河川徑流和水文測(cè)驗(yàn)ppt模版課件

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1、1 河川徑流和水文測(cè)驗(yàn) 軟件業(yè)務(wù)部 楊麗 北京慧圖信息科技有限公司 2 1. 河川徑流基本概念 2. 徑流的形成過(guò)程 3. 徑流的表示方法和度量單位 4. 水文測(cè)驗(yàn)的基本概念 5. 水文測(cè)站的設(shè)立 6. 水文測(cè)驗(yàn)的方式 7. 水位觀(guān)測(cè) 8. 流量測(cè)驗(yàn) 9. 水文調(diào)查與水文遙感 10. 水文資料處理 (水位流量關(guān)系曲線(xiàn)的確定 ) 主要內(nèi)容： 3 河川徑流基本概念 徑流 指降水所形成的，沿著流域地面和地下向河川、湖 泊、水庫(kù)、洼地等流動(dòng)的水流。 地面徑流（地表徑流） 沿著地面流動(dòng)的水流。 地下徑流 沿土壤巖石孔隙流動(dòng)的水流稱(chēng)為地下徑流。 河川徑流 匯集到河流后，在重力作用下沿河床流動(dòng)的水流。 北京

2、慧圖信息科技有限公司 4 徑流的形成過(guò)程 流域內(nèi)，自降雨開(kāi)始到 水流匯集到流域出口斷 面的整個(gè)物理過(guò)程，稱(chēng) 為 徑流形成過(guò)程。 它是 一個(gè)極為復(fù)雜的過(guò)程， 為了便于認(rèn)識(shí)，一般把 它概化為 產(chǎn)流階段 和 匯流階段。 5 凈雨 降雨經(jīng)植物截留、下滲、填洼、蒸發(fā)等損失過(guò)程，降雨 扣除這些損失后，剩余的部分為凈雨。凈雨在數(shù)量上等于它 所形成的徑流量 。 產(chǎn)流階段 當(dāng)降雨滿(mǎn)足了植物截留、洼地蓄水和表層土壤儲(chǔ)存后， 后續(xù)降雨強(qiáng)度又超過(guò)下滲強(qiáng)度、其超過(guò)下滲強(qiáng)度的雨量，降 到地面以后，開(kāi)始沿地表坡面流動(dòng)稱(chēng)為 坡面漫流，是產(chǎn)流的 開(kāi)始。 如果雨量繼續(xù)增大，漫流的范圍也就增大，形成 全面 漫流， 這種超滲雨沿坡面

3、流動(dòng)注入河槽，稱(chēng)為 坡面徑流。 地 面漫流的過(guò)程，即為 產(chǎn)流階段。 6 匯流階段 凈雨沿坡面從地下匯入河網(wǎng)，然后 再沿著河網(wǎng)匯集到流域出口斷面，這一 完整的過(guò)程，稱(chēng)為 流域匯流過(guò)程。 前者 稱(chēng)為 坡地匯流， 后者稱(chēng)為 河網(wǎng)匯流。 7 坡地匯流過(guò)程 坡面漫流： 超滲雨滿(mǎn)足了填洼后產(chǎn)生的地面凈雨沿坡面流 到附近河網(wǎng)的過(guò)程。 表層流徑流： 表層流凈雨沿坡面?zhèn)认虮韺油寥揽紫读魅牒?網(wǎng)形成的徑流。 坡地地下匯流： 地下凈雨向下滲透到地下潛水面或深層地 下水體后，沿水力坡度最大的方向流入河網(wǎng)，形成坡地地 下匯流。 對(duì)凈雨在時(shí)程上進(jìn)行的第一次再分配。降雨結(jié)束后，坡地 匯流仍將持續(xù)一定時(shí)間。 8 河網(wǎng)匯流過(guò)程

4、 定義： 各種成分徑流經(jīng)坡地匯流注入河網(wǎng)，從支流到干流，從上 游向下游，最后流出流域出口斷面，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為 河網(wǎng)匯流 或 河槽集流 過(guò)程。 河槽調(diào)蓄作用： 坡地水流進(jìn)入河網(wǎng)后，使河槽水量增加，水位升高，這就 是河流洪水的 漲水階段 。在漲水段，由于河槽貯蓄一部分水量， 所以對(duì)任一河段，下斷面流量總小于上斷面流量。隨降雨和坡 地漫流的逐漸減少直至完全停止，河槽水量減少，水位降低， 這就是 退水階段 。這種現(xiàn)象稱(chēng)為 河槽調(diào)蓄作用。 河槽調(diào)蓄作用是對(duì)凈雨在時(shí)程上進(jìn)行的第二次再分配。 9 徑流的表示方法和度量單位 河川徑流在一年內(nèi)和多年期間的變化特性， 稱(chēng)為 徑流情勢(shì) ，前者稱(chēng)為 年內(nèi)變化 或 年 內(nèi)

5、分配 ，后者稱(chēng)為 年際變化 。 河川徑流情勢(shì)： 流量 、 徑流量 、 徑流深 、 流量模數(shù) 、 徑流系數(shù)。 10 流量 : 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)河流某一斷面的水量。記為 Q，以 m3/s計(jì)。 日、月、年、多年平均流量、指定時(shí)段的平均流量。 徑流量 : 時(shí)段 T內(nèi)通過(guò)河流某一斷面的總水量。記為 W，以 m3、萬(wàn) m3 、億 m3計(jì)，有時(shí)也用時(shí)段平均流量與時(shí)段的乘積為單位，如 (m3/s)d、 (m3/s)M等。 W Q T Q T 3 計(jì) 算 時(shí) 段 內(nèi) 平 均 流 量 ， m /s ； 計(jì) 算 時(shí) 段 ， s 。 11 徑流深： 將徑流量平鋪在整個(gè)流域面積上所得的水層深度，記為 R，以 mm計(jì)。 徑

6、流模數(shù)： 流域出口斷面流量與流域面積之比值， 記為 M，以 L/(skm2)計(jì)。 徑流系數(shù)： 某一時(shí)段的徑流深 R與相應(yīng)時(shí)段內(nèi)流域平均降雨深度 P之比值。記為 。 10 00 10 00 T F km W Q T R FF W Q T 3 3 2 時(shí) 段 內(nèi) 徑 流 量 ， m ； 計(jì) 算 時(shí) 段 內(nèi) 平 均 流 量 ， m /s ； 計(jì) 算 時(shí) 段 ， s ； 流 域 面 積 ， 。 1000QM= F R= P 12 水文測(cè)驗(yàn)基本概念 北京慧圖信息科技有限公司 水文測(cè)驗(yàn) ：對(duì)各種水文要素進(jìn)行系統(tǒng)觀(guān)測(cè)及對(duì)觀(guān)測(cè)資料進(jìn)行整編的總稱(chēng)。水文測(cè)驗(yàn) 是水文工作的基礎(chǔ)。根據(jù)水文測(cè)驗(yàn)資料，可以掌握各地水文要

7、素變化規(guī)律，為水資 源評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)利用、防洪抗旱、水源保護(hù)、生態(tài)建設(shè)提供情報(bào)。 水文測(cè)站 ： 組織進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)的基層單位，也是收集水文資料的基本場(chǎng)所。水文測(cè) 站的主要任務(wù)是按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)指定地點(diǎn)（或斷面）的 水位、流量、泥沙、降水、 蒸發(fā) 、水溫、冰凌、水質(zhì)、地下水位 等項(xiàng)目進(jìn)行觀(guān)測(cè)及資料整編。水文測(cè)站觀(guān)測(cè)的 水文資料，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)地分析計(jì)算和整編，才能作為正式的水文資料刊布或存貯入數(shù) 據(jù)庫(kù)。 水文測(cè)站按其觀(guān)測(cè)項(xiàng)目可分為 水位站、流量站、雨量站 等；按其性質(zhì)又可分為 基本 站 和 專(zhuān)用站 兩類(lèi)。專(zhuān)用站在面上輔助基本站，而基本站在時(shí)間系列上輔助專(zhuān)用站。 基本站： 是綜合國(guó)民經(jīng)濟(jì)各方面需要，由國(guó)家統(tǒng)一規(guī)

