动回水河床冲淤、洪水涨落、变动回水 对水位流量关系曲线的影响：对水位流量关系曲线的影响：v河床冲淤河床冲淤ZQ线偏离原曲线；线偏离原曲线；v洪水涨落洪水涨落形成逆时针绳套曲线；形成逆时针绳套曲线；v变动回水变动回水偏向稳定的水位流量关系曲线偏向稳定的水位流量关系曲线的左边。的左边。受冲淤影响的水位流量关系曲线受洪水涨落影响的水位流量关系曲线受变动回水影响的水位

35、流量关系曲线（三）日平均流量的推求 v在在ZQ线确定后，即可根据水位资料来推求日平均线确定后，即可根据水位资料来推求日平均流量流量 。v方法方法：（1）当水位流量关系曲线较为平直，水位及其它有）当水位流量关系曲线较为平直，水位及其它有关水力因素在一日内变化缓慢时，可用日平均水位关水力因素在一日内变化缓慢时，可用日平均水位数值通过水位流量关系曲线直接查出日平均流量。数值通过水位流量关系曲线直接查出日平均流量。（2）当一日内流量的变化较大时，可用逐时水位求）当一日内流量的变化较大时，可用逐时水位求得逐时流量，再用逐时流量按算术平均法或面积包得逐时流量，再用逐时流量按算术平均法或面积包围法计算日平均

36、流量。围法计算日平均流量。本节小结本节小结一、名词解释一、名词解释1、水位、水位 2、流量、流量二、水位、流速观测设备和方法二、水位、流速观测设备和方法三、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、断面流量计算步骤四、断面流量计算步骤五、使水位流量关系不稳定的因素有哪些，五、使水位流量关系不稳定的因素有哪些，各自对水位流量关系曲线有何影响？各自对水位流量关系曲线有何影响？34 泥沙的测算泥沙的测算 河流中的泥沙河流中的泥沙, ,按其运动方式可分三类：按其运动方式可分三类： 悬移质悬移质：随水流悬浮前进的小而轻的颗粒，：随水流悬浮前进的小而轻的颗粒，也称悬沙；也称悬沙； 推

37、移质推移质：在水流作用下沿河底滚动、跳跃或：在水流作用下沿河底滚动、跳跃或滑动前进的重而粗的颗粒，也称底沙；滑动前进的重而粗的颗粒，也称底沙； 河床质河床质：是组成河床活动层处于相对静止的：是组成河床活动层处于相对静止的泥沙。泥沙。 三者没有严格的界线，随水流条件的变三者没有严格的界线，随水流条件的变化而相互转化。一般情况，河流中泥沙以化而相互转化。一般情况，河流中泥沙以悬悬移质移质为主。为主。 泥沙的计量单位v1、含沙量含沙量：单位体积浑水中所含泥沙的重量，：单位体积浑水中所含泥沙的重量，用用 表示，以表示，以kg/m3计。计。v2、输沙率输沙率：单位时间内通过河流某断面的泥：单位时间内通过

38、河流某断面的泥沙重量，用沙重量，用Qs表示，以表示，以kg/s计。计。 若用若用Q表示断面流量，以表示断面流量，以m3/s计，则：计，则： Qs Qv3、输沙量输沙量：某时段内通过断面的泥沙重量，：某时段内通过断面的泥沙重量，用用Ws表示，以表示，以 kg或或t计。若时段为计。若时段为T，以，以S计，计，Ws以以kg计，则：计，则：WsQsTv4、侵蚀模数侵蚀模数：单位面积上的输沙量，用：单位面积上的输沙量，用Ms表示，以表示，以t/km2计。若计。若Ws以以t计，计，F为计为计算输沙量的流域或区域面积，以算输沙量的流域或区域面积，以km2计，则计，则 FWMss本节小结一、泥沙分类一、泥沙分

39、类二、名词解释二、名词解释1、悬移质、推移质、河床质、悬移质、推移质、河床质2、含沙量、输沙率、输沙量、侵蚀模数、含沙量、输沙率、输沙量、侵蚀模数35 水文调查水文调查 水文调查是补充定位观测的不足，水文调查是补充定位观测的不足，使水文资料更加系统完整，更好地满足使水文资料更加系统完整，更好地满足水资源开发利用、水利水电建设及其它水资源开发利用、水利水电建设及其它国民经济建设的需要的一种有效手段。国民经济建设的需要的一种有效手段。 35 水文调查一、洪水调查一、洪水调查二、暴雨调查二、暴雨调查三、枯水调查三、枯水调查一、洪水调查（一）调查内容（一）调查内容v洪水调查：历史洪水调查和当年洪水调查

40、。洪水调查：历史洪水调查和当年洪水调查。v洪水调查工作的主要内容有：洪水调查工作的主要内容有： （1）历史上各次洪水发生时间及相应洪水）历史上各次洪水发生时间及相应洪水痕迹调查；痕迹调查； （2）洪痕高程测量及调查河段的纵横断面）洪痕高程测量及调查河段的纵横断面测量；测量； （3）最后对调查成果进行分析论证，从而）最后对调查成果进行分析论证，从而推算历史洪水的洪峰流量、洪水总量及重推算历史洪水的洪峰流量、洪水总量及重现期等。现期等。（二）调查方法和要求1、资料搜集、资料搜集 洪水调查需要搜集的资料包括：洪水调查需要搜集的资料包括：（1）流域的基本资料，如流域地形图、河道）流域的基本资料，如流域

