水库水文水工资料采集分析
水文资料的搜集整理，是水利事业的一个重要组成部分，采搜集过程的合理记录，精确计算，对水文整编精度的提高，资料整编的完整性，起着重要作用，文章着重写了水库蒸发降水资料，大坝位移资料、大坝浸润观测数据采集整理，成果初步分析。
标签：数据搜集；数据整理；成果分析
作者结合自己从事二十六年的水利工作经验，下面就水库日常水文水工资料采集和分析整理工作进行梳理论述。
1 原始数据的采集，计算，整理
数据的采集和整理，从内容上讲包括：蒸发包括：E601型蒸发器蒸发量和20厘米口径蒸发器蒸发量；降水资料整理；蒸发量-降水量对照图的制作；水流沙资料：（坝上日水位，日平均水位，总出库流量；日平均出库流量；输水管数据；水文要素摘录）。还包括：大坝渗漏检测，渗压观测，渗流数据的采集，计算，对比；大坝变形观测：（大坝垂直位移，水平位移）资料的观测和整理。
1.1 蒸发和降水的观测
蒸发包括：20cm口径蒸发器蒸发量和E601型口径蒸发器蒸发量，每早8点定时观测，原则上，每日的小蒸发量要大于大蒸发量。
降水数据观测：每年的10月1日早8点～次年6月1日早8点，按两段制观测；6月1日早8点～10月1日早8点，按8段制观测；如遇大雨或暴雨，随时观测记录。
1.2 水流沙观测
水流沙观测包括：坝上水位观测，进库流量观测记录，泄洪流量观测记录，坝下水位记录。输水管水位观测，流量记录，渗漏流量的监测数据记录，水文要素的摘录。
坝上水位观测，每日按二段制定时观测记录。如遇阴雨天，或上游来洪时，可自动调整观测时间和频率。
输水管水位和流量的测记：每日早8点记录输水管水位，人工测量。每年年初和次年年尾数据必须一致。
水文要素摘录：是把每年1月1日0时0分，12月31日24时0分，每月1日，11日，21日，早8时的坝上水位，相应库容，出库流量数据摘录下来；同
水文分析与计算 第二章洪峰和时段洪量频率分析 水文过程的随机特性描述 洪水资料的分析和处理 历史洪水的调查和考证 设计成果的合理性分析 抽样误差和安全修正值 第三章防洪安全设计和设计洪水 防洪水文设计概念 设计频率（标准）与设计洪水概念 设计洪水过程线 设计洪水的地区组成 入库设计洪水和分期设计洪水 第四章设计暴雨分析计算 暴雨特性分析 点暴雨频率计算 面暴雨量频率计算 设计暴雨时空分布计算 由设计暴雨推求设计洪水 第五章小流域设计洪水计算 小流域设计洪水计算特点、方法 小流域设计暴雨 推理公式推求设计洪水 水科院推理公式 设计洪水过程线 地区经验法推求设计洪水 第六章可能最大暴雨/洪水（PMP/PMF）计算 概述 可降水量计算 PMP推求 短历时PMP PMP等值线图应用 第七章设计年径流及其分配 概述 年径流的影响因素分析 设计年径流计算的一般方法 缺乏资料时设计年径流计算 设计枯水径流计算 负偏（Cs<0）分布的频率计算
第二章洪峰和时段洪量频率分析 1.洪水资料的分析处理：洪水资料的选样→洪水资料的审查→洪水资料的插补延长→洪水资料代表性分析方法。 （一）洪水资料的选样： （1）年最大值法：每年选取一个最大值，n年资料可选出 n项年极值，包括洪峰流量和各种时段的洪量。 （2）年多次法：每年选取最大的k项，则由n年资料可选出n*k项样本系列，k对各年取固定不变，如k=3、5等。 （3）超定量法：选定洪峰流量和时段洪量的阀值Q mo、W to，超过该阀值的洪水特征均选作为样本，每年选出的样本数目是变动的。 （4）超大值法：将n年资料看作一连续过程，从中选出最大的n项。（相当于以第n项洪水为阀值的超定量法） 对一般水利工程：采用年最大取样；对城市雨洪排水和工矿排洪工程：年多次法。 （二）洪水资料的审查（“三性审查”） （1）可靠性分析：主要审查由于人为或天然原因的造成的资料错误或时空不合理现象。审查的具体内容一般包括： 1）水位资料的审查：了解水位基准面的情况，水尺零点高程有无变化，检查施测断面有无变动。 2）检查流量测验情况：检查测验方法、仪器等情况。如断面布设是否合理、浮标测流系数是否合理、水位流量关系有无问题，特别是水位流量关系曲线的延长部分是否合理。 3）检查上下游河岸整治、溃堤、分洪、改道、堵口等情况及人类活动的情况。 （2）一致性分析：样本是否来自同一总体。 不一致原因： 1）上游修建水库蓄水，改变原天然洪水、径流过程； 2）大洪水情况下分洪或发生决口、溃堤； 3）气候变化、下垫面覆被/土地利用变化。 分析方法：水量平衡原理修正、相关关系修正、水文模型修正。 （3）代表性分析：代表性是指样本与总体接近的程度。 其他条件相同时，样本容量越小，抽样误差愈大；提高样本代表性的主要途径是增加样本长度；方法：历史洪水调查、插补延长、古洪水探测。 （三）洪水资料的插补延长 （1）根据上下游测站的洪水特征值进行插补延长 （2）利用本站峰量关系进行插补延长 （3）利用降雨径流关系进行插补延长 （4）根据相邻河流测站的洪水特征值进行延长 注意事项： 1）参证站和设计站在成因上有密切的联系，参证站具有充分长的资料，两站有一段相当长的平行观测资料 2）插补系列的项数一般不宜超过实测项数n，最好不超过n/2 3）外延不宜太远：对洪水，一般不超过实测资料的30％ 4）相关密切, ρ＞0 2.洪水调查的意义： （1）增加样本容量，提高代表性。；