8、劃建立，它執(zhí)行水文測(cè)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)， 進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)期連續(xù)觀(guān)測(cè)，資料編成 水文年鑒 刊布或以其它形式長(zhǎng)期存貯。 專(zhuān)用站： 是為科學(xué)研究、工程建設(shè)、管理運(yùn)用等特定目的而設(shè)立的。其觀(guān)測(cè)項(xiàng)目、 觀(guān)測(cè)要求及觀(guān)測(cè)年限，由設(shè)站部門(mén)依據(jù)設(shè)站目的自行規(guī)定。 13 水文站網(wǎng) ：因?yàn)閱蝹€(gè)測(cè)站觀(guān)測(cè)到的水文要素其信息只代表了站址處的水文情 況，而流域上的水文情況則須在流域內(nèi)的一些適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)布站觀(guān)測(cè)，這些測(cè)站 在地理上的分布網(wǎng)稱(chēng)為水文站網(wǎng)。廣義的站網(wǎng)是指測(cè)站極其管理機(jī)構(gòu)所組成 的信息采集與處理體系。 水文站網(wǎng)布站的原則 ：通過(guò)所設(shè)站網(wǎng)采集到的水文信息經(jīng)過(guò)整理分析后，達(dá) 到可以?xún)?nèi)插流域內(nèi)任何地點(diǎn)水文要素的特征值，這也就是水文站網(wǎng)的作用

9、。 水文站網(wǎng)規(guī)劃的任務(wù)，就是研究測(cè)站在地區(qū)上分布的科學(xué)性、合理性、最優(yōu) 化等問(wèn)題。 水文站 水文站自計(jì)臺(tái) 水文站測(cè)站比測(cè)洪水 14 水文測(cè)站的設(shè)立 水文測(cè)站的設(shè)立包括選擇測(cè)驗(yàn)河段和布設(shè)觀(guān)測(cè)斷面。 1、 測(cè)驗(yàn)河段的選擇： 在站網(wǎng)規(guī)劃規(guī)定的范圍內(nèi)，具體選擇測(cè)驗(yàn)河段時(shí)，主要 考慮在滿(mǎn)足設(shè)站目的要求的前提下，保證工作安全和測(cè)驗(yàn)精度，并有利于簡(jiǎn) 化水文要素的觀(guān)測(cè)和信息的整理分析工作。具體地說(shuō)，就是 測(cè)站的水位與流 量之間呈良好的穩(wěn)定關(guān)系（單一關(guān)系）。 2、 觀(guān)測(cè)斷面的布設(shè)： 水文測(cè)站一般應(yīng)布設(shè)基線(xiàn)、水準(zhǔn)點(diǎn)和各種斷面，即基本 水尺斷面、流速儀測(cè)流斷面、浮標(biāo)測(cè)流斷面、比降斷面。 (1)基線(xiàn)：通常與測(cè)流斷面垂

10、直，起點(diǎn) 在測(cè)流斷面線(xiàn)上。其用途是用經(jīng)緯儀或 六分儀測(cè)角交會(huì)法推求垂線(xiàn)在斷面上的 位置。基線(xiàn)的長(zhǎng)度視河寬 B而定，一般 應(yīng)為 0.6B； (2)水準(zhǔn)點(diǎn)： 分為基本水準(zhǔn)點(diǎn)和校核水 準(zhǔn)點(diǎn)，基本水準(zhǔn)點(diǎn)是測(cè)定測(cè)站上各種高 程的基本依據(jù)，校核水準(zhǔn)點(diǎn)是經(jīng)常用來(lái) 校核水尺零點(diǎn)的高程。 水文測(cè)站基線(xiàn)與斷面布設(shè)示意圖 15 (3) 基本水尺斷面 上設(shè)立基本水尺，用來(lái)進(jìn)行經(jīng)常的水位觀(guān)測(cè)。 (4) 測(cè)流斷面 應(yīng)與基本水尺斷面重合，且與斷面平均流向垂直。 (5) 浮標(biāo)測(cè)流斷面 有上、中、下三個(gè)斷面一般中斷面應(yīng)與流速儀測(cè)流斷面重合， 上、下斷面之間的間距不宜太短，其距籬應(yīng)為斷面最大流速的 50 80倍。 (6) 比降斷

11、面 設(shè)立比降水尺，用來(lái)觀(guān)測(cè)河流的水面比降和分析河床的糙率。 水文測(cè)驗(yàn)的方式 收集水文信息的基本途徑可分為： 1、駐測(cè)： 在河流或流域內(nèi)的固定點(diǎn)上對(duì)水文要素所進(jìn)行的觀(guān)測(cè)。 這是我國(guó)收 集水文信息的最基本方式，但存在著用人多、站點(diǎn)不足、效益低等缺點(diǎn)。 對(duì)于為了探索各種水文特征值在時(shí)間上的變化規(guī)律和防汛需要而設(shè)立的基本水 文站。特別是對(duì)于干、支流大河控制站，要求水文觀(guān)測(cè)人員常駐水文觀(guān)測(cè)站點(diǎn)，對(duì) 流量等水文要素進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)期的連續(xù)觀(guān)測(cè)。 16 2、 巡測(cè)： 水文觀(guān)測(cè)人員以巡回流動(dòng)的方式，定期或不定期地對(duì)一地區(qū)或流域內(nèi)各 觀(guān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行流量等水文要素的觀(guān)測(cè)。如有些水文站一年內(nèi)的水位與流量呈單一線(xiàn)型 關(guān)系，可用

12、水力學(xué)公式推算流量，以及枯水期流量變化不大，采用定期測(cè)流可以滿(mǎn) 足精度要求等情況，均可采用巡測(cè)方式。 3、 間測(cè)： 中小河流水文站有 10年以上資料分析證明其歷年水位流量關(guān)系穩(wěn)定，或 其變化在允許誤差范圍內(nèi)，對(duì)其中一要素（如流量）停測(cè)一時(shí)期再施測(cè)的測(cè)停相間 的測(cè)驗(yàn)方式 。 某些水文站在取得多年實(shí)測(cè)資料以后，經(jīng)分析證明某二個(gè)水文要素（如水位與 流量）間歷年關(guān)系穩(wěn)定，或其變化在允許誤差范圍之內(nèi)，對(duì)其中某一水文要素（如 流量）采取停測(cè)一個(gè)時(shí)期再行校測(cè)的測(cè)驗(yàn)方式 。 17 4、自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)： 隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)及傳感器的發(fā)展，在國(guó)內(nèi) 已建成不同形式的水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常由傳感器、編碼

13、器、傳輸系 統(tǒng)和資料接收設(shè)備等部分組成。遙測(cè)站的傳感器將感應(yīng)的水文變量（如水位、 雨量等）轉(zhuǎn)換成電訊號(hào) ，經(jīng)過(guò)編碼、調(diào)制、發(fā)射，直接或通過(guò)中繼站、衛(wèi)星 將數(shù)據(jù)傳送到資料接收中心。經(jīng)解調(diào)、解碼、鑒別，還原水文變量，并對(duì)搜集 到的數(shù)據(jù)及時(shí)地進(jìn)行適當(dāng)處理。 自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)具有效率高、速度快、節(jié)省人力的特點(diǎn)?？梢詫?shí)時(shí)地獲取水 文信息，有效地提高預(yù)報(bào)精度和增長(zhǎng)預(yù)見(jiàn)期，對(duì)防洪、工程管理和水利調(diào)度發(fā) 揮巨大作用 。 18 一、水位 水位： 是指河流、湖泊、水庫(kù)及海洋等水體的自由水面的高程，以 m計(jì)。 水位與高程數(shù)值一樣，要有一個(gè)基面作為起點(diǎn)。 水文測(cè)驗(yàn)中采用的基面有下列四種： 絕對(duì)基面： 將某一海濱地點(diǎn)平均海

