水文测验与水情测报系统1

二、水文测站及水文站网 2.1定义 水文测站：水文测站是在河流上或流域内设立的，按一定技术标准经常收 集和提供水文要素的各种水文观测现场的总称。 水文站网：水文站网是在一定地区按一定原则用适当数量的各类水文测站 构成的水文资料收集系统。 2.2水文站网的分类 测验项目：水位、流量、雨量、蒸发、泥沙、水质、实验。 经办单位：国家、群众。 测站性质：基本站、专用
(4)部分流量的计算： 由各部分的部分平均流速Vi与部分面积Ai之积可得到部分流量: qi=Vi*Ai (5) 断面流量及其它水力要素的计算 ① 断面流量Q为断面上各部分流量qi的代数和; ② 断面面积A为各部分面积Ai之和; ③ 断面平均流速: V=Q／A ④ 断面平均水深: h= A／B B为水面宽（m） 5.5.5流量测验时相应水位的计算 1）算术平均法:zm= ∑zi/n 2）b’Vm加权法 3）部分流量加权法
3.3.1水准点设臵 测站设臵的水准点包括基本水准点和校核水准点。 基本水准点是永久性的高程控制点，他是具体反映基面位臵的标志，一般设臵 成暗标。 校核水准点：是用来引测断面、水尺零点高程和其它设备高程的，一般设臵成 明标。 3.3.2横断面的布设
基本水尺断面：垂直于流向，用于观测水 位，流速仪测流。 浮标断面：用来测量上下断面间浮标运行 时间，间距一般为断面最大平均流速的 80~50倍。 比降断面：用于测量河段比降和分析河床 糙率，上下比降水尺的间距根据水尺读数 的标准差、 水准测量的标准差、河道的落 差有关，可用相关公式进行计算。 3.3测流渡河设施设备
水文测验 与 水情自动测报系统
水文测验
一、水文资料的收集途径和规程规范对水文勘测的要求 水文资料的收集有三个途径，一个是到水文部门收集整编刊印的资料； 另一个途径就是根据工程的实际需要进行水文调查、设立专用站，获得所需 要的水文资料；第三就是通过实验获得所需要的水文资料，如水槽实验估算 河流推移质沙量等。 水电工程水文分析计算不同设计阶段有不同的要求，预可阶段要求“基 本确定主要的水文参数和成果”，可研阶段要求“确定水文参数和水文成 果”，可研阶段主要是补充预可以来所增加的资料，对预可阶段水文成果进 行复核。 水文计算规范和报告编制规程里面对水文分析计算的深度要求体现在三 字“应、宜、可”，“应” 最严格，要求必须做，“宜、可”表示稍有选 择，要求在条件许可时首先应该这样做。例如《水电工程水文计算规范》对 水位流量关系曲线一节的要求用了4个“应”，如果没有可用的资料，要求 必须开展有关的调查和观测工作。 为了做好工程水文设计，水文成果达到规范的深度要求，水文专业工作 人员必须熟悉水文测验工作。
目前所采用的流量测验仪器比如ADCP不需要进行流速和断面测 量，把仪器横渡断面就可以直接测验流量数值。
ADCP基于声学多普勒原理：利用观察者与声源之 间的相对运动，使得观察者观察到的声波频率发 生改变的一种现象。基于声学多普勒原理，使得 ADCP能够有效地利用声波，并且通过ACDP与水 流的相对位臵来遥测水流的速度在具体应用时， ADCP向水中发射固定频率的声波短脉冲，使得测 量高精度、快速、高效。当这些脉冲碰到水中的 固定散射物，如浮游生物和泥沙等，就会发生发 射。于是，ADCP就可以通过这些反射来得到回波 信号，然后通过相应的处理得到水流流速。
5.5.4.2计算步骤：
(1)垂线平均流速 一点法：vm=kv0.5/0.6 两点法：vm=(v0.2+v0.8)/2 三点法：vm=(v0.2+v0.6+v0.8)/3 五点法：vm=(v0.0+3v0.2+3v0.6+2v0.8+v1.0)/10 (2)部分平均流速 ①岸边部分:V1=aVml 或Vn=aVmn ②中间部分: Vi=(Vmi-1+ Vmi)/2 (3)部分面积的计算 ①岸边部分:按照三角形计算部分面积 ②中间部分:按照梯形计算部分面积
气泡式水位计安装示意图
压力传感器安装示意图
电子水尺安装示意图（太原理工大学研制）