河长：指干流的自然弯曲长度以千米计。河床：谷底的过水部分。集水面积：河流某断面以上的分水线以上包围的面积。影响径流的因素：气候因素地理因素人类活动。径流量：在一定时期内通过河流某一断面的总水量。径流深：把径流量均匀的铺在整个流域面积上所相当的水层深度。降雨量的成因：空气中要有水气空气上升要有动力。流量测量断面测量流速测量流量计算。水文现象的规律性必然性偶然性。均方差表示各分量分布在均值两侧的离散程度。总体：随机变量的总体样本：总体中的一部分随机变量。抽样误差：以样本的统计参数代替总体的同意特征参数必然会产生一定的误差这种由随机变量而引起的误差。经验频率的计算公式：P/N+1X100%。统计参数X均Cv Cs对频率曲线的影响：1由Xp=KpX知当Cv,Cs值不变时改变X均时曲线形状不变只是Xp沿纵坐标上下移动均值越大频率曲线的位置愈上坡度越陡反之亦然。2 Cv的影响X均和Cs不变Cv值越大频率曲线的变幅越大频率曲线的坡度变得陡峻反之频率曲线坡度变的平坦当Cv值小到0时则频率曲线变成K=1的一条直线3当X均Cv不变时Cs增大频率曲线的坡度长端变陡下变平中段凹成弯性反之曲线变化趋势相反。年径流变化的特性：1、年径流具有大致以年为周期的汛期与枯季交替变化的规律2、年径流量在年际间变化很大，有些河流丰水年径流量可达平水年的2~3倍，枯水年径流量仅为平水年的1/10~1/5。3、年径流量在多年变化中有丰水年组交替出现的现象。配线法（相关法）：具有长期（短期）实测资料的设计年径流量分析计算。水文资料的审查：包括对实测年径流量系列进行可靠性、一致性和代表性的审查。设计代表年法，代表年的选择的两条原则：1、选取年径流量与设计值相接近的年份作为代表年。2、选取对工程较为不利的年份作为代表年。洪水三要素：洪水总量，洪峰流量，洪水过程线。设计洪水：水利水电工程所依据的设计标准。特大洪水处理：连续些列：数学期望公式P=M/N+1*100%，不连续系列：分别处理法、统一处理法。设计洪水过程线的推求方法：1、固定频率放大法2、同倍比放大法。净雨：流域上的降雨扣除各种损失后剩余的水量将通过各种途径流出流域出口断面，这部分雨量流称为净雨。设计净雨的推求方法：1、径流系数法2、降雨径流相关图法3、初损后损法。缺乏实测材料的设计年径流量计算：水文比法和等值线图法。相关关系：研究两个或多个随机变量之间的联系。降水的类型:1、锋面雨2、地形雨3、对流雨4、热带气旋雨。降雨的基本要素：降雨量，降雨历时，降雨时段、降雨强度，降雨面积，降雨中心，降雨方向。降雨量：是一定时段内降落在某一测点或某一流域面积上的降水深度以米计。降雨历时：指降雨自始至终所持续的实际时间。降雨强度：单位时间内的降水量。流域平均降雨量的计算方法:算术平均法多边形法等雨量线法.。水文资料的主要来源:水文年鉴水文数据库水文手册水文图集和各种水文调查资料。频率曲线分为两种1根据实测水文资料直接点绘的频率曲线叫经验频率曲线2为了配合经验频率曲线点群外延频率曲线而提供的一种以数学方程式表示的频率曲线称为理论频率曲线。水文学：研究地球上各种水体的形成运动变化规率以及地理分布的科学。工程水文学：将水文学的基本理论与方法应用于工程建设的一门技术学科。水文现象的特点：不重复性周期性地区性。水文学的分析方法：成因分析法数理统计法地区综合法。水循环：存在于地球上各种水体中的水，在太阳辐射和地心引力的作用下，以降水蒸发，入渗和径流等方式进行往复交错的流动过程。水量平衡：对于任意区域在任意时段内，来水量等于出水量与区域蓄水变量之和。河流：接纳汇集地面和地下径流的天然泄水道是水文循环的必经之途。河系（水系）：河流分为支流与干流，构成脉络相通的泄水系统。河系的形态分类：扇形水系羽形水系平行水系混合水系。流域：指河流某断面汇集水域的区域。流域面积：以地面分水线所包围的面积为积水面积，也称。流域长度：流域的几何中心轴长。河川径流：指降落在流域表面上的降水途经地面及地下流入河川流出流域出口断面的水量，分类：1、地表径流2、表层流3、地下径流。径流的形式：1、产流阶段2、汇流阶段。径流的表示方法：1、流量Q2、径流量W3、径流深R4、径流模数M5、径流系数a。加大出口调度运行方式：1、立即加大出力2、后期集中加大出力3、均匀加大出力。可调余水量：在水电站实际运行过程中，供水期初总是先按保证出力图工作，但运行至时，发现水库实际水位比该时刻水库上调度线相应的水位高出△E，相应于△E的这部分水库蓄水。水库调度全图：防洪与兴利的调度图是绘制在一起的。水库优化调度的基本内容：根据水库的入流过程，遵照优化调度准则，运用最优化方法，寻求比较理想的水库调度方案，使发电，防洪，灌溉，供水等各部门在整个分析期内的总效益最大。水库优化调度准则:1、在满足电力系统水电站群，保证出力一定要求的前提下，使水电站群的年发电量期望值最大。2、对火电为主，水电为辅的电力系统中的调度，调频电站，使水电站供水期的保证电能值最大3、对水电为主，火电为辅的电力系统中的水电站，使水电站群的总发电量最大，或者使系统总燃料消耗量最小，也有用电能损失最小来表示的。频率与重现期关系：研究暴雨洪水时设计频率P<50%则T=1/P 研究枯水问题事P>50%T=1/1-P。水电站最大工作容量：指设计水平年电力系统负荷最高时水电站能担负的最大发电容量。满足电力系统正常工作的基本要求：1、系统电力平衡2、系统电量平衡3、容量平衡。水库消落深度：在一般情况下，水库水位将在正常落水位与死水位之间变动其变幅即为。极限死水位：当遇到特别枯水年份或者发生特殊情况时，水库运行水位允许比设计死水位还低些。备用库容：在设计死水位与极限水位之间的库容。防洪极限水位E限与设计洪水位E设和正常蓄水位之间的相互关系：1、防洪限制水位与正常蓄水位重合2、设计洪水位和正常蓄水位重合3、介于上述两种情况之间的情况。水电站的出力：指发电机组的出线端送出的功率，一般以千瓦作为计算单位。水电站的保证出力：指水电站在长期工作中符合水电站设计保证率要求的枯水期内的平均出力。