第3章1 水文信息采集与处理

第三章水文信息采集与处理水文信息采集与处理是：研究各种水文信息的测量、计算与数据处理的原理和方法的-门科学,是水文学与水资源学的重要组成部分。

水文信息的采集有两种情况:一种是对水文事件当时发生情况下实际观测的信息;另一种是对水文事件发生后进行调查.所得的信息。

获取水文信息的方法多种多样。

现代科学技术的不断发展,新技术、新仪器的不断出现,更促进了获取水文信息手段不断更新。

第一节测站与站网一、测站测站：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测站。

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、专用站两大类。

基本站是水文主管部门为全国各地的水文情况而设立的,是为国民经济各方面的需要服务的。

专用站是为某种专门目的或用途由各部门自行设立的。

这两类测站是相辅相成的,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。

.二、水文站网测站在地理上的分布网称为站网。

理由：因为单个测站观测到的水文要素其信息只代表了站址处的水文情况,而流域上的水文情况则须在流域内的一些适当地点布站观测。

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。

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。

按站网规划的原则布设测站,例如：河道流量站的布设,当流域面积超过3000--~5000km2,应考虑能够利用设站地点的资料,把干流上没有测站地点的径流特性插补出来。

预计将修建水利工程的地段,一般应布站观测。

工程水文学题库及题解宋星原雒文生赵英林魏文秋张利平编著内容提要本书分为题库、题解和考研试题三大部分,题库中的题目按工程水文学基本内容分为概念题和计算题两大题型，概念题又划分填空题、选择题、判断题和问答题四类题型，题目中有易、中、难三个难度档次，分别考核不同的知识结构和知识层次。

题库中有的题目在于了解学生对基本概念、基本理论和基本计算方法的掌握程度，有的则是了解学生分析问题与解决问题的能力以及对学科前沿知识的理解程度，所有的题目都给出了解题过程和结果，以便于学习和理解。

为了便于学生报考研究生的参考，本书还选编了武汉大学以及原武汉水利电力大学近年来的考研试题及题解。

本书涵盖了工程水文学基本内容，可作为高等院校水利水电类、土木工程类和环境工程类各专业本科生的辅助教材，尤其适用于立志报考研究生的同学使用，也可供上述专业的成人教育、函授教育、网络学院的学生以及专业技术人员的学习和参考。

前言为使考试规范化，保证教师按教学大纲教学、学生按教学大纲学习，全面、系统和有重点地掌握工程水文学的基本概念、原理和方法，提高学生分析问题与解决问题的能力， 1994年11月，由原武汉水利电力大学水文试题库编写组编印了《工程水文学试题库》，并在我校工程水文学教学中得到广泛应用，受到老师和同学们的一致好评。

随着教学改革的深入，在前期题库研究工作的基础上又积累了大量的资料，为本书的出版奠定了一定的基础。

作者通过多年的教学研究及实践，对原有的资料进行了编辑与加工，重新修改并补充了大量题目，对所有题目给出了解题过程，以便于读者学习。

本书题量大、内容新颖，并配有全部题解及近年考研试题。

书中难、中、易题型有机结合，有益于学生深刻理解工程水文学的基本理论、提高分析与解决有关工程水文学问题的能力。

同时，本书的出版对高校教师出题组卷也具有一定的借鉴作用。

本书分为题库、题解和考研试题三大部分，题库中的题目覆盖了水文循环与径流形成、水文信息采集与处理、水文统计、年径流及年输沙量分析与计算、由流量资料推求设计洪水、由暴雨资料推求设计洪水、流域产汇流计算、水文预报等工程水文学的基本内容。

