第三章-水文信息采集与处理分析课件.ppt

1、第三章第三章 水文信息采集与处理水文信息采集与处理目目 录录3.1 3.1 测站与站网测站与站网3.2 3.2 降水观测降水观测3.3 3.3 水位观测水位观测3.4 3.4 流量测验流量测验3.5 3.5 泥沙测验及计算泥沙测验及计算3.6 3.6 地下水监测地下水监测( (自学）自学）3.7 3.7 水质监测水质监测（自学）（自学）3.8 3.8 水文调查与水文遥感水文调查与水文遥感3.9 3.9 水文信息处理水文信息处理内容提要内容提要 1.水文测站的内容和分类；水文测站的内容和分类； 2.水文站网的水文站网的定义和布设原则；定义和布设原则； 3.水文测站的设立；水文测站的设立； 4.收

2、收集水文信息的基本途径。集水文信息的基本途径。学习要求学习要求 掌握水文测站和站网的定义、布设原则和内掌握水文测站和站网的定义、布设原则和内容以及水文信息收集的基本途径。容以及水文信息收集的基本途径。1 1、测站、站网、测站、站网 1 1、水文测站、水文测站 （1 1）定义：）定义：在流域内一定地点在流域内一定地点( (或断面或断面) )按统一标按统一标准对所需要的水文要素作系统观测，以获取信息并进准对所需要的水文要素作系统观测，以获取信息并进行处理为即时观测信息，这些指定的地点称为水文测行处理为即时观测信息，这些指定的地点称为水文测站。站。 （2 2）任务：）任务：是按一定标准对指定地点是按

3、一定标准对指定地点( (断面断面) )的水的水文要素作系统观测和资料整编。文要素作系统观测和资料整编。 （3 3）观测项目：）观测项目：水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水温、冰凌、水质、地下水位等水温、冰凌、水质、地下水位等 （4 4）分类）分类 a a、按测验项目分、按测验项目分( (见图见图3-1) b3-1) b、按测站性质和作用分、按测站性质和作用分( (见图见图3-2) 3-2) 水 文 站水 位 站雨 量 站水 质 站水 文 站基本站专用站实验站水文站图图 3-13-1图图 3-23-22 2、水文站网、水文站网 （1 1）定义：）定义：单个测站观测到的

4、水文要素其信息只代单个测站观测到的水文要素其信息只代表了站址处的水文情况，而流域上的水文情况则须在流表了站址处的水文情况，而流域上的水文情况则须在流域内的一些适当地点布站观测，这些测站在地理上的分域内的一些适当地点布站观测，这些测站在地理上的分布网称为水文站网。布网称为水文站网。广义的站网广义的站网是指测站及其管理机构是指测站及其管理机构所组成的信息采集与处理体系。所组成的信息采集与处理体系。 （2 2）布站原则：）布站原则：通过所设站网采集到的水文信息经通过所设站网采集到的水文信息经过整理分析后，达到可以内插领域内任何地点水文要素过整理分析后，达到可以内插领域内任何地点水文要素的特征值的目的

5、。的特征值的目的。 （3 3）规划的任务：）规划的任务：就是研究测站在地区上分布的就是研究测站在地区上分布的科科学性、合理性、最优化学性、合理性、最优化等问题。等问题。 二、水文测站的布设二、水文测站的布设 包括选择测验河段和布设观测断面包括选择测验河段和布设观测断面 要求：河道顺直，水位流量关系稳定（断面或河要求：河道顺直，水位流量关系稳定（断面或河道水力要素稳定道水力要素稳定）浮标上断面浮标下断面浮标中断面比降上断面比降下断面流速仪测流断面基本水尺断面基线LfLs图图3-33-3水文水文测站测站基线基线与断与断面布面布设示设示意图意图三、收集水文信息的基本途径三、收集水文信息的基本途径1

6、1、驻测、驻测 （1 1）目的：）目的：对于为了探索各种水文特征值在时间对于为了探索各种水文特征值在时间上的变化规律和防汛需要而设立的基本水文站，特别上的变化规律和防汛需要而设立的基本水文站，特别是对于大河干流控制站，要求水文观测人员常驻水文是对于大河干流控制站，要求水文观测人员常驻水文观测站点，对流量等水文要素进行较长时期的连续观观测站点，对流量等水文要素进行较长时期的连续观测，这是我国目前水文测验工作的主要方式。测，这是我国目前水文测验工作的主要方式。 （2 2）概念：）概念：在河流或流域内的固定点上对水文要在河流或流域内的固定点上对水文要素所进行的观测称驻测。素所进行的观测称驻测。 （3

