水文信息采集与处理学习教案.pptx

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1、会计学1水文信息水文信息(xnx)采集与处理采集与处理第一页，共113页。目目 录录n n3.1 3.1 测站与站网测站与站网n n3.2 3.2 降水观测降水观测(gunc)(gunc)n n3.3 3.3 水位观测水位观测(gunc)(gunc)n n3.4 3.4 流量测验流量测验n n3.5 3.5 泥沙测验及计算泥沙测验及计算n n3.6 3.6 地下水监测地下水监测(自学）自学）n n3.7 3.7 水质监测（自学）水质监测（自学）n n3.8 3.8 水文调查与水文遥感水文调查与水文遥感n n3.9 3.9 水文信息处理水文信息处理第1页/共113页第二页，共113页。3.1测站

2、测站(czhn)与站网与站网内容提要内容提要1.水文测站的内容和分类；水文测站的内容和分类；2.水文站网水文站网的定义和布设原则；的定义和布设原则；3.水文测站的设立；水文测站的设立；4.收集水文信息的基本收集水文信息的基本(jbn)途径。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内容以及水文信息收集的基本(jbn)途径。途径。第2页/共113页第三页，共113页。、测站、站网、测站、站网 1 1、水文测站、水文测站 （1 1）定义：在流域内一定地点）定义：在流域内一定地点(或断面或断面(dun(dun min)mi

3、n)按统一标准对所需要的水文要素作系统观测，按统一标准对所需要的水文要素作系统观测，以获取信息并进行处理为即时观测信息，这些指定的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站。地点称为水文测站。（2 2）任务：是按一定标准对指定地点）任务：是按一定标准对指定地点(断面断面(dun min)(dun min)的水文要素作系统观测和资料整编。的水文要素作系统观测和资料整编。（3 3）观测项目：水位、流量、泥沙、降水、蒸）观测项目：水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水温、冰凌、水质、地下水位等发、水温、冰凌、水质、地下水位等 第3页/共113页第四页，共113页。（4 4）分类）分类

4、a a、按测验、按测验(cyn)(cyn)项目分项目分(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)图图 3-13-1图图 3-23-2第4页/共113页第五页，共113页。2 2、水文站网、水文站网 （1 1）定义：单个测站观测到的水文要素其）定义：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域内的一些适当地点布站观测，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布网称为水文站网。广义这些测站在地理上的分布网称为水文站网。广义的站网是指测站及其管

5、理机构所组成的信息采集的站网是指测站及其管理机构所组成的信息采集与处理体系。与处理体系。（2 2）布站原则：通过所设站网采集到的水文）布站原则：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的特征值的目的。地点水文要素的特征值的目的。（3 3）规划的任务：就是研究）规划的任务：就是研究(ynji)(ynji)测站在测站在地区上分布的科学性、合理性、最优化等问题。地区上分布的科学性、合理性、最优化等问题。第5页/共113页第六页，共113页。二、水文测站的布设二、水文测站的布设(b(b sh)sh)包括选择测验河段和布设包

6、括选择测验河段和布设(b(b sh)sh)观测断面观测断面 要求：河道顺直，水位流量关系稳定（断要求：河道顺直，水位流量关系稳定（断面或河道水力要素稳定）面或河道水力要素稳定）浮标(fbio)上断面浮标(fbio)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第6页/共113页第七页，共113页。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 1、驻测、驻测 （1 1）目的：对于为了探索各种水文）目的：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特征值在时间上的变化规律和防汛

7、需要而设立的基本水文站，特别是对于大河设立的基本水文站，特别是对于大河(d(d h)h)干流控制站，要求水文观测人员常驻干流控制站，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水文观测站点，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。验工作的主要方式。（2 2）概念：在河流或流域内的固定点）概念：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。上对水文要素所进行的观测称驻测。（3 3）缺点：存在着用人多、站点不足、）缺点：存在着用人多、站点不足、效益低等缺点。效益低等缺点。第7页/共113页第八页，共113页