工程水文学之水文信息采集与处理●测站与测网●测站●按其主要观测项目分●水位站●流量站●雨量站●蒸发站●...●按测站的性质分●基本站●专用站●水文站网●水文测站的设立●选择测验河段●布设观测断面●基线●水准点●各种断面●基本水尺断面●流速仪测流断面●浮标法测流断面●比降断面●收集水文信息的基本途径●驻测最基本的方式●巡测●间测●水文调查●流域调查●水量调查●洪水与暴雨调查●洪水调查●方法●实地调查●文献考证●洪峰流量估算●有水文站●先求水文站基本水尺断面的洪峰流量，然后按水文流量关系曲线延展●无水站●河道顺直●比降法●河道弯曲●水面曲线推求●暴雨调查●历史暴雨●定性—通过群众对雨势的回忆或与近期暴雨的对比●定量—通过群众对地面坑塘、水缸等承接雨量作估计●近期暴雨●对雨势、雨量、降雨过程具体了解并通过雨量站的记录推求降雨量和降雨过程线●其它专项调查●（水文遥感）●降水量观测●水位观测●水位●基面目前统一采用黄海基面●绝对基面●假定基面●测站基面●冻结基面测站第一次使用●仪器●水尺●自记水位计●内容●基本水尺的水位●比降水尺的水位●流量测验●按工作原理分●流速面积法●流速仪法●测流原理●测流内容●断面测量●水深测量●布设测深垂线●测定测深垂线的深度●起点距●水位测量●流速测量●流速仪法●积点法●积深法●积宽法●流量计算●图解法●流速等值线法●分析法●垂线平均流速的计算●部分平均流速的计算●部分面积的计算●部分流量的计算●断面流量及其它水力要素的计算●冰期测流●浮标法●积宽法●航空法●比降面积法●水力学法●化学法●物理法●直接法适用于流量较小●泥沙测验与计算●泥沙●按运动形式●悬移质●悬移质测验与计算●输沙率测验●含沙量的测验●仪器●横式采样器●瓶式采样器●方法●积点式采样固定测点●积深式采样沿测线上下均匀移动●目的●测出含沙量在断面的变化情况●内容●在断面布设适当数量的取样垂线●垂线测点的分布视精度而言，有一点法，二点法......●计算方法●用流速加权计算垂线平均含沙量●根据各垂线的平均含沙量，配合测流计算的部分流量，算得断面输沙率●进而根据断面沙率和断面流量算得断面平均含沙量●流量测验●单位水样含沙量与单沙断沙关系●单沙●断沙●推移质●河床质●按来源●冲泄质●床沙质●泥沙颗粒分析●目的●开发利用水沙资源、水利及有关工程、泥沙颗粒级配的断面分析和变化过程●内容●分级，求泥沙重量百分数，绘制泥沙颗粒级配曲线●方法●筛分析法●水分析法●移液管法●粒径计法●水质监测●目的●保护、利用、改善水资源，使其不受污染●任务●水质监测●水质监测站网●水质监测站●组成●若干个水质监测断面●按目的和任务分●基本站●辅助站●专用站●背景（本底）站●水污染流动监测站●地面水采样●采样断面和采样点的设置●采样垂线与采样点位置的确定●采样时间和采样频率●采样准备工作●采样方法●水体污染源调查●水体污染源●主要内容●方法●表格普查法●现场调查法●经验估算法●地下水监测●基本监测站●统测站●试验站●水文数据处理●工作内容●收集校核原始数据●编制实测成果表●确定关系曲线●推求逐时、逐日值●编制逐日表及洪水水文要素摘录表●合理性检查●编制处理说明书●水位数据处理●关键指标●日平均水位●月平均水位●年平均水位●计算方法●算术平均法●面积包围法●流量资料整编●工作环节●定线●推流●基本方法●水位流量关系曲线由水位变化过程推求流量过程●水位流量关系曲线的确定●稳定的●水位流量关系曲线的延长最高或最低水位时的流量缺测●高水延长不超过当年实测流量所占水位变幅的30%●水文面积与水文流速关系高水延长●用水力学公式高水延长●低水延长不超过10%●水位流量关系曲线的低水延长法●断流水位●不稳定的●水位流量关系曲线的移用设计断面处缺乏实测数据●日平均流量计算及合理性检查●流量变化平稳●日平均水位在水位流量关系曲线上推求●流量变化较大●逐时水位推求逐时流量●算术平均法●面积包围法●辅助方法缺测数据的插补和延长●上下游测站水文要素相关法●降水径流相关法●悬移质输沙率资料整编●水文数据处理成果的刊布。

