水文信息采集課件

第三章水文信息的采集與處理

在河流的一定地點(diǎn)按一定要求建立長期觀測水文要素的測站，利用各種水文儀器測量并記錄水文要素連續(xù)變化的情況，叫做水文測驗(yàn)。第三章水文信息的采集與處理在河流的一定1第一節(jié)測站與站網(wǎng)測站:在流域內(nèi)的一定地點(diǎn)按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所需要的水文要素做系統(tǒng)觀測以獲得信息并進(jìn)行處理為即時(shí)觀測的地點(diǎn)。站網(wǎng)：水文站網(wǎng)是指在一定區(qū)域，按一定原則，用適當(dāng)數(shù)量的各類水文測站構(gòu)成的水文資料收集系統(tǒng)。第一節(jié)測站與站網(wǎng)測站:在流域內(nèi)的一定地點(diǎn)按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)2水文測站按目的和作用可分為：

1）基本站，是為綜合需要的公用目的，經(jīng)統(tǒng)一規(guī)劃而設(shè)立的水文測站?；菊緫?yīng)保持相對(duì)的穩(wěn)定，在規(guī)定的時(shí)期內(nèi)連續(xù)進(jìn)行觀測，收集的資料應(yīng)刊入水文年鑒或存入數(shù)據(jù)庫。

2）專用站，是為特定目的而設(shè)立的水文測站。不具備或不完全具備基本站的特點(diǎn)。

水文測站按觀測項(xiàng)目又可分為：流量站、水位站、泥沙站、雨量站、蒸發(fā)站、水質(zhì)站、地下水觀測井等。

水文測站按目的和作用可分為：

1）基本站，是為綜合3水文測站的設(shè)立：

1）選擇測驗(yàn)河段:斷面控制(B、Hk)和河槽控制（Z、n、S、Ω）。

2）布設(shè)觀測斷面：基線、水準(zhǔn)點(diǎn)和各種觀測斷面。

水文測站的設(shè)立：

1）選擇測驗(yàn)河段:斷面控制(B、4斷面布設(shè)的要求是:1.基本水尺斷面、流速儀測流斷面、浮標(biāo)測流中斷面，最好設(shè)在測驗(yàn)河段的中央并盡量合而為一，斷面的方向應(yīng)垂直于斷面平均流向。斷面布設(shè)的要求是:52.在浮標(biāo)測流中斷面的上、下游相等距離處布設(shè)上、下輔助斷面，其間距既要保證浮標(biāo)流速的代表性，又要滿足計(jì)時(shí)測量的精度。3.比降上、下斷面應(yīng)布設(shè)在基本水尺斷面的上、下游，其間距應(yīng)滿足比降觀測的精度。2.在浮標(biāo)測流中斷面的上、下游相等距離處布設(shè)上、下輔助斷面，6第二節(jié)水位觀測水位，是指河流、湖泊、水庫及海洋等水體的自由水面離開固定基面的高程，以m計(jì)。固定基面：目前全國統(tǒng)一采用黃?；?，以往使用過大沽基面、吳淞基面、珠江基面等。使用水位資料時(shí)一定要查清其基面。第二節(jié)水位觀測水位，是指河流、湖泊、水庫及海洋等水體的自7如某一水位觀測資料是基于吳淞基面，換成黃海基面：觀測水位(黃?；?=現(xiàn)觀測水位（吳淞基面）-2.280m如某一水位觀測資料是基于吳淞基面，換成黃海基面：8水位觀測的常用設(shè)備有水尺和自記式水位計(jì)。水尺觀測時(shí)，水面在水尺上的讀數(shù)+水尺零點(diǎn)高程=水位。自記式水位計(jì)能將水位變化的連續(xù)過程自動(dòng)記錄下來。水位觀測的常用設(shè)備有水尺和自記式水位計(jì)。9水文信息采集課件10水位平穩(wěn)時(shí)，每日8時(shí)觀測一次。水位變化緩慢時(shí)（日變幅在0.12m以內(nèi)），每日8、20時(shí)各觀測一次。日變幅在0.12m-0.24m時(shí)，每日2、8、14、20時(shí)各觀測一次，采用4段制觀測?？傊?，水位觀測次數(shù)要隨水位變化迅速程度來加密，有峰谷時(shí)，還要讀出波峰和波谷的讀數(shù)。水位平穩(wěn)時(shí)，每日8時(shí)觀測一次。11

