第三章-水文信息采集與處理分析課件

第三章水文信息采集與處理研究對象：

水文信息（水位、流量、泥沙等要素）的采集與處理技術(shù)。

研究內(nèi)容：

1.水文測站的設(shè)立和水文站網(wǎng)的布設(shè)；2.降水、水位、流量、泥沙、地下水、水質(zhì)的觀測；3.水文調(diào)查方法；4.水文數(shù)據(jù)的處理方法和技術(shù)。

研究目的：

要學(xué)會收集水文資料，中心內(nèi)容包括掌握水位、流量等水文要素測驗的一般方法、日平均水位的計算、測流斷面流量計算等，同時對水位流量關(guān)系有一定的了解。第三章水文信息采集與處理研究對象：

水文信1目錄3.1測站與站網(wǎng)3.2降水觀測3.3水位觀測3.4流量測驗3.5泥沙測驗及計算3.6地下水監(jiān)測(自學(xué)）3.7水質(zhì)監(jiān)測（自學(xué)）3.8水文調(diào)查與水文遙感3.9水文信息處理目錄3.1測站與站網(wǎng)23.1測站與站網(wǎng)內(nèi)容提要

1.水文測站的內(nèi)容和分類；2.水文站網(wǎng)的定義和布設(shè)原則；3.水文測站的設(shè)立；4.收集水文信息的基本途徑。學(xué)習(xí)要求

掌握水文測站和站網(wǎng)的定義、布設(shè)原則和內(nèi)容以及水文信息收集的基本途徑。3.1測站與站網(wǎng)內(nèi)容提要

3、測站、站網(wǎng)1、水文測站

（1）定義：在流域內(nèi)一定地點(或斷面)按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對所需要的水文要素作系統(tǒng)觀測，以獲取信息并進行處理為即時觀測信息，這些指定的地點稱為水文測站。

（2）任務(wù)：是按一定標(biāo)準(zhǔn)對指定地點(斷面)的水文要素作系統(tǒng)觀測和資料整編。（3）觀測項目：水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、冰凌、水質(zhì)、地下水位等

、測站、站網(wǎng)4（4）分類a、按測驗項目分(見圖3-1)b、按測站性質(zhì)和作用分(見圖3-2)圖3-1圖3-2圖3-1圖3-252、水文站網(wǎng)

（1）定義：單個測站觀測到的水文要素其信息只代表了站址處的水文情況，而流域上的水文情況則須在流域內(nèi)的一些適當(dāng)?shù)攸c布站觀測，這些測站在地理上的分布網(wǎng)稱為水文站網(wǎng)。廣義的站網(wǎng)是指測站及其管理機構(gòu)所組成的信息采集與處理體系。

（2）布站原則：通過所設(shè)站網(wǎng)采集到的水文信息經(jīng)過整理分析后，達到可以內(nèi)插領(lǐng)域內(nèi)任何地點水文要素的特征值的目的。（3）規(guī)劃的任務(wù)：就是研究測站在地區(qū)上分布的科學(xué)性、合理性、最優(yōu)化等問題。

2、水文站網(wǎng)6二、水文測站的布設(shè)

包括選擇測驗河段和布設(shè)觀測斷面

要求：河道順直，水位流量關(guān)系穩(wěn)定（斷面或河道水力要素穩(wěn)定）浮標(biāo)上斷面浮標(biāo)下斷面浮標(biāo)中斷面比降上斷面比降下斷面流速儀測流斷面基本水尺斷面基線αβLfLs圖3-3水文測站基線與斷面布設(shè)示意圖二、水文測站的布設(shè)浮標(biāo)上斷面浮標(biāo)下斷面浮標(biāo)中斷面比降上斷面比7三、收集水文信息的基本途徑1、駐測

（1）目的：對于為了探索各種水文特征值在時間上的變化規(guī)律和防汛需要而設(shè)立的基本水文站，特別是對于大河干流控制站，要求水文觀測人員常駐水文觀測站點，對流量等水文要素進行較長時期的連續(xù)觀測，這是我國目前水文測驗工作的主要方式。

（2）概念：在河流或流域內(nèi)的固定點上對水文要素所進行的觀測稱駐測。

（3）缺點：存在著用人多、站點不足、效益低等缺點。三、收集水文信息的基本途徑82、巡測觀測人員以巡回流動的方式定期或不定期地對一地區(qū)或流域內(nèi)各觀測點進行流量等水文要素的觀測。3、間測中小河流水文站有10年以上資料分析證明其歷年水位流量關(guān)系穩(wěn)定，或其變化在允許誤差范圍內(nèi)，對其中一要素(如流量)停測一時期再施測的測停相間的測驗方式。停測期間，其值可由另一水文要素（如水位）的實測值來推求。4、水文調(diào)查

為彌補水文基本站網(wǎng)定位觀測的不足或其他特定目的，采用勘測、調(diào)查、考證等手段進行收集水文信息的工作。2、巡測95、自動測報系統(tǒng)

隨著電子計算機技術(shù)、通信技術(shù)及傳感器的發(fā)展，我國已建成不同形式的水文自動測報系統(tǒng)。

組成：該系統(tǒng)通常由傳感器、編碼器、轉(zhuǎn)輸系統(tǒng)和資料接收設(shè)備等部分組成。

工作流程：遙測站的傳感器將感應(yīng)的水文變量（如水位、雨量等）轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過編碼、調(diào)制、發(fā)射，直接或通過中繼站、衛(wèi)星將信息傳送到資料接收中心。經(jīng)解調(diào)、譯碼、鑒別，還原水文變量，并對搜集到的數(shù)據(jù)及時地進行適當(dāng)處理。

優(yōu)點：自動測報系統(tǒng)具有效率高，速度快，節(jié)省人力的特點?？梢詫崟r地獲取水文信息，有效地提高預(yù)報精度和增長預(yù)見期，對防洪、工程管理和水利調(diào)度發(fā)揮巨大作用。5、自動測報系統(tǒng)10【思考題】1.水文測站觀測的項目有()A.風(fēng)B.水位C.流量D.濕度E.泥沙F.降水G.蒸發(fā)H.輻射I.水質(zhì)2.根據(jù)測站的性質(zhì)，水文測站可分為()A.水位站B.雨量站C.基本站D.專用站E.流量站3.對于測驗河段的選擇，主要考慮的原則是()A.在滿足設(shè)站目的要求的前提下，測站的水位與流量之間呈單一關(guān)系B.在滿足設(shè)站目的要求的前提下，盡量選擇在距離城市近的地方C.在滿足設(shè)站目的要求的前提下，應(yīng)更能提高測量精度D.在滿足設(shè)站目的要求的前提下，任何河段都行4.基線的長度一般（）A.愈長愈好B.愈短愈好C.長短對測量沒有影響D.視河寬B而定，一般應(yīng)為0.6B5.水文站布設(shè)的斷面一般有()A.基本水尺斷面B.流速儀測流斷面C.浮標(biāo)測流斷面D.比降斷面(B、C、E、F、G、I)(C、D)

(A)（D）(ABCD)【思考題】(B、C、E、F、G、I)(C、D)(A)（D）113.2降水觀測內(nèi)容提要

1.降水及降水量定義和降水類型觀測；2.降水觀測及儀器；3.降水觀測數(shù)據(jù)的處理。學(xué)習(xí)要求

理解降水觀測儀器及降水觀測數(shù)據(jù)的處理。3.2降水觀測內(nèi)容提要

12、概述為了掌握各地降水的變化，水文氣象部門設(shè)立了大量的雨量站、氣象站、水文站觀測降水，每年匯總、整編、刊印或存入水文數(shù)據(jù)庫，供各部門應(yīng)用。1、降水定義：大氣中的氣態(tài)水遇冷凝結(jié)，在重力作用下降落于地面的現(xiàn)象，叫降水

。2、降水量（深）定義：指時段內(nèi)降落到地面上一點或一定面積上的降雨總量稱為降雨量。前者稱為點降雨量，后者稱為面降雨量。點降雨量以mm計，而面降雨量以mm或m3，當(dāng)以mm作為降雨量單位時，又稱為降雨深。

3、降水類型：雨、雪、冰、雹、霜等、概述13二、儀器及觀測降水量觀測儀器按照傳感原理分類：直接計量（雨量器）、液柱測量（主要為虹吸式，少數(shù)為浮子式）、翻斗測量（單翻斗與多翻斗）等傳統(tǒng)儀器，還有采用新技術(shù)的光學(xué)雨量計和雷達雨量計等。1、雨量器（Raingauge）