7、 3）缺点：）缺点：存在着用人多、站点不足、效益低等存在着用人多、站点不足、效益低等缺点。缺点。2 2、巡测、巡测 观测人员以巡回流动的方式定期或不定期地对一地观测人员以巡回流动的方式定期或不定期地对一地区或流域内各观测点进行流量等水文要素的观测。区或流域内各观测点进行流量等水文要素的观测。3 3、间测、间测 中小河流水文站有中小河流水文站有1010年以上资料分析证明其历年水年以上资料分析证明其历年水位流量关系稳定，或其变化在允许误差范围内，对其中位流量关系稳定，或其变化在允许误差范围内，对其中一要素一要素( (如流量如流量) )停测一时期再施测的测停相间的测验方停测一时期再施测的测停相间的测

8、验方式。停测期间，其值可由另一水文要素（如水位）的实式。停测期间，其值可由另一水文要素（如水位）的实测值来推求。测值来推求。4 4、水文调查、水文调查 为弥补水文基本站网定位观测的不足或其他特定目为弥补水文基本站网定位观测的不足或其他特定目的，采用勘测、调查、考证等手段进行收集水文信息的的，采用勘测、调查、考证等手段进行收集水文信息的工作。工作。 5 5、自动测报系统、自动测报系统 随着电子计算机技术、通信技术及传感器的发展，随着电子计算机技术、通信技术及传感器的发展，我国已建成不同形式的水文自动测报系统。我国已建成不同形式的水文自动测报系统。 组成：组成：该系统通常由传感器、编码器、转输系统

9、和该系统通常由传感器、编码器、转输系统和资料接收设备等部分组成。资料接收设备等部分组成。 工作流程：工作流程：遥测站的传感器将感应的水文变量（如遥测站的传感器将感应的水文变量（如水位、雨量等）转换成电信号，经过编码、调制、发射，水位、雨量等）转换成电信号，经过编码、调制、发射，直接或通过中继站、卫星将信息传送到资料接收中心。直接或通过中继站、卫星将信息传送到资料接收中心。经解调、译码、鉴别，还原水文变量，并对搜集到的数经解调、译码、鉴别，还原水文变量，并对搜集到的数据及时地进行适当处理。据及时地进行适当处理。 优点：优点：自动测报系统具有效率高，速度快，节省人自动测报系统具有效率高，速度快，节

10、省人力的特点。可以实时地获取水文信息，有效地提高预报力的特点。可以实时地获取水文信息，有效地提高预报精度和增长预见期，对防洪、工程管理和水利调度发挥精度和增长预见期，对防洪、工程管理和水利调度发挥巨大作用。巨大作用。【思考题【思考题】1.水文测站观测的项目有水文测站观测的项目有( ) A. 风风 B.水位水位 C.流量流量 D.湿度湿度 E.泥沙泥沙 F.降水降水 G.蒸发蒸发 H.辐射辐射 I.水质水质2.根据测站的性质，水文测站可分为根据测站的性质，水文测站可分为( ) A.水位站水位站 B.雨量站雨量站 C.基本站基本站 D.专用站专用站 E.流量站流量站3.对于测验河段的选择，主要考虑

11、的原则是对于测验河段的选择，主要考虑的原则是( ) A.在满足设站目的要求的前提下，测站的水位与流量之间呈单一关在满足设站目的要求的前提下，测站的水位与流量之间呈单一关系系 B.在满足设站目的要求的前提下，尽量选择在距离城市近的地方在满足设站目的要求的前提下，尽量选择在距离城市近的地方 C.在满足设站目的要求的前提下，应更能提高测量精度在满足设站目的要求的前提下，应更能提高测量精度 D.在满足设站目的要求的前提下，任何河段都行在满足设站目的要求的前提下，任何河段都行4.基线的长度一般（基线的长度一般（ ） A.愈长愈好愈长愈好 B.愈短愈好愈短愈好 C.长短对测量没有影响长短对测量没有影响 D

12、.视河宽视河宽B而定，而定，一般应为一般应为0.6B5.水文站布设的断面一般有水文站布设的断面一般有( ) A.基本水尺断面基本水尺断面 B.流速仪测流断面流速仪测流断面 C.浮标测流断面浮标测流断面 D.比降断面比降断面(B、C、E、F、G、I)(C、D) (A)（D）(ABCD)内容提要内容提要 1.降水及降水量定义和降水类型观测；降水及降水量定义和降水类型观测； 2.降水观测及仪器；降水观测及仪器； 3.降水观测数据的处理。降水观测数据的处理。学习要求学习要求 理解降水观测仪器及降水观测数据的处理。理解降水观测仪器及降水观测数据的处理。1、概述、概述 为了掌握各地降水的变化，水文气象部门

13、设立了为了掌握各地降水的变化，水文气象部门设立了大量的雨量站、气象站、水文站观测降水，每年汇总、大量的雨量站、气象站、水文站观测降水，每年汇总、整编、刊印或存入水文数据库，供各部门应用。整编、刊印或存入水文数据库，供各部门应用。1 1、降水定义：、降水定义：大气中的气态水遇冷凝结，在重力作用大气中的气态水遇冷凝结，在重力作用下降落于地面的现象，叫降水下降落于地面的现象，叫降水 。2、降水量（深）定义：降水量（深）定义：指时段内降落到地面上一点或指时段内降落到地面上一点或一定面积上的降雨总量称为降雨量。前者称为点降雨一定面积上的降雨总量称为降雨量。前者称为点降雨量，后者称为面降雨量。点降雨量以量