日平均水位的計(jì)算算術(shù)平均法一日內(nèi)水位平穩(wěn)，或雖有變化，但觀測時(shí)距相等，則可將各次觀測值相加，取其平均值。日平均水位的計(jì)算12

日平均水位的計(jì)算面積包圍法一日內(nèi)水位變化較大，而且觀測時(shí)距不等，即將本日零時(shí)至24時(shí)水位過程線所包圍的面積，除以一日時(shí)間而求得。日平均水位的計(jì)算13Z0Z1△t1Z2Zn-2Zn-1ZnZ3△t2△t3△tn-1△tnZ0Z1△t1Z2Zn-2Zn-1ZnZ3△t2△t3△tn14

觀測以及分析計(jì)算出的水文資料可以整編成日、月、年平均水位和平均流量，汛期水位和流量過程，刊登于水文年鑒或水文數(shù)據(jù)庫。

水位和流量資料整編水位和流量資料整編15第三節(jié)流量測驗(yàn)測流的方法：流速面積法（流速儀測流、浮標(biāo)法測流等）水力學(xué)法（量水建筑物等）化學(xué)法（溶液法、稀釋法等）物理法（超聲波法、光學(xué)法等）第三節(jié)流量測驗(yàn)測流的方法：16流速儀測流

由于河流斷面上的流速是不均勻的，需分塊計(jì)算平均流速和流量，首先用從水面至河底的數(shù)條垂線將測流斷面劃分成數(shù)塊部分面積A1，A2…Aｎ，然后測出每塊小面積上的平均流速Ｖ１，Ｖ２，Ｖｎ。根據(jù)下式計(jì)算流量：

流速儀測流由于河流斷面上的流速是不均勻的，需分17河流斷面測深垂線部分面積A1A2A3A4A5A6A7A8部分面積平均流速V2V1V3V7V4V6V8V5斷面流量計(jì)算示意圖河流斷面測深垂線部分面積A1A2A3A4A5A6A7A8部分18斷面流量測驗(yàn)示意圖B(m)O布設(shè)測深垂線測水深H(m)測算間距b1b2b3b4b5b6b7b8布設(shè)測速垂線測流速V1，V2，V3，V4，V5，V6，V1，H2H1H5H3H6H4H7

V（m3/s)斷面流量測驗(yàn)示意圖B(m)O布設(shè)測深垂線測水深H(m)測191．部分面積測量

測量各垂線上的水深一般采用測深錘、測深桿，水深很深時(shí)亦可采用超聲波儀器測深。由此可得各垂線水深H１，H２……Hn。部分面積計(jì)算采用梯形法。測量起點(diǎn)距的方法有斷面索法、儀器測角交會(huì)法、GPS定位法等。由此可得各垂線水深b1，b２……bn。1．部分面積測量

測量各垂線上的水深一般采用測深錘20

2.部分面積平均流速測驗(yàn)

測深垂線一般也是測速垂線。常用一點(diǎn)法，二點(diǎn)法，三點(diǎn)法和五點(diǎn)法四種。2.部分面積平均流速測驗(yàn)