主要由以下四個構(gòu)建組成：承雨器；漏斗；儲水瓶；雨量杯二、儀器及觀測14觀測時段段次觀測時間（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段從本日9時至次日8時，每小時觀測一次降水量分段次觀測時間觀測時段段次觀測時間（h）1段82段20,84段14,20,15第三章-水文信息采集與處理分析課件162、自記雨量計（虹吸式）2、自記雨量計（虹吸式）17工作原理：承雨器將雨量導(dǎo)入浮子室，浮子室隨注入的雨水增加而上升，帶動自記筆在附有時鐘的轉(zhuǎn)筒上的記錄紙上連續(xù)記錄時間累積增加的雨量。當(dāng)累積雨量達10mm時，自行進行虹吸，將浮子室內(nèi)的雨水排入儲水瓶，同時自記筆立即垂直落到記錄紙上縱坐標(biāo)的零點，以后又開始記錄。工作原理：承雨器將雨量導(dǎo)入浮子室，浮子室隨注入的雨水增加而上18第三章-水文信息采集與處理分析課件19第三章-水文信息采集與處理分析課件203、自記雨量計（翻斗式）

工作原理：承雨器接受的雨水流入對稱的翻斗的一側(cè)，當(dāng)接滿0.1mm雨量時，翻斗傾于一側(cè)把雨水全部潑掉，另一翻斗則處于進水狀態(tài)。每次翻轉(zhuǎn)將發(fā)出一個脈沖信號，由記錄設(shè)備記下這些信號后并換算為雨量。3、自記雨量計（翻斗式）214、雷達探測

氣象雷達利用云、雨、雪等對無線電波的反射現(xiàn)象，隨時探測降水的位置、移動速度、方向和變化情況，進行降水預(yù)報。5、氣象衛(wèi)星云圖利用衛(wèi)星隨時發(fā)回的云圖資料，對降雨等進行預(yù)測4、雷達探測22第三章-水文信息采集與處理分析課件23三、降水量數(shù)據(jù)處理分為以下幾方面：1、一般規(guī)定2、雨量器觀測記載資料的整理3、虹吸式自記雨量計記錄資料的整理4、翻斗式自記雨量計記錄資料的整理（詳細可參閱《降水量觀測規(guī)范》）

三、降水量數(shù)據(jù)處理243.3水位觀測內(nèi)容提要

1.水位的定義和使用的基面；2.觀測水位的設(shè)備和方法；3.日平均水位的計算；學(xué)習(xí)要求

掌握水位觀測的設(shè)備、方法和計算日平均水位的兩種計算方法。

3.3水位觀測內(nèi)容提要

25、水位1、定義：指河流、湖泊、水庫及海洋等水體自由水面相對于某一基面的高程，稱為水位，單位m。我國統(tǒng)一采用青島附近黃海海平面為標(biāo)準(zhǔn)基面。2、水位觀測的作用（1）一方面是直接為水利、水運、防洪、治澇提供資料（2）另一方面可用水位推求其他水文數(shù)據(jù)、水位263、水位觀測的基面（總共有4種）（1）絕對基面：將某一海濱地點平均海水面的高程定為0.000m，作為水準(zhǔn)基面。我國曾沿用過大連、大沽、黃海、廢黃河口、吳淞、珠江等基面，現(xiàn)在統(tǒng)一規(guī)定的基面為青島黃?；?。（2）假定基面：這是在水文測站附近沒有國家水準(zhǔn)點或在一時還不具備接測條件的情況下暫時假定的一個水準(zhǔn)基面。3、水位觀測的基面（總共有4種）27（3）測站基面：某些水文測站專用的一種假定基面，一般選擇在河床最低點或歷年最低水位以下0.5～1.0m處的水平面作為零點來計算水位高度。（4）凍結(jié)基面：將測站第一次使用的基面凍結(jié)下來作為永久固定基面的一種基面，也屬水文測站專用的另一種假定基面。使用凍結(jié)基面可保持測站水位資料的歷史連續(xù)性。全河上下游或相鄰測站應(yīng)盡可能采用一致的固定基面。注：使用水位資料時一定要查清其基面。（3）測站基面：某些水文測站專用的一種假定基面，一般選擇在河28第三章-水文信息采集與處理分析課件29二、觀測水位的設(shè)備和方法

1、水尺——人工觀測（是傳統(tǒng)的有效的直接觀測設(shè)備）

在測流斷面上布設(shè)水尺，人工定時或不定時進行觀測

1）類型：按水尺的構(gòu)造形式不同可分為直立式、傾斜式、矮樁式與懸錘式4種。其中應(yīng)用最廣泛的是直立式水尺。觀測時記錄水尺讀數(shù)，水位按下式計算：水位(Z)=水尺零點高程(Z0)+水尺度數(shù)(h)

二、觀測水位的設(shè)備和方法30a.水位變化不大時，每天采用兩段制觀測(8點和20點)；b.水位變化較大時，每天采用四段制觀測(2點，8點，14點，20點)；c.洪水期或水位變化急劇時，需增加測次。

2）優(yōu)缺點

優(yōu)點：構(gòu)造簡單、經(jīng)濟、使用方便。缺點：觀測條件差，工作量大。

a.水位變化不大時，每天采用兩段制觀測(8點和231第三章-水文信息采集與處理分析課件32第三章-水文信息采集與處理分析課件33第三章-水文信息采集與處理分析課件34第三章-水文信息采集與處理分析課件35第三章-水文信息采集與處理分析課件362、自記水位計利用機械、壓力、電流等的感應(yīng)作用，間接地測記水位的設(shè)備。

類型：就地自記與遠傳感測自記兩種形式。

優(yōu)點：節(jié)省人力，自記水位計能將水位變化的連續(xù)過程自動記錄下來，不遺漏任何突然的變化和轉(zhuǎn)折，有的還能將所觀測的數(shù)據(jù)以數(shù)字或圖像的形式遠傳室內(nèi)，使水位觀測工作趨于自動化和遠傳化。

缺點：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價、管理費用也比較高。2、自記水位計37第三章-水文信息采集與處理分析課件38tZ三、水位資料的整理

所獲得的水位資料都是瞬時值。水位資料整理就是將瞬時水位值換算成日平均水位、月平均水位、年平均水位

。1、日平均水位的計算（1）當(dāng)?shù)葧r距觀測或摘錄水位時，日平均水位計算采用算術(shù)平均法：

自記水位過程線tZ三、水位資料的整理自記水位過程線39式中，a，b，c，m，n——相鄰兩次水位間的時距，單位h；T=a+b+c+???+m+n=24小時；Z0，Z1，Z2，???，Zn-1，Z0——為各次觀測的水位，單位m。面積包圍法示意圖

Z0

Z1

Z3

Z2

Zn-2

Zn-1

Zn0時24時ancmb（2）當(dāng)不等時距觀測或摘錄水位時，日平均水位計算采用加權(quán)平均法，又稱面積包圍法求取式中，a，b，c，m，n——相鄰兩次水位間的時距，單位h；面402、編制“逐日平均水位表”及“洪水要素摘錄表”水位觀測結(jié)果，應(yīng)換算成日平均值，通過計算日平均值，編制“逐日平均水位表”。表中包括年、月最高水位、最低水位、平均水位和各種歷時（保證率）水位等。將汛期實測水位按觀測時刻時刻順序填表，可得“洪水要素摘錄表”。凡基本站歷年水位資料，均載于《水文年鑒》里。1983年贛江吉安站逐日平均水位表

2、編制“逐日平均水位表”及“洪水要素摘錄表”1983年贛江41【思考題】1.全國水位統(tǒng)一采用的基準(zhǔn)面是()A.大沽基面B.吳淞基面C.珠江基面D.黃海基面2.水位觀測的精度一般準(zhǔn)確到（）A.1mB.0.1mC.0.01mD.0.001m3.當(dāng)一日內(nèi)水位變化不大時，計算日平均水位應(yīng)采用()A.加權(quán)平均B.幾何平均法C.算術(shù)平均法D.面積包圍法4.當(dāng)一日內(nèi)水位較大時，由水位查水位流量關(guān)系曲線以推求日平均流量，其水位是用()A.算術(shù)平均法計算的日平均水位B.12時的水位C.面積包圍法計算的日平均水位D.日最高水位與最低水位的平均值5.我國計算日平均水位的日分界是從（)時至()時，計算日降水量的日分界是從()到()。A.0時B.當(dāng)日8時C.次日8時D.24時(D)(C)

(C)（C）(ADBC)【思考題】(D)(C)(C)（C）(ADBC)423.4流量測驗

內(nèi)容提要：1.流量測驗的方法；2.斷面測量(包括水深和起點距的測量)的方法；3.流速儀及其測速；4.流量計算的步驟和方法；5.浮標(biāo)法測流和流量的計算。學(xué)習(xí)要求：掌握水道斷面測量（包括水深和起點距的測量）的方法、流速儀及其測速、流量計算的步驟和方法。3.4流量測驗內(nèi)容提要：43一、概述