水文信息的采集与处理摘要：水文信息的采集与处理技术，包括水文测站的设立和水文站网的布设；水λ、流量、泥沙、水质等各种水文信息要素的观测；水文的调查方法；以及水文数据的处理方法和技术。

水文信息采集与处理是工程水文学中最基本的概念和方法（三）测站的设立。

具体选择测验河段时，主要考虑在满足设站的目的要求的前提下，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。

水文测站的建站包括测验河段和布设观测断面。

断面控制的原理：在天然河道中，由于地质或人工的原因，造成河段中局部地形突起，使得水面曲线发生明显转折，形成临界流，从而构成断面控制。

河槽控制：水λ流量关系要靠一段河槽所发生的阻力作用来控制，如河段的底坡、断面形状、糙率等因素比较稳定，则水λ流量关系也比较稳定。

水文测站布设：基线、水准点、各种断面即基本水尺断面、流速仪测流断面、浮标测流断面及比降断面。

二、收集水文信息的途径及方法（一）驻测。

为了提高水文信息采集的社会效益和经济效益，一般都采取驻测、2时，4λ，以及汛期水λ要素摘¼表。

（三）流量测验。

流量反映水资源和江河、湖泊、水库等水体水量变化的基本数据，也是河流最重要的水文特征值。

用各种流量测量方法得到的资料，分析江河流量变化规律，为国民经济各部门服务。

测流量方法：流速面积法、水力学法、化学法、物理法及直接法。

（四）流速仪法测流。

河流各断面的形态、河床表面纵波、河道弯曲等情况，对断面内各点流速产生影响，因此在过水断面上，流速在水平及垂直方向的λ置不同而变化，因此流速仪法测流就是将水道断面划分为若干部分，用普通流量方法测算出各部分断面的面积，用流速仪测流速并计算各部分面积上上的平均流速，两者的乘积即部分流量，各部分流量的和为全断面的流量。

①断面测量。

在断面上布设ÿ条测国民经济部门应用。

（一）稳定的水λ流量关系曲线。

即在一定条件下水λ和流量之间单值函数关系。

不稳定的水λ流量关系曲线：即在测验河段受断面冲淤、洪水涨落、变动回水或其他因素的个别或综合影响，使水λ与流量间的关系不呈单值函数关系。

水文学各章重难点
第一章绪论
重点：水文学概念
难点：水文现象的基本规律及其研究方法。

第二章水文循环与径流形成
重点：掌握水文循环的概念；水量平衡计算；径流的形成过程。

难点：径流的形成过程。

第三章水文信息采集与处理
重点：水文测站的设立和水文站网的布设原则；水位、流量、泥沙等各种水文信息要素的观测方法。

难点：流量的观测。

第四章水文统计
重点：频率曲线的参数估计；水文频率计算的适线法；
相关分析直线回归方程的计算。

难点：理论频率曲线的计算和回归方程的推求。

第五章设计年径流量
重点：设计年径流量和年内分配计算。

难点：同倍比和同频率法计算年内分配。

第六章由流量资料推求设计洪水
重点：设计洪峰流量和设计洪量的的推求，设计洪水过程的推求。

难点：不连续系列经验频率计算。

第七章按降水资料推算设计洪峰流量
重点与难点是径流的形成过程；小流域面积设计暴雨洪峰流量公式。

第八章地下水的储存与循环
重点：岩石的水理性质；含水层和隔水层；地下水的类型；地下水的循环。

难点：地下水的循环。

第九章地下水的运动
重点：是地下水运动的特征及其基本规律；地下水流向井的稳定运动。

难点：地下水流向井的计算。