4.3水位资料整编 1）水位计算 直立式、矮桩式、斜坡式水尺：水位=水尺零点高程+水尺读数 悬垂式水尺：水位=基准点高程-悬垂线长度 浮子式水位计：水位=校测水位+水位变化值 超声波、雷达水位计：水位=基准点高程-发射设备至水面距离 压力式水位计：水位=探头点高程+探头点水深 电子水尺：水位=水尺零点高程+水尺读数 2）日平均水位计算方法
a.算术平均法：适用于一日内水位变化缓慢，或水位变化较大，但系等时距人
工观测或从自己水位计上摘录情况。 b.面积包围法：适用于一日内水位变化较大，且系不等时距观测或摘录情况。 即将当日0~24小时内水位过程线所包围的面积，除以一日时间求得。
1983年赣江吉安站逐日平均水位表
五、 流量测验与资料整编 5.1流量:单位时间内流过江河某一横断面的水量，以m3／s
3）交通、通信方便。
3.2测验河段的选择 1）平原河流应尽量选择河道顺直、匀整、稳定的河段，其顺直长度应不小于
洪水时主河槽河宽的3~5倍，以保持比降一致。
2）山区河流应选在石梁、急滩、卡口、弯道的上游附近规整的河段上，避开 乱石阻塞、斜流、分流影响处。 3）观测河段不受人为干扰，尽量靠近居民点。 3.3水文测站的设立
六泥沙测验与资料整编
6.1河流泥沙的分类
河流泥沙按在河床中的位臵可分为冲泻质和床沙质：冲泻质是悬移质泥沙 的一部分，它由更小的泥沙颗粒组成，能长期的悬浮于水中而不沉淀，它在 水中的数量多少，与水流的挟沙能力无关，只与流域内的来沙条件有关；床 沙质是河床质的一部分，与水力条件有关；当流速大时，可以成为推移质和 悬移质，当流速小时，沉积不动成为河床质。
5.5.1起点距测量
起点距: 起点距是指测验断面上的固定起始点至某一垂线的水平距离。

测量方法: 直接量距法 建筑物标志法 地面标志法 断面索法 仪器测角交会法 无线电定位法等
利用六分仪进行起点距测量
5.5.2水深测量
Baidu Nhomakorabea
利用水文绞车进行水深测量
利用测杆进行水深测量
超声波测深仪器
回声测深仪
5.5.3测流步骤
计。 5.2 流量测验 流量测验一般情况下用面积法测验。就是通过实测过水 断面平均流速和过水断面面积来推求流量。流速的测量方法 主要有流速仪法、比降法、浮标法。
5.3流速测量的仪器
旋浆式流速仪
旋杯式流速仪
手持式电波流速仪
利用ADCP进行流量测验
5.5流量测验 传统的河道流量测验根据流量测验原理要求测量断面和流速，测量断 面分两部分，一部分是测量起点据，另一部分是测量水深。
2）自记水位计 观测水位的自记仪器目前有浮子式、压力式、超声波、雷达式、气泡式、电 子水尺等设备。
浮子式水位计
超声波水位计
雷达式水位计
压力式水位计
气泡式水位计
电子水尺
浮子式水位计安装示意图
雷达式水位计安装示意图
压力式水位计： 气泡式水位计：将空气通过过滤、净化后，气泵将空气 经单向阀压入储气罐，储气罐的气体分两路分别向压力控制 单元的压力传感器和通向水下的通气管中输送，当气泵停止 工作时，单向阀闭合，水下通气管口被气体封住，从而形成 一个密闭而连接压力传感器和水下管口的空腔，据此测量水 压力，换算成水位。 压阻式压力水位计：该传感器是直接将压力传感器严格密 封后臵于水下测点，将其静水压力转换成电信号，用防水电 缆传至岸上，再用专用仪表将电信号转换成水位值，这种水 位计被称为“水下直接感压式压力水位计”又称为“压阻式 压力水位计”。 电子水尺： 电子水尺的基本工作原理是利用水的导电性，利用类似于 人工观测水位的方法。它是自上而下依次读取每个感应点 （即探针）的电导。在测到探针和水面接触的位臵时，探针 间的电导会突变增大，从而确定水位值。
对于有结冰影响的河段，冬季流量资料整编一般采用k值过程线进行整编。
黑龙江上马厂水文站K值过程线
1.2 1 0.8 k 0.6 0.4 0.2 0 时间
根据实测水位、水位流量关系曲线就可以进行流量资料的整编。对整编的 流量资料要进行合理性分析： 1）水位流量关系曲线外延的范围，一般要求高水延长不超过当年实测到水 位变幅的30%，低水部分不超过10%。 2）对整编的流量资料要进行合理性检查，包括单站检查和综合性检查。 单站检查主要是：单站历年水位流量关系曲线对照检查；流量过程线与水 位过程线对照检查。 综合合理性检查：上下游洪水过程线及洪水总量对照检查；上下游日平均 流量过程线对照；上下游水量是否平衡等。