14、水面的高程定為 0.000m，作為水準(zhǔn)基面。我國(guó) 曾沿用過(guò)大沽、吳淞、珠江基面，現(xiàn)在統(tǒng)一規(guī)定的基面為青島黃?；?。 假定基面： 這是在水文測(cè)站附近沒(méi)有國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)或一時(shí)還不具備接測(cè)條件的情況 下暫時(shí)假定的一個(gè)水準(zhǔn)基面。 測(cè)站基面： 某些水文測(cè)站專(zhuān)用的一種假定基面，一般選擇在河床最低點(diǎn)或歷年最 低水位以下 0.5 1.0m處的水平面作為零點(diǎn)來(lái)計(jì)算水位高度。 凍結(jié)基面： 將測(cè)站第一次使用的基面凍結(jié)下來(lái)作為永久固定基面的一種基面，也 屬水文測(cè)站專(zhuān)用的另一種假定基面。使用凍結(jié)基面可保持測(cè)站水位資料的歷史連 續(xù)性。 水位觀(guān)測(cè) 19 基面、水準(zhǔn)點(diǎn)、水尺零點(diǎn)和水位的關(guān)系圖 二、水位觀(guān)測(cè)設(shè)備 水位觀(guān)測(cè)的常用設(shè)備

15、有 水尺 和 自記水位計(jì) 。 1、水尺： 按水尺的構(gòu)造形式不同可分為 直立 式、傾斜式、矮樁式 與 懸錘式 等。其中應(yīng)用最 廣泛的是直立式水尺，如圖所示。觀(guān)測(cè)時(shí)記錄 水尺讀數(shù)， 水位 即為水尺讀數(shù)加上水尺零點(diǎn)高 程。 水尺零點(diǎn)高程 是指水尺板上刻度起點(diǎn)的高 程，可以預(yù)先測(cè)量出來(lái)。 直立式水尺分級(jí)設(shè)置示意圖 注意： 全河上下游或相鄰測(cè)站應(yīng)盡可 能采用一致的固定基面。使用水位 資料時(shí)一定要查清其基面?；妗?水準(zhǔn)點(diǎn)、水尺零點(diǎn)和水位的關(guān)系如 右圖所示。 20 2、自記水位計(jì)： 能將水位變化的連續(xù)過(guò)程自動(dòng)記錄下來(lái)，不遺漏任何突然的變 化和轉(zhuǎn)折，有的還能將所觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)以數(shù)字或圖像的形式遠(yuǎn)傳室內(nèi)，使水位觀(guān)

16、測(cè)工 作趨于自動(dòng)化和遠(yuǎn)傳化。 三、水位的觀(guān)測(cè) 水位的觀(guān)測(cè)包括 基本水尺 和 比降水尺的水位 。 基本水尺的觀(guān)測(cè)是分段定時(shí)觀(guān)測(cè)。當(dāng)水位變化緩慢時(shí)（日變幅在 0.12m 以 內(nèi)），每日 8 時(shí)和 20時(shí)各觀(guān)測(cè)一次（稱(chēng) 2 段制觀(guān)測(cè)， 8 時(shí)是基本時(shí)）；枯水期日 變幅在 0.06m以?xún)?nèi)，用 1 段制觀(guān)測(cè)；日變幅在 0.12 0.24m 時(shí)，用 4 段制觀(guān)測(cè)； 有峰谷出現(xiàn)時(shí)，還要加測(cè) 。 比降水尺觀(guān)測(cè)的目的是計(jì)算水面比降，分析河床糙率等。其觀(guān)測(cè)時(shí)間和次數(shù)， 視需要而定 。 21 四、水位觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)整理 得到水位觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)后，需要計(jì)算日平均水位、月平均水位和年平均 水位。計(jì)算日平均水位的方法有 算術(shù)平均法

17、和 面積包圍法。 若一日內(nèi)水位變化緩慢，或雖然水位變化大，但系等時(shí)距人工觀(guān)測(cè)或從自記 水位計(jì)上摘錄，采用 算術(shù)平均值 ； 若一日內(nèi)水位變化較大、且系不等時(shí)距觀(guān)測(cè)或摘錄，則采用 面積包圍法 。 即將當(dāng)日 024小時(shí)內(nèi)水位過(guò)程線(xiàn)所包圍的面積， 除以一日時(shí)間求得，如右圖所示，其計(jì)算公式為： 根據(jù)逐日平均水位可算出 月平均水位 和 年平均水位 及 保證率水位 。 面積包圍法示意圖 0 1 1 1 2 2 2 3 11 1 48 n n n n n Z t Z t t Z Z t t Z t t Z t 22 一、概述 流量： 單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)江河某一橫斷面的水量，以 m3/s 計(jì)。 測(cè)量流量的方法很多，

18、常用的方法為流速面積法，其中包括流速儀測(cè)流法、 浮標(biāo)測(cè)流法、比降面積法等，這是我國(guó)目前使用的基本方法。此外還有水力學(xué)法、 化學(xué)法、物理法、直接法等。 二、流速儀法測(cè)流 在過(guò)水?dāng)嗝嫔?，流速隨水平及垂直方向的位置不同而變化。從水平方向看， 中間流速大，兩岸流速??；從水深方向看，河床流速最小。 流速儀法測(cè)流： 就是將水道斷面劃分為若干部分，用普通測(cè)量方法測(cè)算出各 部分?jǐn)嗝娴拿娣e，用流速儀施測(cè)水流速度并計(jì)算各部分面積上的平均流速，兩者 的乘積為各部分流量，部分流量的和為全斷面的流量。因此流速儀測(cè)流工作包括 斷面測(cè)量 和 流速測(cè)量 兩部分。它是目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的測(cè)流方法，也是最基本 的測(cè)流方法。 流量

19、測(cè)驗(yàn) 23 1、斷面測(cè)量 斷面測(cè)量工作包括 水道斷面測(cè)量 和 大斷面測(cè)量 兩種，如圖所示。水道斷 面是指自由水面線(xiàn)與河床線(xiàn)之間的范圍，大斷面為歷年最高洪水位以上 0.5 1.0m的水面線(xiàn)與岸線(xiàn)、河床線(xiàn)之間的范圍 。 (1)水道斷面測(cè)量 水道斷面的測(cè)量，是在斷面上布設(shè)一定數(shù)量的測(cè)深垂線(xiàn)，施測(cè)各條垂線(xiàn) 的水深，同時(shí)測(cè)得每條測(cè)深垂線(xiàn)與岸上某一固定點(diǎn)（斷面的起點(diǎn)樁，一般設(shè) 在左岸）的水平距離（稱(chēng)為起點(diǎn)距），并同時(shí)觀(guān)測(cè)水位，用施測(cè)時(shí)的水位減 去水深，得到各測(cè)深垂線(xiàn)處的河底高程 。 過(guò)水?dāng)嗝媪魉俜植紙D (a)斷面等流速線(xiàn) (b)垂線(xiàn)流速分布 斷面測(cè)量示意圖 24 水深測(cè)量 ： 通常用測(cè)深桿、測(cè)深錘、鉛魚(yú)直

