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（二）不稳定的水位～流量关系曲线 从公式Q=AV=AR2/3I1/2/n可知，当水位Z不变时， A、R、I、n中任意一项发生变动，Q都不是定值，则水 位～流量关系曲线不是单一的。 对于水力因素型Q＝f(z,x)，则有下面几种情况： (1) 受河床冲淤影响 的水位～流量关系 根据冲淤规律，分 别建立的Z～Q关系。
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3.5 河流泥沙的测算
河流泥沙分为三类：悬移质(泥沙悬浮于水中并随之运 动)、推移质(泥沙受水流冲击沿河底移动或滚动)和河床质 (泥沙相对静止而停留在河床上)。随水流条件的改变，可 以互相转化。三者的特性不同，测验手段和计算方法也不 相同。 3.5.1 悬移质泥沙测验与计算 含沙量——单位体积浑水中所含泥沙的重ρ (kg/m3)， 若水样中的干沙重为Ws，则各测点的含沙量为
Q＝Qj×Kj
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3.4 流量资料整编
水文数据的整编，指对水文数据进行加工和处理的过 程。 3.4.1 水位流量关系曲线的绘制 流量资料整编的关键在于绘制水位～流量关系曲线， 并计算月、年平均流量及各种流量的特征值。 水位～流量关系曲线可分为稳定的和不稳定的两类。
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（一）稳定的水位～流量关系曲线 先由曼宁公式计算流速V＝R2/3I1/2/n，然后计算得到流量
Q＝AV＝AR2/3I1/2/n
式中，Q流量(m3/s)；A过水断面面积(m2)；R水力半径(m)； I 水面比降；n糙率。 通常当河段和测站控制 良好，河道水流接近均匀流 时，在同一水位下，A、 R、I、n均保持不变，或对 流量的影响可相互抵消，水 位～流量关系稳定，呈单一 曲线。如右图所示。
见p.26 图3-5
见p.27 图3-8
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（4）受多种因素混合影响而连续变化时 当满足时序类型Q＝F(z,t) 的要求条件时，可采用 “连时序法”确定水位～流量关系，即按实测流量点子 的时间顺序绘制Z～Q关系，往往呈“绳套形曲线”， 以此找出最高和最低水位。见p.27 图3-9
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3.4.2 水位～流量关系曲线的延长 实际中，最高水位(洪水流量)和最低水位(枯水流量)施 测困难，故需对水位～流量关系曲线进行外延。 高水延长—— 一般不应超过当年实测流量所占水位变 幅的30%。 (1)根据水位面积、水位流速关系延长 见p.30 图3-10
侵蚀模数——单位流域面积上的输沙量Ms(t/km2)，若流 域面积为F，则
Ms＝Ws/F
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3.5.2 推移质泥沙测验与计算 根据取样的时间和采样器取沙进口的宽度计算单位 宽度推移质输沙率，再分段取平均值乘各段宽度得到各段输 沙率，最后累加得断面推移质输沙率Qb。 3.5.3 河床质泥沙的取样 一般再施测悬移质和推移质的各测线上取样，并结合两 者进行河床泥沙的颗粒分析，以获得泥沙颗粒级配资料。 *泥沙颗粒分析及级配曲线，指按泥沙颗粒大小分级，分 别计算出小于各级粒径泥沙Ws’的重量之百分数。 计算小于某粒径沙重百分数P为
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(2) 用曼宁公式延长，据Q＝AV＝AR2/3I1/2/n＝(AR2/3)
(I1/2/n)，若用断面平均水深代替水力半径，则有I1/2/n≈ V/ R2/3≈V/H2/3，分别绘制Z～AR2/3关系和Z～I1/2/n关系，并
进行延长。见p.30 图3-11
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(3) 史蒂文斯延长，据谢才公式Q＝CF(RI)1/2，改写 为Q＝CI1/2×FR1/2，对于水深不大、河道较宽且顺直和 没有漫滩的河流，可用平均水深H代替R，在高水部分
CI1/2近似为常K，则有Q＝KFH1/2，分别绘制Q～FH1/2
和Z～FH1/2 曲线，并可进行Z～Q 曲线的延长。
见p.31 图3-12
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（4）低水延长，以断流水位Z0(指流量为零时的相应水位) 作控制，进行水位～流量关系曲线向断流水位方向(Z0,0)所作 的延长。一般不应超过当年实测流量所占水位变幅的10％。 在水位～流量关系曲线的中、低水部分顺序取a、b、c三 个点 (Za,Qa)、(Zb,Qb)和(Zc,Qc)的值，使其满足Qb2＝Qa×
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部分面积Ai——岸边部分按三角形计算，中间部分按 梯形公式计算
部分面积平均流速Vm——岸边部分按比例计算，中间 部分平均流速按梯形公式计算
式中，α为岸边系数，斜坡岸边0.67～0.75，陡坡岸 边0.80～0.90，死水边0.50～0.67。 测流断面平均流速： V＝Q/A
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（三）流量计算 流量测验方法分为四类：面积～流速法、水力学、 化学法和物理法（浮标测流）。 面积～流速法—— 河流某断面的流量Q等于过水断 面面积A乘断面平均流速V，即
见p.27 图3-6
