第三章 水文测验

(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 部分流量

全断面流量。
1.垂线平均流速的计算
一点法： 二点法： 三点法： Vm = V0.6 Vm = (V0.2 + V0.8 ) / 2 Vm =(V0.2+V0.6+ V0.8 ) / 3
地点水文要素的特征值，这也就是水文站网的作用。 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
第一节

水文测站与站网
内容提要
1.水文测站的内容和分类； 2.水文站网的定义和布设原则；
3.水文测站的设立；
4.收集水文信息的基本途径。
3.1.1 水文测站
在流域内一定地点(或断面)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，这些指定的地点称为水文测站。
水文测站所观测的项目有：水位、流量、泥沙、降
五点法：
Vm = ( V0.0 + 3 V0.2 +3 V0.6 + 2 V0.8 + V1.0 ) / 10

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
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
Q
q
i 1
n
i
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，特别是在使用流速
后乘上浮标系数 才能得到断面实际的流量。
第四节
水文调查
水文调查是补充定位观测的不足，使水文资料更加 系统完整，更好地满足水资源开发利用、水利水电建 设及其它国民经济建设的需要的一种有效手段。
3.4.1 洪水的调查
洪水调查工作包括：调查洪水痕迹洪水发生的时间、 灾情测量、洪水痕迹的高程、了解调查河段的河槽情 况；了解流域自然地理情况；测量调查河段的纵横断 面；必要时应在调查河段进行简易地形测量；对调查 成果进行分析，推算洪水总量、洪峰流量、洪水过程 及重现期，最后写出调查报告。

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。
②交会法
第三章 水文信息采集与处理
研究对象： 水文信息（水位、流量、泥沙等要素）
的采集与处理技术。
研究内容 1.水文测站的设立和水文站网的布设； 2.
水位、流量的观测；3.水文调查方法； 4.水文数据的处理 方法和技术。
研究目的： 学会收集水文资料，中心内容包括掌握
水位、流量等水文要素测验的一般方法、日平均水位的计 算、测流断面流量计算等。
第五节 水文数据处理

内容提要
1.稳定的水位流量关系曲线的绘制；2.不稳定的水位流 量关系曲线的处理方法；3.水位流量关系曲线的延长方 法；4.水位流量关系曲线的移用；5.流量资料整编。

学习要求
掌握水位流量关系曲线的绘制与处理方法、水位流量 关系曲线的延长方法、水位流量关系曲线的移用和流 量资料整编。 水文数据的加工、处理过程，称为水文数据处理。 本节主要介绍流量资料整编。
1 Z [Z 0 t1 Z1 (t1 t 2 ) Z 2 (t 2 t3 ) ... Z n1 (t n1 t n ) Z n (t n )] 48
第三节

流量测验
学习要求：
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； 流量计算的步骤和方法。
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，即基 本水尺断面、流速面布设示意图

基线：
基线的长度视河宽B而定,一般应为0.6B。
水准点： 基本水准点、校核水准点 基本水尺断面 测流断面：与基本水尺断面重合，且与断面平均流 向垂直。
3.3.1 概述

测量流量的方法很多，常用的方法为流速面积法， 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。
流速仪法思路：
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。
计算起点距的公式为 ：D=Lctgβ

(二)流速 仪测速
旋杯式
旋桨式
LS68-2型旋杯式流速仪

流速仪测速原理是利用水流冲动流速仪的旋杯或旋桨， 同时带动转轴转动，在装有信号的电路上发出讯号， 便可知道在一定时间内的旋转次数，流速愈大，转轴 转得愈快，流速与转速之间有一定的关系。
N V K C T
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
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)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： 水位 = 水尺零点高程 + 水尺读数
式中，水尺零点高程是指水尺板上刻度起点的高程， 可以预先测量出来。

自记水位计
自记水位计能将水位变化的连续过程自动记录下来，有的 还能将所观测的数据以数字或图像的形式远传室内，使
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。

方法：
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
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,
是为国民经济各方面的需要服务的。

---- 专用站：

浮标测流断面：一般中断面应与流速仪测流断面重 合，上、下断面之间的间距不宜太短，其距离应为 断面最大流速的50～80倍。
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。
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。
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：

3.4.3 枯水调查

在水位极枯或较枯的时 候才能进行。河流沿岸 的古代遗址、古代墓葬、 古代建筑物、记载水情 的碑刻题记等考古实 物以及文献资料，都是 进行历史水文调查的重 要资料。调查方法与洪 水调查方法基本相似， 一般比历史洪水调查更 为困难。