20、接測(cè)出 每根測(cè)深垂線(xiàn)的水深。當(dāng)水很深、流速很大時(shí)，可 用超聲波回聲測(cè)深儀測(cè)量水深。 起點(diǎn)距的測(cè)定 斷面索法： 是在斷面上架設(shè)鋼絲纜索，每隔適當(dāng)距 離做上標(biāo)記，并事先測(cè)量好它們的位置，測(cè)量水深 的同時(shí)，直接在斷面索上讀出起點(diǎn)距。這種方法適 合于河寬較小、水上交通不多、有條件架設(shè)斷面索 的河道測(cè)站，精度較高 。 交會(huì)法 (i) 經(jīng)緯儀岸上交會(huì)法： 水文站在布設(shè)測(cè)流斷面時(shí)， 同時(shí)布設(shè)基線(xiàn) (AC)，并用精確方法量出基線(xiàn)的長(zhǎng)度 L，測(cè)角時(shí)，將經(jīng)緯儀安放在基線(xiàn)的終點(diǎn) C，測(cè)出角 度 ，則起點(diǎn)距為 D = Ltan( )； 回聲測(cè)深儀測(cè)量示意圖 交會(huì)法示意圖 25 (ii) 六分儀船上交會(huì)法： 當(dāng)河道較寬

21、時(shí)，岸上與船上聯(lián)絡(luò)困難， 風(fēng)浪較大時(shí)用經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)河中活動(dòng)的目標(biāo)， 施測(cè)有些困難，此時(shí)可使用六分儀交會(huì)法， 它的主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量時(shí)施測(cè)人員全部上船， 不用支架，只需手握儀器即可測(cè)出角，也 能在搖動(dòng)的船上使用，因此水文勘測(cè)中經(jīng) 常使用。右圖為六分儀結(jié)構(gòu)示意圖。 (2)大斷面測(cè)量 大斷面測(cè)量是單獨(dú)進(jìn)行的，一般在汛前、汛后或較大洪水過(guò)后施測(cè)，包 括水上及水下兩部分，水下部分同上述水道斷面的施測(cè)方法，水上部分采用 水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行。 六分儀結(jié)構(gòu)示意圖 26 2、流速儀測(cè)速 常用的有流速儀法和浮標(biāo)法。 (1) 流速儀 目前我國(guó)使用最多的是重慶水文儀器廠(chǎng)生產(chǎn)的 LS68-2型旋 杯式流速儀和 LS25-1型旋

22、槳流速儀 。 流速儀測(cè)速原理 是利用水流沖動(dòng)流速儀的旋杯或旋槳，同 時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在裝有信號(hào)的電路上發(fā)出訊號(hào)，便可知道在 一定時(shí)間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，流速愈大，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)得愈快，流速與轉(zhuǎn) 速之間有一定的關(guān)系，這種關(guān)系是由廠(chǎng)家在儀器出廠(chǎng)之前，把 流速儀放在特定的檢定水槽里，通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)確定流速與轉(zhuǎn) 速間的函數(shù)關(guān)系。關(guān)系式如下： 式中： K 水力螺距， 表示流速儀的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，水質(zhì)點(diǎn) 的行程長(zhǎng)度； N 流速儀在測(cè)速歷時(shí)內(nèi)的總轉(zhuǎn)數(shù)， 一般是根據(jù) 信號(hào)數(shù)，再乘上每一信號(hào)代表的轉(zhuǎn)數(shù)求得； T測(cè)速歷時(shí) ，為了 消除水流脈動(dòng)的影響，測(cè)速歷時(shí)一般不超過(guò) 100S； C附加常 數(shù)， 表示儀器在高速部分內(nèi)部各運(yùn)動(dòng)件

23、之間的摩阻，稱(chēng)儀器的 摩阻常數(shù)； 系數(shù) C、 K是通過(guò)水槽實(shí)驗(yàn)事先率定的。 旋槳式流速儀 旋杯式流速儀 CTNKv 27 (2) 流速測(cè)量 流速儀只能測(cè)得某點(diǎn)的流速，為了求得斷面平均流 速，首先在斷面上布設(shè)一些測(cè)速垂線(xiàn)（一般在測(cè)深垂線(xiàn) 中選擇若干條同時(shí)兼作測(cè)速垂線(xiàn)），在每一條測(cè)速垂線(xiàn) 上布設(shè)一定數(shù)目的測(cè)速點(diǎn)進(jìn)行測(cè)速，最后根據(jù)測(cè)點(diǎn)流速 的平均值求得測(cè)線(xiàn)平均流速，再由測(cè)線(xiàn)平均流速求得部 分面積平均流速，進(jìn)而推得斷面流量。 測(cè)速垂線(xiàn)數(shù)目，根據(jù)河寬、水深來(lái)確定。測(cè)速垂線(xiàn) 上的測(cè)點(diǎn)數(shù)，根據(jù)垂線(xiàn)的水深，流速儀的懸吊方式和測(cè) 量精度的要求來(lái)確定。具體規(guī)定見(jiàn)表 1和表 2。 部分面積 ai、 部分流速 Vi，

24、 及部分流量 qi 計(jì)算示意圖 水面寬 (m) 5.0 5.0 50 100 300 1000 1000 精測(cè)法 5 6 10 1215 1520 1525 25 常測(cè)法 35 5 68 79 813 813 13 表 1 我國(guó)精測(cè)法、常測(cè)法最少測(cè)速垂線(xiàn)數(shù)目的規(guī)定 28 測(cè)點(diǎn)數(shù) 暢流期 冰 期 11點(diǎn) 0.0、 0.1、 0.2、 0.3、 0.4、 0.5、 0.6、 0.7、 0.8、 0.9、 1.0h 6（ 7）點(diǎn) 0.0、 0.2、 0.4、 0.6、 0.8、 (0.9)、 1.0h 0.0h 或冰底 或冰花底、 0.2、 0.4、 0.6、 0.8、 1.0h 5點(diǎn) 0.0、 0

25、.2、 0.6、 0.8、 1.0h 3點(diǎn) 0.2、 0.6、 0.8h 0.15、 0.5、 0.85h 2點(diǎn) 0.2、 0.8h 0.2、 0.8h 1點(diǎn) 0.6 或 0.5h 0.5h 表 2 流速測(cè)點(diǎn)的位置 注： h為該測(cè)速垂線(xiàn)的有效水深。 29 (3) 流量計(jì)算 流速儀測(cè)流時(shí)有專(zhuān)用的記錄和計(jì)算表格，通常在測(cè)流時(shí)隨即計(jì)算流量，計(jì) 算過(guò)程包括 (1)垂線(xiàn)平均流速計(jì)算； (2)部分面積上的平均流速計(jì)算； (3)部分流量 計(jì)算； (4)全斷面流量。 垂線(xiàn)平均流速的計(jì)算 一點(diǎn)法： 二點(diǎn)法： 三點(diǎn)法： 五點(diǎn)法： 六點(diǎn)法： 各式中 為垂線(xiàn)平均流速， 、 、 、 為各相對(duì)水深處的測(cè)點(diǎn)流速。 5.06

26、.0 95.090 v.vvv m 或 8.02.021 vvv m 8.06.02.031 vvvv m 0.18.06.02.00.0 233101 vvvvvv m 0.18.06.04.02.00.0 2222101 vvvvvvv m mv 0.0v 2.0v 0.1v 30 三、 浮標(biāo)法測(cè)流 在洪水較大或水面漂浮物較多，特別是 在使用流速儀測(cè)流有困難的情況下，浮標(biāo)法 測(cè)流是一種切實(shí)可行的辦法。浮標(biāo)測(cè)流的主 要工作是 觀(guān)測(cè)浮標(biāo)漂移速度，測(cè)量水道橫斷 面， 以此來(lái)推估斷面流量。 凡能漂浮在水面上的物體都可以制成浮 標(biāo)。用水面浮標(biāo)法測(cè)流時(shí)，測(cè)得的是浮標(biāo)在 水面的漂移速度，這種流速稱(chēng) 浮標(biāo)