水文站测流缆道系统
水文测船
涉水测流
冬季进行流量测验
利用桥测车测流
渡河测船
四 水位观测与资料整编 4.1基本概念 水位 指河流、湖泊、水库及海洋等水体的自由水面的高程，以m计。水位与高 程数值一样，要有一个基面作为起点，水文测验中采用的基面有： 绝对基面：将某一海滨地点平均海水面的高程定为0.000m，作为水准基面。我 国曾沿用过大连、大沽、黄海、废黄河口、吴淞、珠江等基面，现在统一规定的 基面为青岛黄海基面。 假定基面： 在水文测站附近没有国家水准点情况下暂时假定的一个水准基面。 测站基面：某些水文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 低水位以下0.5～1.0m处的水平面作为零点来计算水位高度。 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
2.3水文站网的管理
从上到下依次是：水利部 区水文水文水资源勘测 （省水利厅）省水文水资源勘测局 水文站 地
水文站站房
水文站气象场
水文站直立式水尺
水文站自己水位井
水文站测流缆道系统
三 水文测站的建立
3.1选择水文测验河段的条件 测验河段选择应满足以下3个条件： 1）必须满足设站的目的要求； 2）在保证测验成果精度的前提下，尽可能有利于简化资料整理工作；

在断面上布设若干个测速垂线。 在每一条测速垂线上布设一定数目的测速点进行测速。 根据测点流速的平均值求得垂线平均流速。 由垂线平均流速求得部分面积平均流速，进而推得断面流量。
5.5.4流量计算 5.5.4.1计算内容: •由实测资料摘取垂线的起点距、水深； •由测速资料计算测点流速、垂线平均流速； •计算部分断面面积、部分平均流速及部分流量; •计算断面流量和断面平均流速、相应水位等其它水力要素。
属水文测站专用的另一种假定基面。
使用水位资料时一定要查清其基面
4.2 观测水位的设备 水位观测的常用设备有水尺和自记水位计两类。 1）水 尺 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4种。
直立式水尺
倾斜式水尺
斜坡式水尺：为直接涂绘水尺刻度，设△Z代表直立水尺最小刻 划的长度， △Z 斜代表边坡系数为m的斜坡水尺最小刻划长度， 则△Z斜 = 1 m 2 △Z 。 矮桩式水尺： 当受航运、流冰、浮运影响严重，不宜设立直立 式水尺和倾斜式水尺的测站，可改用矮桩式水尺。矮桩式水尺由 矮桩及测尺组成。观测水位时，将测尺垂直放于桩顶，读取测尺 读数，加桩顶高程即得水位。 悬锤式水尺 ：由一条带有重锤的测绳或链所构成的水尺。它 用于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 来计算水位。
注意: • 浮标测的断面流量为虚流量Qf. • 实际的断面流量Q=Kf *Qf
• 浮标系数Kf取值:
• 一般湿润地区可取0.85～0.90； • 干旱地区大、中河流可取0.80～0.85
5.7流量资料的整编
①将一年内所有实测流量成果整理成实测流量成果表。

②根据表中数据，同时绘制Z～A、Z～V、Z～Q关系曲线。 以水位为纵坐标，横坐标用三种比例尺，分别代表Q、A、V。如果采用不同 方法测流，则点子用不同符号表示。如果水位流量关系点子密集，分布成一 带状，就可以通过点群中间，目估一条单一的水位流量关系曲线。 ③Z～Q曲线定出后，应与Z～A、Z～V曲线对照检查，使各种水位情况下的 Q=AV。
5.6浮标测流 在洪水较大或水面漂浮物较多，特别是在使用流速仪测流有困难的情况下， 浮标法测流是一种切实可行的办法。浮标测流的主要工作是观测浮标漂移速度， 测量水道横断面，以此来推估断面流量。 凡能漂浮在水面上的物体都可以制成浮标。 用水面浮标法测流时，测得的是浮标在水面的漂移速度，这种流速称浮 标虚流速，它不能代表断面平均流速，将它与过水断面相配合，计算出断面 虚流量，然后乘上浮标系数 才能得到断面实际的流量。