Q=AV

由上式知，流量測驗包括3部分：斷面面積測量、流速測量及流量計算。測流方法很多，如直接法、水力學(xué)法、物理法、化學(xué)法、流速面積法(有流速儀法、浮標(biāo)測流法等)。二、流速儀測流

流速分布示意圖相對水深流速

1、原理

Q=∑qi=∑ViAiViAi一、概述流速分布示意圖相對水深流速1、原理ViA44第三章-水文信息采集與處理分析課件452、斷面測量

水道斷面的測量，是在斷面上布設(shè)一定數(shù)量的測深垂線，施測各條垂線的水深，同時測得每條測深垂線與岸上某一固定點（斷面的起點樁，一般設(shè)在左岸）的水平距離（稱為起點距），并同時觀測水位，用施測時的水位減去水深，得到各測深垂線處的河底高程。斷面測量示意圖2、斷面測量

斷面測量示意圖46----水深測量

測量水深的方法通常用測深桿、測深錘、鉛魚直接測出每根測深垂線的水深。當(dāng)水很深、流速很大時，可用回聲測深儀測量水深。

----起點距的測定

①斷面索法

斷面索法是在斷面上架設(shè)鋼絲纜索，每隔適當(dāng)距離做上標(biāo)記，并事先測量好它們的位置，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。----水深測量

測量水深的方法通常用測深桿、測47②交會法

ⅰ)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，并用精確方法量出基線的長度，測角時，將經(jīng)緯儀安放在基線的終點，測出角度α，則起點距為D=Ltgα。

ⅱ)六分儀船上交會法：當(dāng)河道較寬時，岸上與船上聯(lián)絡(luò)困難，風(fēng)浪較大時用經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)河中活動的目標(biāo)，施測有些困難，此時可使用六分儀交會法。手握儀器即可測出角β，能在船上使用，因此水文勘測中經(jīng)常使用。計算起點距的公式為：D=Lctgβ

交會法示意圖

②交會法

ⅰ)經(jīng)緯儀岸上交會法：水文站在布設(shè)測流斷面時，同483、流速儀測速

測定流速的方法很多，常用的有流速儀法和浮標(biāo)法。

----流速儀

流速儀是一種專門測定水流速度的儀器，目前我國使用最多的是重慶水文儀器廠生產(chǎn)的LS68-2型旋杯式流速儀（測速范圍：0.2-3.5m/s，適合于含沙量較少的河流）和LS25-1型旋槳流速（測速范圍：0.04-10m/s，適合于多沙的河流）。

LS68-2型旋杯式流速儀

3、流速儀測速LS68-2型旋杯式流速儀49第三章-水文信息采集與處理分析課件50

流速儀測速原理是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)速之間有一定的關(guān)系。

式中：N---流速儀在測速歷時T內(nèi)的總轉(zhuǎn)數(shù)，一般是根據(jù)訊號數(shù)，再乘上每一訊號代表的轉(zhuǎn)數(shù)求得；

T---測速歷時，為了消除水流脈動的影響，測速歷時一般不應(yīng)少于100s。

51----流速測量

流速儀只能測得某點的流速，為了求得斷面平均流速，首先在斷面上布設(shè)一些測速垂線（一般在測深垂線中，選擇若干條同時兼作測速垂線），在每一條測速垂線上布設(shè)一定數(shù)目的測速點進行測速，最后根據(jù)測點流速的平均值求得測線平均流速，再由測線平均流速求得部分面積平均流速，進而推得斷面流量。

測速垂線數(shù)目，根據(jù)河寬、水深來確定。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。----流速測量52

我國精測法、常測法最少測速垂線數(shù)目的規(guī)定：

4、流量計算

流速儀測流時有專用的記錄和計算表格，通常在測流時隨即計算流量。

方法是：點流速-----垂線平均流速----部分面積平均流速----乘以對應(yīng)的部分斷面面積------部分流量------全斷面流量。

我國精測法、常測法最少測速垂線數(shù)目的規(guī)定：53第三章-水文信息采集與處理分析課件54布驟(1)布設(shè)測速垂線，測量各垂線的深度hi和相鄰垂線間的距離bi；(2)在測速垂線上布設(shè)測點，用流速儀測速，計算各垂線平均流速vmi；(3)部分平均流速Vi和部分面積Ai計算；部分平均流速Vi：岸邊部分中間部分部分面積Ai：岸邊部分中間部分(4)部分流量qi=ViAi計算，部分流量之和即為Q。布驟部分平均流速Vi：55垂線布點方式：0.0,0.2h,0.4h,0.6h,0.8h,1.0h（相對水深）。垂線平均速度視測點數(shù)，分別按下式計算：（1）垂線平均流速的計算垂線布點方式：0.0,0.2h,0.4h,0.6h,56（2）測流面積上的部分面積

部分面積是以測深垂線為分界，首先計算測深垂線間的斷面面積（又稱塊面積），其次以測速垂線劃分部分，將各個部分內(nèi)的測深垂線間的斷面面積相加得出各個部分的部分面積。①塊面積

----中間部分面積按梯形面積公式計算

ai=1/2(hi-1+hi)bi

----岸邊的部分面積按三角形面積計算

a1=1/2h1b1或an

=1/2hn-1bn

②部分面積

測深垂線間的斷面面積相加得出，若兩條測速垂線（同時也是測深垂線）間無測深垂線，則該部分面積就是這兩條測深垂線（測速垂線）間的面積。（2）測流面積上的部分面積57（3）部分面積平均流速的計算

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端測速垂線間部分面積的平均流速。

----中間部分面積平均流速的計算

Vi=1/2(Vmi-1+Vmi)

----岸邊部分面積平均流速的計算

V1=αVm1

或Vn

=αVmn

（3）部分面積平均流速的計算58（4）部分流量的計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，

（5）斷面流量的計算

（4）部分流量的計算59例題：某河某站橫斷面如圖所示，根據(jù)圖中所給測流資料計算該站流量和斷面平均流速。測線水深h1=1.5m，h2=0.5m，V0.2,V0.6，V0.8分別表示測線在0.2m，0.6m，0.8m處的測點流速，α左，α右分別表示左右岸的岸邊系數(shù)。

α左例題：某河某站橫斷面如圖所示，根據(jù)圖中所給測流資料計算該站流60解：1.垂線平均流速Vm1=（V0.2+V0.8）/2=（1.2+0.8）/2=1.0m/sVm2=V0.6=1.0m/s2.部分平均流速V1=α左×Vm1=0.9×1.0=0.9m/sV2=（Vm1+Vm2）/2=（1.0+1.0）/2=1m/sV3=α右×

Vm2=0.8×1.0=0.8m/s3.部分面積A1=1/2×1.5×20=15m2A2=1/2×（1.5+0.5）×10=10m2A3=1/2×0.5×20=5m2

解：1.垂線平均流速614.斷面流量Q=q1+q2+q3=15×0.9+10×1+5×0.8=27.5m3/s5.斷面平均流速V=Q/A=27.5/30=0.917m/s4.斷面流量62

浮標(biāo)測流法是一種簡便的測流方法。在洪水較大或水面漂浮物較多，特別是在使用流速儀測流有困難的情況下，浮標(biāo)法測流是一種切實可行的辦法。浮標(biāo)測流的主要工作是觀測浮標(biāo)漂移速度，測量水道橫斷面，以此來推估斷面流量。

凡能漂浮在水面上的物體都可以制成浮標(biāo)。用水面浮標(biāo)法測流時，測得的是浮標(biāo)在水面的漂移速度，這種流速稱浮標(biāo)虛流速，它不能代表斷面平均流速，將它與過水?dāng)嗝嫦嗯浜希嬎愠鰯嗝嫣摿髁?，然后乘上浮?biāo)系數(shù)

才能得到斷面實際的流量。

三、浮標(biāo)法測流

浮標(biāo)測流法是一種簡便的測流方法。在洪水較大或水面63第三章-水文信息采集與處理分析課件64第三章-水文信息采集與處理分析課件65第三章-水文信息采集與處理分析課件66第三章-水文信息采集與處理分析課件67第三章-水文信息采集與處理分析課件683.5泥沙測驗及計算內(nèi)容提要：1.懸移質(zhì)的測驗儀器和方法；2.懸移質(zhì)含沙量的計算；3.懸移質(zhì)輸沙率的計算；4.懸移質(zhì)輸沙量的計算；5.推移質(zhì)的測驗。