27、虛流速， 它不能代表斷面平均流速，將它與過(guò)水?dāng)嗝?相配合，計(jì)算出斷面虛流量，然后乘上浮標(biāo) 系數(shù) 才能得到斷面實(shí)際的流量，即與浮 標(biāo)類(lèi)型、風(fēng)力風(fēng)向等因素有關(guān)。 值的確定有實(shí)驗(yàn)比測(cè)法、經(jīng)驗(yàn)公式法 和水位流量關(guān)系曲線(xiàn)法 。 K 浮標(biāo)測(cè)流示意圖 K 31 在踏勘河流時(shí)，為了估算河流流量，有時(shí)采用臨時(shí)浮標(biāo)簡(jiǎn)測(cè)法。就 地選一簡(jiǎn)易的浮標(biāo)，用步測(cè)距離，然后測(cè)量浮標(biāo)走完該距離所需要的時(shí) 間，計(jì)算出流速。水淺時(shí)，可涉水測(cè)量過(guò)水?dāng)嗝妫羁尚写瑫r(shí)，也可 乘船測(cè)量斷面，此時(shí)浮標(biāo)系數(shù)可粗略地取，然后估算流量。 32 四、其它測(cè)流方法 1、 水力學(xué)法 該法是通過(guò)實(shí)測(cè)或調(diào)查河段水面比降和水遭斷面面積用水力學(xué)公式 來(lái)推算流量

28、。在歷史洪水調(diào)查中、在困難條件下及高水位洪水測(cè)流時(shí)， 根據(jù)實(shí)測(cè)河段水面比降和橫斷面資料，利用曼寧公式或謝才公式近似估 算流量。 2、 建筑物測(cè)流法 該法是利用標(biāo)準(zhǔn)型的測(cè)流建筑物（如堰、槽）、河渠中已建成的水 工建筑物（如閘、水電站）或人工控制斷面來(lái)測(cè)定流量它是根據(jù)測(cè)得 的水位資料及水工建筑物過(guò)水?dāng)嗝尜Y料，由相應(yīng)水力學(xué)公式計(jì)算流量。 3、 溶液法 又稱(chēng)稀釋法。它是在測(cè)驗(yàn)河段上游注入一定濃度的化學(xué)指示劑，經(jīng) 水流充分混合均勻后，在下游測(cè)驗(yàn)斷面取出河水水樣 (或直接在河中 )測(cè) 定經(jīng)河水稀釋后該指示劑的濃度或稀釋比率，利用其稀釋程度與水流流 量成正比的關(guān)系推求流量。 33 內(nèi)容提要： 1、洪水調(diào)查的

29、方法和洪峰流量的推算； 2、暴雨調(diào)查的方法； 3、枯水調(diào)查的方法。 水文站網(wǎng)的定位觀(guān)測(cè)工作，是觀(guān)察水文現(xiàn)象、提供水文資料的主要途徑。 但由于定位觀(guān)測(cè)有時(shí)間和空間局限性，往往不能滿(mǎn)足要求。因此必須通過(guò)水文 調(diào)查來(lái)補(bǔ)充定位觀(guān)測(cè)的不足，使水文資料更加系統(tǒng)完整，更好地滿(mǎn)足水資源開(kāi) 發(fā)利用、水利水電建設(shè)及其它國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。 水文調(diào)查包括洪、枯水及暴雨調(diào)查。 歷史洪水調(diào)查和考證工作， 指認(rèn)歷史 上出現(xiàn)過(guò)的洪水痕跡、洪水發(fā)生時(shí)間，洪水漲落過(guò)程及來(lái)源等，測(cè)量河段的縱 橫斷面、洪痕高程，繪出水面線(xiàn)，推算歷史洪水，推求洪峰流量。 歷史枯水調(diào) 查， 一般調(diào)查不雨天數(shù)，河水干涸斷流及水深情況等，分析估算當(dāng)時(shí)的最

30、小流 量、最低水位及發(fā)生時(shí)間。 水文調(diào)查與水文遙感 34 一、洪水調(diào)查 洪水調(diào)查工作，包括 調(diào)查洪水痕跡、洪水發(fā)生的時(shí)間、災(zāi)情測(cè)量、洪水痕 跡的高程、了解調(diào)查河段的河槽情況； 了解流域自然地理情況； 測(cè)量調(diào)查河 段的縱橫斷面； 必要時(shí)應(yīng)在調(diào)查河段進(jìn)行簡(jiǎn)易地形測(cè)量； 對(duì)調(diào)查成果進(jìn)行分 析，推算洪水總量、洪峰流量、洪水過(guò)程及重現(xiàn)期，最后寫(xiě)出調(diào)查報(bào)告。 洪水痕跡高程確定以后，可推算出相應(yīng)于此洪水位的洪峰流量。 常用的方法有： (1)水位流量關(guān)系法 如果調(diào)查河段附近有水文站，則可利用水文站的水位流量關(guān)系曲線(xiàn)加以延 長(zhǎng)，以求得洪峰流量。 (2)比降法 當(dāng)能夠確定調(diào)查河段的水面比降或者在沒(méi)有水文站的河段上

31、，可采用曼寧 公式計(jì)算： 式中： 河段平均斷面面積 A 和 水力半徑 R 可根據(jù)大斷面資料求得； 糙率 n 根據(jù)河段上河床的情況參考糙率表確定，也可根據(jù)附近河槽情況相似的水文 站的糙率資料類(lèi)比確定； S為洪水水面比降。 21321 SAR nQ 35 (3)用水面曲線(xiàn)推算 當(dāng)河段較長(zhǎng)洪跡較少，各河段河底坡降及斷面變化、洪水水面曲線(xiàn)比較曲折 時(shí)，可用水面曲線(xiàn)法來(lái)推求洪峰流量，即假定一流量 Q，由所估定的各河段河道 糙率 n，自下游一已知的洪水水面點(diǎn)起，向上游逐段推算水面線(xiàn)，然后檢查該水 面線(xiàn)與各洪跡的符合程度。如大部分符合，表明所假定流量正確；否則，重新修 訂 Q值，再推算水面線(xiàn)直至大部分洪跡符

32、合為止。 二、暴雨調(diào)查 以降雨為洪水成因的地區(qū)，洪水的大小與暴雨大小密切相關(guān)，暴雨調(diào)查資 料對(duì)洪水調(diào)查成果起旁證作用。洪水過(guò)程線(xiàn)的繪制、洪水的地區(qū)組成，也需要組 合面上的暴雨資料進(jìn)行分析。 暴雨調(diào)查的主要內(nèi)容有暴雨成因、暴雨量、暴雨起迄時(shí)間、暴雨變化過(guò)程及 前期雨量情況、暴雨走向及當(dāng)時(shí)主要風(fēng)向風(fēng)力變化等。 對(duì)歷史暴雨的調(diào)查，一般通過(guò)群眾對(duì)當(dāng)時(shí)雨勢(shì)的回憶或與近期發(fā)生的某次大 暴雨對(duì)比，得出定性的概念；也可以通過(guò)群眾對(duì)當(dāng)時(shí)地面坑塘積水、露天水缸或 其他器皿承接雨量作定量估計(jì)，并對(duì)一些雨量紀(jì)錄進(jìn)行復(fù)核，對(duì)降雨的時(shí)、空分 布作出估計(jì)。 36 三、枯水調(diào)查 歷史枯水的調(diào)查工作必須在水位極枯或較枯的時(shí)候才

33、能進(jìn)行，不像對(duì)洪水的調(diào) 查那樣，隨時(shí)都可以進(jìn)行。河流沿岸的古代遺址、古代墓葬、古代建筑物、記載水 情的碑刻題記等考古實(shí)物以及文獻(xiàn)資料，都是進(jìn)行歷史水文調(diào)查的重要資料。調(diào)查 方法與洪水調(diào)查方法基本相似，一般比歷史洪水調(diào)查更為困難。 下圖為四川涪陵縣北長(zhǎng)江江心的白鶴梁，是古代長(zhǎng)江中游枯水位的石刻標(biāo)志。 該梁由西向東長(zhǎng) 1600m以上，與長(zhǎng)江流向平行，南北寬 10 15m，常年淹沒(méi)在水下， 只在某些年份冬春水位最低時(shí)，才露出江心。在梁的傾斜面上是魚(yú)形圖案與文字題 記縱橫交錯(cuò)的石刻群。已發(fā)現(xiàn)的魚(yú)圖中有三條是康熙二十四年（ 1685）刻的 清代雙魚(yú)，以及根據(jù)宋代題記上溯唐廣德二 年（ 764）以前所刻魚(yú)