水电站的技术特性：1、水电站的出力和发电量是随天然径流量和水库调解能力而又一定的变化。2、一般水库具有综合利用任务，但各部门的用水要求不同。3、水能是在生性能源，水电站的年运行费用与所产生的电能无关。4、水电站机组开停灵便，迅速，以停机状态到满负荷运行仅需要1~2分钟时间，并可以迅速改变出力的大小，以适应负荷的强烈变化，从而保证系统周波的稳定。5、水电站的建设低点要受水能资源，地形，地质条件的限制。水资源：是指可利用或有可能被利用的水源，这种水源应当有足够的数量和可l用的质量，并在某一地点为满足某种用途而得以利用。水资源的特点：1流动性2、多用途性3、公共性4、永续性5、利于害的两重性。河川水能资源的基本开发方式：1、坝式2、引水式3=混合式4、跨流域开发方式5、集水网道式开发方式6、潮汐发电方式7、抽水蓄能发电方式。安全泄量：在河水不发生漫溢或提防不发生溃决的 前提下，河床能安全通过的最大流量。径流调节：按人们的需要，通过水库的蓄水，泄水作用，控制径流和重新分配径流。水域污染：如果侵入天然水体的有害物质，其种类和浓度超过了水体自净能力，并且超过了人或有益生物的耐受能力，就会使水质恶化到危害人或有益生物的健康与生存的程度。洪水调节：为了拦洪蓄水，消减洪峰而进行的径流调节。水库面积（容积）特性：水库水位与水面面积（容积）的关系曲线。水库的水量损失：蒸发损失，渗漏损失，结冰损失。充利调节分类：1、按调节周期分类：日调节，周，年，多年2、按水库任务分类：第一任务径流调节，综合利用径流调节。按水质供水方式分类：固定供水，变动供水4、其他分类反调节，单一水库补偿调节，水库群补偿调节。
水文分析与计算 1 旧石马河基本概况 旧石马河位于石马河西侧，原为石马河河道，1966年东深供水工程建设时兴建了部分新河道，现该河道主要排除区内西侧大部分地区的雨水，为天然土渠。全流域面积17.8km2，干流河长6.3km，河道加权平均坡降1‰，旧石马河排站以上面积16.8km2，干流河长5.6km，河道加权平均坡降1.4‰。建塘水闸至环城路段长约3.8km，河底宽约30～90m。主要支流有东岸涌、湖头水、新湖水、面前湖水等。旧石马河部分跨河建筑物过水断面狭窄，还有很多地段房屋建在渠道上，严重缩窄了渠道断面，影响泄洪。 2 水文资料情况 桥头镇没有水文观测站及气象观测站，仅在镇水利所设有雨量观测设施。本次收集了镇水利所1993～2007年共15年的日降雨观测资料和东莞市气象局1957～2005年降雨观测资料及历年最大1日降雨量。因镇水利所观测资料序列较短，且没有经过整编，本次仅采用收集到的东莞市气象局观测的1957～2005年资料分析桥头镇的降雨特征。 3 暴雨及洪水特性 暴雨类型主要有锋面雨和台风雨，锋面雨一般发生在4～6月，降雨范围和强度大、历时长；台风雨一般出现在7～9月，降雨范围小、历时短，强度大。一次降雨持续时间多在三日以内，以一日为主。
从降雨量及降雨过程特征分析可知，造成局部地区洪涝灾害的降雨主要为短历时暴雨，其特点是暴雨历时短而强度大。 本地区洪水由暴雨形成，洪水出现时间与暴雨出现时间相一致，也大多发生于4～9月。 4 设计暴雨计算 （1）实测暴雨成果 根据东莞市气象局资料，以及东莞其他站点最大1日与最大24h 暴雨，分析得最大24h暴雨与最大1日暴雨换算系数为1.1，求得东莞市1957～2005年历年最大24h暴雨系列，采用PIII型曲线进行适线分析，得到设计暴雨参数和设计结果（表1）。 表1 东莞市最大24h暴雨频率分析成果 （2）等值线成果 设计洪水分析计算需要有不同历时暴雨，但短历时暴雨的实测资料一般完整性较差，也难于收集，因此，采用《广东省暴雨参数等值线图》（2003年版）（以下简称《等值线图》查算不同历时的暴雨参数。 根据桥头镇中心位置，查《广东省暴雨径流查算图表》（以下简称《图表》）和《等值线图》，求得不同时段暴雨均值和变差系数，结果见表2。
水文分析与计算 不同工程要求估算的水文设计特征值不尽相同。桥梁工程要求估算所在河段可能出现的设计最高水位和最大流量,以便合理决定桥梁的高程和跨度;防洪工程为权衡下游和自身的安全、经济和风险，要求估算工程未来运行时期可能遇到的各种稀遇的洪水；灌溉、发电、供水、航运等工程需要知道所在河流可能提供的水量和水能蕴藏量，以确定灌溉面积、发电量、城市或工矿企业供水量和航运发展规模。工程的运行时期可长达几十至几百年，不可能象水文预报那样给出该时期内某一水文特征值出现的具体时间和大小，而是用水文统计的方法，估算在该时期中可能出现的某一设计标准的水文特征值。 一般说，运用水文统计方法所依据的样本很少，抽样误差较大，往往不能满足生产需要。因此，不能单纯根据工程所在地点的水文资料进行计算，还必须对计算过程和计算结果进行充分的合理性分析，才能较可靠地求得工程所在地的设计水文数据。因此，也常称水文计算为水文分析与计算。 一、设计年径流计算 即估算符合设计标准的通过河流某一指定断面的全年和各时段的径流量及其月旬分配，为水资源开发利用的水利规划和工程设计提供科学依据。计算主要内容包括：①各种
设计标准的年最大设计洪峰流量和不同时段设计洪量;②符合设计要求的洪水过程线;③当梯级水库或单一水库下游有防洪要求时，拟定一种或几种满足设计要求的设计洪水的地区组成；④年内不同时期（如某些月份、或丰水期、枯水期和施工期等）的设计洪水。 二、设计洪水计算 即计算符合某一地点指定的防洪设计标准的洪水数值，为防洪规划或防洪工程设计提供可靠的水文数据。 计算的主要内容有：①各种历时的设计地点的雨量或流域平均面雨量；②它们的时程分配和地区分布;③大型工程和重要的中小型工程,还要求估算指定流域的可能最大暴雨，供推算可能最大洪水之用。 三、设计暴雨计算 并根据设计暴雨计算结果，推求相应的设计洪水和涝水。算主要内容有：确定某一设计标准的各年输沙量及其年内分配，以估计水库库容减少情况和工程寿命；估算水库和它的上下游河道冲淤变化，为水工建筑物布设和水库运用方式的确定提供依据。例如，通过合理布设排沙底孔和规定水库运用方式，有助于利用异重流排沙（见河流泥沙、水库淤积）。