學(xué)習(xí)要求：

掌握懸移質(zhì)的測驗，懸移質(zhì)含沙量、輸沙率和輸沙量的計算。3.5泥沙測驗及計算內(nèi)容提要：69河流中的泥沙，按其運動形式可分三類：

懸移質(zhì)泥沙：懸浮于水中并隨之運動推移質(zhì)泥沙：受水流沖擊沿河底移動或滾動河床質(zhì)泥沙：相對靜止而停留在河床上一、懸移質(zhì)測驗與計算

描述河流中懸移質(zhì)的情況，常用的兩個定量指標(biāo)：

含沙量（Cs）：單位體積內(nèi)所含干沙的質(zhì)量，Kg/m3。輸沙率（Qs）：單位時間流過河流某斷面的干沙質(zhì)量，kg/s。河流中的泥沙，按其運動形式可分三類：701、含沙量的測驗對所取水樣，經(jīng)過量積、沉淀、過濾、烘干稱重等手續(xù)，得出一定體積渾水中的干沙重量。1、含沙量的測驗71第三章-水文信息采集與處理分析課件722、輸沙率測驗包括含沙量測定與流量測驗兩部分工作組成。（1）垂線平均含沙量：五點法、三點法、二點法、一點法（2）配合測流計算的部分流量，算得斷面輸沙率。2、輸沙率測驗733、單位水樣含沙量與單沙斷沙關(guān)系輸沙總量、輸沙過程單沙：與斷面平均含沙量有穩(wěn)定關(guān)系的斷面上有代表性的垂線和測點含沙量；斷沙：相應(yīng)地把斷面平均含沙量簡稱斷沙。3、單位水樣含沙量與單沙斷沙關(guān)系74二、推移質(zhì)泥沙測驗

推移質(zhì)輸沙率是指單位時間內(nèi)通過測驗斷面的推移質(zhì)泥沙重量，單位為kg/s。推移質(zhì)取樣的方法，是將采樣器放到河底直接采集推移質(zhì)沙樣。由于推移質(zhì)粒徑不同，推移質(zhì)采樣器分為沙質(zhì)和卵石兩類。沙質(zhì)推移質(zhì)采樣器適用于平原河流，我國自制的這類儀器有黃河59型和長江大型推移質(zhì)采樣器。卵石推移質(zhì)采樣器通常用來施測1.0～30cm粗粒徑推移質(zhì)，主要采用網(wǎng)式采樣器，有軟底網(wǎng)式和硬底網(wǎng)式兩種。

二、推移質(zhì)泥沙測驗75【思考題】

1.河流中的泥沙,按其運動形式可分為(_______)三類。

A.懸移質(zhì)

B.推移質(zhì)

C.河床質(zhì)

D.沙石質(zhì)

2.常用來表示輸沙特征的指標(biāo)有(______)。

A.含沙量B.輸沙率C.流量D.輸沙量

3.在輸沙率測驗中，取樣垂線上測點的分布主要與（______）有關(guān)。

A.水深大小B.斷面情況C.垂線數(shù)目D.要求的精度

4.人們從不斷的實踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)（______）時，斷面平均含沙量與斷面某一垂線或某一測點的含沙量之間有穩(wěn)定關(guān)系，通過建立其相關(guān)關(guān)系，便可大大地簡化了泥沙測驗工作。

A.斷面比較穩(wěn)定B.河道比較窄C.河道比較寬D.主流擺動不大

(ABC)(ABD)(AD)(AD)【思考題】

1.河流中的泥沙,按其運動形式可分為(763.8水文調(diào)查與水文遙感內(nèi)容提要：1.洪水調(diào)查的方法和洪峰流量的推算；2.暴雨調(diào)查的方法；3.枯水調(diào)查的方法；學(xué)習(xí)要求：掌握洪水調(diào)查、暴雨調(diào)查和枯水調(diào)查的方法。3.8水文調(diào)查與水文遙感內(nèi)容提要：77水文調(diào)查：為彌補水文基本站網(wǎng)定位觀測之不足或為某個特定目的，采用勘測、調(diào)查、考證等方式收集某些水文要素等有關(guān)資料的工作，稱之為水文調(diào)查。一、洪水調(diào)查1、調(diào)查內(nèi)容和方法（1）調(diào)查內(nèi)容包括洪水痕跡、發(fā)生時間、災(zāi)情測量、洪水痕跡的高程，河槽、斷面情況，推算洪水總量、洪峰流量、洪水過程線及重現(xiàn)期，調(diào)查報告。水文調(diào)查：為彌補水文基本站網(wǎng)定位觀測之不足或為某個78

（2）調(diào)查方法

①河道踏勘；②深入調(diào)查確定洪水痕跡；③洪水調(diào)查的測量；二、暴雨調(diào)查1、暴雨調(diào)查的類型

調(diào)查歷史暴雨和調(diào)查現(xiàn)代暴雨。2、暴雨調(diào)查的主要內(nèi)容

暴雨成因、暴雨量、暴雨起訖時間、暴雨變化過程及前期雨量情況、暴雨走向及當(dāng)時主要風(fēng)向變化等。（2）調(diào)查方法793、暴雨調(diào)查的要點

暴雨量的調(diào)查；

雨量觀測值的調(diào)查復(fù)核3、暴雨調(diào)查的要點80三、枯水調(diào)查1、調(diào)查內(nèi)容

歷史枯水調(diào)查、當(dāng)年枯水調(diào)查、水庫枯水調(diào)查

2、調(diào)查步驟

選擇調(diào)查河段、深入現(xiàn)場調(diào)查訪問；對于農(nóng)業(yè)灌溉及工業(yè)用水量的調(diào)查，則應(yīng)根據(jù)具體要求，確定調(diào)查內(nèi)容及方法。

三、枯水調(diào)查81四、水文遙感

1、概念

把遙感技術(shù)應(yīng)用于水文科學(xué)領(lǐng)域稱為水文遙感。2、特點

如動態(tài)遙感，從定性描述發(fā)展到定量分析，遙感遙測遙控的綜合應(yīng)用，遙感與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合。

3、應(yīng)用

（1）流域調(diào)查；（2）水文水資源調(diào)查；（3）水質(zhì)監(jiān)測；（4）洪澇災(zāi)害的監(jiān)測；（5）河口、湖泊、水庫的泥沙淤積及河床演變，古河道的變遷；（6）降水量的測定及水情預(yù)報

。4、優(yōu)點利用衛(wèi)星傳輸?shù)孛孀詣舆b測水文站資料，具有投資低，維護量少，使用方便的優(yōu)點，且在惡劣天氣下安全可靠，不易中斷。對大面積人煙稀少地區(qū)更加適合。四、水文遙感823.9水文信息處理內(nèi)容提要：

1.穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線的繪制；2.不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線的處理方法；3.水位流量關(guān)系曲線的延長方法；4.水位流量關(guān)系曲線的移用；5.流量資料整編。學(xué)習(xí)要求：掌握水位流量關(guān)系曲線的繪制與處理方法、水位流量關(guān)系曲線的延長方法、水位流量關(guān)系曲線的移用和流量資料整編。3.9水文信息處理內(nèi)容提要：83一、緒1、概念：水文數(shù)據(jù)的加工整理過程，稱為水文數(shù)據(jù)處理。2、工作內(nèi)容：收集校核原始數(shù)據(jù)；編制實測成果表；確定關(guān)系曲線，推求逐時、逐日值，編制逐日表及洪水水文要素摘錄表；合理性檢查；編制處理說明書。3、水文資料整編原因

多數(shù)原始資料只能代表觀測時的瞬時情況，有時還會出現(xiàn)中斷，缺測情況。一、緒844、水文資料整編目的將水文測站測得的原始資料，按照統(tǒng)一的格式進行整理、分析和統(tǒng)計提煉成為系統(tǒng)、完整，有一定精度的水文資料，供有關(guān)國民經(jīng)濟部門應(yīng)用。5、流量資料整編流量資料整編（屬于水文資料整編的一項）中最關(guān)鍵的部分是制定水位流量關(guān)系曲線，然后用水位在水位流量關(guān)系曲線上推求流量，再計算日、月、年平均流量及挑選各種特征流量。簡言之：（1）首先建立水位流量關(guān)系曲線Z～Q；（2）其次根據(jù)Z～Q推求流量過程Q～t；（3）統(tǒng)計特征參數(shù)：（日、月、年）流量均值、Qmax、Qmin。4、水文資料整編目的85一、水位流量（Z～Q）關(guān)系曲線的確定