34、圖，具有相當(dāng)于現(xiàn)代水 尺的作用，是歷代記錄不同年代不同枯水位 的固定標(biāo)志。在已發(fā)現(xiàn)的宋元明清約 160余條 題記中，除記年月外，往往記有雙魚(yú)已見(jiàn)， 水至此魚(yú)下五尺，水去魚(yú)下七尺等字樣，留 下一批長(zhǎng)達(dá)千年以上可供分析研究的枯水位 寶貴記錄。 長(zhǎng)江江心的白鶴梁石魚(yú)碑刻 37 四、水文遙感 自從地球資源衛(wèi)星發(fā)射二十多年以來(lái)（如 NOAA ：美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局 )在 1981年 7月發(fā)射的 AVHRR系列衛(wèi)星，以 1km的解像度對(duì)地球進(jìn)行各種觀(guān)測(cè)，直到 2000年 9 月；之后被 MODIS系列衛(wèi)星所代替，解像度為 500m），衛(wèi)星遙感技術(shù)在水文水資源領(lǐng) 域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，尤其在水文水資源

35、調(diào)查中的應(yīng)用更為顯著，如： （ 1）流域調(diào)查： 根據(jù)衛(wèi)星圖片，可以準(zhǔn)確查清流域范圍、流域面積、流域覆蓋類(lèi)型、 河長(zhǎng)、河網(wǎng)密度、河流彎曲度等； （ 2）水資源調(diào)查： 使用不同波段、不同類(lèi)型的遙感資料，可以很容易地判讀各類(lèi)地 表水，如河流、湖泊、水庫(kù)、沼澤、冰川、凍土和積雪的分布；還可以分析飽和土壤面 積、含水層分布以估算地下儲(chǔ)水量； （ 3）水質(zhì)監(jiān)測(cè)： 包括分析識(shí)別熱水污染、油污染、工業(yè)廢水及生活污水污染、農(nóng)藥 化肥污染以及懸移質(zhì)泥沙、藻類(lèi)繁殖等情況； （ 4）洪澇災(zāi)害的監(jiān)測(cè)： 包括洪水淹沒(méi)范圍的確定，決口、滯洪、積澇的情況，泥石 流及滑坡的情況； （ 5）河口、湖泊、水庫(kù)的泥沙淤積及河床演變，

36、古河道的變遷等 ； （ 6）降水量的測(cè)定及水情預(yù)報(bào)： 通過(guò)氣象衛(wèi)星可獲取高溫和濕度，間接推求降水量， 或根據(jù)衛(wèi)星圖片的灰度定量估算降水量；根據(jù)衛(wèi)星云圖與天氣圖配合預(yù)報(bào)洪水及旱情監(jiān) 測(cè)。 38 一、流量資料整編 1、水位流量關(guān)系曲線(xiàn)的確定 一個(gè)水文測(cè)站的 水位流量關(guān)系 ， 是指測(cè)站基本水尺斷面處某時(shí)刻的水位與同時(shí)刻通過(guò)該 斷面的流量之間的關(guān)系。 水位流量關(guān)系可分為穩(wěn)定的和不穩(wěn)定的兩類(lèi)，它的性質(zhì)可以通過(guò)水 位流量關(guān)系曲線(xiàn)分析得出。 (1) 穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線(xiàn) 穩(wěn)定的水位流量關(guān)系，是指一個(gè)水位對(duì)應(yīng)的流量變化不大，它們之間呈現(xiàn)單一關(guān)系。穩(wěn) 定的水位流量關(guān)系曲線(xiàn)繪制步驟如下： （ i） 將各次測(cè)流時(shí)

37、實(shí)測(cè)水位、流量成果加以審查，列出 實(shí)測(cè)流量成果表 ，如： 水文資料處理 某河某站 2006年實(shí)測(cè)流量成果表（摘錄） 測(cè)次 日期 水位 (m) 流量 (m3/s) 流量 測(cè)法 斷面 面積 (m2) 平均 流速 (m/s) 水面 比降 (%) 水面 寬 (m) 備注 月 日 時(shí)：分 121 8 12 7:50-8:20 102.59 137 流速儀 98.6 1.39 - 83.6 122 8 13 7:30-8:20 102.48 121 流速儀 92.3 1.52 - 83.1 123 15:00-15:30 104.15 851 水面浮標(biāo) 312 2.73 0.24 157 124 8 14

38、 7:00-7:30 104.42 1050 水面浮標(biāo) 361 2.92 0.24 168 西北風(fēng) 2 3級(jí) 125 18:00-18:30 104.17 944 水面浮標(biāo) 315 3.00 0.27 157 西北風(fēng) 2 3級(jí) 39 穩(wěn)定情況下 ZQ 曲線(xiàn) （ ii） 根據(jù)表中數(shù)據(jù)，同時(shí)繪制 Z A、 Z V、 Z Q 關(guān)系曲線(xiàn)：以水位為縱坐標(biāo)， 橫坐標(biāo)用三種比例尺，分別代表 Q（流量）、 A（面積）、 V（流速）。如果采用 不同方法測(cè)流，則點(diǎn)用不同符號(hào)表示。如果水位流量關(guān)系點(diǎn)密集，分布成一帶狀， 就可以通過(guò)點(diǎn)群中間，目估一條單一的水位流量關(guān)系曲線(xiàn)，如下圖所示； （ iii） Z Q曲線(xiàn)定出后

39、，應(yīng)與 Z A、 Z V 曲線(xiàn)對(duì)照檢查，使各種水位情況下， Q=AV。定出水位流量關(guān)系曲線(xiàn)后，就可將水位資料轉(zhuǎn)換為流量資料，并進(jìn)行各 種統(tǒng)計(jì)整理工作。 40 （ 2）不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系 在天然河道里，由于河床沖淤，洪水漲落、變動(dòng)回水、結(jié)冰等影響使水位流量關(guān)系難 以保持單一關(guān)系。同一水位不同時(shí)期通過(guò)斷面的流量不是定值，點(diǎn)繪出的水位流量關(guān)系曲 線(xiàn)，其點(diǎn)據(jù)分布比較散亂，這種情況稱(chēng)為不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系?？梢哉f(shuō)，天然河道的水 位流量關(guān)系一般是不穩(wěn)定的。 不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線(xiàn)的處理方法很多，經(jīng)常使用的有以下兩種： （ i） 臨時(shí)曲線(xiàn)法 ： 若水位流量關(guān)系受不經(jīng)常的沖淤影響或比較穩(wěn)定的結(jié)冰影響，在一

40、定 時(shí)期內(nèi)關(guān)系點(diǎn)子密集成一帶狀，能符合定單一線(xiàn)的要求時(shí)，可以分期定出 Z Q 曲線(xiàn)，稱(chēng)為 臨時(shí)曲線(xiàn)法。 （ ii） 連時(shí)序法 ： 當(dāng)測(cè)流次數(shù)較多，能控制水位流量關(guān)系變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)，一般多用連 時(shí)序法。連時(shí)序法繪制過(guò)程如下：（ a）根據(jù)實(shí)測(cè)資料繪出水位過(guò)程線(xiàn) Z = f(t)，并在過(guò)程線(xiàn) 上按順序注上測(cè)次號(hào)碼；（ b）根據(jù)實(shí)測(cè)流量和相應(yīng)水位，點(diǎn)繪 Z Q 相關(guān)點(diǎn)，并在點(diǎn)旁依 次注明測(cè)次號(hào)碼及實(shí)測(cè)日期；（ c）參照水位過(guò)程線(xiàn)的起伏變化，目估依測(cè)次號(hào)碼連成圓滑 曲線(xiàn)，即為水位流量關(guān)系曲線(xiàn)。這種情況的 Z Q 曲線(xiàn)一般為繩套形，使用時(shí)按水位發(fā)生時(shí) 間在 Z Q 曲線(xiàn)的相應(yīng)位置查讀流量。 41 臨時(shí)曲線(xiàn)