14、，后者称为面降雨量。点降雨量以mmmm计，而面降雨计，而面降雨量以量以mmmm或或m m3 3，当以，当以mmmm作为降雨量单位时，又称为降雨深。作为降雨量单位时，又称为降雨深。 3、降水类型：降水类型：雨、雪、冰、雹、霜等雨、雪、冰、雹、霜等 二、仪器及观测二、仪器及观测 降水量观测仪器按照降水量观测仪器按照传感原理分类：直接计量传感原理分类：直接计量（雨量器）、液柱测量（雨量器）、液柱测量（主要为虹吸式，少数为（主要为虹吸式，少数为浮子式）、翻斗测量（单浮子式）、翻斗测量（单翻斗与多翻斗）等传统仪翻斗与多翻斗）等传统仪器，还有采用新技术的光器，还有采用新技术的光学雨量计和雷达雨量计等。学雨

15、量计和雷达雨量计等。1 1、雨量器、雨量器（RaingaugeRaingauge） 主要由以下四个构建组成：主要由以下四个构建组成：承雨器；漏斗；储水瓶；承雨器；漏斗；储水瓶；雨量杯雨量杯观测时段观测时段段次观测时间（h）1段82段20,84段14,20,2,88段11,14,17,20,23,2,5,812段10,12,14,16,18,20,22,24,2,4,6,824段从本日9时至次日8时，每小时观测一次降水量分段次观测时间降水量分段次观测时间2 2、自记雨量计（虹吸式）、自记雨量计（虹吸式）工作原理：工作原理：承雨器将雨承雨器将雨量导入浮子室，浮子室随量导入浮子室，浮子室随注入的雨水

16、增加而上升，注入的雨水增加而上升，带动自记笔在附有时钟的带动自记笔在附有时钟的转筒上的记录纸上连续记转筒上的记录纸上连续记录时间累积增加的雨量。录时间累积增加的雨量。当累积雨量达当累积雨量达10mm时，时，自行进行虹吸，将浮子室自行进行虹吸，将浮子室内的雨水排入储水瓶，同内的雨水排入储水瓶，同时自记笔立即垂直落到记时自记笔立即垂直落到记录纸上纵坐标的零点，以录纸上纵坐标的零点，以后又开始记录。后又开始记录。3 3、自记雨量计、自记雨量计（翻斗式）（翻斗式） 工作原理：工作原理： 承雨器接受的雨水流承雨器接受的雨水流入对称的翻斗的一侧，入对称的翻斗的一侧，当接满当接满0.1mm雨量时，雨量时，翻

17、斗倾于一侧把雨水全翻斗倾于一侧把雨水全部泼掉，另一翻斗则处部泼掉，另一翻斗则处于进水状态。每次翻转于进水状态。每次翻转将发出一个脉冲信号，将发出一个脉冲信号，由记录设备记下这些信由记录设备记下这些信号后并换算为雨量。号后并换算为雨量。4 4、雷达探测、雷达探测 气象雷达利用云、雨、雪等对无线电波的反射现象，气象雷达利用云、雨、雪等对无线电波的反射现象，随时探测降水的位置、移动速度、方向和变化情况，随时探测降水的位置、移动速度、方向和变化情况，进行降水预报。进行降水预报。5 5、气象卫星云图、气象卫星云图利用卫星随时发回的云图资料，对降雨等进行预测利用卫星随时发回的云图资料，对降雨等进行预测三、

18、降水量数据处理三、降水量数据处理分为以下几方面：分为以下几方面：1、一般规定、一般规定2、雨量器观测记载资料的整理、雨量器观测记载资料的整理3、虹吸式自记雨量计记录资料的整理、虹吸式自记雨量计记录资料的整理4、翻斗式自记雨量计记录资料的整理、翻斗式自记雨量计记录资料的整理（详细可参阅（详细可参阅降水量观测规范降水量观测规范） 内容提要内容提要 1.水位的定义和使用的基面；水位的定义和使用的基面；2.观测水观测水位的设备和方法；位的设备和方法；3.日平均水位的计算；日平均水位的计算； 学习要求学习要求 掌握水位观测的设备、方法和计算日平掌握水位观测的设备、方法和计算日平均水位的两种计算方法。均水