8、。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对一地区或流域内各观测点进行流量等水文要素的观测。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，对其中围内，对其中(qzhng)(qzhng)一要素一要素(如流量如流量)停测一停测一时期再施测的测停相间的测验方式。停测期间，时期再施测的测停相间的测验方式。停测期间，其值可由另一水文要素（如水位）的实测值来推

9、其值可由另一水文要素（如水位）的实测值来推求。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工作。行收集水文信息的工作。第8页/共113页第九页，共113页。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：该系统通常由传感器、编码器、转输系统和资组成：该系统通常由传感器、编码器、转输系统

10、和资料接收设备等部分组成。料接收设备等部分组成。工作流程：遥测站的传感器将感应的水文变量（如水工作流程：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，直位、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。经解接或通过中继站、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，并对搜集到的数据及时调、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。地进行适当处理。优点：自动测报系统具有效率高，速度快，节省人力优点：自动测报系统具有效率高，速度快，节省人力的特点的特点(tdin)(tdin)

11、。可以实时地获取水文信息，有效地提高。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预报精度和增长预见期，对防洪、工程管理和水利调度发挥巨大作用。挥巨大作用。第9页/共113页第十页，共113页。【思考题】【思考题】1.1.水文测站观测的项目有水文测站观测的项目有()()A.A.风风 B.B.水位水位 C.C.流量流量 D.D.湿度湿度 E.E.泥沙泥沙 F.F.降水降水 G.G.蒸发蒸发 H.H.辐射辐射 I.I.水质水质2.2.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.A.水位站水位站 B.B.雨量站雨量站 C.C.基本站

12、基本站 D.D.专用站专用站 E.E.流量站流量站3.3.对于测验河段的选择，主要考虑的原则是对于测验河段的选择，主要考虑的原则是()()A.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系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 B.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.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.D.在满足设站目的要求的前提下，任何在满足设站目的要求的前提下，任何(rnh)(rnh)河段都行河段都行4.4.

13、基线的长度一般（基线的长度一般（）A.A.愈长愈好愈长愈好 B.B.愈短愈好愈短愈好 C.C.长短对测量没有影响长短对测量没有影响 D.D.视河宽视河宽B B而定，一般应为而定，一般应为5.5.水文站布设的断面一般有水文站布设的断面一般有()()A.A.基本水尺断面基本水尺断面 B.B.流速仪测流断面流速仪测流断面 C.C.浮标测流断面浮标测流断面 D.D.比降断面比降断面(B、C、E、F、G、I)(C、D)(A)（D）(ABCD)第10页/共113页第十一页，共113页。3.2降水降水(jingshu)观测观测内容提要内容提要1.降水及降水量定义和降水类型降水及降水量定义和降水类型(lixn

14、g)观测；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理解降水观测仪器及降水观测数据的处理。的处理。第11页/共113页第十二页，共113页。、概述、概述为了掌握各地降水的变化，水文为了掌握各地降水的变化，水文(shuwn)气象部门设立了大量的雨量站、气气象部门设立了大量的雨量站、气象站、水文象站、水文(shuwn)站观测降水，每年汇总、站观测降水，每年汇总、整编、刊印或存入水文整编、刊印或存入水文(shuwn)数据库，供数据库，供各部门应用。各部门应用。1、降水定义：大气中的气态水遇冷凝结，、降水定义：大

15、气中的气态水遇冷凝结，在重力作用下降落于地面的现象，叫降水在重力作用下降落于地面的现象，叫降水。2、降水量（深）定义：指时段内降落到地、降水量（深）定义：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。前者称为点降雨量，后者称为面降雨量。量。前者称为点降雨量，后者称为面降雨量。点降雨量以点降雨量以mm计，而面降雨量以计，而面降雨量以mm或或m3，当以，当以mm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：雨、雪、冰、雹、霜等、降水类型：雨、雪、冰、雹、霜等第12页/共113页第十三页，共113页。二、仪器及观测二、