41、法 ZQ 曲線(xiàn) （ 1： 1月 1日 1月 7日； 2： 1月 7日 2月 15日； 3： 2月 15日 3月 9日） 連時(shí)序法繪制 ZQ 曲線(xiàn) 42 （ 3）不同影響因素下水位流量關(guān)系 （ i） 受洪水漲落影響 洪水波在河槽中傳播時(shí)，屬于不穩(wěn)定流，產(chǎn)生 了附加比降。當(dāng)漲水時(shí)，水面比降較穩(wěn)定時(shí)的水面 比降大，同一水位的流量也就增大，退水時(shí)，流量 則減小，致使一次洪水過(guò)程的水位流量關(guān)系曲線(xiàn)依 時(shí)序形成一逆時(shí)針?lè)较虻睦K套曲線(xiàn)，如右圖所示。 此時(shí)可按漲落過(guò)程定線(xiàn)，然后由水位推求流量。 （ ii） 受河槽沖淤影響 當(dāng)河床受沖時(shí)，斷面面積增加，同一水位的流 量變大，當(dāng)河床受淤時(shí)，斷面面積減少，同一水位

42、的流量變小。若沖淤時(shí)段有規(guī)律，水位流量關(guān)系能 保持穩(wěn)定狀態(tài)，則可分別確定不同時(shí)段的水位流量 關(guān)系曲線(xiàn)，如右圖所示。 受洪水漲落影響的 ZQ 曲線(xiàn) 受沖淤影響的 ZQ 曲線(xiàn) 43 受變動(dòng)回水影響的 ZQ 曲線(xiàn) （ iv）受綜合因素影響 當(dāng)水位流量關(guān)系受多種因素混合影響并連續(xù)變化時(shí)，一般采用 “連時(shí)序法” 確 定水位流量關(guān)系曲線(xiàn)。 連時(shí)序法是按實(shí)測(cè)流量點(diǎn)子的時(shí)間順序來(lái)連接水位流量關(guān)系 曲線(xiàn)。 本法要求測(cè)流次數(shù)較多，能反映水位流量關(guān)系變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，依照測(cè)點(diǎn)的時(shí) 序，就可從曲線(xiàn)上推出各個(gè)時(shí)期的流量。在按時(shí)序連線(xiàn)時(shí)， 水位流量關(guān)系曲線(xiàn)往往 成繩套形， 應(yīng)參考用時(shí)序法繪出的水位面積關(guān)系曲線(xiàn)的變化過(guò)程及水位

43、過(guò)程線(xiàn)的起 伏趨勢(shì)連線(xiàn)。這樣有助于發(fā)現(xiàn)繩套的頂部和底部，便于繪好水位流量關(guān)系曲線(xiàn) 。 （ iii）受變動(dòng)回水影響 由于測(cè)流斷面下游的干支流漲水、下游 閘關(guān)閉及結(jié)冰等影響，引起回水頂托，致使 水面比降產(chǎn)生變化，回水頂托愈嚴(yán)重，水面 比降愈小，同水位的流量較穩(wěn)定流時(shí)減少愈 多。所以受回水頂托影響的水位流量關(guān)系點(diǎn) 據(jù)偏向穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線(xiàn)的左邊，如 右圖所示。在這種情況下，可以以比降為參 數(shù)確定出一組水位流量關(guān)系曲線(xiàn)備用。 44 2、水位流量關(guān)系曲線(xiàn)的延長(zhǎng) 測(cè)流時(shí)，本應(yīng)在整個(gè)水位變幅內(nèi)布置測(cè)次，但由于高水時(shí)歷時(shí)短、流速大，枯 水時(shí)水淺、流速小，往往難以測(cè)得最大洪峰流量和最小枯水流量，這時(shí)，必須將

44、水 位流量關(guān)系曲線(xiàn)進(jìn)行高、低水延長(zhǎng)，方能推得全年完整的流量過(guò)程。 高、低水延長(zhǎng)成果，涉及到流量的最大、最小值，如延長(zhǎng)不當(dāng)影響規(guī)劃設(shè)計(jì)工 作。所以，對(duì)高水及低水的延長(zhǎng)均須慎重。一般要求高水外廷部分不超過(guò)當(dāng)年實(shí)測(cè) 流量所對(duì)應(yīng)水位變幅的 30，低水外延部分不超過(guò) 10。 （ 1）水位面積與水位流速關(guān)系高水延長(zhǎng) 河床比較穩(wěn)定的測(cè)站，水位面積、水位流速關(guān)系曲線(xiàn)穩(wěn)定、趨向明顯，故可根 據(jù)水位面積、水位流速曲線(xiàn)來(lái)延長(zhǎng)水位流量關(guān)系曲線(xiàn)。其具體程序是，先根據(jù)實(shí)測(cè) 斷面資料繪制所需延長(zhǎng)部分的水位面積關(guān)系曲線(xiàn)，然后再將水位流速曲線(xiàn)按照其上 端的趨勢(shì)外延，最后根據(jù)延長(zhǎng)部分的各 級(jí)水位的流速與相應(yīng)的面積乘積來(lái)延長(zhǎng) 水位

45、流量關(guān)系曲線(xiàn)，如圖所示。 顯然， 應(yīng)用此法時(shí)，在所外延的水位幅度以?xún)?nèi) 河槽斷面不應(yīng)有突然的變化，如漫灘等 情況，因?yàn)樵谶@些情況下，按趨勢(shì)延長(zhǎng) 水位流速線(xiàn)是不合理的。 水位面積與關(guān)系延長(zhǎng)水位流速 45 （ 2）用水力學(xué)公式高水延長(zhǎng) （ i）曼寧公式外延 曼寧公式 式中： 斷面平均流速（ m3/s）； 曼寧糙率系數(shù)（ s/m1/3）； 水力半徑（ m）； 為水面比降。 21321 SRnv v n R S 延長(zhǎng)步驟： (a) 計(jì)算平均流速 有三個(gè)參數(shù) (n、 R、 S)，其中水力半徑 R可用大斷面資 料求得，水面比降 S和糙率 n 則根據(jù)以下三種情況來(lái)確定： S和 n均有資料； 兩者缺一，通過(guò)點(diǎn)繪

46、 Z-n（或 Z-S）關(guān) 系曲線(xiàn)并延長(zhǎng)之； 兩者全缺時(shí)，則將 看成一個(gè) 未知量，因 ，依據(jù)實(shí)測(cè)資料的流量、 面積、水力半徑計(jì)算出 ，點(diǎn)繪 Z 曲線(xiàn)，因 高水部分 接近于常數(shù)，可按趨勢(shì)延長(zhǎng)，見(jiàn)右圖 。 (b)用實(shí)測(cè)大斷面資料延長(zhǎng)水位面積關(guān)系曲線(xiàn)。 3221 ARQnS nS 21 nS 21 nS 21 曼寧公式法延長(zhǎng)高水 ZQ關(guān)系曲線(xiàn) nS 21 46 式中： ，高水時(shí)其值接近常數(shù)。故高水時(shí) 呈線(xiàn)性關(guān)系，據(jù)此 外延。 延長(zhǎng)步驟：由大斷面資料計(jì)算 ，點(diǎn)繪 ，點(diǎn)繪 ，根據(jù)對(duì)應(yīng)的 （ Z， Q）的點(diǎn)據(jù)，便可實(shí)現(xiàn)水位與流量關(guān)系曲線(xiàn)的高水延長(zhǎng)，如上圖所示。 （ ii）史帝文斯（ Stenens）法外延