水文分析：根据DEM提取河流网络，计算流水累积量、流向、根据指定的流域面积大小自动划分流域 水文分分析工具 有两种途径使用水文分析功能： (1)通过Arctoolbox：水文分析工具位于[Spatial Analyst Tools]>>[Hydrology]之下 如果Hydrology 工具 集没有出现，可以选中 某个工具箱后新建一 个工具集[Hydrology]， 然后右键点新建的工 具集，在出现的菜单中 执行[添加]>>[工具] 会出现如右图所示的 对话框，将需要的水文 分析工具添加到上面 新建的工具集中。 (2)另一种方法是添加[Hydrology]工具栏到ArcMap中。 在ArcMap中执行菜单命令：[工具]>>[定制] 命令
点击[从文件添加]按钮 找到esrihydrology_v2.dll 文件 注意：这个文件通常是在ArcGIS的安装路径下，默认的情况是[C:\Program Files\ArcGIS\DeveloperKit\samples\SpatialAnalyst\HydrologicModeling\Visu al_Basic] [Hydrology Modeling]工具条就被加载到ArcMap，在其前面的检查框上打上勾，如下图所示。[Hydrology Modeling]工具条就可以显示在ArcMap中
注意：以下的练习基于Hydrology Modeling 工具 1. 数据基础：无洼地的DEM 在ArcMap中加载DEM数据，执行工具条[Hydrology Modeling]中的菜单命令[ Hydrology ]>>[ Fill Sinks]，在出现的对话框中将[Input Surface]参数指定为“DEM” 确定后得到无洼地的DEM数据：[ Filled Sink1 ]
水文计算 1.水文现象的基本特征及水文学的研究方法是什么. 基本规律（1）成因规律（确定性规律） （2）统计规律（随机性规律） （3）地区性规律 研究方法成因分析法、数理统计法、地理综合法 2.流域平均雨量计算有哪几种方法. 算数平均法、泰森多边形法、等雨量线图法 3.径流有哪些表示方法. 流量（Q）：单位时间通过河流某断面的水量 径流量（W）：时段?t内通过河流某一断面的总水量 径流深（R）:径流量平铺在整个流域面积上的水层深度 R=QT/1000F 径流模数(M):流域出口断面流量与流域面积的比值 M=1000Q/F 径流系数（α）:某一时段的径流深与相应的降雨深度的比值 α =R/P 4.生么是概率、频率？二者的关系。 概率：表示随机事件出现的可能性或几率，是用来度量可 能性大小的数值，常用百分数表示。 频率：一定程度上反映了事件出现的可能性大小。 二者关系:概率是理论值，是固定不变的，可以按照公式预先计
算出来。具有先验性；而频率是计算值，是可变的（具有明显的随机性）、试验的（不符合古典概率公式的事件，他们的概率只能通过多次观测试验来推求）。概率是指随机变量某值在总体中的出现机会；频率是指随机变量某值在样本中的出现机会。当样本足够大时，频率具有一定的稳定性；当样本无限增大时，频率趋于概率。因此，频率可以作为概率的近似值。 5.重现期（T ）与频率（P ）有什么关系，P=80%的枯水年，其重现期(T)为多少年？含有是什么。 频率与重现期的关系有两种： （1）当研究暴雨洪水问题时，研究的目的是防洪，一般设计频率P ＜50%，则 T=1/P (X ≥Xp) T---重现期 P---频率(%) (2)当考虑水库兴利调节研究枯水问题时，研究的目的是灌溉、发电、供水等兴利目的，更关心小于等于某一数值出现的可能性大小，设计频率P ＞50%，则 )(1)x x (11p p x x P P T ＜=≥-= P=80%的枯水年，（年）5%8011=-=T 它表示小于等于P ＝80%的枯水流量在长时期内平均5年出现一次。 6．在频率计算中，为什么要给经验频率曲线选配一条“理论”频率曲线？
浅谈水文资料代表性分析 摘要：水文资料代表性分析对计算成果及工程设计的精度有着重要的意义，本文在选取水文站径流系列资料的计算成果基础上，采用差积曲线法、长短系列统计参数对比分析法及累积平均法，分析其丰枯变化规律及特征值变化等特性，对该水文系列的代表性进行分析。 关键词：水文资料代表性统计参数 Abstract: analysis of the hydrological data representative of calculation result and the precision of the engineering design has the important meaning, this article in hydrological station runoff series material selection of the calculation results based on the poor product curve method, length series comparative analysis and statistical parameters cumulative average method, analyzes its abundant is variation rules and the characteristic value change and other characteristics of the hydrological series of representative for analysis. Keywords: hydrological data representative statistical parameters 水文资料是水文分析计算的依据，它直接影响着工程设计的精度，因此，对于工程设计所使用的水文资料必须进行可靠性、一致性及代表性审查。