16、仪器及观测降水量观测仪器按降水量观测仪器按照传感原理分类：直接照传感原理分类：直接计量（雨量器）、液柱计量（雨量器）、液柱测量（主要为虹吸式，测量（主要为虹吸式，少数为浮子式）、翻斗少数为浮子式）、翻斗测量（单翻斗与多翻斗测量（单翻斗与多翻斗）等传统仪器，还有采）等传统仪器，还有采用新技术的光学雨量计用新技术的光学雨量计和雷达和雷达(lid)雨量计雨量计等。等。1、雨量器、雨量器（Raingauge）主要由以下四个构建组主要由以下四个构建组成：成：承雨器；漏斗；储水瓶承雨器；漏斗；储水瓶；雨量杯；雨量杯第13页/共113页第十四页，共113页。观测观测(gunc)(gunc)时段时段段次观测时

17、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降水量分段次观测(gunc)时间时间第14页/共113页第十五页，共113页。第15页/共113页第十六页，共113页。2 2、自记雨量计（虹吸式）、自记雨量计（虹吸式）第16页/共113页第十七页，共113页。工作原理：承雨器将工作原理：承雨器将雨量导入浮子雨量导入浮子(fzi)室，浮子室，浮子(fzi)室随注入的雨水增加室随注入的雨水增加而上升，带动自记笔而上升，带动自记笔在

18、附有时钟的转筒上在附有时钟的转筒上的记录纸上连续记录的记录纸上连续记录时间累积增加的雨量。时间累积增加的雨量。当累积雨量达当累积雨量达10mm时，自行进时，自行进行虹吸，将浮子行虹吸，将浮子(fzi)室内的雨水排入室内的雨水排入储水瓶，同时自记笔储水瓶，同时自记笔立即垂直落到记录纸立即垂直落到记录纸上纵坐标的零点，以上纵坐标的零点，以后又开始记录。后又开始记录。第17页/共113页第十八页，共113页。第18页/共113页第十九页，共113页。第19页/共113页第二十页，共113页。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：承雨器接受的承雨器接受的雨水流入对称的翻

19、雨水流入对称的翻斗的一侧，当接满斗的一侧，当接满雨量时，翻斗倾于雨量时，翻斗倾于一侧把雨水全部泼一侧把雨水全部泼掉，另一翻斗则处掉，另一翻斗则处于进水状态。每次于进水状态。每次翻转将发出一个脉翻转将发出一个脉冲冲(michng)(michng)信号，信号，由记录设备记下这由记录设备记下这些信号后并换算为些信号后并换算为雨量。雨量。第20页/共113页第二十一页，共113页。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、移动速度现象，随时探测降水的位置、移动速度(sd)(sd)、方向和变化情况，进行降水预报。

20、、方向和变化情况，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，对降雨等进行利用卫星随时发回的云图资料，对降雨等进行预测预测第21页/共113页第二十二页，共113页。第22页/共113页第二十三页，共113页。三、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、雨量器观测(gunc)记载资料的记载资料的整理整理3、虹吸式自记雨量计记录资料的整、虹吸式自记雨量计记录资料的整理理4、翻斗式自记雨量计记录资料的整、翻斗式自记雨量计记录资料的整理理（详细可参阅降水量观测（详细可参阅降水量观测(gunc)规范）规范）第

21、23页/共113页第二十四页，共113页。3.3水位水位(shuwi)观测观测内容提要内容提要1.水位的定义和使用的基面；水位的定义和使用的基面；2.观测水位观测水位的设备和方法；的设备和方法；3.日平均日平均(pngjn)水位的计水位的计算；算；学习要求学习要求掌握水位观测的设备、方法和计算日平均掌握水位观测的设备、方法和计算日平均(pngjn)水位的两种计算方法。水位的两种计算方法。第24页/共113页第二十五页，共113页。、水位、水位1、定义：指河流、湖泊、水库及海洋等水、定义：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，称为体自由水面相对于某一基面的高程，称为水位，单

