第三章 水文测验ppt课件

（2）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 的平均流速，以及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。
---- 中间部分面积平均流速的计算
Vi = ( Vmi-1 + Vmi ) ---- 岸边部分面积平均流速的计算
V1=αVm1 或 Vn = αVmn （3）部分面积的计算
取样垂线数目不少于规范规定测速垂线数的1/2； 水面宽大于50m时，不少于5条；否则，不少于3条。
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。
部分面积是以测速垂线为分界。岸边部分按 三角形计算，中间部分按梯形计算。
（4）部分流量的计算 由各部分的部分平均流速与部分面积之积得到部
分流量。
qi Vi Ai
（5）断面流量的计算
n
Q qi i1
精品课件
3.3.3 浮标法测流
浮标测流法是一种简便的测流方法。 在洪水较大或水面漂浮物较多，特别是在使用流
部分流量
全断面流量。
精品课件
（1）垂线平均流速的计算 一点法： Vm = V0.6
二点法： Vm = (V0.2 + V0.8 ) / 2
三点法：
Vm =(V0.2+V0.6+ V0.8 ) / 3
五点法：
Vm = ( V0.0 + 3 V0.2 +3 V0.6 + 2 V0.8 + V1.0 ) / 10
法一：流速仪与浮标同时测流，分析确定 法二：采用水位流量关系曲线上的流量与实测 浮标虚流量，分析确定 法三：按河段及水流条件，选取经验浮标系数
精品课件
第四节 泥沙测验与计算
3.4.1 河流泥沙
对河流水情及河流变迁有重大影响。 分类：
悬移质：悬浮于水中并随水流移动 推移质：沿河床滚动、滑动、跳跃 河床质：组成河床活动层并处于相对静止而停留 在河床上
断面输沙率可通过断面上的含沙量测验配合断面 流量测量来推求。
精品课件
（一）含沙量测验
河流含沙量垂线分布均呈上小下大形式。变 化梯度随泥沙颗粒粗细不同而异。
含沙量的横向分布形式与河床性质、断面形 状、河道形势、、泥沙粒径以及上游来水情况等有 关。
测验一般采用采样器从水流中采取水样。水 样方式：若取自固定测点，称积点式取样；若在测 线上由上到下（或上下往返）匀速移动，称积深式 取样，该水样代表测线的精品课平件 均情况。
3.2.3 日平均水位的计算
1983年赣江吉安站逐日平均水位表
日平均水位计算方法
（1）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。
（2）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。
是为国民经济各方面的需要服务的。
---- 专用站： 为某种专门目的或用途由各部门自行设立。
这两类测站相辅相成，专用站在面上辅助基本站， 而基本站在时间系列上辅助了专用站。
3.1.2 水文站网
水文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理机构所组成的信息采集 与处理体系。
水文站网布站的原则是：通过所设站网采集到的 水文信息经过整理分析后，达到可以内插流域内任何 地点水文要素的特征值，这也就是水文站网的作用。
❖ ---- 水深测量 测量水深的方法通常用测深杆、测深锤、
铅鱼直接测出每根测深垂线的水深。
❖
当水很深、流速很大时， 可用回声测深
仪测量水深。
---- 起点距的测定 ①断面索法
断面索法是在断面上架设钢丝缆索，每隔适当距离 做上标记，并事先测量好它们的位置，测量水深的同时， 直接在断面索上读出起点距。这种方法适合于河宽较小、 水上交通不多、有条件架设断面索的河道测站，精度较高。
水样的处理： 量积V、沉淀、过滤、烘干、称重Ws
水样含沙量计算
Cs
Ws V
当含沙量较大时（大于20kg/m3），也可采用同位素 测沙仪测量含沙量。它具有及时、不取水样等优点。
精品课件
（二）输沙率测验
由含沙量测定和流量测验两部分组成。 悬移质输沙率测验：
布设测速和测沙垂线，在各垂线上施测起点距、 水深、流速，采集水样。
测速垂线数目，根据河宽、水深来确定。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。
我国精测法、常测法最少测速垂线数目的规定：
(三)流量计算
流速仪测流时有专用的记录和计算表格，通
常在测流时随即计算流量。具体 计算方法：
点流速
垂线平均流速
部分面积平均流速