41、地形图、河道纵横断面图、沿河水准点位置和高程、水纵横断面图、沿河水准点位置和高程、水文气象条件等；文气象条件等；（2）调查河段及附近水文站的洪水资料；）调查河段及附近水文站的洪水资料；（3）与洪水调查有关的历史文献、文物、考）与洪水调查有关的历史文献、文物、考证等，如县志、省志等，以及前人有关历证等，如县志、省志等，以及前人有关历史洪水的发生年代、灾情描述等调查访问史洪水的发生年代、灾情描述等调查访问的资料。的资料。2、调查河段的选择 调查河段的选择应考虑以下条件：调查河段的选择应考虑以下条件：（1）符合调查的目的和要求。如为了满足某）符合调查的目的和要求。如为了满足某一工程设计而进行的洪水调

42、查，选择的调一工程设计而进行的洪水调查，选择的调查河段应尽可能靠近工程地点；对为延长查河段应尽可能靠近工程地点；对为延长洪水实测系列而进行的洪水调查，则应尽洪水实测系列而进行的洪水调查，则应尽可能选择水文站附近的河段作为调查河段。可能选择水文站附近的河段作为调查河段。（2）为了能够调查出一定数量的可靠的历史）为了能够调查出一定数量的可靠的历史洪水痕迹，调查河段应有一定的长度，且洪水痕迹，调查河段应有一定的长度，且两岸应有古老村落，便于查询了解历史洪两岸应有古老村落，便于查询了解历史洪水的痕迹和重现期。水的痕迹和重现期。（3）为了便于准确推算流量，调查河段应比）为了便于准确推算流量，调查河段应比

43、较顺直，河床冲淤变化不大，河段内无大较顺直，河床冲淤变化不大，河段内无大的支流汇入和流出。的支流汇入和流出。3、现场调查（1）洪水发生时间的调查）洪水发生时间的调查 历史上每次大洪水都会给当地群众造成历史上每次大洪水都会给当地群众造成一定的灾害，在沿河居住的老人对此记忆犹一定的灾害，在沿河居住的老人对此记忆犹新，他们往往可以提供洪水发生的准确时间。新，他们往往可以提供洪水发生的准确时间。洪水发生时间还可以从传说、文献记载等方洪水发生时间还可以从传说、文献记载等方面了解。对于历史洪水调查，这些都是主要面了解。对于历史洪水调查，这些都是主要途径。途径。（2）洪水痕迹的调查 洪痕洪痕：河道内每发生一

44、次洪水，都有一个最：河道内每发生一次洪水，都有一个最高洪水位。最高洪水位所遗留的泥印、水迹、高洪水位。最高洪水位所遗留的泥印、水迹、人工标记以及一切能够代表最高洪水位到达人工标记以及一切能够代表最高洪水位到达位置的标志物，我们都称为洪水痕迹，或简位置的标志物，我们都称为洪水痕迹，或简称洪痕。称洪痕。 （2）洪水痕迹的调查a. 首先是依靠了解情况的当地群众指认洪痕；首先是依靠了解情况的当地群众指认洪痕；b. 其次是根据群众所提供的线索同群众一道组其次是根据群众所提供的线索同群众一道组织查找；织查找；c. 此外，调查人员可以根据了解情况，亲自到此外，调查人员可以根据了解情况，亲自到现场寻找辨认。现

45、场寻找辨认。（三）洪峰流量的估算1、水位流量关系曲线法、水位流量关系曲线法 若调查所得的洪水痕迹靠近某一水文站，若调查所得的洪水痕迹靠近某一水文站，可设法求得水文站基本水尺断面处的历史洪可设法求得水文站基本水尺断面处的历史洪水位高程，然后延长该站的水位流量关系曲水位高程，然后延长该站的水位流量关系曲线，即可推得历史洪水洪峰流量。线，即可推得历史洪水洪峰流量。 （三）洪峰流量的估算2、比降面积法、比降面积法 式中，式中，A相当于最高水位时的过水断面相当于最高水位时的过水断面 面积，面积，m2； R相应的水力半径，相应的水力半径，m； J水力比降，用上、下断面洪痕点的水力比降，用上、下断面洪痕点的

46、高差除以两断面间沿河间距而得。一般认为，高差除以两断面间沿河间距而得。一般认为，有有3个以上洪痕点决定比降才比较可靠；个以上洪痕点决定比降才比较可靠； n糙率，应根据历史洪水发生时的河糙率，应根据历史洪水发生时的河道情况，查水力学手册中道情况，查水力学手册中n表确定。表确定。21321JARnQm（三）洪峰流量的估算3、若发生洪水时河道上已有堰坝工程，、若发生洪水时河道上已有堰坝工程， 可用堰流公式计算可用堰流公式计算; 如河道断面有束窄卡口或桥孔，形成如河道断面有束窄卡口或桥孔，形成 宽顶堰泄流方式，亦可求得堰上水头，宽顶堰泄流方式，亦可求得堰上水头， 算出洪峰流量。算出洪峰流量。 （四）洪水总量和洪水过程线的推求 根据调查到的洪水涨落情况，绘制洪水根据调查到的洪水涨落情