第二章水位與流量觀測

關(guān)于第二章水位與流量觀測第1頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五水文測站的設(shè)立1、測驗(yàn)河段的選擇

根據(jù)水文站網(wǎng)的規(guī)劃，在某河段范圍內(nèi)，需要布設(shè)測站，而測站所在的位置，則要進(jìn)行河段選擇，才能確定測流斷面，選擇測驗(yàn)河段原則：（1）必須滿足設(shè)站的目的和要求；（2）便于進(jìn)行水文測站和資料整編工作，并保證測驗(yàn)成果有必要的精度。測驗(yàn)河段應(yīng)選擇河道順直、穩(wěn)定、水流集中，又便于布設(shè)測驗(yàn)設(shè)施的河段。第2頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五2、測站斷面的布設(shè)

水文站要定位觀測水文要素的變化，就得在測驗(yàn)河段范圍內(nèi)，布設(shè)測驗(yàn)斷面。測驗(yàn)斷面分為：（1）基本水尺斷面，用來進(jìn)行定時觀測水位。（2）流速儀測流斷面，用來進(jìn)行流速儀測量流速。（3）浮標(biāo)測流斷面，用來進(jìn)行浮標(biāo)測量流速，并分有上、中、下三個斷面，上、下兩個斷面間距一般不小于斷面最大平均流速的50~80倍，干旱地區(qū)小河可按20~50倍布設(shè)，中斷面一般與流速儀測流斷面重合。（4）比降斷面，用來觀測河段的水面比降和分析河床的糙率，分別在基準(zhǔn)水尺斷面的上下游各設(shè)上下兩個斷面，其間距應(yīng)視河道水面比降大小參考有關(guān)規(guī)定確定。第3頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五第二節(jié)：水位觀測一、水位的定義

水位是指江、河、湖、海、水庫等水體的自由水面高出某一固定基面的高程，單位以m表示?；嬗薪^對基面（標(biāo)準(zhǔn)基面）和測站基面。絕對基面：以某一?？诘钠骄Ｃ娓叨茸鳛榱泓c(diǎn)，目前我國所引用的高程基準(zhǔn)面是以黃?？诘钠骄Ｆ矫孀鳛榱泓c(diǎn)。測站基面：以測站最低水位以下某一點(diǎn)作為零點(diǎn)。水位的定義：即水體的自由水面距某一標(biāo)準(zhǔn)基面或某一固定點(diǎn)的高度。二、水位觀測的目的1、直接應(yīng)用于防汛、航運(yùn)、給水、灌溉、水工、橋梁等建筑物的設(shè)計(jì)。2、間接推求徑流量。水位變化與其流量的變化是密切相關(guān)的，而流量的測定不可能經(jīng)常進(jìn)行，則只有以水位去推求流量資料，這是最簡便可取的方法。第4頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五三、水位觀測設(shè)備觀測水位常用的設(shè)備有水尺和自記水位計(jì)。1、水尺水尺有直立式和傾斜式兩種，直立水尺是目前常用的。直立式水尺傾斜式水尺第5頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五水位計(jì)算：水位=水尺零點(diǎn)高程+水尺讀數(shù)式中，水尺零點(diǎn)高程是指水尺板上刻度起點(diǎn)的高程，可預(yù)先測量出來。第6頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五2、自記水位計(jì)自記水位計(jì)有就地記錄式和運(yùn)傳記錄式兩種。基本原理：利用與河水連通的測井內(nèi)浮筒，隨水位變化而升降，并通過機(jī)電系統(tǒng)而自動記錄河水的連續(xù)變化。儀器主要有：橫式自記水位計(jì)、電傳水位計(jì)、超聲波自記水位計(jì)和水位遙測計(jì)。第7頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五四、水位觀測1、水尺編碼第8頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五第9頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五第10頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五2、水位觀測水位觀測包括基本水尺和比降尺的水位觀測?；舅叩挠^測時間和次數(shù)，以能測得完整的水位變化過程為原則。當(dāng)水位變化平穩(wěn)時，每日8時與20時各觀測一次。汛期內(nèi)一般觀測四次，每日2、8、14、20時各觀測一次。水位變化較大或出現(xiàn)峰谷時還要加測，并要求測得洪水漲落過程和最高水位。觀測時應(yīng)注意視線水平，防止波浪壅水的影響，讀數(shù)應(yīng)讀至0.5cm。第11頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五第12頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五五、水位資料整理

