讲义(水文站基本测验项目建设要求)

水文站基本测验项目建设要求•1、雨量要素监测设施设备•2、水位要素监测设施设备•3、流量要素监测设施设备雨量站建设基本要求1.雨量的基本概念及传感器选型2.雨量场选址3.一体化雨量监测的集成建议4.雨量站的安装要求5.水准点布设与地网布设6.水文缆道基本概念雨量的基本概念•雨量即降水量，是衡量一个地区降水多少的数据。是指在一定时间内，降落到水平面上（假定无渗漏，不流失，也不蒸发）累积起来的水的深度，称为降水量（以毫米为计算单位）。降雨量mm20cm口径雨计雨量传感器选型•根据《降水量观测规范》（SL21-2006）规定：1、需要控制雨日分布变化的雨量站应记至0.1mm;需选用0.1mm雨量传感器(一般用于气象部门，水文部门一般是和水面蒸发配套时选用）;2、多年平均降水量小于800mm的地区，可记至0.2mm,因此，可选用0.2mm的翻斗雨量传感器，(在四川主要是甘孜州、阿坝州、凉山州等少雨干旱地区）;3、多年平均降水量大于800mm以上地区，可记至0.5mm,因此，可选用0.5mm的翻斗雨量传感器，（在四川大部份地区均选用这种传感器）;雨量场选址•降水量观测误差受风的影响最大，因此，观测场地应避开强风区，其周围空旷、平坦、不受突变地形、树木和建筑物以及烟尘的影响。•观测场不能完全避开建筑物、树木等障碍物的影响时，雨量计离开障碍物边缘的距离不应小于障碍物顶部与仪器口高差2倍。•按《降水量观测规范》要求布设场内各设备。•屋面不具备太阳能板及卫星天线安装要求时，应在场内合理位置布设一体化的太阳板及卫星天线安装支架，以及线缆管道布设。雨量计环境要求h2h30o雨量场布设方案2.0m2.0m2.0m2.0m4.0m4.0m2.0m2.0m6.0m4.0m雨量传感器、太阳能板及北斗卫星天线安装要求一体化机架安装1.一体化机架安装施工分别由安装基座施工、安装支架施工、护管材料等分项组成。2.一体化基础应坚固稳定，采用钢筋砼制作，根据一休化支架的安装尺寸制作并预埋基础螺丝，其基础螺丝必须与设备接地网良好连接，形成等电位体。3.基础台面要求平整与水平，将一体化雨量支架安装在基础平台上。最终尺寸以一体化支架安装尺寸确定。4.一体化支架在基座上安装，用三个基座螺栓固定于基座顶部，支架立柱应垂直于水平面。支架与基座螺栓应良好接触，与设备地网成等电位体。5.太阳能板安装在一体化支架上，太阳能板面朝正南方，与水平方向形成30°夹角。且正南方向应尽可能空旷，使太阳能尽可能多的接受日光照射。6.北斗卫星天线安装在支架上部固定。雨量场布设及屋面一体化安装一体化雨量基座•在基座施工时应根据支架要上太阳能板的安装方式，注意预埋件的脚螺丝的方向，确保支架相安装的太阳能板感光面翰向正南方向。方向确定应用磁针式指北针。1.保证基座台面平整与水平2.支架安装保证垂直3.雨量计安装应便于承雨口的水平调节4.雨量计器口保证水平5.圆水准应调试居中位置6.太阳能板感光面朝正南方遥测雨量站安装调试步骤：遥测雨量站调试遥测雨量站调试•根据《水文自动测报系统技术规范》（SL61-2003）要求，在雨量站安装完成后应进行雨量计滴定测试，测试要求如下：分辨力（mm）自身排水量（mm）≤10＞10≤12.5＞12.5≤25＞250.1、0.2±0.4mm±4%0.5±0.5mm±4%1.0±1.0mm±4%测试项目测试内容及说明测试结果备注及测试结论雨量计分辨力按被测翻斗传感器参数填写准备水量应大于10mm剩余水量翻斗计数量等效达10mm时量杯内的剩余水量实际注入水量准备水量-剩余水量雨量计实际翻斗次数等效10mm输出时的翻斗翻动次数误差（%）(10.0-实际注入水量)/实际注入水量RTU读数以实际翻斗次数对RTU计数进行符合性比对遥测水文（位）站的基本要求1.基础设施及设备选型2.水尺（直立式水尺与斜波水尺）3.水准点布设4.水尺引测基本原理5.人工水尺与自动监测断面6.