1、概念：

一個測站的水位流量關(guān)系是指基本水尺斷面處的水位與通過該斷面的流量之間的關(guān)系。根據(jù)實測流量成果，便可點繪水位與流量之間的關(guān)系。2、分類：穩(wěn)定（一一對應(yīng)）關(guān)系和不穩(wěn)定關(guān)系兩種。3、穩(wěn)定的水位流量關(guān)系——是指一個水位對應(yīng)的流量變化不大，它們之間呈現(xiàn)單一關(guān)系。（1）計算公式：穩(wěn)定的水位流量關(guān)系，可用曼寧公式加以說明。穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線的繪制步驟如下：

①將各次測流時實測水位、流量的成果加以審查，列出實測流量成果表。

一、水位流量（Z～Q）關(guān)系曲線的確定1、概念：一個測站86某河站1982年實測流量成果表（摘錄）某河站1982年實測流量成果表（摘錄）87

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，同時繪制Z～A、Z～V、Z～Q關(guān)系曲線。

以水位為縱坐標(biāo)，橫坐標(biāo)用三種比例尺，分別代表Q、A、V。如果采用不同方法測流，則點子用不同符號表示。如果水位流量關(guān)系點子密集，分布成一帶狀，就可以通過點群中間，目估一條單一的水位流量關(guān)系曲線。

③Z～Q曲線定出后，應(yīng)與Z～A、Z～V曲線對照檢查，使各種水位情況下的Q=AV。穩(wěn)定情況下Z~~Q曲線的繪制

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，同時繪制Z～A、88

二、不穩(wěn)定的水位～流量關(guān)系曲線

從公式Q=AV=AR2/3I1/2/n知，當(dāng)水位Z不變時，A，R，I，n中任意一項發(fā)生變動，Q都不是定值，則水位～流量關(guān)系曲線不是單一的。有下面幾種情況：

1、受河床沖淤影響的水位～流量關(guān)系

二、不穩(wěn)定的水位～流量關(guān)系曲線89在沖淤中按沖淤發(fā)生時間的持續(xù)性，可分為經(jīng)常性沖淤和不經(jīng)常性沖淤；按沖淤前后從橫斷面變化情況，可分為普遍沖淤和局部沖淤。在沖淤中按沖淤發(fā)生時間的持續(xù)性，可分為經(jīng)常性沖淤和不經(jīng)常性沖90

洪水水面河道沿程發(fā)生高低起伏的一種波動，稱為洪水波。穩(wěn)定流水面比降i0、洪水波的水面比降i。波前部分i>i0，波后部分i<i0。i△=i-i0——附加比降。當(dāng)河流穩(wěn)定時，

i△=0；漲洪時，i△=>0；落洪時，i△=<0圖3-9

2、受洪水漲落影響的水位～流量關(guān)系

洪水水面河道沿程發(fā)生高低起伏的一種波動，稱為洪水波91第三章-水文信息采集與處理分析課件92

3、受變動回水影響的水位～流量關(guān)系

下游回水頂托，導(dǎo)致水面比降減少，由曼寧公式Q=AV=AR2/3I1/2/n知，在相同水位下，比降小的流量變小。3、受變動回水影響的水位～流量關(guān)系934、受水草及結(jié)冰影響1）水草影響在平原地區(qū)，某些氣溫較高，雨量豐沛的河流，水草生長茂盛，造成水位流量測點散亂，關(guān)系變動。水草影響主要使有效過水?dāng)嗝鏈p小，糙率加大，產(chǎn)生壅水，使流量偏小。水草影響一般始于初夏、夏末、秋初最盛，中秋以后，氣溫降低，水草逐漸枯萎，流量測點恢復(fù)正常。2）結(jié)冰影響在我國北方結(jié)冰河流，冰期流量關(guān)系曲線反常，流量測點偏小甚多，有時發(fā)生水位大幅度上漲，而流量反而有減小現(xiàn)象，水位流量關(guān)系成反比變化。結(jié)冰影響主要使過水?dāng)嗝鏈p小，摩阻加大。當(dāng)下游發(fā)生冰塞、冰壩及沿河結(jié)冰時，不僅發(fā)生壅水，而且使流量偏小，這就是造成流量關(guān)系線反常的原因。5、混合影響天然河流的水位流量關(guān)系，常受多種（又稱混合）因素影響：沖淤與洪水漲落，沖淤與回水；沖淤、回水、洪水漲落等。4、受水草及結(jié)冰影響1）水草影響5、混合影響94三、不穩(wěn)定的水位～流量關(guān)系曲線處理方法

不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線的處理方法很多，經(jīng)常使用的有以下兩種，

(1)臨時曲線法：若水位流量關(guān)系受不經(jīng)常的沖淤影響或比較穩(wěn)定的結(jié)冰影響，在一定時期內(nèi)關(guān)系點子密集成一帶狀，能符合定單一線的要求時，可以分期定出Z～Q曲線，稱為臨時曲線法。

(2)連時序法：當(dāng)測流次數(shù)較多，能控制水位流量關(guān)系變化的轉(zhuǎn)折點時，一般多用連時序法。其繪制過程如下：

三、不穩(wěn)定的水位～流量關(guān)系曲線處理方法95第三章-水文信息采集與處理分析課件96

①根據(jù)實測資料繪出水位過程線Z=f(t)，并在過程線上按順序注上測次號碼。

②根據(jù)實測流量和相應(yīng)水位，點繪Z～Q相關(guān)點，并在點旁依次注明測次號碼及實測日期。

③參照水位過程線的起伏變化，目估依測次號碼連成圓滑曲線，即為水位流量關(guān)系曲線。

這種情況的Z～Q曲線一般為繩套形，使用時按水位發(fā)生時間在Z～Q曲線的相應(yīng)位置查讀流量。

①根據(jù)實測資料繪出水位過程線Z=f(t)，并在過程線上按順97第三章-水文信息采集與處理分析課件98四、水位～流量關(guān)系曲線延長一般水位～流量關(guān)系曲線的水位在正常變幅內(nèi)，最高水位和最低水位對應(yīng)的流量無法獲取。因此，需對水位流量關(guān)系曲線進行延長。延長精度：高水外延部分不超過當(dāng)年實測流量所占水位變幅的30％，低水外延部分不超過10％。

1、高水延長

(1)水位面積、水位流速延長法

四、水位～流量關(guān)系曲線延長99步驟：①首先利用大斷面資料，延長Z～A曲線。②其次按照水位流速曲線上端的趨勢外延，即延長Z～V關(guān)系曲線（高水部分基本上成一條直線）。③最后最后根據(jù)延長部分的各級水位的流速與相應(yīng)面積的乘積得流量，并定出延長部分的水位流量關(guān)系曲線，如圖所示。即據(jù)Q=AV推求Z～Q關(guān)系曲線。步驟：100

(2)

曼寧公式延長法Q=AV=AR2/3S1/2/n=(AR2/3)(S1/2/n)式中，A，R，n同前，S=I,為比降；其中S1/2/n≈v/R2/3。繪制Z～AR2/3曲線和Z～S1/2/n并延長。(2)曼寧公式延長法101

2、低水延長

1）根據(jù)水位面積、水位流速關(guān)系曲線法延長與上面所講的一致。2）利用斷流水位Z0作為控制點將實測水位流量（Z~Q）關(guān)系順曲線趨勢延長。斷流水位Z0，即流量等于零的水位。其確定的方法有：第一：根據(jù)測站縱橫斷面資料作出判斷。如測站下游有淺灘或石梁，則以其頂部高程作為斷流水位；如測站下游很長距離內(nèi)河底乎坦，則取基本水尺斷面河底最低點高程作為斷流水位。第二：用分析法推求。a.適用條件：適用于斷面形狀整齊，在延長部分的水位變幅內(nèi)河寬無顯著變化的情況。

2、低水延長102

b.原理：假定低水部分水位流量（Z~Q）關(guān)系為:在水位流量曲線中、低水彎曲部分取三個點(滿足Q2b=Qa·Qc)（Za，Qa）、（Zb，Qb）、（Zc，Qc）代入上式，得：以（Z0，0）為控制點，延長得低水曲線。b.原理：假定低水部分水位流量（Z~Q）關(guān)系為:在103

五、水位流量關(guān)系曲線的移用

規(guī)劃設(shè)計工作中，常常遇到設(shè)計斷面處缺乏實測數(shù)據(jù)，這時就需要將鄰近水文站的水位流量關(guān)系移用到設(shè)計斷面上。

當(dāng)設(shè)計斷面與水文站相距不遠且兩斷面間的區(qū)間流域面積不大，河段內(nèi)無明顯的出流與入流的情況下，在設(shè)計斷面設(shè)立臨時水尺，與水文站同步觀測水位。因兩斷面中、低水時同一時刻的流量大致相等，所以可用設(shè)計斷面的水位與水文站斷面同時刻水位所得的流量點繪關(guān)系曲線，再將高水部分進行延長，即得設(shè)計斷面的水位流量關(guān)系曲線。

