水文测验学（第一节）

水文测验Hydrometry内容提纲测站布设水位观测流量测验泥沙测验水位流量资料整编第一章测站布设（HydrologicStationLayout）内容提纲①水文测站及站网②水文测验河段选择③测站的设立④测验渡河设备目标一：理解掌握基本水文站网布置原则目标二：理解掌握测站不同断面的设立教学目标难点一：不同断面设立的差异难点二：不同测验设备的使用差异学习难点第一章测站布设（hydrologicstationlayout）第一节水文测站及站网（Hydrologicalstations）一、水文测站定义及基本任务在流域内设立的，按一定技术标准提供水文要素的各种水文观测现场。水文测站的任务：水位观测、流量测验、泥沙测验、水质测验和降水量及蒸发量观测二、水文测站的分类（按目的和作用）基本站：在规定的时间内连续进行观测，收集的资料应刊入水文年鉴或存入数据库长期保存。实验站：为研究某些专门问题而设立的一个或一组水文测站，实验站也可兼作基本站。第一节水文测站及站网（Hydrologicalstations）专用站：是为特定目的而设立的水文测站，不具备或不完全具备基本站的特点。辅助站：为帮助某些基本站正确控制水文情势变化而设立的一个或一组站点。三、水文站网水文站网：在某一流域，按一定原则布置的各个水文站的集合。水文站网布站的原则：通过所设站网采集到的水文信息经过整理分析后，达到可以内插流域内任何地点水文要素的特征值。第一节水文测站及站网（HydrologicalStations）水文站网密度（现实密度、可用密度）:反映一个地区或流域内的水文测站数量多少的指标，以每站平均控制面积或单位面积内站数来表示。水文站网现实密度指单位面积上正在运行的站数。水文站网可用密度包括虽停止观测，但已取得有代表性资料或可以延长系列的站数。地区欧洲北美洲大洋洲亚洲全球中国密度（km2/站）175010002600360026503000四、水文站网规划第一节水文测站及站网（Hydrologicalstations）水文站网规划是制定一个地区（流域）水文测站总体布局而进行的各项工作的总称。五、基本水文站网的布设原则不同流量站的对比水文站类型位置控制面积设站任务大河控制站大河干流3000km2为江河治理、防汛抗旱、大型水利工程建设提供资料小河站小河流300-500km2(干旱区)300km2以下（湿润区）为研究暴雨洪水、产流、汇流规律提供资料区域代表站其余天然河流为解决水文分区内任一点流量特征值提供资料第一节水文测站及站网（Hydrologicalstations）不同流量站的布设原则水文站类型布站原则数量上限控制（最多）数量上限控制（最少）大河控制站线的原则满足两个相邻测站间流量特征值变化不小于一定的递変率满足内插任一点流量特征值时精度在5-10%。水文站类型布站原则数量上限控制（最多）数量上限控制（最少）小河站分类原则满足年径流特征值递変率在10-15%。满足年径流特征值内插相对误差在±5%-10%水文站类型布站原则数量上限控制（最多）数量上限控制（最少）区域代表站区域原则在水文分区的基础上，依据下垫面特性分类；再按面积分级。基本水位站的布设原则①满足防汛抗旱、分洪滞洪、引水排水、水利工程等需要；②满足江河沿线任何地点推算水位的需要；③尽量与流量站基本水尺相结合。第二节水文测站河段查勘与选择（HydrologicalStations）一、测验河段的选择测验河段：对水文观测现场作业和观测成果具有显著影响控制作用的河段。选择原则①根据设站目的，确定测验河段大致范围。②能保证各级洪水安全操作与测验精度，有利于建立尽可能稳定、简单的水位流量关系。③尽可能照顾生活、交通、通讯上的方便。二、测站控制第二节水文测站河段查勘与选择（HydrologicalStations）水位—流量关系（通常不稳定，不具有单一性）流量的影响因素：水位、比降、河床糙率、水力因素水位—流量关系（特殊条件下具有单一性，可作为测验河段）条件：该河段水力因素在同一水位下保持不变或虽有变化但可以相互补充。测站控制：在测站附近有一段河槽，其水力特性能够使得测站的水位流量关系保持单一。测站控制作用发生在一个横断面，称为断面控制。测站控制作用发生在一段河槽，称为河槽控制。为什么测流断面不设在控制断面上或其下游，而设在其上游？