水文测验学（第二节）.pptx
水文测验Hydrometry,第二章水位观测（WaterLevelObservation）,内容提纲,水位观测作用及影响因素水位观测设备日平均水位计算,第二章水位观测（WaterLevelObservation）,第一节水位观测作用及影响因素（WaterLevelObservationandItsInfluencingFactors）,水位是反映水体、水流变化的重要标志。水位观测可直接用于水文预报。通过水位推求流量及其变化过程。利用水位还可推求水面比降和江河湖库的蓄水量。,一、水位观测作用,二、影响水位变化的因素,第一节水位观测作用及影响因素（WaterLevelObservationandItsInfluencingFactors）,水位的变化主要取决于水体自身水量的变化和约束水体条件的改变。,水体自身水量的变化：江河、渠道的来水量和引出量、蒸发、泄露等的出水量。,约束水体条件：河道的冲淤、水库和湖泊的淤积；河道内水生植物的生长、死亡；堤防的溃决、洪水的分洪。,冲刷-淤积,三、基面与水准点,第一节水位观测作用及影响因素（WaterLevelObservationandItsInfluencingFactors）,基面：作为水位高程起算零点的固定基准面。水文测验中采用的基面有四种：绝对基面、测站基面、假定基面、冻结基面,绝对基面以某一海滨地点的特征海水面为水准基面，这个特征海水面的高程定为0.000m。目前我国使用的基面有大连、大沽、黄海、废黄河口、吴淞、珠江等基面。假定基面水文测站附近没有国家水准点时，暂时假定的一个水准基本面，作为本站水位和高程起算零点的基准面。（暂时使用，以后有接测条件时，可更改为绝对基面）,测站基面（属于假定基面）对于通航的河道，基面一般选在河库最低点以下0.51.0m处；对于水深较大的河流，基面一般选择在历年最低水位以下0.51.0m处。（可以长期使用，也可以更改）冻结基面将测站第一次使用的基面固定下来，作为冻结基面。,思考,不同基面的关系？,第二节水位的观测设备（WaterLevelObservationEquipment）,水位观测设备有直接观测设备和间接观测设备。直接观测设备：水尺（传统式，人工读取）间接观测设备：自记水位计（感应-传感-记录）,第二节水位的观测设备（WaterLevelObservationEquipment）,一、水位的直接观测设备,（一）水尺的种类按水尺的构造分为直立式、倾斜式、矮桩式与悬锤式。水位=水尺读数+水尺零点高程,直立式水尺由水尺靠桩和水尺板组成。沿水位观测断面设置一组水尺水尺靠桩要求牢固，打入河底水尺板通常长1m，宽8-10cm水尺刻度1cm，误差不大于0.5mm相邻水尺之间的水位要有一定的重合，重合范围要求0.1-0.2m,倾斜式水尺条件：当测验河段内岸边有规则平整的斜坡时，可在岩石或水工建筑物的斜面上，直接涂绘水尺刻度。优点：耐久，不易冲毁，零点高程不易变动缺点：水尺刻度容易被淤泥覆盖,矮桩式水尺条件：受航运、流冰影响严重，不宜设立直立式和倾斜式水尺的测站。组成：矮桩和测尺。读数：矮桩入土，桩顶高出河床线5-20cm,读数时将测尺垂直放于桩顶，水位=测尺读数+桩顶高程悬锤式水尺由一条带有重锤的绳或链构成的水尺。适用条件：坚固的陡岸、桥梁或地下水位。水位测量方法：从水面以上某一已知高程的固定点测量离水面的竖直高差来计算。,（二）水尺的布置和零点高程测量水尺布设范围：高于测站历年最高、低于测站历年最低水位0.5m；同一组基本水尺，应设置在同一断面线上；水尺设立后，应立即测定其零点高程。,二、水位的间接观测设备,间接观测设备主要由感应器、传感器和记录装置3部分组成。按感应方式可分为浮子式、水压式、超声波式,浮子式水位计,原理：利用水面的浮子随水面一同升降，并将它的运动通过比例轮传递给记录装置。组成：水位感应部件（感应水位的高低）；传动部件（将浮子感应的水位变化传递给记录部件）；记录部件（记录水位随时间的变化，有模拟画线和数字记录2种。）,使用浮子式水位计观测水位，需要建造水位计台，以便安装传感设备。