第三章 水文信息采集与处理,第一节 测站与站网 一、测站 测站分类： 按主要观测项目分：水位站、流量站（也称水文站）、雨量站、蒸发站等； 按测站性质分：基本站、专用站，两者相辅相成，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 因为单个测站观测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，这些测站在地理上的分布网称为站网。 布站原则：通过所设站网采集到的水文信息经过整理分析后，达到可以内插领域内任何地点水文要素的特征值的目的。,三、水文测站的设立 建站包括选择测验河段和布设观测断面 选择测验河段：保证工作安全和测验精度，有利于简化水文要素的观测和信息的整理分析工作，测站的水位流量之间呈良好的稳定关系（单一关系）。河道顺直、稳定、水流集中，河段规整。,布设观测断面：布设基线、水准点和各种断面，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。,第二节 水位观测 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。 目前全国统一基面：黄海基面 水位观测设备：水尺、自记水位计 水位观测内容：基本水尺、比降水尺 水位观测资料整理：日平均水位、月平均水位、年平均水位的计算。 （1）算术平均法 （2）面积包围法,第三节 流量测验 一、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，两者的乘机，称为部分流量，各部分流量之和为全断面的流量。 测流工作分为：河道断面测量、流速测量。,(2) 断面测量 在断面上布设一定数量的测深垂线，施测各条测深垂线的起点距和水深并观测水位，用施测时的水位减去水深，即得各测深垂线处的河底高程。 测深垂线起点距：测深垂线至基线上的起点桩之间的水平距离，常用经纬仪、平板仪、六分仪、全球定位系统（GPS）等测量。 水深一般用测深杆、测深锤或测深铅鱼、超声波回声测声仪等测量。 大断面：河道水道断面扩展至历年最高洪水位以上0.51.0m的断面。水上、水下两部分。,（3）流速测量,（4）流量计算,第四节 泥沙测验与计算 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 河床质泥沙：相对静止而停留在河床上,一、悬移质测验与计算 含沙量（Cs）：单位体积内所含干沙的质量，Kg/m3。 输沙率（Qs）：单位时间流过河流某断面的干沙质量，kg/s。,（一）含沙量的测验 对所取水样，经过量积、沉淀、过滤、烘干称重等手续，得出一定体积浑水中的干沙重量。 （二）输沙率测验 包括含沙量测定与流量测验两部分工作组成。 （1）垂线平均含沙量：五点法、三点法 （2）配合测流计算的部分流量，算得断面输沙率。,（三）单位水样含水量与单沙断沙关系 输沙总量、输沙过程 单沙：与断面平均含沙量有稳定关系的断面上有代表性的垂线和测点含沙量； 断沙：相应地把断面平均含沙量简称断沙。,第六节 水文调查与水文遥感,目的：补充水文定位观测的不足。 内容：流域调查、水量调查、洪水与暴雨调查、其它专项调查。 一、洪水调查 包括洪水痕迹、发生时间、灾情测量、洪水痕迹的高程，河槽、断面情况，推算洪水总量、洪峰流量、洪水过程线及重现期，调查报告。 二、暴雨调查 包括：暴雨成因、暴雨量、暴雨起讫时间、暴雨变化过程及前期雨量、暴雨走向及当时主要风力变化等。,第七节 水文数据处理,水文数据属国家公益性数据。 处理工作包括：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。 本节重点是流量资料整编：水位流量关系、逐时、逐日值的推求。,一、水位流量关系曲线的确定 （一）稳定的水位流量关系曲线,（二）不稳定的水位流量关系 原因：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。 （1）洪水涨落 （2）断面冲淤,（3）变动回水,（4）处理方法,（5）连时序法,二、水位流量关系的延长 高水延长：影响洪水流量过程，包括洪峰。 延长幅度不应超过当年实测流量所 占水位变幅的30%。 低水延长：相对误差较大且影响历时长。 延长幅度不超过10%。,（一）水位面积与水位流速关系高水延长,（二）用水力学公式高水延长 （1）曼宁公式：计算流速，用实测大断面资料延长水位面积关系曲线，再延长水位流量曲线。 （2）斯蒂文斯法：,（三）水位流量关系曲线的低水延长 低水延长一般是以断流水位作控制进行水位流量关系曲线向断流水位方向所作的延长。 断流水位是指流量为零时的相应水位。 在水位流量曲线中、低水弯曲部分取三各点 （Za，Qa）、（Zb，Qb）、（Zc，Qc） 代入上式，得： 以（Z0，0）为控制点，延长得低水曲线。,三、日平均流量计算及合理性经验 当流量变化平稳时，可用日平均水位在水位流量关系曲线上推求日平均流量。 当流量关系变化较大时，则用逐时水位推求得逐时流量，再按算术平均法或面积包围法求得日平均流量。 据此计算月平均流量和年平均流量。 四、水文资料的刊布 水文年鉴：测站分布图，水文站说明表及位置图，各站的水位、流量、泥沙、水温、冰凌、水化学、地下水、降水量、蒸发量等 地方水文手册和水文图集。,（一）流量观测与整理,流量观测方法很多，最常用方法是采用流速仪定点测速。,四、流量观测与计算,由于河流断面上流速不均匀，需分块计算平均流速和流量，首先用数条垂线将测流断面划分成数块部分面积A1，A2A，然后测出每块小面积上的平均流速， 。根据下式计算流量：,断面流量计算示意图,A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8,河流断面,测深垂线,部分面积 平均流速,V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8,部分面积,断面流量测验示意图,H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7,b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8,v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7,河流断面,布设测深垂线 测量水深,测算间距,布设测速垂线 流速测验,划分部分面积的垂线也称测深垂线，测量各垂线上的水深一般采用测深锤、测深杆，由此可得各垂线水深H，HHn。部分面积计算采用梯形法：,1部分面积测量,测深垂线一般也是测速垂线。垂线流速观测常用一点法，二点法，三点法和五点法四种。,2.部分面积平均流速测验,V (m/s),H (m),一点法,二点法,三点法,五点法,垂线流速测验,各部分面积平均流速计算如下：中间部分 两岸水边 式中，称岸边系数。,在洪水期水位较高无法采用流速仪测流，常采用浮标测速方法。一些测站应用超声波测速方式，观测断面流速和流量。 当水文资料缺乏和不充分时，需进行洪水调查。,观测常设备有水尺和自记水位计两大类。 采用水尺观测时，水面在水尺上的读数加水尺零点高程即为水面水位。 自记水位计可将水位变化的过程自动记录下来。,（二）水位观测,观测以及分析计算出的水文资料可以整编成日、月、年平均水位和平均流量，汛期水位和流量过程，刊登于水文年鉴或水文数据库。,（三）水位和流量资料整编,在方格纸上，纵坐标代表水位，横坐标代表流量，点绘实测水位和流量的数据，若点子分布成一带状，且有以上的中高水流速仪测点与平均关系曲线的偏离不超过，则可以定为单一水位流量关系曲线。,（四）稳定的水位流量关系,