22、位水位，单位m。我国统一采用青岛我国统一采用青岛(qndo)附近黄海附近黄海海平面为标准基面。海平面为标准基面。2、水位观测的作用、水位观测的作用（1）一方面是直接为水利、水运、防洪、）一方面是直接为水利、水运、防洪、治涝提供资料治涝提供资料（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第25页/共113页第二十六页，共113页。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）绝对(judu)(judu)基面：将某一海滨地点平均海水基面：将某一海滨地点平均海水面的高程定为，作为水准基面。我国曾沿用过大连、面的高程定为，作为水准基面。

23、我国曾沿用过大连、大沽、黄海、废黄河口、吴淞、珠江等基面，现在大沽、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。统一规定的基面为青岛黄海基面。（2 2）假定基面：这是在水文测站附近没有国家水准）假定基面：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时假定的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。一个水准基面。第26页/共113页第二十七页，共113页。（3 3）测站基面：某些水文）测站基面：某些水文(shuwn)(shuwn)测站专用的一种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假定基面，一般选择在河床最低点或

24、历年最低水位以下处的水平面作为零点来计算水位高度。下处的水平面作为零点来计算水位高度。（4 4）冻结基面：将测站第一次使用的基面冻结下来作）冻结基面：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，也属水文为永久固定基面的一种基面，也属水文(shuwn)(shuwn)测站测站专用的另一种假定基面。使用冻结基面可保持测站水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历史连续性。全河上下游或相邻测站应尽可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致的固定基面。注：使用水位资料时一定要能采用一致的固定基面。注：使用水位资料时一定要查清其基面。查清其基面。第27页/共1

25、13页第二十八页，共113页。第28页/共113页第二十九页，共113页。二、观测水位的设备和方法二、观测水位的设备和方法1、水尺、水尺人工观测（是传统人工观测（是传统(chuntng)的有效的直接观测设备）的有效的直接观测设备）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）类型：按水尺的构造形式不同可分为）类型：按水尺的构造形式不同可分为直立式、倾斜式、矮桩式与悬锤式直立式、倾斜式、矮桩式与悬锤式4种。其中种。其中应用最广泛的是直立式水尺。观测时记录水应用最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：水位尺读数，水位按下式计算：水

26、位(Z)=水尺零水尺零点高程点高程(Z0)+水尺度数水尺度数(h)第29页/共113页第三十页，共113页。a.a.水位变化水位变化(binhu)(binhu)不大时，每天采用不大时，每天采用两段制观测两段制观测(8(8点和点和2020点点)；b.b.水位变化水位变化(binhu)(binhu)较大时，每天采用较大时，每天采用四段制观测四段制观测(2(2点，点，8 8点，点，1414点，点，2020点点)；c.c.洪水期或水位变化洪水期或水位变化(binhu)(binhu)急剧时，急剧时，需增加测次。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

27、方便。缺点：观测条件差，工作量大。缺点：观测条件差，工作量大。第30页/共113页第三十一页，共113页。第31页/共113页第三十二页，共113页。第32页/共113页第三十三页，共113页。第33页/共113页第三十四页，共113页。第34页/共113页第三十五页，共113页。第35页/共113页第三十六页，共113页。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：就地自记与远传感测自记两种形式。类型：就地自记与远传感测自记两种形式。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

28、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(shz)(shz)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。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。缺点：结构比较复杂，造价、管理费用也比较高。缺点：结构比较复杂，造价、管理费用也比较高。第36页/共113页第三十七页，共113页。第37页/共113页第三十八页，共113页。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所获得的水位资料都是瞬时(shn sh)(s

29、hn sh)值。水位值。水位资料整理就是将瞬时资料整理就是将瞬时(shn sh)(shn sh)水位值换算成日平均水水位值换算成日平均水位、月平均水位、年平均水位位、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）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：采用算术平均法：自记水位自记水位(shuwi)过程线过程线第38页/共113页第三十九页，共113页。式中，式中，a a，b b，c c，m m，nn相邻两次水位间的时距，单位相邻两次水位间的时距，单位h h；T=a+b+c+m+n=24 T=a+b+c+