47、謝才公式 式中： 為謝才系數(shù)（ m1/2/s）。 對(duì)斷面無(wú)明顯沖淤、水深不大但水面較寬 的河槽，可以用斷面平均水深 來(lái)代替 ，則 上式可以改寫(xiě)為： RSCAQ C h R 21hKARSCAQ SCK 21 hAQ hA hAZ hAQ 斯蒂文斯法外延 ZQ 關(guān)系曲線(xiàn) 47 （ 3）水位流量關(guān)系曲線(xiàn)的低水延長(zhǎng)法 低水延長(zhǎng)一般可用 水位面積、水位流速關(guān)系曲線(xiàn)法， 也可以用 斷流水位控制 作 低水延長(zhǎng)。 斷流水位 即流量等于零的水位。確定斷流水位的方法，可以根據(jù)測(cè)站縱橫斷面 資料做出判斷。如測(cè)站下游有淺灘或石梁，則以其頂部高程作為斷流水位。如測(cè)站 下游很長(zhǎng)距離內(nèi)河底平坦，則取基本水尺斷面河底最低點(diǎn)

48、高程作為斷流水位。這樣 求得的斷流水位是比較可靠的。 在沒(méi)有條件采用前法確定斷流水位時(shí)，如斷面形狀整齊，在低水延長(zhǎng)部分的水 位變幅內(nèi)河寬無(wú)顯著變化，則可采用分析法確定斷流水位。例如，假定低水部分的 水位流量關(guān)系曲線(xiàn)可用下列方程來(lái)表示： 式中： Z0 斷流水位； n、 K 固定的指數(shù)和系數(shù)。 在水位流量曲線(xiàn)的中、低水彎曲部分，依次選取 a、 b、 c三點(diǎn)，它們的水位和流 量分別為 Za、 Zb、 Zc及 Qa、 Qb、 Qc。若 Qb2 = QaQc，代入上式，求得斷流水位為： 求得斷流水位 Z0后，以坐標(biāo) （ Z0, 0） 為控制點(diǎn)，將關(guān)系曲線(xiàn)向下延長(zhǎng)至當(dāng)年最 低水位即可。 nZZKQ 0 b

49、ca bca ZZZ ZZZZ 2 20 48 3、水位流量關(guān)系曲線(xiàn)的移用 規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中，常需要某些設(shè)計(jì)斷面（如壩下游斷面、水電站出口斷面等）的 水位流量關(guān)系曲線(xiàn)，用以確定各種流量條件下的壩下游水位及電站尾水位。 通常在這些斷面缺乏實(shí)測(cè)資料，這時(shí)就需要將鄰近水文站的水位流量關(guān)系移用到 這些設(shè)計(jì)斷面。但是，只有當(dāng)這些設(shè)計(jì)斷面與水文站之間距離不遠(yuǎn)，兩者間的區(qū)間流 域面積不大，河段內(nèi)無(wú)明顯的入流與出流，水位流量關(guān)系曲線(xiàn)的移用才比較容易進(jìn)行； 此時(shí)，可通過(guò)在設(shè)計(jì)斷面設(shè)立臨時(shí)水尺，與水文站同時(shí)觀(guān)測(cè)水位，建立設(shè)計(jì)斷面與水 文站基本水尺斷面之間的同時(shí)水位的關(guān)系線(xiàn)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)移。因?yàn)樵谥?、低水時(shí)，河中流 量隨時(shí)

50、間變化不大，兩斷面相距不遠(yuǎn)，故同一時(shí)刻的流量大致相等。將設(shè)計(jì)斷面觀(guān)測(cè) 到的水位，與同時(shí)觀(guān)測(cè)的水文站水位在其水位流量關(guān)系曲線(xiàn)查得的流量，點(diǎn)繪曲線(xiàn)， 即可得出設(shè)計(jì)斷面中、低水的水位流量關(guān)系曲線(xiàn)。如需高水部分的水位流量關(guān)系，則 可用前面介紹的方法進(jìn)行延長(zhǎng)。 當(dāng)設(shè)計(jì)斷面與水文站相距較遠(yuǎn)時(shí)，不能用同時(shí)水位來(lái)移用水位流量關(guān)系。此時(shí)可 以考慮按相應(yīng)水位，即在水位變化過(guò)程中位相相同的水位來(lái)移用。但是，由于兩斷面 相距較遠(yuǎn)，無(wú)區(qū)間入流的條件較難滿(mǎn)足，在確定相應(yīng)流量時(shí)有一定困難，應(yīng)當(dāng)注意。 49 若設(shè)計(jì)斷面的水位觀(guān)測(cè)資料不足，或等不及設(shè)立臨時(shí)水尺進(jìn)行觀(guān)測(cè)后再推求其水位流量 關(guān)系，則可用計(jì)算水面曲線(xiàn)的方法來(lái)移用水位

51、流量關(guān)系。在水文站基本水尺斷面與設(shè)計(jì)斷面 之間，選擇若干個(gè)計(jì)算斷面，選定若干個(gè)流量。分別從水文站基本水尺斷面起，計(jì)算水面曲 線(xiàn)，從而求出與各個(gè)計(jì)算流量相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)斷面水位。 如果設(shè)計(jì)斷面與水文站之間有水流流入或流出則不能用轉(zhuǎn)移水位流量關(guān)系的辦法來(lái)推 求設(shè)計(jì)斷面的水位流量關(guān)系，此時(shí)，主要依靠水力學(xué)的方法來(lái)推算設(shè)計(jì)斷面的水位流量關(guān) 。 4、流量資料整編 定出水位流量關(guān)系以后，就可把水位觀(guān)測(cè)資料轉(zhuǎn)換為連續(xù)的流量資料。在此基礎(chǔ)上，可 進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)整理工作，首先應(yīng)推求逐日的平均流量。 (1) 逐日平均流量的推求 當(dāng)流量變化平穩(wěn)時(shí)，根據(jù)水位觀(guān)測(cè)資料，經(jīng)整理計(jì)算求得逐日平均水位。然后根據(jù)逐日 平均水位資料，

52、在 Z Q 曲線(xiàn)上查得逐日平均流量，并列成表格形式，即得逐日平均流量表。 當(dāng)一日內(nèi)流量變化較大時(shí)，則用逐時(shí)水位從水位流量關(guān)系線(xiàn)上查得逐時(shí)的流量，再按算 術(shù)平均法或面積包圍法求得日平均流量。 根據(jù)日平均流量計(jì)算逐月平均流量和年平均流量。 (2) 洪水水文要素摘錄表 在進(jìn)行水文分析計(jì)算時(shí)，應(yīng)了解全年各次主要洪水的流量過(guò)程。 50 二、水文數(shù)據(jù)處理成果的刊布 水文資料的來(lái)源，主要是由國(guó)家水文站網(wǎng)按全國(guó)統(tǒng)一規(guī)定對(duì)觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn) 行處理后的資料，即由主管單位分流域、干支流及上下游，每年刊布一次的水 文年鑒。 1986年起陸續(xù)實(shí)行計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、檢索。 水文年鑒僅刊布各水文測(cè)站的基本資料。水文站網(wǎng)歷年測(cè)驗(yàn)的成果，分流 域水系，按統(tǒng)一的要求和格式進(jìn)行整編。年鑒中載有：測(cè)站分布圖，水文站說(shuō) 明表及位置圖，各站的水位、流量、泥沙、水溫、冰凌、水化學(xué)、地下水、降 水量、蒸發(fā) 量等資料。 水文手冊(cè)：各地區(qū)水文部門(mén)在分析研究和綜合歷年地區(qū)性水文資料的基礎(chǔ) 上，編制的各種水文特征統(tǒng)計(jì)表、等值線(xiàn)圖、計(jì)算水文特征值的經(jīng)驗(yàn)公式、經(jīng) 驗(yàn)系數(shù)、計(jì)算方法及關(guān)系曲線(xiàn)。有的將其中的圖編成圖集，供地區(qū)工作參考使 用。 51 Thank you!