避雷接地体敷设要求基础设施及设备选型•按《水位观测标准》（GB/T50138-2010）要求进行选址和建设•目前常用水位计有：浮子式水位计、雷达水位计、压阻式水位计、超声水位计、气泡式水位计等。•水文站一般设立3个基本水准点，3个校核水准点。根据监测断面具体情况设立人工水尺（直立式、斜坡水尺）。浮子式水位计适用于测井人工水尺布设基本要求•人工水尺布设应与自动水位采集监测在同一断面。如果受地形条件限制，其两监测点的水位差不能大于2cm。•水尺观测断面应与水流水文向垂直。•人工水尺分为：直立水尺、斜坡水尺、矮桩水尺、悬锤水尺等，一般使用较多的是前两种。•斜坡水尺尺面刻画非标刻画，应根据三角形原理进行换算确定单位刻画宽度。•一般依托观测步道一并浇筑水尺尺床，尺床应平整，保持其坡度斜率一至。水尺（直立式水尺与斜波水尺）直立水尺布设实例水尺断面应与水流流向垂直，直立水尺设置应垂直于水平面、安装应牢固，具抗冲刺能力。如有条件，一般情况是尺面向河岸，紧靠观测步道。直立水尺尺间衔接上下两尺观读衔接段应不小于10cm。直立水尺衔接斜坡水尺及刻画一般依托观测步道一并浇筑水尺尺床，尺床应平整，保持其坡度斜率一至。气泡水位计传感器（气室）高程确定雷达水位传感器高程确定（一）雷达水位传感器高程确定（二）水准点布设水准点布设实例水准点测量记录•（1）水准点分为基本水准点和校核水准点两类。各站应设置基本水准点3个、校核水准点不少于3个。•（2）基本水准点为永久性高程控制点，应设置在调查历史最高洪水位以上0.5m或堤防背河侧高处，且基础稳固的地方，能保证水准点稳定又便于引测，其中1个水准点宜设置为明标。每个基本水准点间间隔宜在300至500米之间。•（3）校核水准点布设在测验断面（水位观测）附近方便引测和稳定的地点，宜设置为明标。•（4）施工时水准点的混凝土底层应足够深，确保其长期稳定。•（5）水准点高程确定（一个基本水准点可根据站点实际情况确定，应与地方防洪标高为同一系统）、其余水准点应采用三等水准进行引测，应有符合相关规范的测量记录计算，并提交测量记录与处资料）。水尺引测基本原理水面1、水尺零点高程引测应采用四等水准测量。2、测量过程精度应以mm计，取用高程以cm计。3、测量误差应满足《水位观测标准》要求。后视前视后视切尺前视P1P2接地地网敷设要求•接地地网从功能上可分为避雷接地地网和设备接地地网，从结构上可分为独立地网和组合地网。•1、避雷接地地网接地电阻要求≤10Ω•2、设备接地地网接地电阻要求≤4Ω•3、组合接地地网接地电阻要求≤1Ω，同时要求首尾连接。避雷接地体敷设要求1:1040600060003000100100镀锌扁钢40×4，加长部分必须采用搭接焊，搭接长度≥100mm，且搭接部分须对四周满焊。46000600060006000600040×4镀锌扁钢4∠50×50镀锌角钢5一字形排列加工说明1.施工技术要求：接地电阻≤5Ω2.接地体的埋设按查勘选定位置确定，埋设时尽量选择低凹、潮湿的地方。3.接地体的形状可根据查勘所选定位置及周边的环境，接地体统一采用一字形加工，埋设时可采用一字形，也可以根据需要采用现场组合成其它形状如四边形，三角形，但组合后接地体的各连接点必须满焊。4∠50×5镀锌角钢接地体垂直埋设尺寸200010003000700接地体回填料连接扁钢原土壤组合地网避雷器接地端头水文测流缆道基本概念•水文缆道按牵引索布设绕线方式分：开口式、闭口式。•闭口式的特点是：缆道的循回索与起重索是相互独立的，互不影响，使缆道的使用、维护与维修更为方便和安全。•适应于窄深式河床；但不轮让游轮入水。•开口式的特点是：牵引索兼有“循回、起重、悬索”三种作用；铅鱼（仪器）的升降是通过岸上支架游轮来回运动来操纵。•适应多种形势的河道，但地形上必须有足够的游轮移动空间保证。水文测流缆道基本概念•水文缆道的组成：索、架、锚，绞车、铅鱼、控制系统，音响系统，流量测算系统等。•索：主索、循回索、起重索。其粗细根据缆道跨度、水流流速、铅鱼配重以及钢绳破断拉力等因素确定。