當(dāng)設(shè)計斷面與水文站的河道有出流或入流時，則主要依靠水力學(xué)的辦法來推算設(shè)計斷面的水位流量關(guān)系。

五、水位流量關(guān)系曲線的移用規(guī)劃設(shè)計工作中，常常遇104六、流量資料整編

在水位流量關(guān)系曲線確定后，即可根據(jù)水位資料來推求流量資料。1、首先應(yīng)推求日平均流量。①當(dāng)一日內(nèi)流量變化平穩(wěn)時，可用日平均水位在水位流量關(guān)系曲線上查得日平均流量；②當(dāng)一日內(nèi)流量變化較大時，可用逐時水位在水位流量關(guān)系曲線上查得逐時流量，再按算術(shù)平均法或面積包圍法求得日平均流量；2、其次根據(jù)日平均流量得出月、年平均流量及其它統(tǒng)計特征值（最大流量、最小流量等）；3、編制成逐日平均流量表，在《水文年鑒》中刊布、存儲。六、流量資料整編105七、懸移質(zhì)輸沙率信息處理

在整理懸移質(zhì)輸沙率資料時，應(yīng)對實測資料進行分析，一般著重進行單斷沙關(guān)系曲線分析，并進行處理，進而由實測單沙成果逐日斷面平均含沙量×相應(yīng)的平均流量各日的平均輸沙率×全年天數(shù)年平均輸沙率在洪水期年平均輸沙率的計算：各測次的單沙斷沙×相應(yīng)的斷面流量各次的斷面輸沙率日輸沙率日輸沙總量日平均輸沙率÷一日的秒數(shù)×全年天數(shù)年平均輸沙率七、懸移質(zhì)輸沙率信息處理在整理懸移質(zhì)輸沙率資料時，106八、水文數(shù)據(jù)處理成果的刊布

1、水文年鑒

概念：水文站網(wǎng)觀測的水文成果，按全國統(tǒng)一規(guī)定的格式，分流域和水系（干支流及上下游）進行整編，作為正式水文資料，每年刊布一次，稱為水文年鑒。1976年起陸續(xù)實行計算機存儲、檢索。我國水文年鑒共分10卷74冊。

內(nèi)容：年鑒中載有：測站分布圖，水文站說明表及位置圖，各站的水位、流量、泥沙、水溫、冰凌、水化學(xué)、地下水、降水量、蒸發(fā)量等資料。

說明：水文年鑒中不刊布專用站和實驗站的觀測數(shù)據(jù)及處理、分析成果，需要時可向有關(guān)部門收集。八、水文數(shù)據(jù)處理成果的刊布1、水文年鑒107水文年鑒

水文年鑒1082、水文數(shù)據(jù)庫原因：由于水文資料的積累的水文科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的水文資料整編方法和水文年鑒刊印儲存形式，難以適應(yīng)防汛、調(diào)度等方面的要求，因此隨著計算機和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了水文數(shù)據(jù)庫。水文數(shù)據(jù)庫：是以電子計算機為基礎(chǔ)的水文數(shù)據(jù)存儲檢索系統(tǒng)。分類：據(jù)系統(tǒng)設(shè)置形式可分為——集中式水文數(shù)據(jù)庫和分布式數(shù)據(jù)庫兩類。依據(jù)我國國情并借鑒外國經(jīng)驗，我國水文數(shù)據(jù)庫采用分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。2、水文數(shù)據(jù)庫109

3、水文手冊和水文圖集水文手冊：供中小型水利、水電工程中的水文計算用的工具書。內(nèi)容一般包括降水、徑流、蒸發(fā)、暴雨、洪水、泥沙、水質(zhì)等水文要素的計算公式和相應(yīng)的水文參數(shù)查算圖表，并有簡要的應(yīng)用說明和有關(guān)的水文特征資料。水文圖集：根據(jù)水文觀測資料和科研成果資料綜合研制而成。一般包括、地表徑流、水質(zhì)、泥沙和冰情等圖，也包括、水系和水文測站分布圖等。作用：利用水文手冊和水文圖集，便可以估算無水文觀測數(shù)據(jù)地區(qū)的水文特征值。說明：如果上述水文年鑒、水文數(shù)據(jù)庫、水文手冊和水文圖集所載資料不能滿足要求時，可向其他單位收集。如：有關(guān)水質(zhì)方面更詳細的資料，可向環(huán)境監(jiān)測部門收集；有關(guān)氣象方面的資料，可向氣象臺收集。3、水文手冊和水文圖集110【思考題】1.天然河道中，影響水位～流量關(guān)系不穩(wěn)定的主要因素有()等。A.洪水漲落B.斷面沖淤C.回水影響D.結(jié)冰和生長水草2.如下圖所示，A線為穩(wěn)定情況下的水位流量關(guān)系曲線，則漲洪情況的水位流量關(guān)系曲線一般為(__)A.A線B.B線C.C線D.A線和B線3.受沖淤影響，河流斷面的水位流量關(guān)系如圖所示，A線為穩(wěn)定時的水位流量關(guān)系，則沖刷后河流斷面的水面流量關(guān)系為()。A.A線B.B線C.C線D.A線和C線(ABCD)(C)（C）【思考題】(ABCD)(C)（C）111【思考題】4.某水文站的水位流量關(guān)系曲線，當(dāng)受洪水漲落影響時，則()A.水位流量關(guān)系曲線上抬B.水位流量關(guān)系曲線下降C.水位流量關(guān)系曲線呈順時繩套狀D.水位流量關(guān)系曲線呈逆時繩套狀5.當(dāng)受回水頂托影響時，水位流量關(guān)系的點據(jù)，是在原穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線()A.以下B.以上C.上下擺動D.不變6.某站水位流量關(guān)系為單一線，當(dāng)斷面淤積時，則()A.水位流量關(guān)系曲線上抬B.水位流量關(guān)系曲線下降C.水位流量關(guān)系曲線呈繩套狀D.水位流量關(guān)系無變化7.某河流斷面，在同一水位情況下，一次洪水中漲洪段相應(yīng)的流量比落洪段的流量()A.小B.相等C.大D.不能肯定8.水位流量關(guān)系曲線低水延長方法中的斷流水位為()A.水位為零B.河床最低點C.流量等于零的水位D.斷面中死水區(qū)的水位(D)(B)（A）（C）（C）【思考題】(D)(B)（A）（C）（C）112本章小結(jié)

水文測站種類水位的概念及其整編流速儀測流原理及其流量資料整編本章小結(jié)水文測站種類113第三章水文信息采集與處理研究對象：

水文信息（水位、流量、泥沙等要素）的采集與處理技術(shù)。

研究內(nèi)容：

1.水文測站的設(shè)立和水文站網(wǎng)的布設(shè)；2.降水、水位、流量、泥沙、地下水、水質(zhì)的觀測；3.水文調(diào)查方法；4.水文數(shù)據(jù)的處理方法和技術(shù)。

研究目的：

要學(xué)會收集水文資料，中心內(nèi)容包括掌握水位、流量等水文要素測驗的一般方法、日平均水位的計算、測流斷面流量計算等，同時對水位流量關(guān)系有一定的了解。第三章水文信息采集與處理研究對象：

水文信114目錄3.1測站與站網(wǎng)3.2降水觀測3.3水位觀測3.4流量測驗3.5泥沙測驗及計算3.6地下水監(jiān)測(自學(xué)）3.7水質(zhì)監(jiān)測（自學(xué)）3.8水文調(diào)查與水文遙感3.9水文信息處理目錄3.1測站與站網(wǎng)1153.1測站與站網(wǎng)內(nèi)容提要

1.水文測站的內(nèi)容和分類；2.水文站網(wǎng)的定義和布設(shè)原則；3.水文測站的設(shè)立；4.收集水文信息的基本途徑。學(xué)習(xí)要求

掌握水文測站和站網(wǎng)的定義、布設(shè)原則和內(nèi)容以及水文信息收集的基本途徑。3.1測站與站網(wǎng)內(nèi)容提要

116、測站、站網(wǎng)1、水文測站

（1）定義：在流域內(nèi)一定地點(或斷面)按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對所需要的水文要素作系統(tǒng)觀測，以獲取信息并進行處理為即時觀測信息，這些指定的地點稱為水文測站。

（2）任務(wù)：是按一定標(biāo)準(zhǔn)對指定地點(斷面)的水文要素作系統(tǒng)觀測和資料整編。（3）觀測項目：水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、冰凌、水質(zhì)、地下水位等

、測站、站網(wǎng)117（4）分類a、按測驗項目分(見圖3-1)b、按測站性質(zhì)和作用分(見圖3-2)圖3-1圖3-2圖3-1圖3-21182、水文站網(wǎng)