19、位的两种计算方法。 1 、水位、水位1 1、定义：、定义：指河流、湖泊、水库及海洋等水体自由水面指河流、湖泊、水库及海洋等水体自由水面相对于某一基面的高程，称为水位，单位相对于某一基面的高程，称为水位，单位m m。 我国统一采用青岛附近我国统一采用青岛附近黄海海平面黄海海平面为标准基面。为标准基面。2 2、水位观测的作用、水位观测的作用（1 1）一方面是直接为水利、水运、防洪、治涝提供资）一方面是直接为水利、水运、防洪、治涝提供资料料 （2 2）另一方面可用水位推求其他水文数据）另一方面可用水位推求其他水文数据 3 3、水位观测的基面（总共有、水位观测的基面（总共有4 4种）种）（1 1）绝对

20、基面：）绝对基面：将某一海滨地点平均海水面的将某一海滨地点平均海水面的高程定为高程定为0.000m0.000m，作为水准基面。我国曾沿用，作为水准基面。我国曾沿用过大连、大沽、黄海、废黄河口、吴淞、珠江过大连、大沽、黄海、废黄河口、吴淞、珠江等基面，现在统一规定的基面为青岛黄海基面。等基面，现在统一规定的基面为青岛黄海基面。 （2 2）假定基面：）假定基面：这是在水文测站附近没有国家这是在水文测站附近没有国家水准点或在一时还不具备接测条件的情况下暂水准点或在一时还不具备接测条件的情况下暂时假定的一个水准基面。时假定的一个水准基面。 （3 3）测站基面：）测站基面：某些水文测站专用的一种假定基面

21、，某些水文测站专用的一种假定基面，一般选择在河床最低点或历年最低水位以下一般选择在河床最低点或历年最低水位以下0.50.51.0m1.0m处的水平面作为零点来计算水位高度。处的水平面作为零点来计算水位高度。 （4 4）冻结基面：）冻结基面：将测站第一次使用的基面冻结下来作将测站第一次使用的基面冻结下来作为永久固定基面的一种基面，也属水文测站专用的另为永久固定基面的一种基面，也属水文测站专用的另一种假定基面。使用冻结基面可保持测站水位资料的一种假定基面。使用冻结基面可保持测站水位资料的历史连续性。全河上下游或相邻测站应尽可能采用一历史连续性。全河上下游或相邻测站应尽可能采用一致的固定基面。致的固

22、定基面。注：使用水位资料时一定要查清其基注：使用水位资料时一定要查清其基面。面。二、观测水位的设备和方法二、观测水位的设备和方法 1 1、水尺、水尺人工观测（人工观测（是传统的有效的直接是传统的有效的直接观测设备）观测设备） 在测流断面上布设水尺，人工定时或不在测流断面上布设水尺，人工定时或不定时进行观测定时进行观测 1 1）类型：）类型：按水尺的构造形式不同可分为直按水尺的构造形式不同可分为直立式、倾斜式、矮桩式与悬锤式立式、倾斜式、矮桩式与悬锤式4 4种。其中应用最种。其中应用最广泛的是直立式水尺。观测时记录水尺读数，水广泛的是直立式水尺。观测时记录水尺读数，水位按下式计算：位按下式计算：

23、水位水位(Z)=(Z)=水尺零点高程水尺零点高程(Z(Z0 0)+)+水尺水尺度数度数(h)(h) a. a. 水位变化不大时，每天采用两段制观测水位变化不大时，每天采用两段制观测(8(8点和点和2020点点) )； b. b. 水位变化较大时，每天采用四段制观测水位变化较大时，每天采用四段制观测(2(2点，点，8 8点，点，1414点，点，2020点点) )； c. c. 洪水期或水位变化急剧时，需增加测次。洪水期或水位变化急剧时，需增加测次。 2 2）优缺点）优缺点 优点：构造简单、经济、使用方便。优点：构造简单、经济、使用方便。 缺点：观测条件差，工作量大。缺点：观测条件差，工作量大。

24、2 2、自记水位计、自记水位计 利用机械、压力、电流等的感应作用，间接地测记水位的设备。利用机械、压力、电流等的感应作用，间接地测记水位的设备。 类型：类型：就地自记与远传感测自记两种形式。就地自记与远传感测自记两种形式。 优点：优点：节省人力，自记水位计能将水位变化的连续过程自动记节省人力，自记水位计能将水位变化的连续过程自动记录下来，不遗漏任何突然的变化和转折，有的还能将所观测的数录下来，不遗漏任何突然的变化和转折，有的还能将所观测的数据以数字或图像的形式远传室内，使水位观测工作趋于自动化和据以数字或图像的形式远传室内，使水位观测工作趋于自动化和远传化。远传化。 缺点：缺点：结构比较复杂，

25、造价、管理费用也比较高。结构比较复杂，造价、管理费用也比较高。tZ三、水位资料的整理三、水位资料的整理 所获得的水位资料都是瞬时值。水位资料整理就是将瞬时所获得的水位资料都是瞬时值。水位资料整理就是将瞬时水位值换算成日平均水位、月平均水位、年平均水位水位值换算成日平均水位、月平均水位、年平均水位 。1 1、日平均水位的计算、日平均水位的计算 （1 1）当等时距观测或摘录水位时，日平均水位计算采用算）当等时距观测或摘录水位时，日平均水位计算采用算术平均法：术平均法： 自记水位过程线自记水位过程线n1iiZn1Z日式中，式中，a a，b b，c c，m m，n n相邻两次水位间的时距，单位相邻两次