工程设计所依据的资料一般是各水文站点的实测资料，由于各水文站点的资料每年都会经过主管部门的整编及审查，其资料的可靠性基本可以得到保证；对于一致性，若水文站的位置没有发生变化及站点上游没有新建大型的蓄水、引水工程，经过分析后，资料的一致性也可以得到解决。在应用数理统计法进行水文计算时，计算成果的精度决定于样本对总体的代表性，代表性高，计算精度则相对较高，因此，资料的代表性审查对计算成果的精度有着重要意义。本文是在选取的水文站点径流计算结果基础上，分析其系列代表性。 1合江水文站径流计算成果 合江水文站为鉴江支流罗江流域控制站，水文站控制集雨面积1901km2，河段长度95km，平均坡降0.238‰。合江水文站主要观测项目有水位、流量、降雨等，自建站以来资料记录、收集完整，有1960年以来连续的长系列径流资料，本次收集有该站1960年~2009年共50年实测径流资料，数据见表1。 表1 合江水文站实测径流资料(1960-2009)
第十一章 水文分析 水文分析是DEM 数据应用的一个重要方面。利用DEM 生成的集水流域和水流网络，成为大多数地表水文分析模型的主要输入数据。表面水文分析模型应用于研究与地表水流有关的各种自然现象如洪水水位及泛滥情况，或者划定受污染源影响的地区，以及预测当某一地区的地貌改变时对整个地区将造成的影响等，应用在城市和区域规划、农业及森林、交通道路等许多领域，对地球表面形状的理解也具有十分重要的意义。这些领域需要知道水流怎样流经某一地区，以及这个地区地貌的改变会以什么样的方式影响水流的流动。 基于DEM 的地表水文分析的主要内容是利用水文分析工具提取地表水流径流模型的水流方向、汇流累积量、水流长度、河流网络（包括河流网络的分级等）以及对研究区的流域进行分割等。通过对这些基本水文因子的提取和基本水文分析，可以在DEM 表面之上再现水流的流动过程，最终完成水文分析过程。 本章主要介绍ArcGIS 水文分析模块的应用。ArcGIS 提供的水文分析模块主要用来建立地表水的运动模型，辅助分析地表水流从哪里产生以及要流向何处，再现水流的流动过程。同时，通过水文分析工具的应用，也可以有助于了解排 水系统和地表水流过程的一些基本的概念和关键的过程，以 及怎样通过ArcGIS 水文分析工具从DEM 数据上获取更多的 水文信息。 图11.1 ArcToolBox 中的 水文分析模块 ArcGIS9将水文分析中的地表水流过程集合到 ArcToolbox 里，如图11.1所示。主要包括水流的地表模拟过 程中的水流方向确定、洼地填平、水流累计矩阵的生成、沟 谷网络的生成以及流域的分割等。 本章1至5节主要是依据水文分析中的水文因子的提取 过程对ArcGIS 中的水文分析工具逐一介绍。文中所用的 DEM 数据在光盘中chp11文件夹下的tutor 文件夹里面，每 个计算过程以及每一节所产生的数据存放在tutor 文件夹的 result 文件夹里面，文件名与书中所命名相同，读者可以利用 该数据进行参照联系。第6节主要是提供了三个使用水文分 析工具以及水文分析思想的实例。 11.1 无洼地DEM 生成 DEM 被认为是比较光滑的地形表面的模拟，但是由于内插的原因以及一些真实地形
1.洪水资料的分析处理：洪水资料的选样→洪水资料的审查→洪水资料的插补延长→洪水资料代表性分析方法。 （一）洪水资料的选样： （1）年最大值法：每年选取一个最大值，n年资料可选出 n项年极值，包括洪峰流量和各种时段的洪量。 （2）年多次法：每年选取最大的k项，则由n年资料可选出n*k项样本系列，k对各年取固定不变，如k=3、5等。 （3）超定量法：选定洪峰流量和时段洪量的阀值Q mo、W to，超过该阀值的洪水特征均选作为样本，每年选出的样本数目是变动的。 （4）超大值法：将n年资料看作一连续过程，从中选出最大的n项。（相当于以第n项洪水为阀值的超定量法） 对一般水利工程：采用年最大取样；对城市雨洪排水和工矿排洪工程：年多次法。 （二）洪水资料的审查（“三性审查”） （1）可靠性分析：主要审查由于人为或天然原因的造成的资料错误或时空不合理现象。审查的具体内容一般包括： 1）水位资料的审查：了解水位基准面的情况，水尺零点高程有无变化，检查施测断面有无变动。 2）检查流量测验情况：检查测验方法、仪器等情况。如断面布设是否合理、浮标测流系数是否合理、水位流量关系有无问题，特别是水位流量关系曲线的延长部分是否合理。 3）检查上下游河岸整治、溃堤、分洪、改道、堵口等情况及人类