（1）定義：單個測站觀測到的水文要素其信息只代表了站址處的水文情況，而流域上的水文情況則須在流域內(nèi)的一些適當(dāng)?shù)攸c布站觀測，這些測站在地理上的分布網(wǎng)稱為水文站網(wǎng)。廣義的站網(wǎng)是指測站及其管理機構(gòu)所組成的信息采集與處理體系。

（2）布站原則：通過所設(shè)站網(wǎng)采集到的水文信息經(jīng)過整理分析后，達到可以內(nèi)插領(lǐng)域內(nèi)任何地點水文要素的特征值的目的。（3）規(guī)劃的任務(wù)：就是研究測站在地區(qū)上分布的科學(xué)性、合理性、最優(yōu)化等問題。

2、水文站網(wǎng)119二、水文測站的布設(shè)

包括選擇測驗河段和布設(shè)觀測斷面

要求：河道順直，水位流量關(guān)系穩(wěn)定（斷面或河道水力要素穩(wěn)定）浮標(biāo)上斷面浮標(biāo)下斷面浮標(biāo)中斷面比降上斷面比降下斷面流速儀測流斷面基本水尺斷面基線αβLfLs圖3-3水文測站基線與斷面布設(shè)示意圖二、水文測站的布設(shè)浮標(biāo)上斷面浮標(biāo)下斷面浮標(biāo)中斷面比降上斷面比120三、收集水文信息的基本途徑1、駐測

（1）目的：對于為了探索各種水文特征值在時間上的變化規(guī)律和防汛需要而設(shè)立的基本水文站，特別是對于大河干流控制站，要求水文觀測人員常駐水文觀測站點，對流量等水文要素進行較長時期的連續(xù)觀測，這是我國目前水文測驗工作的主要方式。

（2）概念：在河流或流域內(nèi)的固定點上對水文要素所進行的觀測稱駐測。

（3）缺點：存在著用人多、站點不足、效益低等缺點。三、收集水文信息的基本途徑1212、巡測觀測人員以巡回流動的方式定期或不定期地對一地區(qū)或流域內(nèi)各觀測點進行流量等水文要素的觀測。3、間測中小河流水文站有10年以上資料分析證明其歷年水位流量關(guān)系穩(wěn)定，或其變化在允許誤差范圍內(nèi)，對其中一要素(如流量)停測一時期再施測的測停相間的測驗方式。停測期間，其值可由另一水文要素（如水位）的實測值來推求。4、水文調(diào)查

為彌補水文基本站網(wǎng)定位觀測的不足或其他特定目的，采用勘測、調(diào)查、考證等手段進行收集水文信息的工作。2、巡測1225、自動測報系統(tǒng)

隨著電子計算機技術(shù)、通信技術(shù)及傳感器的發(fā)展，我國已建成不同形式的水文自動測報系統(tǒng)。

組成：該系統(tǒng)通常由傳感器、編碼器、轉(zhuǎn)輸系統(tǒng)和資料接收設(shè)備等部分組成。

工作流程：遙測站的傳感器將感應(yīng)的水文變量（如水位、雨量等）轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過編碼、調(diào)制、發(fā)射，直接或通過中繼站、衛(wèi)星將信息傳送到資料接收中心。經(jīng)解調(diào)、譯碼、鑒別，還原水文變量，并對搜集到的數(shù)據(jù)及時地進行適當(dāng)處理。

優(yōu)點：自動測報系統(tǒng)具有效率高，速度快，節(jié)省人力的特點?？梢詫崟r地獲取水文信息，有效地提高預(yù)報精度和增長預(yù)見期，對防洪、工程管理和水利調(diào)度發(fā)揮巨大作用。5、自動測報系統(tǒng)123【思考題】1.水文測站觀測的項目有()A.風(fēng)B.水位C.流量D.濕度E.泥沙F.降水G.蒸發(fā)H.輻射I.水質(zhì)2.根據(jù)測站的性質(zhì)，水文測站可分為()A.水位站B.雨量站C.基本站D.專用站E.流量站3.對于測驗河段的選擇，主要考慮的原則是()A.在滿足設(shè)站目的要求的前提下，測站的水位與流量之間呈單一關(guān)系B.在滿足設(shè)站目的要求的前提下，盡量選擇在距離城市近的地方C.在滿足設(shè)站目的要求的前提下，應(yīng)更能提高測量精度D.在滿足設(shè)站目的要求的前提下，任何河段都行4.基線的長度一般（）A.愈長愈好B.愈短愈好C.長短對測量沒有影響D.視河寬B而定，一般應(yīng)為0.6B5.水文站布設(shè)的斷面一般有()A.基本水尺斷面B.流速儀測流斷面C.浮標(biāo)測流斷面D.比降斷面(B、C、E、F、G、I)(C、D)

(A)（D）(ABCD)【思考題】(B、C、E、F、G、I)(C、D)(A)（D）1243.2降水觀測內(nèi)容提要

1.降水及降水量定義和降水類型觀測；2.降水觀測及儀器；3.降水觀測數(shù)據(jù)的處理。學(xué)習(xí)要求

理解降水觀測儀器及降水觀測數(shù)據(jù)的處理。3.2降水觀測內(nèi)容提要

125、概述為了掌握各地降水的變化，水文氣象部門設(shè)立了大量的雨量站、氣象站、水文站觀測降水，每年匯總、整編、刊印或存入水文數(shù)據(jù)庫，供各部門應(yīng)用。1、降水定義：大氣中的氣態(tài)水遇冷凝結(jié)，在重力作用下降落于地面的現(xiàn)象，叫降水

。2、降水量（深）定義：指時段內(nèi)降落到地面上一點或一定面積上的降雨總量稱為降雨量。前者稱為點降雨量，后者稱為面降雨量。點降雨量以mm計，而面降雨量以mm或m3，當(dāng)以mm作為降雨量單位時，又稱為降雨深。

3、降水類型：雨、雪、冰、雹、霜等、概述126二、儀器及觀測降水量觀測儀器按照傳感原理分類：直接計量（雨量器）、液柱測量（主要為虹吸式，少數(shù)為浮子式）、翻斗測量（單翻斗與多翻斗）等傳統(tǒng)儀器，還有采用新技術(shù)的光學(xué)雨量計和雷達雨量計等。1、雨量器（Raingauge）

主要由以下四個構(gòu)建組成：承雨器；漏斗；儲水瓶；雨量杯二、儀器及觀測127觀測時段段次觀測時間（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段從本日9時至次日8時，每小時觀測一次降水量分段次觀測時間觀測時段段次觀測時間（h）1段82段20,84段14,20,128第三章-水文信息采集與處理分析課件1292、自記雨量計（虹吸式）2、自記雨量計（虹吸式）130工作原理：承雨器將雨量導(dǎo)入浮子室，浮子室隨注入的雨水增加而上升，帶動自記筆在附有時鐘的轉(zhuǎn)筒上的記錄紙上連續(xù)記錄時間累積增加的雨量。當(dāng)累積雨量達10mm時，自行進行虹吸，將浮子室內(nèi)的雨水排入儲水瓶，同時自記筆立即垂直落到記錄紙上縱坐標(biāo)的零點，以后又開始記錄。工作原理：承雨器將雨量導(dǎo)入浮子室，浮子室隨注入的雨水增加而上131第三章-水文信息采集與處理分析課件132第三章-水文信息采集與處理分析課件1333、自記雨量計（翻斗式）

工作原理：承雨器接受的雨水流入對稱的翻斗的一側(cè)，當(dāng)接滿0.1mm雨量時，翻斗傾于一側(cè)把雨水全部潑掉，另一翻斗則處于進水狀態(tài)。每次翻轉(zhuǎn)將發(fā)出一個脈沖信號，由記錄設(shè)備記下這些信號后并換算為雨量。3、自記雨量計（翻斗式）1344、雷達探測

氣象雷達利用云、雨、雪等對無線電波的反射現(xiàn)象，隨時探測降水的位置、移動速度、方向和變化情況，進行降水預(yù)報。5、氣象衛(wèi)星云圖利用衛(wèi)星隨時發(fā)回的云圖資料，對降雨等進行預(yù)測4、雷達探測135第三章-水文信息采集與處理分析課件136三、降水量數(shù)據(jù)處理分為以下幾方面：1、一般規(guī)定2、雨量器觀測記載資料的整理3、虹吸式自記雨量計記錄資料的整理4、翻斗式自記雨量計記錄資料的整理（詳細可參閱《降水量觀測規(guī)范》）