,水压式水位计,通过测量水体的静水压力，实现水位测量的仪器。使用方法：将压力传感器或压力变换器直接投入水下测点感应静水压力的水位。,水压式水位计构造框架,超声波式水位计,一种将声学和电子技术相结合的水位测量仪器。一般由换能器、超声发收控制部分、数据显示记录部分和电源组成。,原理:当超声波在空气中传播到水面后被反射，仪器测得声波往返于传感器到水面之间的时间，根据超声波在空气中传播速度计算距离。,第三节水位观测与日平均水位计算（WaterLevelObservationandCalculationofDailyMeanWaterLevel）,一、水位观测,（一）用水尺观测水位的基本要求：水位观测的次数能完整地控制水位涨落的变化过程。每日8时为基本定时观测时间；水位有缓慢变化时，每日8时、20时观测2次；当水位变化较大，每日2时、8时、14时、20时观测4次；在洪水期，应加密观测次数，可每1-6小时观测一次。,水位的观测精度应满足使用要求。在一般水位观测中，水尺读数和水位值应准确0.01m。当上、下比降断面水位差小于0.20m时，应准确测记至0.005m。时间记录至分。,附属项目观测根据观测对象的特点，必要时，应将风力、风向、水面起伏度、流向以及漫滩、分流、决口、临时堤坝、闸门启闭情况、回水、河干断流、冰情等作为附属项目，进行简要的观测和记载，以供分析和资料整编时查证。,水尺水位观读的主要误差来源：（1）观测员视线与水面不平行时所产生的折光影响。（2）波浪影响。（3）水尺附近停靠船只或有其它障碍物的阻水、壅水影响。（4）时钟不准。（5）在风浪、回流等影响下，观察时间过短，读数缺乏代表性。,（二）用水位计观测水位的基本要求：更换记录纸要求在安装自记水位计之前或换记录纸时，应检查感应装置的灵敏性和走时机构的正常性。电源要充足，记录笔、墨水应适度。换纸后，应上紧自记钟，将自记笔尖调整到当时的准确时间和水位坐标上。,水位急剧变化时要求自记水位计应按记录周期定时换纸，并应注明换纸时间与校核水位。当换纸时恰逢水位急剧变化或高、低潮时，可适当延迟换纸时间。校测和检查对自记水位计应定时进行校测和检查。资料用于潮汐预报的潮水位站应每日8时、20时校测两次；当一日内水位变化较大时，应根据水位变化情况增加校测次数。,二、日平均水位计算,第三节水位观测与日平均水位计算（WaterLevelObservationandCalculationofDailyMeanWaterLevel）,水位观测结果除需要挑选最高水位和最低水位，还需要计算平均水位（日、旬、月和年）。日平均水位：指在某一水位观测点1日内水位的平均值。,日平均水位的计算方法：（1）如果水位变化缓慢，或虽变化较大但系等时距观测，可采用算术平均法。（2）若一日内水位变化剧烈且不是等时距观测，则采用面积包围法。,面积包围法,含义：一日水位过程线与时间轴包围的面积除24h共个水位，个面积，总面积除24h为从中括号中提出1/2得式中为0时和24时的水位，若未观测，则应利用前一日及后一日观测的相邻水位直线内插法求出。,代表一个梯形面积,算术平均法,当1日内水位变化不大，或虽变化较大但系等时距观测或摘录时，可用算术平均法计算水位。其计算公式为：,n日观测水位的次数,适用条件（当水位直线上升或下降时，与面积包围法相比误差控制在1cm时）：水位变幅不超过0.12m时，计算水位只用8时、20时两次水位即可；水位变幅0.12-0.24m时，计算水位需要2时、8时、14时、20时四次水位；水位变幅0.24-0.48m时，计算水位需要2时、5时、8时、11时、14时、17时、20时、23时八次水位；水位变幅小于0.06m时，可用8时1次水位代替日平均水位,课堂练习,已知某水位观测断面2016年7月5日8时至7日20时的的水位观测数据，请计算6日的平均水位（面积包围法）。,课程小结,理解水位观测在水文工作中的重要作用了解水位观测常用的设备掌握日平均水位计算,1、水尺有那些主要类型？布设的要求是什么？2、计算日平均水位主要有哪些方法？3、完成课堂计算,思考题与作业,