活动的情况。 （2）一致性分析：样本是否来自同一总体。 不一致原因： 1）上游修建水库蓄水，改变原天然洪水、径流过程； 2）大洪水情况下分洪或发生决口、溃堤； 3）气候变化、下垫面覆被/土地利用变化。 分析方法：水量平衡原理修正、相关关系修正、水文模型修正。（3）代表性分析：代表性是指样本与总体接近的程度。 其他条件相同时，样本容量越小，抽样误差愈大；提高样本代表性的主要途径是增加样本长度；方法：历史洪水调查、插补延长、古洪水探测。 （三）洪水资料的插补延长 （1）根据上下游测站的洪水特征值进行插补延长 （2）利用本站峰量关系进行插补延长 （3）利用降雨径流关系进行插补延长 （4）根据相邻河流测站的洪水特征值进行延长 注意事项： 1）参证站和设计站在成因上有密切的联系，参证站具有充分长的资料，两站有一段相当长的平行观测资料 2）插补系列的项数一般不宜超过实测项数n，最好不超过n/2 3）外延不宜太远：对洪水，一般不超过实测资料的30％ 4）相关密切, ρ＞0
水文水资源工作现状分析及应对措施 摘要：随着人们生产建设活动的不断增多，各地生态环境污染以及洪涝灾害现 象也变得日趋严重，为了改善这种严峻的局面，我国水文水资源工作必须从全局 角度出发，要对现有的问题进行深入分析，要结合分析结果，制定出一系列行之 有效的解决措施，这样才能从根本上提高水文水资源的工作效率，使其在防灾减 灾方面发挥出最大化的实效作用。 关键词：水文水资源工作；现状分析；应对措施 近年来，我国生态环境遭受到了严重的破坏，导致各种自然灾害频频发生。 基于此，水文水资源工作就显得尤为重要，相关管理部门必须对其给予高度的重视，不断健全现有的水文水资源监测管理系统，大规模发展水利工程，并针对所 存在的管理问题制定出有效举措施，实现保护生态环境、抵制洪涝灾害的可持续 发展目标。 1水文水资源工作现状分析 现阶段水文水资源工作效率偏低。虽然我国水资源总量在全球中位居前列， 但实际中水资源有效利用率偏低，特别是工业与农业用水中存在严重的浪费情况，甚至部分地方本身就用水紧张，但却存在肆意浪费。这些问题都说明我国水文水 资源管理效率偏低，存在较大的提升空间。农业用水占到我国总用水量的 80% 左右，典型的用水大户，但整体利用手段较为落后，比如灌溉中大多采用大水漫灌 的方式，大量水分被蒸发，造成水资源的严重浪费。国家相关部门统计数据显示：国内平均渠系利用系数仅为 0.45 左右，灌溉水利用系数为 0.65 左右，灌水利用 系数仅为 0.45 左右。与发达国家相比存在较大的差距。再者国内工业用水利用率 已达到 50%，但依旧存在巨大的上升空间。其次水文水资源工作中存在体制方面 的问题。水资源管理体制相对落后，尚没有构建以经济手段为主的管理体制，水 文水资源工作依旧处于相对分散的状态，没有形成统一的管理体系。这种分散的 水资源管理体制造成水资源浪费与水体污染情况的存在。 2水文水资源工作中存在问题分析 2.1资金短缺 水文行业具有较大的公益性，其经济收入十分微薄，且还要兼具汛期测报业务，所以仅依靠现有的经费，难以满足日常工作的顺利开展。虽然我国对于水文 水资源研究工作给予了高度的重视，但在资金扶持方面却存在很多不合理的地方，使得所拨经费只能维持基础工作，要想进行一些相关的科学研究，则经常会出现 捉襟见肘的现象。 2.2技术落后 目前，我国水文监测设备和技术，较发达国家相比，仍处于落后状态，使得 所获取的水文数据无论是在准确性方面，还是在实效性方面都要低于国际标准， 因此，只有引进高科技的水文监测系统和监测技术，才能增强我国水文监测水平，使其相关数据达到最高标准。针对这种技术落后的现象，有关人士做出了详细的 调查，主要原因就是因为对水文工作缺少足够的资金扶持所致，再加上传统思想 观念束缚过重，认为现代化管理就是增加资金成本，所以导致现有的监控设备和 管理技术根本满足不了现下水文工作的发展需求。 3解决策略 3.1建立完善的管理队伍 要想提高水文工作效率，发挥其减灾防灾的控制功能，首要任务就是要从加
附录 C （资料性附录） 流量资料分析及处理 C.1 河道流量及水位流量关系 C.1.1 河道流量指单位时间内通过河渠某一过水断面的水体体积。河道流量资料整编是水文资料整编的一项重要工作。要完整、准确推算河道流量，必须结合测站特性，在分析河道水位流量关系的基础上，选择适宜的流量推算方法。 C.1.2水位流量关系指河渠中某断面的实测流量与其相应水位之间所建立的相关关系，是推算河道流量的主要依据，相应水位一般指基本水尺断面水位。 C.1.3天然河道上，水位流量关系受各种不同水力因素的影响，关系及变化是复杂的。主要分稳定的，不稳定的两类。稳定的水位流量关系为单一线，断面稳定、控制良好；不稳定的水位流量关系指水位与流量间关系不呈单值函数关系，断面不稳定，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。 C.1.4 稳定的水位流量关系 a ）稳定的水位流量关系应是同一水位只有一个相应流量，其关系呈单一曲线，并应满足曼宁公式。 V???=1 R23s12（C.1） n Q=AV?（C.2） 式中Q——流量，m3/s； A——断面面积，m2； — V?—断面平均流速，m/s； n——河床糙率； R——水力半径，m，通常用平均水深d代替； s——水面比降。 b）水位流量关系维持稳定，必须具备下列条件之一： 1) 断面面积、水力比降和糙率等水力因素在同一水位时，维持不变； 2) 在同一水位时，上述各因素虽有变动，但其变动对水位流量关系的影响可以互相补偿。 c ）对于测站控制良好，各级水位流量关系都保持稳定的测站，且定线允许误差符合本