26、水位间的时距，单位h h； T=a+b+c+T=a+b+c+ +m+n=24 +m+n=24小时；小时； Z Z0 0， Z Z1 1， Z Z2 2， ， Z Zn-1n-1 ， Z Z0 0 为各次观测的水位，单位为各次观测的水位，单位m m。面积包围法示意图面积包围法示意图 Z0 Z1 Z3 Z2 Zn-2 Zn-1 Zn0 0时时2424时时ancmbnZZbZZaZZnTZnn)(21)(21)(2112110个梯形面积之和日nZ)nm(Z) cb(Z)ba (ZaZ481Zn1n210日（2 2）当不等时距观测或摘录水位时，日平均水位计算采用加当不等时距观测或摘录水位时，日平均水位

27、计算采用加权平均法，又称面积包围法求取权平均法，又称面积包围法求取2 2、编制、编制“逐日平均水位表逐日平均水位表”及及“洪水要素摘录表洪水要素摘录表” 水位观测结果，应换算成日平均值，通过计算日平均值，编制水位观测结果，应换算成日平均值，通过计算日平均值，编制“逐日平均水位表逐日平均水位表”。表中包括年、月最高水位、最低水位、平均水位。表中包括年、月最高水位、最低水位、平均水位和各种历时（保证率）水位等。将汛期实测水位按观测时刻时刻顺序填和各种历时（保证率）水位等。将汛期实测水位按观测时刻时刻顺序填表，可得表，可得“洪水要素摘录表洪水要素摘录表”。凡基本站历年水位资料，均载于。凡基本站历年水

28、位资料，均载于水文水文年鉴年鉴里。里。1983年赣江吉安站逐日平均水位表 【思考题【思考题】1.1.全国水位统一采用的基准面是全国水位统一采用的基准面是( ) ( ) A. A.大沽基面大沽基面 B.B.吴淞基面吴淞基面 C.C.珠江基面珠江基面 D.D.黄海基黄海基面面 2.2.水位观测的精度一般准确到（）水位观测的精度一般准确到（） A.1m B. 0.1m C. 0.01m D. 0.001m A.1m B. 0.1m C. 0.01m D. 0.001m 3.3.当一日内水位变化不大时，计算日平均水位应采用当一日内水位变化不大时，计算日平均水位应采用( ) ( ) A. A.加权平均加

29、权平均 B.B.几何平均法几何平均法 C.C.算术平均法算术平均法 D.D.面积包围面积包围法法 4.4.当一日内水位较大时，由水位查水位流量关系曲线以推当一日内水位较大时，由水位查水位流量关系曲线以推求日平均流量，其水位是用求日平均流量，其水位是用( ) ( ) A. A.算术平均法计算的日平均水位算术平均法计算的日平均水位 B.12B.12时的水位时的水位 C.C.面积包围法计算的日平均水位面积包围法计算的日平均水位 D.D.日最高水位与最低水位的平均值日最高水位与最低水位的平均值 5.5.我国计算日平均水位的日分界是从（我国计算日平均水位的日分界是从（ ) )时至时至( ) ( ) 时，

30、计时，计算日降水量的日分界是从算日降水量的日分界是从( )( )到到( )( )。 A.0A.0时时 B.B.当日当日8 8时时 C.C.次日次日8 8时时 D.24D.24时时(D)(C) (C)（C）(A D B C)内容提要：内容提要： 1.流量测验的方法；流量测验的方法；2.断面测量断面测量(包括水深和包括水深和起点距的测量起点距的测量)的方法；的方法；3.流速仪及其测速；流速仪及其测速；4.流量计算的步骤和方法；流量计算的步骤和方法；5.浮标法测流和流量浮标法测流和流量的计算。的计算。 学习要求：学习要求： 掌握水道断面测量（包括水深和起点距的测掌握水道断面测量（包括水深和起点距的测

31、量）的方法、流速仪及其测速、流量计算的步量）的方法、流速仪及其测速、流量计算的步骤和方法。骤和方法。 一、概述一、概述 Q=AV 由上式知，流量测验包括由上式知，流量测验包括3 3部分：部分：断面面积测量断面面积测量、流速测量流速测量及及流量流量计算计算。 测流方法很多，如直接法、水力学法、物理法、化学法、测流方法很多，如直接法、水力学法、物理法、化学法、流速面积法流速面积法( (有流速仪法、浮标测流法等有流速仪法、浮标测流法等) ) 。二、流速仪测流二、流速仪测流 流速分布示意图流速分布示意图相相对对水水深深流速流速 1 1、原理、原理 Q=qQ=qi i=V Vi iA Ai iViAi2