測深垂線一般也是21H(m)V(m/s)0.6一點(diǎn)法Vm=V0.60.20.8二點(diǎn)法Vm=1/2（V0.2+

V0.8）三點(diǎn)法Vm=1/3（V0.2+

V0.6+V0.8

）H(m)V(m/s)0.6一點(diǎn)法Vm=V0.60.20.822各部分面積平均流速計(jì)算如下：

中間部分

兩岸水邊

式中，α稱岸邊系數(shù)，斜坡岸邊α＝0.67～0.75；陡岸α＝0.8～0.9；死水區(qū)α＝0.5～0.37。死水區(qū)不計(jì)算流量。

V1=α

Vm1Vn+1=α

VmnVi=1/2(Vmi-1+Vmi)各部分面積平均流速計(jì)算如下：中間部分兩岸水邊式中，α稱233．部分流量的計(jì)算

由各部分的部分平均流速與部分面積之積得到部分流量。

4.斷面流量及其他水力要素的計(jì)算

斷面流量

斷面平均流速

斷面平均水深qi=ViAi3．部分流量的計(jì)算

由各部分的部分平均流速與部分面積24

在洪水期水位較高無法采用流速儀測流，或洪水調(diào)查時(shí)，常采用浮標(biāo)測速方法?，F(xiàn)在，一些測站應(yīng)用超聲波測速方式，觀測斷面流速和流量。當(dāng)水文資料缺乏和不充分時(shí)，需進(jìn)行洪水調(diào)查。在洪水期水位較高無法采用流速儀測流，或洪水調(diào)25水文年鑒和水文數(shù)據(jù)庫(水文要素、測站分布圖、各水文站位置圖、說明表等）水文手冊(cè)和水文圖集（等值線圖、經(jīng)驗(yàn)公式、圖表、關(guān)系曲線）水文調(diào)查（歷史洪、枯、暴雨調(diào)查）收集水文信息的基本途徑：水文年鑒和水文數(shù)據(jù)庫(水文要素、測站分布圖、各水文站位置圖、26水文信息采集課件27穩(wěn)定的水位流量關(guān)系

在河床穩(wěn)定，控制良好的情況下，水位流量關(guān)系比較穩(wěn)定。在方格紙上，以縱坐標(biāo)代表水位，橫坐標(biāo)代表流量，將實(shí)測水位和流量的數(shù)據(jù)點(diǎn)繪上去。若點(diǎn)子分布成一帶狀，且有７５％以上的中高水流速儀測點(diǎn)與平均關(guān)系曲線的偏離不超過±５％，則可以定為單一水位～流量關(guān)系曲線。第七節(jié)水文數(shù)據(jù)處理穩(wěn)定的水位流量關(guān)系

在河床穩(wěn)定，控制良好的情28水位Z(m)流量Q(m3/s)穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線水位Z(m)流量Q(m3/s)穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線29水位Z(m)流量Q(m3/s)受洪水漲落影響的水位流量關(guān)系曲線Q落Q漲漲水落水穩(wěn)定水位Z(m)流量Q(m3/s)受洪水漲落影響的水位流量關(guān)系曲30水位Z(m)流量Q(m3/s)受沖淤影響的水位流量關(guān)系曲線Q淤Q(mào)沖沖后淤后穩(wěn)定Q穩(wěn)水位Z(m)流量Q(m3/s)受沖淤影響的水位流量關(guān)系曲線Q31水位流量關(guān)系曲線的高水延長:水位面積與水位流速關(guān)系高水延長用斷面特征法高水延長

水位流量關(guān)系曲線的高水延長:32水位流量關(guān)系曲線的低水延長:水位流量關(guān)系曲線的低水延長一般是以斷流水位（Z0，0）作控制進(jìn)行水位流量關(guān)系曲線向斷流水位方向所作的延長。水位流量關(guān)系曲線的低水延長:33

斷流水位的推求Z0：基于“兩個(gè)假定”。兩個(gè)假定

斷流水位的推求Z0：基于“兩個(gè)假定”。兩個(gè)假定34第三章水文信息的采集與處理

在河流的一定地點(diǎn)按一定要求建立長期觀測水文要素的測站，利用各種水文儀器測量并記錄水文要素連續(xù)變化的情況，叫做水文測驗(yàn)。第三章水文信息的采集與處理在河流的一定35第一節(jié)測站與站網(wǎng)測站:在流域內(nèi)的一定地點(diǎn)按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所需要的水文要素做系統(tǒng)觀測以獲得信息并進(jìn)行處理為即時(shí)觀測的地點(diǎn)。站網(wǎng)：水文站網(wǎng)是指在一定區(qū)域，按一定原則，用適當(dāng)數(shù)量的各類水文測站構(gòu)成的水文資料收集系統(tǒng)。第一節(jié)測站與站網(wǎng)測站:在流域內(nèi)的一定地點(diǎn)按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)36水文測站按目的和作用可分為：