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(2) 受变动回水影响的 水位～流量关系 下游回水顶托，导致水 面比降减少。由 Q＝AV
＝A R2/3I1/2/n 可知，在
相同水位下，比降小的流 量变小。
见p.27 图3-7
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(3) 受洪水涨落影响的水位～流量关系 洪水水面是在河道沿程发生高低起伏的一种波动，称为洪水 波。稳定流水面比降i0、洪水波的水面比降i、 i△＝i－i0为附加比 降。 波前部分i>i0，波后部分i<i0。 当河流稳定时，i△＝0；涨洪时，i△≥0；落洪时，i△≤0。

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（二）流速测量 测点流速vh——在测速垂线上布设测点， 垂线布点方式一般取相对水深h＝0.0，0.2，0.4， 0.6， 0.8，1.0；用流速仪测得点流速Vh，再计 算各垂线平均流速vm。见P.24-25 表3-1和表3-2 垂线平均速度vm——视测速垂线上测点数， 分别按下式计算：
一点法： 二点法： 三点法： 五点法： 六点法： v m = v 0 .6 1 v m = ( v 0 .2 + v 0 .8 ) 2 1 v m = ( v 0 .2 + v 0 .6 + v 0 .8 ) 3 1 vm = ( v 0 .0 + 3 v 0 .2 + 3 v 0 .6 + 2 v 0 .8 + v 1 .0 ) 10 1 vm = ( v 0 .0 + 2 v 0 .2 + 2 v 0 .4 + 2 v 0 .6 + 2 v 0 .8 + v 1 .0 ) 10
Q＝A×V
或
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在测得点流速Vh和计算 得到各垂线平均流速vm之 后；再推求部分断面面积上 的部分面积平均流速Vm； 把各部分面积平均流速与相 应部分面积Ai相乘得到部分 面积流量qi＝Vi×Ai；各部分 面积流量之和即为测流断面 流量Q。P.28-29 表3-3
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3.3.2 浮标法测流 利用水面虚流速推求断面虚流量，然后乘以浮标系数得 到测流断面流量。水面虚流速按下式计算： Vj＝L/t 式中，Vj为浮标虚流速（m/s）；L为上、下浮标断面 间距（m）；t为各浮标流经上、下断面的时间（s）。 根据断面垂线起点距、水深和内插求得的虚流速，算出 测流断面虚流量Qj，再乘以浮标系数Kj＝0.85～0.95 之 间，即得测流断面流量
水位（值）＝ 水尺零点的高程＋水面的水尺读数
水位观测结果需换算成日平均值，并编制“逐日平均 水位表”，各日的最高、最低水位及洪水变化过程。
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日平均水位计算 一日内等时距观测的水位，可采用算术平均法计算； 一日内水位变化较大，且不等时距观测的水位，可采用 面积包围法计算，即将0～24小时内水位过程所包围的面 积，除以一日的时间求得(p.23 图3-1和式3-1)。 计算公式为：
Z＝[Z0a＋Z1（a＋b）＋Z2（b＋c）＋，……，Zn-1（m＋n）＋Znn]/48
式中，Zi为各次观测的水位(m)；a，b，……，m，n为 相邻两次水位观测之间的时距(h)。
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3.3 流量观测与计算
3.3.1 流速仪测流及流量计算 国产转子流速仪(旋杯式和 旋浆式）的用途和施测范围。 此外，还有超声波流速仪、激 光流速仪等。 在测流断面上拟定的测速 垂线，其位置以能控制断面形 状和流速横向分布为原则进行 布设。 全断面的流量为： Q＝∑qi
ρ＝Ws /V
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输沙率——单位时间内流过测流断面的泥沙重量Qs(t/s)， 则有 Qs＝ρQ×10-3
式中，ρ 为断面平均含沙量；Q为相应断面的流量。 根据两垂线之间的部分面积流量计算，可算得垂线平均含 沙量率ρm，见p.34 式3-12。 再用部分流量计算断面输沙率即
p.34 式3-13
Qc ，又假定低水时水位流量关系为：
Q = K (Z − Z 0 ) n
式中，K、n为待定常数。代入上式中，则有
K2(Zb－Z0)2n＝K2(Za－Z0)n(Zc－Z0)n
可解得：
Z a Z c − Z b2 Z0 = Z a + Z c − 2Z b
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3.4.3 水位流量关系曲线的转移 在规划设计中，当设计断面缺乏实测数据时 1）设计断面距水文站不远，其间无明显的出流和入 流，通过同步观测水位，再行延长； 2）设计断面距水文站较远，但其间出流和入流近乎 为零，采用同位相的水位移用； 3）设计断面的水位观测不足，通过计算水面曲线的 方法移用； 4）设计断面与水文站之间有出流或入流时，利用水 力学方法推算。
一般地，水位变化不大时，采用 两段制观测(8点和20点)；水位变化 较大时，采用四段制观测(2点、8点、 14点、20点)；洪水期或水位变化急 剧时，需再增加测次。
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自记水位计——利用机 械、压力、电流等的感应作 用，自动纪录水位连续变化 过程的设备，有就地自记和 远传遥测两种方式。
第三章 水文测验及资料收集
3.1 概述 3.2 水位观测与计算 3.3 流量观测与计算 3.4 流量资料整编 3.5 河流泥沙的测算 3.6 水文调查 3.7 水文资料的收集