32、 2、断面测量、断面测量 水道断面的测量，是在断面上布设一定数量的测水道断面的测量，是在断面上布设一定数量的测深垂线，施测各条垂线的水深，同时测得每条测深垂线与深垂线，施测各条垂线的水深，同时测得每条测深垂线与岸上某一固定点（断面的起点桩，一般设在左岸）的水平岸上某一固定点（断面的起点桩，一般设在左岸）的水平距离（称为起点距），并同时观测水位，用施测时的水位距离（称为起点距），并同时观测水位，用施测时的水位减去水深，得到各测深垂线处的河底高程。减去水深，得到各测深垂线处的河底高程。断面测量示意图断面测量示意图 v- 水深测量水深测量 测量水深的方法通常用测深杆、测深锤、铅鱼直接测量水深的方法通

33、常用测深杆、测深锤、铅鱼直接测出每根测深垂线的水深。当水很深、流速很大时，测出每根测深垂线的水深。当水很深、流速很大时， 可用回声测深仪测量水深。可用回声测深仪测量水深。 - 起点距的测定起点距的测定 断面索法断面索法 断面索法是在断面上断面索法是在断面上架设钢丝缆索，每隔适当架设钢丝缆索，每隔适当距离做上标记，并事先测距离做上标记，并事先测量好它们的位置，测量水量好它们的位置，测量水深的同时，直接在断面索深的同时，直接在断面索上读出起点距。这种方法上读出起点距。这种方法适合于河宽较小、水上交适合于河宽较小、水上交通不多、有条件架设断面通不多、有条件架设断面索的河道测站，精度较高。索的河道测站

34、，精度较高。 )经纬仪岸上交会法经纬仪岸上交会法：水文站在布设水文站在布设测流断面时，同时布设基线，并用精测流断面时，同时布设基线，并用精确方法量出基线的长度，测角时，将确方法量出基线的长度，测角时，将经纬仪安放在基线的终点，测出角度经纬仪安放在基线的终点，测出角度 ，则起点距为，则起点距为 D D=L=Ltgtg。 )六分仪船上交会法六分仪船上交会法：当河道较宽时，当河道较宽时，岸上与船上联络困难，风浪较大时用岸上与船上联络困难，风浪较大时用经纬仪瞄准河中活动的目标，施测有经纬仪瞄准河中活动的目标，施测有些困难，此时可使用六分仪交会法。些困难，此时可使用六分仪交会法。手握仪器即可测出角手握仪

35、器即可测出角 ，能在船上，能在船上使用，因此水文勘测中经常使用。使用，因此水文勘测中经常使用。 计算起点距的公式为计算起点距的公式为 ：D=LctgD=Lctg 交会法示意图 3、流速仪测速、流速仪测速 测定流速的方法很多，测定流速的方法很多，常用的有流速仪法和浮标常用的有流速仪法和浮标法。法。 - 流速仪流速仪 流速仪是一种专门测流速仪是一种专门测定水流速度的仪器，目前定水流速度的仪器，目前我国使用最多的是重庆水我国使用最多的是重庆水文仪器厂生产的文仪器厂生产的LS68-2型型旋杯式流速仪旋杯式流速仪（测速范围：（测速范围：0.2-3.5m/s，适合于含沙，适合于含沙量较少的河流）量较少的河

36、流）和和LS25-1型型旋桨流速旋桨流速（测速范围：（测速范围：0.04-10m/s，适合于多，适合于多沙的河流）沙的河流） 。 LS68-2型旋杯式流速仪 流速仪测速原理流速仪测速原理是利用水流冲动流速仪的旋杯或旋是利用水流冲动流速仪的旋杯或旋桨，同时带动转轴转动，在装有信号的电路上发出讯桨，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次数，流速愈大，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，流速与转速之间有一定的关系。转轴转得愈快，流速与转速之间有一定的关系。 式中：式中： N - N - 流速仪在测速历时流速仪在测速历时T T内的总转数，一内

37、的总转数，一般是根据讯号数，再乘上每一讯号代表的转数求得；般是根据讯号数，再乘上每一讯号代表的转数求得； T - T - 测速历时，为了消除水流脉动测速历时，为了消除水流脉动的影响，测速历时一般不应少于的影响，测速历时一般不应少于100s100s。 NVKCT- 流速测量流速测量 流速仪只能测得某点的流速，为了求得断面平均流速仪只能测得某点的流速，为了求得断面平均流速，首先在断面上布设一些测速垂线（一般在测深流速，首先在断面上布设一些测速垂线（一般在测深垂线中，选择若干垂线中，选择若干 条同时兼作测速垂线），在每一条同时兼作测速垂线），在每一条测速垂线上布设一定数目的测速点进行测速，最后条测速