30、m+n=24小时小时(xiosh)(xiosh)；Z0 Z0，Z1 Z1，Z2 Z2，Zn-1 Zn-1，Z0 Z0 为各次观测的水位，单位为各次观测的水位，单位m m。面积面积(minj)包围法示意图包围法示意图Z0Z1Z3Z2Zn-2Zn-1Zn0 0时时2424时时ancmb（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权平均法，又称面积包围）当不等时距观测或摘录水位时，日平均水位计算采用加权平均法，又称面积包围(bowi)(bowi)法求取法求取第39页/共113页第四十页，共113页。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

31、位观测水位观测(gunc)(gunc)结果，应换算成日平均值，通过计算日平均值，编结果，应换算成日平均值，通过计算日平均值，编制制“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、平均水位和。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各种历时（保证率）水位等。将汛期实测水位按观测(gunc)(gunc)时刻时刻顺序时刻时刻顺序填表，可得填表，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，均载于水文年。凡基本站历年水位资料，均载于水文年鉴里。鉴里。1983年赣江(n jin)吉安站逐日平均水位表 第40页/共113页

32、第四十一页，共113页。【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.黄海基面黄海基面 2.2.水位观测水位观测(gunc)(gunc)的精度一般准确到（）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.加权平均加权平均 B.B.几何平均法几何平均法 C.C.算术平均法算

33、术平均法 D.D.面积包围法面积包围法 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求日平均流量，其水位是用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()()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 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，计算日降水量的日分界是从时，计算日降水量的日分界是从()()到到()()。时时 B.B.当日当日8

34、 8时时 C.C.次日次日8 8时时 时时(D)(C)(C)（C）(ADBC)第41页/共113页第四十二页，共113页。3.4流量流量(liling)测验测验内容提要：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(包括水深包括水深和起点距的测量和起点距的测量)的方法；的方法；3.流速仪及其测速；流速仪及其测速；4.流量计算的步骤流量计算的步骤(bzhu)和方法；和方法；5.浮标法浮标法测流和流量的计算。测流和流量的计算。学习要求：学习要求：掌握水道断面测量（包括水深和起点距掌握水道断面测量（包括水深和起点距的测量）的方法、流速仪及其测速、流量计的测量）的方法、流速仪及其

35、测速、流量计算的步骤算的步骤(bzhu)和方法。和方法。第42页/共113页第四十三页，共113页。一、概述一、概述Q=AV由上式知，流量由上式知，流量(liling)测验包括测验包括3部分：部分：断面面积测量、流速测量及流量断面面积测量、流速测量及流量(liling)计算。计算。测流方法很多，如直接法、水力学法、物理法、测流方法很多，如直接法、水力学法、物理法、化学法、流速面积法化学法、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、流速仪测流流速流速(lis)分布示意图分布示意图相相对对(xingdu)水水深深流速流速1 1、原理、原理 Q=qQ=qi i

36、=V Vi iA Ai iViAi第43页/共113页第四十四页，共113页。第44页/共113页第四十五页，共113页。2 2、断面测量、断面测量 水道断面的测量，是在断面上布设一水道断面的测量，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岸上某一固定点（断面的起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）的水平距离点桩，一般设在左岸）的水平距离(jl)(jl)（称为（称为起点距），并同时观测水位，用施测时的水位减起点距），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。去水深，得

37、到各测深垂线处的河底高程。断面断面(dun min)(dun min)测量示意图测量示意图 第45页/共113页第四十六页，共113页。v-水深测量水深测量测量水深的方法测量水深的方法(fngf)通常用测深杆、测深锤、通常用测深杆、测深锤、铅鱼直接测出每根测深垂线的水深。当水很深、流速很铅鱼直接测出每根测深垂线的水深。当水很深、流速很大时，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断面索法是在断面上架设钢丝缆索面上架设钢丝缆索(lnsu)，每隔适当距离，每隔适当距离做上标记，并事先测量做上标记，并事先测量好它们的位置，测量水好

