3 水文测验及水文资料收集

—江、河、湖、海和水库等水体在某一地点的水面离标准基面的高度
标准——我国统一采用青岛附近黄海海平面为标准基面
意义与作用——是最基本的水文特征，是反映水流变化的重要标志，也是水利建设、防汛抗旱斗争的重要依据
2.水位观测设备
分为水尺和水位计两类
水尺
是传统的有效的直接观测设备，分为 、 、 和 式等数种。观测时，水面在水尺上的读数加上水尺零点的高程即得水位值。
上式表明，要使水位流量关系保持稳定，必须在同一水位下， 等因素均保持不变；或者各因素虽有变化，但对流量的影响能互相补
由此可见，在测站控制良好、河床稳定的情况下，该测站的水位流量可以保持稳定的单一关系，点绘出的水位流量关系曲线，其点据比较密集，没有系统的偏离
推求流量时，在稳定的水位流量关系曲线上，由已知的水位过程便可求得相应的流量过程
2)水力学法，是利用各种量水建筑物，测量水力因素，代入相应的水力学测流公式算出流量的方法
3)化学法，是从物质不灭原理出发，将一定浓度的指示剂注入河水中，由于扩散，稀释后的浓度与水流的流量成反比，因此，测出水中指示剂的浓度，就可以算出流量
4)物理法，是利用某种物理量在水中的变化来测定流速，例如超声波法测速、电磁法测速等
水位变化较大或出现缓慢的峰谷是，每日
洪水期或水位变化急剧时期，每 小时观测一次
暴涨暴落时期，应视需要再增加测试
水位观测结果，应换算成日平均值，并编制“逐日平均水位表”
内水位变化缓慢，或水位变化虽然较大，但系等时距观测时，日平均的水位的计算可采用算术平均法；
若 内水位变化较大，且不等时距观测时，采用面积包围法（亦称“加权法”），将本日 时内水位过程线所包围的面积，除以一日时间求得。
第四节流量资料整编
水文资料整编工作，就是将水文测站测得的原始资料，按照统一的格式进行整理、分析和统计，提炼成系统、完整、具有一定精度的整编成果，供国民经济各部门使用。
流量资料整编工作，主要是根据实测水位、流量资料，建立水位流量关系曲线，通过它把水位变化过程转换成流量变化过程，并算出月、年平均流量及各种流量特征值
浮标测流断面，是用浮标法施测流量所用的横断面，分浮标中断面与上下辅助断面
中断面也应与基本水尺断面重合
上下辅助断面设在中断面上下游的等距离处，断面间距既要保证浮标流速的代表性，又要满足一定的精度要求，一般应为最大断面平均流速的 倍
比降断面上设立比降水尺，用来观测河流的比降和分析河床的糙率，上下比降断面的间距应满足比降观测的精度要求，使测得比降的误差一般能在 以内
洪水涨落影响
涨水时，水面比降较稳定时的水面比降大，同一水位的流量也就增大
退水时，流量则减小
致使一次洪水过程的水位流量关系曲线依时序形成一逆时针方向的绳套曲线；此时可按涨落过程定线，然后由水位推求流量
3)水文测站的布设要求
水文测站要设 基本水准点，它是测站的永久性高程控制点，是具体反映 的标志。如只设一个基本水准点，则需有两个以上的考证点，以保证基面的固定不变
为了测验的需要，岸上应布设基线，作为基本测量线段；基线最好垂直于测流断面，且起点应在断面起点桩上；为保证测算起点距的精度要求，基线长度应不小于河宽的
精测时的最少测速垂线数目
水面深度（m）
＜5
5
50
100
300
1000
＞1000
最少流速
垂线数目
窄深河槽
5
6
10
12
15
20
＞20
宽浅河槽
10
15
20
25
＞25
测速垂线的位置以能控制断面形状和流速横向分布为原则进行布设
每根垂线上的流速随水深的不同而异，为求得垂线平均流速，必须在各测速垂线不同水深点上测速
2)测验断面及其分类
测验断面——水文站上要布设必要的断面，称为测验断面；各种水文要素的观测，都在各个断面上进行
测验断面依其用途分为——基本水尺断面、流速仪测流断面、浮标测流断面以及比降断面。
基本水尺断面上，设立基本水尺，为观测全部水位变化而设，这个断面最好设在河段中间水流稳定，
流速仪测流断面，为施测流速所用的断面，应与基本水尺断面重合
水文测站的观测项目，一般包括水位、流量、泥沙、蒸发、水温、冰凌、地下水位及水质等。每一个测站的具体工作内容，应根据设站的目的、要求及测站的性质来确定。
1)水文测站按测验项目分为——水文站、水位站、雨量站、水质站
水文站——观测水位、流量，或兼测量其他项目
水位站——只观测水位，
雨量站——只观测降水量
水质站——只观测水质
河槽控制——靠近一段河槽的底坡、断面形状、糙率等因素形成控制条件的，叫做河槽控制；适用于河槽控制的河段，如平原河流，应尽量选择具有一定长度的河槽顺直、断面规整、河床稳定且具有良好控制作用的河段
测验河段的选择，还要尽量避开变动回水、急剧冲淤、分流、斜流等不利影响；对于北方河流，还要尽量避开易发生冰坝、冰塞的河段
5)浮标法测流