三、降水量數(shù)據(jù)處理1373.3水位觀測內(nèi)容提要

1.水位的定義和使用的基面；2.觀測水位的設(shè)備和方法；3.日平均水位的計算；學(xué)習(xí)要求

掌握水位觀測的設(shè)備、方法和計算日平均水位的兩種計算方法。

3.3水位觀測內(nèi)容提要

138、水位1、定義：指河流、湖泊、水庫及海洋等水體自由水面相對于某一基面的高程，稱為水位，單位m。我國統(tǒng)一采用青島附近黃海海平面為標(biāo)準(zhǔn)基面。2、水位觀測的作用（1）一方面是直接為水利、水運、防洪、治澇提供資料（2）另一方面可用水位推求其他水文數(shù)據(jù)、水位1393、水位觀測的基面（總共有4種）（1）絕對基面：將某一海濱地點平均海水面的高程定為0.000m，作為水準(zhǔn)基面。我國曾沿用過大連、大沽、黃海、廢黃河口、吳淞、珠江等基面，現(xiàn)在統(tǒng)一規(guī)定的基面為青島黃海基面。（2）假定基面：這是在水文測站附近沒有國家水準(zhǔn)點或在一時還不具備接測條件的情況下暫時假定的一個水準(zhǔn)基面。3、水位觀測的基面（總共有4種）140（3）測站基面：某些水文測站專用的一種假定基面，一般選擇在河床最低點或歷年最低水位以下0.5～1.0m處的水平面作為零點來計算水位高度。（4）凍結(jié)基面：將測站第一次使用的基面凍結(jié)下來作為永久固定基面的一種基面，也屬水文測站專用的另一種假定基面。使用凍結(jié)基面可保持測站水位資料的歷史連續(xù)性。全河上下游或相鄰測站應(yīng)盡可能采用一致的固定基面。注：使用水位資料時一定要查清其基面。（3）測站基面：某些水文測站專用的一種假定基面，一般選擇在河141第三章-水文信息采集與處理分析課件142二、觀測水位的設(shè)備和方法

1、水尺——人工觀測（是傳統(tǒng)的有效的直接觀測設(shè)備）

在測流斷面上布設(shè)水尺，人工定時或不定時進行觀測

1）類型：按水尺的構(gòu)造形式不同可分為直立式、傾斜式、矮樁式與懸錘式4種。其中應(yīng)用最廣泛的是直立式水尺。觀測時記錄水尺讀數(shù)，水位按下式計算：水位(Z)=水尺零點高程(Z0)+水尺度數(shù)(h)

二、觀測水位的設(shè)備和方法143a.水位變化不大時，每天采用兩段制觀測(8點和20點)；b.水位變化較大時，每天采用四段制觀測(2點，8點，14點，20點)；c.洪水期或水位變化急劇時，需增加測次。

2）優(yōu)缺點

優(yōu)點：構(gòu)造簡單、經(jīng)濟、使用方便。缺點：觀測條件差，工作量大。

a.水位變化不大時，每天采用兩段制觀測(8點和2144第三章-水文信息采集與處理分析課件145第三章-水文信息采集與處理分析課件146第三章-水文信息采集與處理分析課件147第三章-水文信息采集與處理分析課件148第三章-水文信息采集與處理分析課件1492、自記水位計利用機械、壓力、電流等的感應(yīng)作用，間接地測記水位的設(shè)備。

類型：就地自記與遠傳感測自記兩種形式。

優(yōu)點：節(jié)省人力，自記水位計能將水位變化的連續(xù)過程自動記錄下來，不遺漏任何突然的變化和轉(zhuǎn)折，有的還能將所觀測的數(shù)據(jù)以數(shù)字或圖像的形式遠傳室內(nèi)，使水位觀測工作趨于自動化和遠傳化。

缺點：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價、管理費用也比較高。2、自記水位計150第三章-水文信息采集與處理分析課件151tZ三、水位資料的整理

所獲得的水位資料都是瞬時值。水位資料整理就是將瞬時水位值換算成日平均水位、月平均水位、年平均水位

。1、日平均水位的計算（1）當(dāng)?shù)葧r距觀測或摘錄水位時，日平均水位計算采用算術(shù)平均法：

自記水位過程線tZ三、水位資料的整理自記水位過程線152式中，a，b，c，m，n——相鄰兩次水位間的時距，單位h；T=a+b+c+???+m+n=24小時；Z0，Z1，Z2，???，Zn-1，Z0——為各次觀測的水位，單位m。面積包圍法示意圖

Z0

Z1

Z3

Z2

Zn-2

Zn-1

Zn0時24時ancmb（2）當(dāng)不等時距觀測或摘錄水位時，日平均水位計算采用加權(quán)平均法，又稱面積包圍法求取式中，a，b，c，m，n——相鄰兩次水位間的時距，單位h；面1532、編制“逐日平均水位表”及“洪水要素摘錄表”水位觀測結(jié)果，應(yīng)換算成日平均值，通過計算日平均值，編制“逐日平均水位表”。表中包括年、月最高水位、最低水位、平均水位和各種歷時（保證率）水位等。將汛期實測水位按觀測時刻時刻順序填表，可得“洪水要素摘錄表”。凡基本站歷年水位資料，均載于《水文年鑒》里。1983年贛江吉安站逐日平均水位表

2、編制“逐日平均水位表”及“洪水要素摘錄表”1983年贛江154【思考題】1.全國水位統(tǒng)一采用的基準(zhǔn)面是()A.大沽基面B.吳淞基面C.珠江基面D.黃?；?.水位觀測的精度一般準(zhǔn)確到（）A.1mB.0.1mC.0.01mD.0.001m3.當(dāng)一日內(nèi)水位變化不大時，計算日平均水位應(yīng)采用()A.加權(quán)平均B.幾何平均法C.算術(shù)平均法D.面積包圍法4.當(dāng)一日內(nèi)水位較大時，由水位查水位流量關(guān)系曲線以推求日平均流量，其水位是用()A.算術(shù)平均法計算的日平均水位B.12時的水位C.面積包圍法計算的日平均水位D.日最高水位與最低水位的平均值5.我國計算日平均水位的日分界是從（)時至()時，計算日降水量的日分界是從()到()。A.0時B.當(dāng)日8時C.次日8時D.24時(D)(C)

(C)（C）(ADBC)【思考題】(D)(C)(C)（C）(ADBC)1553.4流量測驗

內(nèi)容提要：1.流量測驗的方法；2.斷面測量(包括水深和起點距的測量)的方法；3.流速儀及其測速；4.流量計算的步驟和方法；5.浮標(biāo)法測流和流量的計算。學(xué)習(xí)要求：掌握水道斷面測量（包括水深和起點距的測量）的方法、流速儀及其測速、流量計算的步驟和方法。3.4流量測驗內(nèi)容提要：156一、概述

Q=AV

由上式知，流量測驗包括3部分：斷面面積測量、流速測量及流量計算。測流方法很多，如直接法、水力學(xué)法、物理法、化學(xué)法、流速面積法(有流速儀法、浮標(biāo)測流法等)。二、流速儀測流

流速分布示意圖相對水深流速

1、原理

Q=∑qi=∑ViAiViAi一、概述流速分布示意圖相對水深流速1、原理ViA157第三章-水文信息采集與處理分析課件1582、斷面測量

水道斷面的測量，是在斷面上布設(shè)一定數(shù)量的測深垂線，施測各條垂線的水深，同時測得每條測深垂線與岸上某一固定點（斷面的起點樁，一般設(shè)在左岸）的水平距離（稱為起點距），并同時觀測水位，用施測時的水位減去水深，得到各測深垂線處的河底高程。斷面測量示意圖2、斷面測量

斷面測量示意圖159----水深測量

測量水深的方法通常用測深桿、測深錘、鉛魚直接測出每根測深垂線的水深。當(dāng)水很深、流速很大時，可用回聲測深儀測量水深。

----起點距的測定

①斷面索法

斷面索法是在斷面上架設(shè)鋼絲纜索，每隔適當(dāng)距離做上標(biāo)記，并事先測量好它們的位置，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。----水深測量

測量水深的方法通常用測深桿、測160②交會法

ⅰ)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，并用精確方法量出基線的長度，測角時，將經(jīng)緯儀安放在基線的終點，測出角度α，則起點距為D=Ltgα。

ⅱ)六分儀船上交會法：當(dāng)河道較寬時，岸上與船上聯(lián)絡(luò)困難，風(fēng)浪較大時用經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)河中活動的目標(biāo)，施測有些困難，此時可使用六分儀交會法。手握儀器即可測出角β，能在船上使用，因此水文勘測中經(jīng)常使用。計算起點距的公式為：D=Lctgβ

交會法示意圖

②交會法

ⅰ)經(jīng)緯儀岸上交會法：水文站在布設(shè)測流斷面時，同1613、流速儀測速