1）基本站，是為綜合需要的公用目的，經(jīng)統(tǒng)一規(guī)劃而設(shè)立的水文測站?；菊緫?yīng)保持相對(duì)的穩(wěn)定，在規(guī)定的時(shí)期內(nèi)連續(xù)進(jìn)行觀測，收集的資料應(yīng)刊入水文年鑒或存入數(shù)據(jù)庫。

2）專用站，是為特定目的而設(shè)立的水文測站。不具備或不完全具備基本站的特點(diǎn)。

水文測站按觀測項(xiàng)目又可分為：流量站、水位站、泥沙站、雨量站、蒸發(fā)站、水質(zhì)站、地下水觀測井等。

水文測站按目的和作用可分為：

1）基本站，是為綜合37水文測站的設(shè)立：

1）選擇測驗(yàn)河段:斷面控制(B、Hk)和河槽控制（Z、n、S、Ω）。

2）布設(shè)觀測斷面：基線、水準(zhǔn)點(diǎn)和各種觀測斷面。

水文測站的設(shè)立：

1）選擇測驗(yàn)河段:斷面控制(B、38斷面布設(shè)的要求是:1.基本水尺斷面、流速儀測流斷面、浮標(biāo)測流中斷面，最好設(shè)在測驗(yàn)河段的中央并盡量合而為一，斷面的方向應(yīng)垂直于斷面平均流向。斷面布設(shè)的要求是:392.在浮標(biāo)測流中斷面的上、下游相等距離處布設(shè)上、下輔助斷面，其間距既要保證浮標(biāo)流速的代表性，又要滿足計(jì)時(shí)測量的精度。3.比降上、下斷面應(yīng)布設(shè)在基本水尺斷面的上、下游，其間距應(yīng)滿足比降觀測的精度。2.在浮標(biāo)測流中斷面的上、下游相等距離處布設(shè)上、下輔助斷面，40第二節(jié)水位觀測水位，是指河流、湖泊、水庫及海洋等水體的自由水面離開固定基面的高程，以m計(jì)。固定基面：目前全國統(tǒng)一采用黃?；?，以往使用過大沽基面、吳淞基面、珠江基面等。使用水位資料時(shí)一定要查清其基面。第二節(jié)水位觀測水位，是指河流、湖泊、水庫及海洋等水體的自41如某一水位觀測資料是基于吳淞基面，換成黃海基面：觀測水位(黃?；?=現(xiàn)觀測水位（吳淞基面）-2.280m如某一水位觀測資料是基于吳淞基面，換成黃?；妫?2水位觀測的常用設(shè)備有水尺和自記式水位計(jì)。水尺觀測時(shí)，水面在水尺上的讀數(shù)+水尺零點(diǎn)高程=水位。自記式水位計(jì)能將水位變化的連續(xù)過程自動(dòng)記錄下來。水位觀測的常用設(shè)備有水尺和自記式水位計(jì)。43水文信息采集課件44水位平穩(wěn)時(shí)，每日8時(shí)觀測一次。水位變化緩慢時(shí)（日變幅在0.12m以內(nèi)），每日8、20時(shí)各觀測一次。日變幅在0.12m-0.24m時(shí)，每日2、8、14、20時(shí)各觀測一次，采用4段制觀測?？傊?，水位觀測次數(shù)要隨水位變化迅速程度來加密，有峰谷時(shí)，還要讀出波峰和波谷的讀數(shù)。水位平穩(wěn)時(shí)，每日8時(shí)觀測一次。45

日平均水位的計(jì)算算術(shù)平均法一日內(nèi)水位平穩(wěn)，或雖有變化，但觀測時(shí)距相等，則可將各次觀測值相加，取其平均值。日平均水位的計(jì)算46

日平均水位的計(jì)算面積包圍法一日內(nèi)水位變化較大，而且觀測時(shí)距不等，即將本日零時(shí)至24時(shí)水位過程線所包圍的面積，除以一日時(shí)間而求得。日平均水位的計(jì)算47Z0Z1△t1Z2Zn-2Zn-1ZnZ3△t2△t3△tn-1△tnZ0Z1△t1Z2Zn-2Zn-1ZnZ3△t2△t3△tn48