浮标测流，是通过观察水流夹带浮标的移动速度来求得水面虚流速，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。水面虚流速按如式计算——
式中， ——浮标虚流速， ——上下浮标断面间距， 各浮标流经上下浮标断面的时间，
根据每个浮标的虚流速及浮标通过中断面的起点距，在中断面图上绘制虚流速分布图，由于每个浮标经过中断面时的起点距不是固定的，不能直接求出断面各垂线上的虚流速，要在虚流速分布图上内插求得。然后根据断面垂线的起点距、水深和内插求得的虚流速，用上述流速仪测速的流量计算方法，算出测流断面虚流量 ，再乘以浮标系数 ，即得测流断面流量 。浮标系数 应该通过与流速仪测流成果对比分析来确定，一般在 之间。
3.水位观测
按观测设备分为水尺水位观测和水位计水位观测
1)用基本水尺观测水位时，应测算出一年中各日的日平均水位，最高、最低水位及洪水变化过程
2)水位观测的时间和次数应根据观测任务和水位变化情况而定
水位 时，每日 观测一次；稳定封冻期且水位平稳时，可每2~5日观测一次，月初月末两天应予观测。
水位变化缓慢时，每日
第三章水文测验及水文资料收集
第一节水文测验
1.水文测站的任务
基本水文资料，是进行各种水文分析工作的基础，包括水文、气象、水文地质等多方面的资料和数据。
水文测验工作，是以水文测验学的理论和技术为基本依据，从事基本水文资料的收集和试验研究工作。
水文测站，是进行水文测验工作的基地，也是收集水文资料的基本场所。水文测站的任务，是按照国家颁布的《水文测验规范》对指定地点（或河流断面）的水文要素进行系统观测与资料整编工作。
测验河段的选择应在满足设站目的、要求和测验精度的条件下，有利于测验工作和资料整编工作。
测站控制良好——测验河段的水位与流量之间存在着良好的稳定关系时，称为测站控制良好
测站控制作用，可分为——断面控制、河槽控制
断面控制——由河段的一个特定断面所形成的控制作用，如河道上的石梁、急滩、弯道、卡口或人工堰等，叫做断面控制；适用于断面控制的河段，如山区河流，应尽可能选在急滩、石梁、卡口等控制断面的上游
2)不稳定的水位流量关系
造成水位流量关系不稳定的原因有——河槽冲淤影响、洪水涨落影响、变动回水影响
河槽冲淤影响
当河床受冲时（水位低），断面面积增加，同一水位的流量变大
当河床受淤时（水位高），断面面积减少，同一水位的流量变小
若冲淤时段有规律，水位流量关系能保持稳定状态，则可分别确定不同时段的水位流量关系曲线，从各自相应时段的水位流量关系曲线上，由水位推求流量
1)垂线平均流速——视测速垂线上测点数目情况，分别按以下各式计算：
一点法：
二点法：
三点法：
五点法：
六点法：
式中， ——垂线平均流速， ，……，——垂线上测点流速，其脚标为测点的相对水深，
2)部分面积平均流速——
岸边部分面积的平均流速按计算公式—— ；
式中， ——距岸边最近的垂线平均流速； ——岸边系数，斜坡岸边为 、陡岸为 、死水边为
第三节流量测验
流量，是江河的重要水文特征，是反映水资源的基本资料
由水力学可知，河流某断面的流量 应等于过水断面面积 乘以断面平均流速 ；所以，流量测验包括断面测量、流速测量及流量计算3个部分
流量测验方法很多，按工作原理可分为 类—— 、水力学法、化学法、物理法
1) ，是在测流断面的若干垂线上，用流速仪施测流速，然后计算流量，此法应用广泛，是目前测流的主要方法
其中， 分别为仪器的检定常数与摩阻系数 已知情况下，只要测得转速 ，就可利用上式求出水流速度
转子流速仪，按照构造方式可分为 和旋桨式
流速仪的转轴垂直于水面，旋桨式流速仪的转轴是水平的
2)测流速的注意点
测速时，要在测流断面上选择若干条垂线作为测速垂线，并在每条测速垂线上选定若干个测点
测速垂线的数目，视水面宽度、水深和测量精度要求而定，在精测法的要求下，最少测速垂线数目如下表
2)水文测站按测站性质分为——基本站、专用站和实验站
基本站——为满足国民经济各方面的需要服务的，必须统一规划，执行测验规范，收集的资料刊入水文年鉴，站点比较稳定
专用站——为某一特殊需要而设立的，观测项目可由设站部分自行规定，对基本站网起补充作用；但不具备或不完全具备基本站的特点
实验站——为了深入研究某种水文现象，探讨一些特殊问题而设置的，如径流实验站、河床实验站等
它的优点是构造简单、经济、使用方便；但观测条件差，工作量大
水位计
是利用机械、压力、电流等的感应作用，间接地测记水位的设备
结构比较复杂，造价、管理费用也比较高，但节省人力，能将水位变化的连续过程自动记录下来，有的并能将水位以数字或图像的形式远传至室内，使水位观测工作趋于自动化和远传化
目前使用的水位计分为就地自记与远传 两种形式
中间部分面积的平均流速，按梯形公式计算——