38、垂线上布设一定数目的测速点进行测速，最后根据测点流速的平均值求得测线平均流速，再由测线根据测点流速的平均值求得测线平均流速，再由测线平均流速求得部分面积平均流速，进而推得断面流量。平均流速求得部分面积平均流速，进而推得断面流量。 测速垂线数目测速垂线数目，根据根据河宽、水深河宽、水深来确定。测速垂来确定。测速垂线上的测点数，根据垂线的水深，流速仪的悬吊方式线上的测点数，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。和测量精度的要求来确定。 我国精测法、常测法最少测速垂线数目的我国精测法、常测法最少测速垂线数目的规定规定： 4 4、流量计算、流量计算 流速仪流速仪测流时有专用的记录和计

39、算表格，通常在测测流时有专用的记录和计算表格，通常在测流时随即计算流量。流时随即计算流量。 方法方法是：点流速是：点流速- - 垂线平均流速垂线平均流速- - 部分面部分面积平均流速积平均流速- - 乘以对应的部分断面面积乘以对应的部分断面面积- - 部部分流量分流量- - 全断面流量。全断面流量。 布骤布骤 (1) (1) 布设测速垂线，测量各垂线的深度布设测速垂线，测量各垂线的深度h hi i和相邻垂线间的距和相邻垂线间的距离离b bi i； (2) (2) 在测速垂线上布设测点，用流速仪测速，计算各垂线平在测速垂线上布设测点，用流速仪测速，计算各垂线平均流速均流速v vmimi； (3)

40、 (3) 部分平均流速部分平均流速V Vi i和部分面积和部分面积A Ai i计算；计算； 部分平均流速部分平均流速V Vi i： 岸边部分岸边部分 中间部分中间部分 部分面积部分面积A Ai i： 岸边部分岸边部分 中间部分中间部分(4) (4) 部分流量部分流量q qi i= =V Vi iA Ai i计算，计算，部分流量之和即为部分流量之和即为Q Q。 垂线布点方式：垂线布点方式：0.0,0.2h,0.4h,0.6h,0.8h,1.0h0.0,0.2h,0.4h,0.6h,0.8h,1.0h（相对水（相对水深）。垂线平均速度视测点数，分别按下深）。垂线平均速度视测点数，分别按下式计算：式

41、计算：（1）垂线平均流速的计算）垂线平均流速的计算（2）测流面积上的部分面积）测流面积上的部分面积 部分面积是以测深垂线为分界，首先计算测深垂线间的断部分面积是以测深垂线为分界，首先计算测深垂线间的断面面积（又称块面积），其次以测速垂线划分部分，将各个部面面积（又称块面积），其次以测速垂线划分部分，将各个部分内的测深垂线间的断面面积相加得出各个部分的部分面积。分内的测深垂线间的断面面积相加得出各个部分的部分面积。块面积块面积 - 中间部分面积按梯形面积公式计算中间部分面积按梯形面积公式计算 ai = 1/2( hi-1 + hi ) bi - 岸边的部分面积按三角形面积计算岸边的部分面积按三角

42、形面积计算 a1= 1/2h1b1或或 an = 1/2hn-1bn 部分面积部分面积 测深垂线间的断面面积相加得出，若两条测速垂线（同时测深垂线间的断面面积相加得出，若两条测速垂线（同时也是测深垂线）间无测深垂线，则该部分面积就是这两条测深也是测深垂线）间无测深垂线，则该部分面积就是这两条测深垂线（测速垂线）间的面积。垂线（测速垂线）间的面积。（3）部分面积平均流速的计算）部分面积平均流速的计算 部分面积平均流速是指两测速垂线间部分面积的平均流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端测速垂线间部分面积的速，以及岸边或死水边与断面两端测速垂线间部分面积的平

43、均流速。平均流速。 - 中间部分面积平均流速的计算中间部分面积平均流速的计算 Vi = 1/2( Vmi-1 + Vmi ) - 岸边部分面积平均流速的计算岸边部分面积平均流速的计算 V1=Vm1 或或 Vn = Vmn （4）部分流量的计算）部分流量的计算 由各部分的部分平均流速与部分面积之积得到部由各部分的部分平均流速与部分面积之积得到部分流量，分流量， （5）断面流量的计算）断面流量的计算 iiiqV A1niiQq例题：某河某站横断面如图所示，根据图中所给测流例题：某河某站横断面如图所示，根据图中所给测流资料计算该站流量和断面平均流速。测线水深资料计算该站流量和断面平均流速。测线水深h

44、 h1 1=1.5m=1.5m，h h2 2=0.5m=0.5m，V V0.20.2, V, V0.60.6，V V0.80.8分别表示测线在分别表示测线在0.2m0.2m，0.6m0.6m，0.8m0.8m处的测点流速，处的测点流速，左左，右右分别表分别表示左右岸的岸边系数。示左右岸的岸边系数。 左左解：解：1.1.垂线平均流速垂线平均流速V Vm1m1= =（V V0.20.2+ V+ V0.80.8）/2=/2=（1.2+0.81.2+0.8）/2=1.0m/s/2=1.0m/sV Vm2m2= V= V0.60.6 =1.0m/s =1.0m/s2.2.部分平均流速部分平均流速V V1