觀測是水位時，應(yīng)讀出水體的自由水面齊平水尺的讀數(shù)，還要加上該水尺的零點(diǎn)高程，才是水面的絕對高程。（一）、日平均水位1、算數(shù)平均法該法適用于水位變化緩慢或變化較大，但觀測時距相等，可將各次觀測的水位資料，用算術(shù)平均法推求日平均水位。2、面積包圍法該法適用于水位變化的大，一日內(nèi)觀測時距不等，可將一日0~24小時水位過程線所包圍的面積，除以一日的計(jì)算時間即得日平均水位。（二）編制“逐日平均水位表”根據(jù)計(jì)算求得的日平均水位，填入“逐日平均水位表”，可參照表2-4填寫，即將表中逐日平均流量，改為日平均水位外，還要統(tǒng)計(jì)年、月最高水位、最低水位、平均水位等。另外，還可以日平均水位為縱坐標(biāo)，以時間（d）為橫坐標(biāo)，繪制“逐日平均水位過程線圖”。在汛期期間可按水位觀測時刻的順序填表，即可得“洪水水位要素摘錄表”見表2-5所示。第13頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五第14頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五第三節(jié)：流量觀測一、概述

江河流量的變化時很復(fù)雜的，這主要是由于各流域的自然條件不同而形成的，它主要表現(xiàn)在不重復(fù)性、地區(qū)性和周期性三個特性上。我們要開發(fā)江河的水資源，就得要研究、掌握江河流量的變化。流量資料是進(jìn)行流域規(guī)劃與工程設(shè)計(jì)施工管理不可缺少的資料。為了取得這些資料，必須廣泛在具有代表性的河段上進(jìn)行流量觀測，這是水文測驗(yàn)的一個中心問題。通過河道某一橫斷面的流量可用下式表示：式中Q—流量，m3/s—斷面平均流速，m/s—過水?dāng)嗝婷娣e，m2因此，流量觀測應(yīng)包括過水?dāng)嗝?、流速測量以及流量計(jì)算三部分。第15頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五二、斷面測量第16頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五第17頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五第18頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五第19頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五第20頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五第21頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五三、流速測量及流量計(jì)算

測量天然河道的水流速度，一般使用流速儀測量。當(dāng)使用流速儀有困難時，可采用浮標(biāo)測速。（一）流速儀測流

1、流速儀第22頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五第23頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五每架流速儀都附有不同系數(shù)的流速儀公式：式中：v—測點(diǎn)水流速度，m/sR—流速儀總轉(zhuǎn)數(shù)；

T—測速歷時，（一般不少于100S）

a、b—檢驗(yàn)系數(shù)。

關(guān)于測速歷時的長短，為消除流速脈動的影響，大河站要求不少于100s，小河站不少于50s。a、b檢驗(yàn)系數(shù)，可通過鑒定確定，但流速儀使用一段時間后，須重新鑒定a、b系數(shù)。第24頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五第25頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五

每條測速垂線上的測點(diǎn)多少，應(yīng)隨水深不同而異。一般可用一點(diǎn)法（即在水面以下相對水深為0.6或0.5的位置，二點(diǎn)法（0.2及0.8相對水深）三點(diǎn)法（0.2、0.6及0.8相對水深）。在特殊情況下，可采用多點(diǎn)發(fā)，如五點(diǎn)法、以能測出垂線平均流速為準(zhǔn)。第26頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五（1）測點(diǎn)流速當(dāng)已知垂線測點(diǎn)位置后，將流速儀放到測點(diǎn)位置，待訊號正常后才開始計(jì)時，在規(guī)定時間范圍內(nèi)讀出總歷時T，并求出總轉(zhuǎn)數(shù)R，將R/T代入流速儀公式，即得測點(diǎn)流速。第27頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五（2）垂線平均流速可由垂線各測點(diǎn)流速代入下列公式求得。第28頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五3、實(shí)測流量的計(jì)算（1）部分面積的計(jì)算相鄰兩條測速垂線面積，中間按梯形計(jì)算，兩岸按三角形計(jì)算。（2）部分平均流速計(jì)算相鄰兩側(cè)速垂線間的平均流速，可取兩側(cè)速垂線的平均流速的均值，岸邊和水邊部分平均流速為岸邊或死水邊第一條垂線平均流速乘以一個系數(shù)求得。即：式中v—部分平均流速；

vm—測速垂線平均流速；

a—岸邊流速系數(shù)，一般斜岸取0.7；陡岸取0.8；死水岸取0.6，或根據(jù)試驗(yàn)資料選定。第29頁，共34頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)0分，星期五（3）部分流量計(jì)算部分流量等于部分平均流速與部分面積的乘積。即：（4）斷面流量、斷面面積及斷面平均流速計(jì)算斷面流量Q為全斷面所有部分流量qi之和，即：斷面面積為各部分