38、它们的位置，测量水深的同时，直接在断面深的同时，直接在断面索上读出起点距。这种索上读出起点距。这种方法适合于河宽较小、方法适合于河宽较小、水上交通不多、有条件水上交通不多、有条件架设断面索的河道测站，架设断面索的河道测站，精度较高。精度较高。第46页/共113页第四十七页，共113页。交会法交会法)经纬仪经纬仪岸上交会法：水文站在布岸上交会法：水文站在布设测设测流断面流断面时时，同，同时时布布设设基基线线，并，并用精确方法量出基用精确方法量出基线线的的长长度，度，测测角角时时，将，将经纬仪经纬仪安放在基安放在基线线的的终终点，点，测测出角度出角度，则则起点距起点距为为D=Ltg。)六分六分仪仪

39、船上交会法：当河道船上交会法：当河道较宽较宽时时，岸上与船上，岸上与船上联络联络困困难难，风风浪浪较较大大时时用用经纬仪经纬仪瞄准河中活瞄准河中活动动的目的目标标，施施测测有些困有些困难难，此，此时时可使用可使用(shyng)六分六分仪仪交会法。手握交会法。手握仪仪器即可器即可测测出角出角，能在船上使用，能在船上使用(shyng)，因此水文勘，因此水文勘测测中中经经常常使用使用(shyng)。计计算起点距的公式算起点距的公式为为：D=Lctg交会法示意图 第47页/共113页第四十八页，共113页。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法。常用

40、的有流速仪法和浮标法。-流速仪流速仪流速仪是一种专门测定流速仪是一种专门测定水流速度的仪器，目前我国水流速度的仪器，目前我国使用使用(shyng)最多的是重庆最多的是重庆水文仪器厂生产的水文仪器厂生产的LS68-2型型旋杯式流速仪（测速范围：，旋杯式流速仪（测速范围：，适合于含沙量较少的河流）适合于含沙量较少的河流）和和LS25-1型旋桨流速（测速型旋桨流速（测速范围：，适合于多沙的河流）范围：，适合于多沙的河流）。LS68-2 型旋杯式流速(li s)仪 第48页/共113页第四十九页，共113页。第49页/共113页第五十页，共113页。流速流速仪测仪测速原理是利用水流冲速原理是利用水流冲

41、动动流速流速仪仪的旋杯或旋的旋杯或旋桨桨，同，同时带动转轴转动时带动转轴转动，在装有信号的，在装有信号的电电路上路上发发出出讯讯号，便可知道在一定号，便可知道在一定时间时间内的旋内的旋转转次数，流速愈大，次数，流速愈大，转轴转转轴转得愈快，流速与得愈快，流速与转转速之速之间间有一定的关系。有一定的关系。式中：式中：N-流速流速仪仪在在测测速速历时历时(lsh)T内的内的总转总转数，一般是根据数，一般是根据讯讯号数，再乘上每一号数，再乘上每一讯讯号代表的号代表的转转数求得；数求得；T-测测速速历时历时(lsh)，为为了消除水流脉了消除水流脉动动的影响，的影响，测测速速历时历时(lsh)一般不一般

42、不应应少于少于100s。第50页/共113页第五十一页，共113页。-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（一般在平均流速，首先在断面上布设一些测速垂线（一般在测深垂线中，选择若干测深垂线中，选择若干条同时兼作测速垂线），在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，每一条测速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，再由最后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，进而推得断面测线平均流速求得部分面积平均

43、流速，进而推得断面流量。流量。测速垂线数目，根据河宽、水深来确定测速垂线数目，根据河宽、水深来确定(qudng)。测速垂线上的测点数，根据垂线的水深，。测速垂线上的测点数，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流速仪的悬吊方式和测量精度的要求来确定(qudng)。第51页/共113页第五十二页，共113页。我国精我国精测测法、常法、常测测法最少法最少测测速垂速垂线线数目的数目的规规定：定：4、流量、流量计计算算流速流速仪测仪测流流时时有有专专用的用的记录记录和和计计算表格算表格(biog)，通常在，通常在测测流流时时随即随即计计算流量。算流量。方法是：点流速方法是：点流速-垂垂