标准要求的，可采用单一曲线法定线推流。 C.1.5 受冲淤影响的水位流量关系 a ）水位流量关系受到冲淤变化的影响，使过水断面面积发生变化，从而影响水位流量关系。冲淤现象是复杂的，从冲淤发生时间的持续性分为经常性冲淤和不经常性冲淤；从冲淤前后过水断面面积变化情况分为普遍冲淤和局部冲淤。受经常性冲淤影响，测点分布散乱；受不经常性冲淤影响，测点随时间分布成几个相对稳定的带组；受普遍冲淤影响，测点分布呈纵向平移；受局部冲淤影响测点分布无规律。 b ）受冲淤影响的测站，定线推流前应进行断面分析工作。 c ）受冲淤影响的测站可采用临时曲线法、改正水位法、连时序法等定线推流。 C.1.6 受变动回水影响的水位流量关系 a ）由于测流断面下游水体水位的变化，使测流断面的比降发生变化，继而引起流量的变化，使水文流量关系点分布散乱。与不受回水顶托影响比较，同水位下的流量偏小。受变动回水的测站应重点关注河段上下游落差及水面比降变化，作为分析水位流量关系的主要因素。产生回水变动的原因一般有：支流测站受干流涨水的顶托；干流测站受下游支流涨水的顶托；下游水库、湖泊和海洋等水体水位的变化引起的顶托；下游渠道闸门的启闭；下游河道壅水或水草丛生的阻力及冰凌壅塞等。 b ）受冲淤影响的测站一般采用落差法、临时曲线法、连时序法、连实测流量过程线法等定线推流。 C.1.7 受洪水涨落影响的水位流量关系 a）受洪水涨落影响时，由于洪水波产生附加比降的影响。使洪水过程的流速与同水位下稳定流时的流速相比，涨水时流速增大，流量也增大；落水时，则相反。即涨水点偏右，落水点偏左，峰、谷点居中间。若依时序连接各点，则形成以峰、谷点连线为轴线的逆时针方向的绳套曲线。孤立的洪峰形成单式绳套；出现连续洪峰时，形成复式绳套。洪水的涨落率是分析水位流量关系的主要因素。 b）受洪水涨落影响的测站一般可采用绳套法、校正因素法等定线推流。 C.1.8 受混合因素影响的水位流量关系 a）受冲淤、变动回水、洪水涨落等混合影响的水位流量关系是较为复杂的。由于各种因素影响的作用不同，随时间和水情的变化，影响的程度也会发生变化，影响因素还可能相互转换。因此，水位流量、水位面积、水位流速关系均不稳定，关系点的分布是散乱的。 b）一般可采用连时序法、连实测流量过程线法定线推流。
水文水利计算是工程水文的重要组成部分，分为水文计算和水利计算。 根本任务 水文计算：分析水文要素变化规律，为水利工程的建设提供未来水文情势预估。 水利计算：拟定并选择经济合理和安区可靠的工程设计方案‘规划设计参数和调度允许方式。 一、水文计算的主要研究方法 ?设计标准 ?概率预估（PMP/PMF） ?研究进展 ?基于风险理论的防洪标准研究 ?气候变化和人类活动对设计成果的影响 ?不确定性新理论 二、水利计算的主要研究方法 ?水量调节 ?洪水调节 ?枯水调节 ?水能调节 一、水文过程的随机特性 水文现象同时存在“确定性过程”和“随机性过程”。 确定性因素和随机因素共同作用下的模型，统称为“随机模型”。 二、纯随机模型对水文过程的适用性 采用随机方法解决水文计算问题时，依据的是概率统计理论中的纯随机模型，即假设所研究的水文变量是独立随机地抽自同一客观总体，而这个总体是通过概率分布函数（或概率密度函数）来描述的。 水文频率分析计算的任务，就是根据水文变量的样本对总体进行统计（如参数估计、推求制定标准的设计值等）和推断（如假设检验、推求臵信限等）。 一、洪水资料的选样
指导思想：保证纯随机模型的适用性，独立同分布。 洪水三要素：洪峰、洪量、洪水过程。 选样方法： （1）年最大值法； （2）年多次法； （3）超定量法； （4）超大值法。 二、洪水资料的审查和分析 1.可靠性审查 2.一致性审查 3.代表新审查 三、洪水资料的插补延长 1. 根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补延长 ?点绘相关图； ?设计站洪水由上游几个干支流测站的洪水组成，应错时叠加； ?因受洪水展开和区间来水影响，考虑能反映上述影响因素的参数； 三、洪水资料的插补延长 1. 根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补延长 若设计断面资料短，甚至无资料，则无法直接建立相关关系，需要修正，其做法如下： （1）两者集水面积之差小于3%，中间无天然或认为分滞洪，可直接移用； （2）面积之差大于3%，但不大于10%～20%，且暴雨分布均匀，用面积进行修正； （3）若在上下游均有参证站满足要求，则可进行内插。 三、洪水资料的插补延长 2. 利用本站峰量关系进行插补延长 通常根据调查到的历史洪峰或由相关关系法求得缺测年份洪峰流量，利用峰量关系可以推求洪水总量。 3. 利用暴雨径流关系进行插补延长 通过扣损汇流计算，推求相应于一次暴雨过程的洪水过程线，进而计算其洪峰和洪量。 4.根据相邻河流测站的洪水特征值进行插补延长 一、洪水调查的意义 河流所发生的特大洪水包括实测特大洪水与历史洪水两种。所谓历史洪水是指过去已经发生，但未通过水文站测到的特大洪水。
工程水文设计 课程指示书 一、目的 希望同学们通过这次设计，能够综合运用工程水文学的知识，进一步熟悉水利工程设计中水文设计的过程和步骤，掌握水文基本资料的整理、径流分析计算、设计洪水计算等工程水文设计的主要环节。 二、资料 1 流域概况 滦河源于河北省丰宁满族自治县大滩镇孤石村东南部小梁山南坡，向北流经河北省沽源县进入内蒙古自治区的正兰旗，在正兰旗县城附近折向东，流入多伦县，称闪电河。在多伦县大河口附近纳入吐力根河后始称滦河，后南行复回丰宁县境内。 丰宁二级水电站坝址以上流域西、南侧为潮白河流域，北侧为内蒙古高原内陆河区，东侧为小滦河流域，流域面积10292km2。在多伦县大河口以上为内蒙古草原，高程在1300m～1400m，地形呈波状起伏，相对高差不大，河道比降约0.5‰，在正兰旗以上，河流多弯曲，水量较小，其下有黑风河、吐力根河、小河子河、羊肠河等支流汇入，水量渐丰。自大河口往下，河流进入坝缘山地过渡区，山高谷深，林木苍郁，河道变陡，比降约4‰。滦河上游流域水系见图1。 2 气象