•主索：悬索缆道主索是承载行车、铅鱼、泥沙采样器、流速仪等测验仪器设备的载体。•循回索：用于牵引缆道行车往返水平运动绳索。•起重索：用于牵引水文缆道的铅鱼、测杆、悬杆、采样器等升降运动。•架：塔架（或桩），塔架从材质上分钢筯砼、钢塔，从直立形式上分自立塔与自立塔，自立塔靠自身重量直立并克服来自各绳索等各方面的横向（侧向）拉力，非自立塔则是需要靠拉偏索平衡各方向的外力。塔架形式需根据河岸地势、河道地形以及河道宽度等因素确定。水文测流缆道建设概念及实例•钢筯砼塔•钢塔•钢筯砼桩水文测流缆道建设概念及实例•描：主拉偏锚（主索后臂拉拉线及主索地锚），侧拉偏锚（塔架上、下游侧拉偏索地锚）水文测流缆道建设概念及实例•水文绞车：是通过带动巡回索、起重索牵引行车横向运行、铅鱼垂直运行的机械装置。从驱动方式可公为电动与手动方式。电动绞车手摇绞车水文测流缆道建设概念及实例•铅鱼：材质主要是铅，作用是配重。其造形要求是流线形，目的是减小水流阻力。其大小得根据缆道跨度、水流流速确定。水文测流缆道建设概念及实例•转向轮及预埋件水文测流缆道建设概念及实例水文测流缆道建设概念及实例•缆道绳索直向、游轮布设应根据实地情况布设。•在条件许可的情况下，采用地沟方式布设较为美观。水文站建设符属设施及实例•（1）断面桩应设置在调查历史最高洪水位以上0.5米，高出地面300mm左右。各断面设置2个,位于各断面左右两岸。•（2）断面标应设立在规定的功能断面上，标志牌表面应为荧光材料，标志牌尺寸及高度、基础型式及埋深原则按照施工设计图施工，基础稳定。各断面设置2个,位于各断面左右两岸。（3）各站基线桩应使用经纬仪或平板仪交会法施测起点距，基线垂直于基本断面进行设置，基线的起点恰在断面上，基线长度应使断面上最远一点的仪器视线断面的夹角大于300。基线桩设在基线的起点和终点处。基线长度应取10m的整倍数，用钢尺或校正过的其他量尺往返测量两次，往返测量不符值应不超过1/1000。水文测流缆道建设概念及实例•水文缆道驱动方式（控制系统）：全自动、半自动。水文测流缆道建设概念及实例•水文缆道信号系统：水文缆道信号系统主要是实现行车运行的水平距离即起点距、铅鱼（或采样器）垂直升降的高度即水深（以上简称水文缆道的运行参数）以及流速仪转动速度等参数的测量与记录计算的设备。水文测流缆道建设概念及实例•流速信号传输系统：分为无线、有线。需根据缆道的结构、跨度与当地地质、水质条件等因素以及建设经验来确定。无线电连接测速信号实例有线连接测速信号示意图河道流量基本概念与计算方法•河道流量表示在某一时刻通过某一河道断面的水体体积（简单讲是：测流断面面积与断面平均流速之积）。•流量测算系统：分为全自动、半自动、人工计算等方式。其计算结果应满足《河道流量测验规范》要求。系统集成基本概念及实例流速采集传感器水位传感器流量自动处理终端机雨量传感器GPRS/GSM通讯模块卫星通讯终端太阳能电池数据采集终端机（RTU）蓄电池充电控制器本次水文站建设的系统集成是要求将水位、雨量、流量通过GPRS、卫星实时传输到县、市（州）和省平台。与前期不同的是增加了流量监测要素的自动采集与传输。太阳能电池流速（水位）采集传感器数据终端单元（DTU）超短波电台（透明传输）超短波电台（透明传输）数据采集终端机（RTU）水位采集传感器流量自动处理终端机充电控制器蓄电池无线电连接测速传感器示意图雨量、水位和流量自动采集系统结构能够实现流量监测要素自动采集与传输的设备，就目前而言有固定电波流速仪（测中高水水面流速)、H-ADCP（测中低水层流速）以及水位流量关系曲线（靠水文缆道实测推求).流量自动采集设备的集成分为有线与无线两种方式。固定电波流速仪安装方式（行车）将固定电波流速仪安装在行车上，初期由行车带动进行多垂线测量，与此同时采用流速仪进行同步测量，然后进行率定分析。通过率定分析找出流速系统系数及代表垂线后可固定于代表垂线进行自动采集与传输。监测数据采用无线或有线方式传到岸上“