44、线线平均流速平均流速-部分面部分面积积平均流速平均流速-乘以乘以对应对应的部分断面面的部分断面面积积-部分流量部分流量-全断面流量。全断面流量。第52页/共113页第五十三页，共113页。第53页/共113页第五十四页，共113页。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 hihi和相邻垂线间的距离和相邻垂线间的距离 bibi；(2)(2)在测速垂线上布设测点，用流速在测速垂线上布设测点，用流速(li s)(li s)仪测速，计算各垂线平均流速仪测速，计算各垂线平均流速(li s)vmi(li s)vmi；(3)(3)部分平均流速部分平均流速(li s

45、)Vi(li s)Vi和部分面积和部分面积 AiAi计算；计算；部分平均流速部分平均流速ViVi：岸边部分岸边部分 中间部分中间部分 部分面积部分面积(min j)Ai(min j)Ai：岸岸边部分边部分 中间部分中间部分(4)(4)部分流量部分流量qi=ViAiqi=ViAi计算，部分计算，部分流量之和即为流量之和即为Q Q。第54页/共113页第五十五页，共113页。垂线布点方式垂线布点方式(fngsh)(fngsh)：（相对水深）。垂线平均速度视测点数，分别按下式计算：（相对水深）。垂线平均速度视测点数，分别按下式计算：（1）垂线平均流速）垂线平均流速(lis)的计算的计算第55页/共1

46、13页第五十六页，共113页。（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面面积（又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），其次称块面积），其次(qc)以测速垂线划分部分，将各个部分内的测深垂线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。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形面积计算a1=1/2h1b1或或an

47、=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（同时也是测深垂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垂线（测速垂线）间的线）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。面积。第56页/共113页第五十七页，共113页。（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，以及速，以及(yj)岸边或死水边与断面两端测速垂线间部分岸边或死水边与断面两端测速垂线间部分面积的平均流速。

48、面积的平均流速。-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第57页/共113页第五十八页，共113页。（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由各部分的部分平均流速与部分面积(minj)之积之积得到部分流量，得到部分流量，（5）断面流量的计算）断面流量的计算第58页/共113页第五十九页，共113页。例题例题(lt)(lt)：某河某站横断面如图所示，根据图中所：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

49、给测流资料计算该站流量和断面平均流速。测线水深h1h1，h2h2，V,VV,V，V V分别表示测线在，处的测点流速，分别表示测线在，处的测点流速，左，左，右分别表示左右岸的岸边系数。右分别表示左右岸的岸边系数。左左第59页/共113页第六十页，共113页。解：解：1.1.垂线垂线(chu xin)(chu xin)平均流速平均流速Vm1=Vm1=（V+VV+V）/2=/2=（）（）Vm2=VVm2=V2.2.部分平均流速部分平均流速V1=V1=左左 Vm1m/s Vm1m/sV2=V2=（Vm1+Vm2Vm1+Vm2）/2=/2=（）（）/2=1m/s/2=1m/sV3=V3=右右 Vm2m/

50、s Vm2m/s3.3.部分面积部分面积A1=1/220=15m2A1=1/220=15m2A2=1/2A2=1/2（）（）10=10m210=10m2A3=1/220=5m2A3=1/220=5m2 第60页/共113页第六十一页，共113页。4.4.断面流量断面流量(liling)(liling)Q=q1+q2+q3=150.9+101+53/sQ=q1+q2+q3=150.9+101+53/s5.5.断面平均流速断面平均流速第61页/共113页第六十二页，共113页。浮浮标测标测流法是一种流法是一种简简便的便的测测流方法。在洪水流方法。在洪水较较大或水面漂大或水面漂浮物浮物较较多，特多，