思考原因：①在断面控制处，水面纵坡较陡，流速大，测深测速不方便，不安全。②控制断面下游没有控制作用。断面控制河槽控制天然河道流量大小的基本水力因素：水位、断面因素、糙率和水面比降。天然河道水位-流量呈单一关系的条件：①同一水位下，断面因素、糙率和水面比降不变；②同一水位下，断面因素、糙率和水面比降对流量大小的影响可以互相补偿。可产生河槽控制作用的河段：有相当长的顺直河段，河床稳定，不生水草，不受变动回水影响。三、选择测验河段的具体要求第二节水文测站河段查勘与选择（HydrologicalStations）①测验河段应选择在石坎、急滩、卡口、人工堰坝等容易形成断面控制的上游河段。②测验河段宜顺直、稳定，水流集中，无分流、岔流、斜流和死水等现象。③选择测验河段应避开受人为干扰的码头、渡口等。四、测验河段的勘测、调查工作内容第二节水文测站河段查勘与选择（HydrologicalStations）①查勘前准备。明确设站目的，查阅有关文件资料。②测验河段现场调查。河流控制情况调查；河流水情的调查；河床组成、河道的变迁及冲淤情况的调查；流域自然地理状况、水利工程和测站工作条件的调查。③野外测量。包括地形测量、流向测量、水面纵比降测量。④编写查勘报告。第三节测站的设立（EstablishmentofHydrologicalStations）一、断面的布设断面分类（依据用途）：基本水尺断面、流速仪测流断面、浮标测流断面、比降水尺断面。（1）水流平面图特征：反映测验河段水流流向分布；各部分流量的矢量和为断面流量的矢量，其方向代表水流通过断面的平均流向。用途：其流向是布设测站各断面的依据。水流平面图的绘制步骤①拟设测流断面在测流断面位置上下游平行布设1-5个断面，断面间距不小于断面平均流速的20倍。②施测准备设立断面桩，水边点，在上游向河流均匀投放5-15个浮标，测定每个浮标流经个断面时的起点距和时间。③整理计算交会资料绘制测验河段平面图；绘制各浮标经过各断面的位置；按顺序用虚线连成折线；虚线走向代表水流情况；将虚线走向比较一致处的断面作为初选测流断面。④绘制流速矢量线在初选的测流断面上，计算各部分流量及流量的矢量线。⑤确定断面方向将各部分流量的矢量连接成矢量多边形，定出矢量和的方向。垂直于矢量和的方向为最后的测流断面线。将原断面校正到最后的测流断面线，打好断面桩。（2）基本水尺断面的布设作用：为经常观测水位而设置，提供水位变化过程资料，并靠它来推求流量等水文要素的变化过程。要求：基本水尺断面应垂直于流向，最好能与测流断面重合，并能够方便安装自记水位计。（3）流速仪测流断面的布设目的：为用流速仪法施测流量而设置的断面。要求：流速仪测流断面应与流向垂直。测流断面与基本水尺断面应尽量重合。（4）浮标法测流断面的布设目的：为用浮标法施测流量而设置的断面。要求：布设浮标上、中、下断面；浮标测流的中断面宜与流速仪法测流断面和基本水尺断面重合。（5）比降断面的布设目的：设立比降水尺的断面。要求：一般设上、中、下3个断面。取流速仪测流断面或基本水尺断面兼比降中断面。二、基线的布设在测验河段进行流量测验时，为用经纬仪推求测验垂线在断面上的位置（起点距）而在岸上布设的线段。第四节测验渡河设备（EquipmentAcrosstheRiverforTest）一、测验渡河设备作用和分类作用：测量水道断面面积和流速分类（按位置）：①渡河测验设施设备（过河索吊船）；②岸上测验设施设备（水文缆道）③架空测验设施设备（渡河缆车）；④涉水测验设施设备二、几种主要的测验渡河设备①过河索吊船设备用于船上测流测沙，包括测船和过河索。测船作用：测流。过河索作用：稳定和移动测船。适用条件：水流较平稳、漂浮物不严重的河流。优点：能进行多种项目的测验；缺点：测船人员须上船操作。当流速大、风浪大和漂浮物多时，船只不平稳，不安全。②水文缆道悬索缆道主要由承载、驱动和信号传递三大部分组成。承载部分包括：主索、支架和锚碇；驱动部分包括：牵引索、绞车、滑轮和行车；信号传递部分包括:发射、传播和接收3部分的信号线路与仪表装置等③升降式缆车适用条件：河流的流速大、漂浮物多，水位变幅较大，不宜使用流速仪缆道。☆课程小结掌握水文测站的规划掌握水文测验河段的选择掌握不同水文断面的布设掌握不同测验设备的应用1、基本流量站网规划的原则？2、水文测站设立的主要内容？☆思考题与作业