丰宁二级水电站坝址以上流域，属中温带半干旱大陆性季风气候。春季天气多变，常有大风，干旱少雨；夏季受太平洋副热带高压和局地低气压影响，气候凉爽，多偏南风，降水集中；秋季降水渐少，昼夜温差增大，9月下旬气温就降到零度以下，出现霜冻，风力增加；冬季漫长，受蒙古高压和阿留申低压的控制，气候寒冷干燥，盛行西北风，多风雪。 多年平均气温为1.3℃，极端最高气温33.1℃，极端最低气温-35.8℃。7月份气温最高，多年平均17.8℃；1月份气温最低，多年平均为-18.1℃。 本流域降水量较少，工程区年降水在400～500mm之间。降水的年内分配不均，6～9月降水占全年的70%，冬季降水较少，12～2月降水量仅占全年的2.5%，且全部为固态降水。 工程区蒸发量较大，多年平均蒸发量为1458.5mm，折算成水面蒸发量为726.8mm。 流域内多大风天气，夏季偏南风居多，冬季以西北风为主，春季风速最大。根据鱼儿山气象站资料分析，多年平均风速为 4.2m/s，最大风速可达24m/s。 3 径流 丰宁二级水电站坝址处径流以雨水和冰雪融水补给为主，每年有两个丰水期，第一个丰水期为4月份，来水以冰雪融水为主；第二个丰水期为6～10月，主要来源于降雨。 丰宁二级水电站坝址位于丰宁水电站坝址下游14.5km，两电站的区间面积为90km2，仅占二级水电站控制流城面积的0.9%。根据《水利水电工程水文计算规范》(SDJ214-83)的规定，“当工程地点与设计站的集水面积相差不超过3%时，工程地点的径流设计值可直接采用设计站的径流分析成果”，故二级水电站坝址径流系列采用丰宁水电站审定的成果，即坝址处多年平均流量为7.61 m/s，多年平均径流量为2.4亿m3。
如何进行水文分析图 相关教程： DEM之坡度坡向分析 Arcgis下DEM水文分析（二） 第一步：需要的工具 1. BIGEMPA地图下载器（全能版已授权）下载地址： https://www.doczj.com/doc/b88173004.html,/bmsetup.rar 2. Global Mapper 14. 下载地址：Global Mapper 14.1汉化版.rar 3. ARCGIS下载地址： https://www.doczj.com/doc/b88173004.html,/article/e73e26c0cb5c1324adb6a791.html 第二步骤：通过BIGEMAP下载高程数据 1. 启动BIGEMAP地图下载器软件，查看左上角是否显示【已授权：所有地图】，如果没有该显示，请联系我们的客服人员。如下图所示： 2. 选择左上角属性选项，选择【高程】，如下图：
3. 选在你要的区域，双击下载，如下图所示： 4. 选择下载的级别，建议尽量下载16级的，16级为最好级别。如果16级不能勾选，请选择下载小一点的范围，高程为矢量数据，超过20M大小，一般电脑都很难处理生成的等高线。下载之后的数据为tiff格式，实际为dem高程数据。 6. 启动安装好的Global Mapper软件，启动中文版在安装好的目录下有个chs 或则chinese的启动图标，如下图所示： 7. 将下载好的高程数据（下载目录下的后缀为tiff格式）拖入到global mapper 中，如下图所示：
然后另存为【DEM】格式，如下图： 在弹出的对话框中选择【DEM】格式，如下图:
点击【确定】，保存。 在ArcMap中加载DEM数据，右击DEM图层，点击缩放至图层，显示全部。
水库水文水工资料采集分析 水文资料的搜集整理，是水利事业的一个重要组成部分，采搜集过程的合理记录，精确计算，对水文整编精度的提高，资料整编的完整性，起着重要作用，文章着重写了水库蒸发降水资料，大坝位移资料、大坝浸润观测数据采集整理，成果初步分析。 标签：数据搜集；数据整理；成果分析 作者结合自己从事二十六年的水利工作经验，下面就水库日常水文水工资料采集和分析整理工作进行梳理论述。 1 原始数据的采集，计算，整理 数据的采集和整理，从内容上讲包括：蒸发包括：E601型蒸发器蒸发量和20厘米口径蒸发器蒸发量；降水资料整理；蒸发量-降水量对照图的制作；水流沙资料：（坝上日水位，日平均水位，总出库流量；日平均出库流量；输水管数据；水文要素摘录）。还包括：大坝渗漏检测，渗压观测，渗流数据的采集，计算，对比；大坝变形观测：（大坝垂直位移，水平位移）资料的观测和整理。 1.1 蒸发和降水的观测 蒸发包括：20cm口径蒸发器蒸发量和E601型口径蒸发器蒸发量，每早8点定时观测，原则上，每日的小蒸发量要大于大蒸发量。 降水数据观测：每年的10月1日早8点～次年6月1日早8点，按两段制观测；6月1日早8点～10月1日早8点，按8段制观测；如遇大雨或暴雨，随时观测记录。 1.2 水流沙观测 水流沙观测包括：坝上水位观测，进库流量观测记录，泄洪流量观测记录，坝下水位记录。输水管水位观测，流量记录，渗漏流量的监测数据记录，水文要素的摘录。 坝上水位观测，每日按二段制定时观测记录。如遇阴雨天，或上游来洪时，可自动调整观测时间和频率。 输水管水位和流量的测记：每日早8点记录输水管水位，人工测量。每年年初和次年年尾数据必须一致。 水文要素摘录：是把每年1月1日0时0分，12月31日24时0分，每月1日，11日，21日，早8时的坝上水位，相应库容，出库流量数据摘录下来；同