部分断面面积
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。
3.2.2 观测水位的设备和方法
(一)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。
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。观测时记录水尺读数，水位按下式计 算：
用流速仪测流实际上是将过水断面划分为 若干部分，计算出各部分面积；然后用流速仪近似地 测算出各部分面积上的平均流速；两者的乘积为通过 各部分面积的流量；累积各部分面积上的流量即得全 断面的流量。
(一)断面测量
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（称为起点距），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。
水位的观测包括基本水 尺和比降水尺的水 位。
基本水尺的观测是分段定时观测。当水位变化 缓慢时(日变幅在0.12m以内)，每日8时和20时各观测 一次(称2段制观测，8时是基本时)；枯水期日变幅在 0.06m以内，用1段制观测；日变幅在0.12～0.24m时， 用4段制观测；有峰谷出现时，还要加测。
比降水尺观测的目的是计算水面比降，分析河床 糙率等。其观测时间和次数，视需要而定。
水文站网规划的任务：就是研究测站在地区上 分布的科学性、合理性、最优化等问题。
3.1.3 水文测站的设立
水文测站的设立包括选择测验河段和布设观测断 面。 ---- 测验河段的选择原则
在满足设站目的要求的前提下，保证工作安全和测 验精度，并有利于简化水文要素的观测和信息的整理分 析工作。
---- 观测断面的布设 水文测站一般应布设基线、水准点和各种断面，即
水文测站所观测的项目有：水位、流量、泥沙、 降水、蒸发、水温、冰凌、水质、地下水位等。 只 观测上述项目中的一项或少数几项的测站,则按其主 要观测项目而分别称为水位站、流量站(也称水文站)、 雨量站、蒸发站等。
根据测站的性质,河流水文测站又可分为：
---- 基本站: 水文主管部门为掌握全国各地的水文情况而设立,
比降断面设立比降水尺 用来观测河流的水面比降和分析河床的糙率
第二节 水位观测
内容提要
1.水位的定义和使用的基面；2.观测水位的设备和 方法；3.日平均水位的计算；
学习要求
掌握水位观测的设备、方法和计算日平均水位的两 种计算方法。
3.2.1 水位
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。
②交会法
ⅰ)经纬仪岸上交会法： 水文站在布设测流断 面时，同时布设基线， 并用精确方法量出基 线的长度，测角时， 将经纬仪安放在基线 的终点，测出角度 α ，则起点距为 D=Ltgα。
交会法示意图
ⅱ)六分仪船上交会法：
当河道较宽时，岸上与船上联络困难，风浪 较大时用经纬仪瞄准河中活动的目标，施测有些困难， 此时可使用六分仪交会法。手握仪器即可测出角β ， 能在船上使用，因此水文勘测中经常使用。
式中： N --- 流速仪在测速历时T内的总转数，一
般是根据讯号数，再乘上每一讯号代表的转数求得；
T --- 测速历时，为了消除水流脉动的影响，
测速历时一般不应少于100s。
流速测量方法
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 在测深垂线中，选择若干 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， 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 流量。
3.3流速面积法，
其中包括流速仪测流法、浮标测流法、比降面积法等，
本节主要介绍流速仪法测流。
流速仪法是用流速仪测定水流速度，并由流速与断 面面积的乘积来推求流量的方法。它是目前国内外广泛 使用的测流方法，也是最基本的测流方法。
3.3.2 流速仪法测流
流速仪法思路：
精品课件
3.4.2 悬移质测验与计算
描述悬移质常用的定量指标：
含沙量Cs—单位体积浑水内所含悬移质干沙的质量， kg/m3。
含沙量大小取决于地面径流对流域表土的侵蚀， 它与流域坡度、土壤、植被、季节性气候变化、降 雨强度以及人类活动等因素有关。
输沙率Qs—单位时间内流过河流某断面的干沙质量， kg/s。
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。