45、 1= =左左 V Vm1m1=0.9=0.91.0=0.91.0=0.9m/sm/sV V2 2= =（V Vm1m1+ + V Vm2m2）/2=/2=（1.0+1.01.0+1.0）/2=1m/s/2=1m/sV V3 3= =右右 V Vm2m2=0.8=0.81.0=0.81.0=0.8m/sm/s3.3.部分面积部分面积A A1 1= =1/21/21.51.520=15m20=15m2 2A A2 2= =1/21/2（1.51.5+0.5+0.5）1010= =10m10m2 2A A3 3= =1/21/20.50.520=5m20=5m2 2 4.4.断面流量断面流量Q=q

46、Q=q1 1+q+q2 2+q+q3 3=15=150.9+100.9+101+51+50.8=27.5m0.8=27.5m3 3/s/s5.5.断面平均流速断面平均流速V=Q/A=27.5/30=0.917m/sV=Q/A=27.5/30=0.917m/s 浮标测流法浮标测流法是一种简便的测流方法。在是一种简便的测流方法。在洪水洪水较大较大或水面漂浮物较多，特别是在使用或水面漂浮物较多，特别是在使用流速仪流速仪测流有困难测流有困难的情况下，浮标法测流是一种切实可行的办法。浮标的情况下，浮标法测流是一种切实可行的办法。浮标测流的主要工作是观测浮标漂移速度，测流的主要工作是观测浮标漂移速度，测量

47、测量水道水道横断横断面面，以此来推估断面流量。，以此来推估断面流量。 凡能漂浮在水面上的物体都可以制成浮标。用凡能漂浮在水面上的物体都可以制成浮标。用水水面浮标法面浮标法测流时，测得的是浮标在水面的漂移速度，测流时，测得的是浮标在水面的漂移速度，这种流速称浮标这种流速称浮标虚流速虚流速，它不能代表断面平均流速，它不能代表断面平均流速，将它与将它与过水断面过水断面相配合，计算出断面相配合，计算出断面虚流量虚流量，然后乘然后乘上上浮标系数浮标系数 才能得到断面实际的流量。才能得到断面实际的流量。三、浮标法测流三、浮标法测流内容提要：内容提要： 1.悬移质的测验仪器和方法；悬移质的测验仪器和方法；

48、2.悬移质含悬移质含沙量的计算；沙量的计算； 3.悬移质输沙率的计算；悬移质输沙率的计算； 4.悬移悬移质输沙量的计算；质输沙量的计算； 5.推移质的测验。推移质的测验。 学习要求：学习要求： 掌握悬移质的测验，悬移质含沙量、输沙掌握悬移质的测验，悬移质含沙量、输沙率和输沙量的计算。率和输沙量的计算。 河流中的泥沙，按其运动形式可分三类：河流中的泥沙，按其运动形式可分三类： 悬移质泥沙：悬移质泥沙：悬浮于水中并随之运动悬浮于水中并随之运动推移质泥沙：推移质泥沙：受水流冲击沿河底移动或滚动受水流冲击沿河底移动或滚动河床质泥沙：河床质泥沙：相对静止而停留在河床上相对静止而停留在河床上一、悬移质测验

49、与计算一、悬移质测验与计算 描述河流中悬移质的情况，常用的两个定量指描述河流中悬移质的情况，常用的两个定量指标：标： 含沙量（含沙量（Cs）：）：单位体积内所含干沙的质量，单位体积内所含干沙的质量，Kg/m3。输沙率（输沙率（Qs）：）：单位时间流过河流某断面的单位时间流过河流某断面的干沙质量，干沙质量，kg/s。1 1、含沙量的测验、含沙量的测验 对所取水样，经过量积、沉淀、过滤、烘干对所取水样，经过量积、沉淀、过滤、烘干称重等手续，得出一定体积浑水中的干沙重量。称重等手续，得出一定体积浑水中的干沙重量。VWCss2 2、输沙率测验、输沙率测验 包括包括含沙量测定含沙量测定与与流量测验流量测

50、验两部分工作组两部分工作组成。成。（1）垂线平均含沙量：五点法、三点法、二）垂线平均含沙量：五点法、三点法、二点法、一点法点法、一点法（2）配合测流计算的部分流量，算得断面输）配合测流计算的部分流量，算得断面输沙率。沙率。3 3、单位水样含沙量与单沙断沙关系、单位水样含沙量与单沙断沙关系 输沙总量、输沙过程输沙总量、输沙过程单沙：单沙：与断面平均含沙量有稳定关系的断面上有代表与断面平均含沙量有稳定关系的断面上有代表性的垂线和测点含沙量；性的垂线和测点含沙量；断沙：断沙：相应地把断面平均含沙量简称断沙。相应地把断面平均含沙量简称断沙。二、推移质泥沙测验二、推移质泥沙测验 推移质输沙率是指单位时间