第三章 水文测验

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水文调查

为弥补水文基本站网定位观测的不足或其他特 定目的，采用勘测、调查、考证等手段进行收 集水文信息的工作。
水文调查包括：水文要素、气候特征、流域自 然地理、河道情况、人类活动以及水旱灾情， 社会经济状况等方面。

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3.2 降水观测

降水量观测是水文要素观测的重要组成部分， 一般包括测记降雨、降雪、降雹的水量。


2
3.1 测站与站网

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得信息并 进行整理为即时观测信息，这些指定的地点称 为测站。
测站所测的项目主要有：降水、水位、流量、 水温、冰凌、泥沙、水质和地下水等。 只测其中部分项目的分别称为水位站、流量站 (也称水文站)、雨量站、蒸发站等。
工程水文学—
(第三章 水文信息采集与处理) 上海大学土木系 武亚军
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概述

水文信息采集与处理是研究水文信息的测量、 计算与数据处理原理和方法，是工程水文学的 重要基础。 水文信息包括：降水、水位、流量、水温、冰 凌、泥沙、水质和地下水等要素。
量测时间节点: (1)水文事件发生时;(2) 水文事 件发生后。
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雨量器观测记载资料的整理

有降水之日于8时观测完毕之后，立即检查观 测记载是否正确、齐全。如检查发现问题，应 加注统一规定的整编符号。 计算日降水量，当某日内任一时段观测的降水 量注有降水物或降水整编符号时，则该日降水 量也注相应符号。
每月初统计填制上月观测记载表的月统计栏各 项目。
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单位mm，其观测记载的精度要求：

需要控制雨日地区分布变化的雨量站必须记至0.1mm. 当有蒸发站记录时，降雨的记录精度必须与蒸发观测 的记录精度相匹配。

一、流量测流的方法 流量是单位时间内流过江河某一横断面的水量。
二、流速仪法测流 1.概述 流速仪法：用流速仪测定水流速度，由流速与断面面 积的乘积来推求流量的方法。

流速仪测流工作包括断面测量和流速测量两部分工作。
2.断面测量
（1）水道断面测量 水深测量 用测深杆、测深锤、铅鱼直接测出每根测深垂线的水 深。 当水很深、流速很大时，可用回声测深仪测量水深。
3.流速仪测速 （1）流速仪 转子式流速仪，其主要构件有：感应流速的旋转器， 记录器，尾翼 感应流速的旋转器又分为以下二种： 旋杯式流速仪(Price current meter） 测速范围：0.2 ~ 3.5 m/s，适合于含沙量较少的河流。 旋浆式流速仪（Propeller type） 测速范围：0.04 ~ 10 m/s ，适合于多沙的河流。
翻斗式自记雨量计 工作原理： 承雨器接受的雨水流入 对称的翻斗的一侧，当 接满0.1mm雨量时，翻 斗倾于一侧把雨水全部 泼掉，另一翻斗则处于 进水状态。每次翻转将 发出一个脉冲信号，由 记录设备记下这些信号 并换算为雨量。
雷达探测：
气象雷达利用云、雨、雪等对无线电波的反射现象，
随时探测降水的位置、移动速度、方向和变化情况，
作程序等），使得到的各项资料能在同一基础
上进行比较和分析。
巡回测验和水文调查。 水文资料整编 按照统一的方法和格式，对
测得的资料进行整理，汇编成为系统的成果。
水文调查：
为了水文分析计算、水利规划、水文预报以及其它工 农业生产部门的需要而进行的野外查勘、试验，并向有关 部门搜集资料的工作。 目的是补充水文基本站网定位观测之不足。 调查内容包括： 水文要素（水位、流量、含沙量、土壤含量、下渗等） 气候特征（降水、蒸发、气温、湿度、风等） 流域自然地理（地形、地质、水系、分水线、土壤、植 被等） 河道情况（河宽、水深、弯道、建筑物等） 人类活动（水利、水土保持措施、土地利用、工农业用 水等）以及水旱灾情，社会经济状况等方面。

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工程水文学
第三节
水位观测
第三章 水文信息采集与处理
一、基本概念
水位：指河流、湖泊、水库及海洋等水体的自由水面离开固定基面的高程
•
绝对基面：将某一海滨地点平均海水面的高程定为0.000m，作为水准基 面。我国曾沿用过大沽、黄海、吴淞、珠江等基面，现在统一规定的基面 为黄海基面 假定基面：这是在水文测站附近没有国家水准点或在一时还不具备接测条 件的情况下暂时假定的一个水准基面 测站基面：某些水文测站专用的一种假定基面，一般选择在河床最低点或 历年最低水位以下0.5～1.0m处的水平面作为零点来计算水位高度 冻结基面：将测站第一次使用的基面冻结下来作为永久固定基面的一种基 面，也属水文测站专用的另一种假定基面。使用冻结基面可保持测站水位 资料的历史连续性 水位=水尺读数+水尺零点高程（水尺的零刻度线相对于某一基面的高程 ）
内），每日8时和20时各观测一次（称2段制观测，8时是基本时）；枯水期 有峰谷出现时，还要加测
日变幅在0.06m以内，用1段制观测；日变幅在0.12～0.24m时，用4段制观测；

比降水尺观测的目的是计算水面比降，分析河床糙率等。其观测时间和次数，
视需要而定
工程水文学
第二节
水文观测
第三章 水文信息采集与处理
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工程水文学
第四节
流量测验
第三章 水文信息采集与处理
二、流速仪测流

流速分布图
分布特点
断面分布：一般从河底向水面流速逐渐增大 垂向分布：通常从河底向水面，从两岸向河心逐渐增大
工程水文学
第四节
流量测验
第三章 水文信息采集与处理
二、流速仪测流 1. 测流原理 将河道断面划分为若干部分，用普通测量方法测算出 各部分断面的面积，用流速仪施测流速并计算各部分面积 上的平均流速，两者的乘积，称为部分流量，各部分流量

4.积深法测速 使用流速仪沿垂线均匀升降而测得流速。设流速 仪升降速度为 则
dh dt
1 1 N N vm v dh ( Kn C ) dh ( K C ) dt ( K C ) dt h0 h0 h0 T T h0
部分面积的计算：岸边部分，按三角形面积算； 中间部分，按梯形面积计算。 部分平均流速的计算：两测速垂线之间的部分平 均流速为两垂线的垂线平均流速算术平均。
' b3
q0
q1
q5
q6
q2
q3
q4
岸边部分的部分平均流速为自岸边起第一条垂线的垂 线平均流速乘以岸边流速系数而得，即：
v0 vm,1
h h h h
N N 1 N 1 N (K C) T (K C) T (K C) T K C T h T h / T T T

vm
V
控制 0.25 vm 不改正
（三）测速历时 根据大量试验可知： (1)流速脉动强弱与测点至河底的距离有密切关系 ，距河底越近，脉动越大，测速的误差也越大。 (2)流速脉动产生的误差，随着测速历时的减少而逐 渐加大。历时越短，其误差的递增率也越大。如以测速 历时300秒为准，累积频率75％的相对误差，在水面时 ，测速历时100秒误差为±1.9％，50秒为± 2.5%， 30秒为± 3.6％。因此,控制一定的测速历时对于减 少流速脉动的误差是必要的。通常要求每一测速点的 测速历时一般不短于100秒，即其流速相对误差约为 ± 2％～ ± 4％ 。在特殊水情时，可缩短测速历时，
d d 1 1
上式解出
v* v0 vm K
代入（3－3）式得：