觀測以及分析計(jì)算出的水文資料可以整編成日、月、年平均水位和平均流量，汛期水位和流量過程，刊登于水文年鑒或水文數(shù)據(jù)庫。

水位和流量資料整編水位和流量資料整編49第三節(jié)流量測驗(yàn)測流的方法：流速面積法（流速儀測流、浮標(biāo)法測流等）水力學(xué)法（量水建筑物等）化學(xué)法（溶液法、稀釋法等）物理法（超聲波法、光學(xué)法等）第三節(jié)流量測驗(yàn)測流的方法：50流速儀測流

由于河流斷面上的流速是不均勻的，需分塊計(jì)算平均流速和流量，首先用從水面至河底的數(shù)條垂線將測流斷面劃分成數(shù)塊部分面積A1，A2…Aｎ，然后測出每塊小面積上的平均流速Ｖ１，Ｖ２，Ｖｎ。根據(jù)下式計(jì)算流量：

流速儀測流由于河流斷面上的流速是不均勻的，需分51河流斷面測深垂線部分面積A1A2A3A4A5A6A7A8部分面積平均流速V2V1V3V7V4V6V8V5斷面流量計(jì)算示意圖河流斷面測深垂線部分面積A1A2A3A4A5A6A7A8部分52斷面流量測驗(yàn)示意圖B(m)O布設(shè)測深垂線測水深H(m)測算間距b1b2b3b4b5b6b7b8布設(shè)測速垂線測流速V1，V2，V3，V4，V5，V6，V1，H2H1H5H3H6H4H7

V（m3/s)斷面流量測驗(yàn)示意圖B(m)O布設(shè)測深垂線測水深H(m)測531．部分面積測量

測量各垂線上的水深一般采用測深錘、測深桿，水深很深時(shí)亦可采用超聲波儀器測深。由此可得各垂線水深H１，H２……Hn。部分面積計(jì)算采用梯形法。測量起點(diǎn)距的方法有斷面索法、儀器測角交會(huì)法、GPS定位法等。由此可得各垂線水深b1，b２……bn。1．部分面積測量

測量各垂線上的水深一般采用測深錘54

2.部分面積平均流速測驗(yàn)

測深垂線一般也是測速垂線。常用一點(diǎn)法，二點(diǎn)法，三點(diǎn)法和五點(diǎn)法四種。2.部分面積平均流速測驗(yàn)

測深垂線一般也是55H(m)V(m/s)0.6一點(diǎn)法Vm=V0.60.20.8二點(diǎn)法Vm=1/2（V0.2+

V0.8）三點(diǎn)法Vm=1/3（V0.2+

V0.6+V0.8

）H(m)V(m/s)0.6一點(diǎn)法Vm=V0.60.20.856各部分面積平均流速計(jì)算如下：

中間部分

兩岸水邊

式中，α稱岸邊系數(shù)，斜坡岸邊α＝0.67～0.75；陡岸α＝0.8～0.9；死水區(qū)α＝0.5～0.37。死水區(qū)不計(jì)算流量。

V1=α

Vm1Vn+1=α

VmnVi=1/2(Vmi-1+Vmi)各部分面積平均流速計(jì)算如下：中間部分兩岸水邊式中，α稱573．部分流量的計(jì)算

由各部分的部分平均流速與部分面積之積得到部分流量。

4.斷面流量及其他水力要素的計(jì)算

斷面流量

斷面平均流速

斷面平均水深qi=ViAi3．部分流量的計(jì)算

由各部分的部分平均流速與部分面積58

在洪水期水位較高無法采用流速儀測流，或洪水調(diào)查時(shí)，常采用浮標(biāo)測速方法?，F(xiàn)在，一些測站應(yīng)用超聲波測速方式，觀測斷面流速和流量。當(dāng)水文資料缺乏和不充分時(shí)，需進(jìn)行洪水調(diào)查。在洪水期水位