河川徑流和水文測(cè)驗(yàn)

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1、1 水 文 實(shí) 驗(yàn) 材 料 2 1. 河 川 徑 流 基 本 概 念2. 徑 流 的 形 成 過 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 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 的 確 定 ) 主 要 內(nèi) 容 ： 3 河 川 徑 流 基 本 概 念n 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

2、 流 動(dòng) 的 水 流 。n 地 面 徑 流 （ 地 表 徑 流 ） 沿 著 地 面 流 動(dòng) 的 水 流 。n 地 下 徑 流 沿 土 壤 巖 石 孔 隙 流 動(dòng) 的 水 流 稱 為 地 下 徑 流 。n 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 慧 圖 信 息 科 技 有 限 公 司 4 徑 流 的 形 成 過 程 流 域 內(nèi) ， 自 降 雨 開 始 到水 流 匯 集 到 流 域 出 口 斷面 的 整 個(gè) 物 理 過 程 ， 稱為 徑 流 形 成 過 程 。 它 是一 個(gè) 極 為 復(fù) 雜 的 過 程 ，為 了 便 于 認(rèn) 識(shí)

3、 ， 一 般 把它 概 化 為 產(chǎn) 流 階 段 和 匯 流 階 段 。 5 u 凈 雨 降 雨 經(jīng) 植 物 截 留 、 下 滲 、 填 洼 、 蒸 發(fā) 等 損 失 過 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 。u 產(chǎn) 流 階 段 當(dāng) 降 雨 滿 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 下 滲 強(qiáng) 度 、 其 超 過 下 滲 強(qiáng) 度 的 雨 量 ， 降到 地 面 以 后 ， 開 始 沿 地 表 坡 面 流 動(dòng) 稱 為 坡

4、 面 漫 流 ， 是 產(chǎn) 流 的開 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 流 動(dòng) 注 入 河 槽 ， 稱 為 坡 面 徑 流 。 地面 漫 流 的 過 程 ， 即 為 產(chǎn) 流 階 段 。 6 u 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 程 ， 稱 為 流 域 匯 流 過 程 。 前 者稱 為 坡 地 匯 流 ， 后 者 稱 為 河 網(wǎng) 匯 流 。 7 坡 地 匯 流 過 程n

5、坡 面 漫 流 ： 超 滲 雨 滿 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 程 。n 表 層 流 徑 流 ： 表 層 流 凈 雨 沿 坡 面 側(cè) 向 表 層 土 壤 孔 隙 流 入 河網(wǎng) 形 成 的 徑 流 。n 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 。n 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)

6、一 定 時(shí) 間 。 8 河 網(wǎng) 匯 流 過 程n 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 程 稱 為 河 網(wǎng) 匯 流 或河 槽 集 流 過 程 。n 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

7、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 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n 河 川 徑 流 在 一 年 內(nèi) 和 多 年 期 間 的 變 化 特 性 ，稱 為 徑 流 情 勢(shì) ， 前 者 稱 為 年 內(nèi) 變 化 或 年內(nèi) 分 配 ， 后 者 稱 為 年 際 變 化 。n 河 川 徑 流 情 勢(shì) ：

8、流 量 、 徑 流 量 、 徑 流 深 、流 量 模 數(shù) 、 徑 流 系 數(shù) 。 10 n 流 量 : 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 通 過 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 。n 徑 流 量 : 時(shí) 段 T內(nèi) 通 過 河 流 某 一 斷 面 的 總 水 量 。 記 為 W， 以 m3、 萬 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 QTQ T 3 計(jì) 算 時(shí) 段 內(nèi) 平

9、 均 流 量 ， m /s； 計(jì) 算 時(shí) 段 ， s。 11 n 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) 。n 徑 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/(skm 2)計(jì) 。n 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 。1000 1000TF kmW QTR F FWQT 3 32 時(shí) 段 內(nèi) 徑 流 量 ， m ； 計(jì) 算 時(shí) 段 內(nèi) 平 均

10、 流 量 ， m /s； 計(jì) 算 時(shí) 段 ， s； 流 域 面 積 ， 。 1000QM= FR= 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 測(cè) 及 對(duì) 觀 測(cè) 資 料 進(jìn) 行 整 編 的 總 稱 。 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 素 變 化 規(guī) 律 ， 為 水 資源 評(píng) 價(jià) 和 開 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 ：

11、 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 測(cè) 及 資 料 整 編 。 水 文 測(cè) 站 觀 測(cè) 的水 文 資 料 ， 經(jīng) 過 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 測(cè) 項(xiàng) 目

12、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 用 站 兩 類 。 專 用 站 在 面 上 輔 助 基 本 站 ， 而 基 本 站 在 時(shí) 間 系 列 上 輔 助 專 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) 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 測(cè) ， 資 料 編 成 水 文 年 鑒 刊 布 或 以 其 它 形 式 長(zhǎng) 期 存 貯 。專 用 站 ： 是 為 科 學(xué) 研 究 、 工 程 建 設(shè) 、 管 理 運(yùn) 用 等

13、 特 定 目 的 而 設(shè) 立 的 。 其 觀 測(cè) 項(xiàng) 目 、觀 測(cè) 要 求 及 觀 測(cè) 年 限 ， 由 設(shè) 站 部 門 依 據(jù) 設(shè) 站 目 的 自 行 規(guī) 定 。 13 水 文 站 網(wǎng) ： 因 為 單 個(gè) 測(cè) 站 觀 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) 地 點(diǎn) 布 站 觀 測(cè) ， 這 些 測(cè) 站在 地 理 上 的 分 布 網(wǎng) 稱 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

14、。水 文 站 網(wǎng) 布 站 的 原 則 ： 通 過 所 設(shè) 站 網(wǎng) 采 集 到 的 水 文 信 息 經(jīng) 過 整 理 分 析 后 ， 達(dá)到 可 以 內(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 。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 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 測(cè) 斷 面

15、 。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 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 測(cè) 和 信 息 的 整 理 分 析 工 作 。 具 體 地 說 ， 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 測(cè) 斷 面 的 布 設(shè) ： 水 文 測(cè) 站 一 般 應(yīng) 布 設(shè) 基 線 、 水 準(zhǔn) 點(diǎn) 和 各 種 斷 面 ， 即 基 本水

16、 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 ： 通 常 與 測(cè) 流 斷 面 垂 直 ， 起 點(diǎn)在 測(cè) 流 斷 面 線 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 在 斷 面 上 的位 置 。 基 線 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 來校 核 水 尺 零 點(diǎn) 的

17、 高 程 。 水 文 測(cè) 站 基 線 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 進(jìn) 行 經(jīng) 常 的 水 位 觀 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 面 設(shè) 立 比

18、 降 水 尺 ， 用 來 觀 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 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

19、 對(duì) 于 干 、 支 流 大 河 控 制 站 ， 要 求 水 文 觀 測(cè) 人 員 常 駐 水 文 觀 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 測(cè) 。 16 2、 巡 測(cè) ： 水 文 觀 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 測(cè) 點(diǎn) 進(jìn) 行 流 量 等 水 文 要 素 的 觀 測(cè) 。 如 有 些 水 文 站 一 年 內(nèi) 的 水 位 與 流 量 呈 單 一 線 型關(guān) 系 ， 可 用 水 力 學(xué) 公 式 推 算 流 量 ， 以 及 枯 水 期 流 量 變 化 不 大 ， 采 用

20、定 期 測(cè) 流 可 以 滿足 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

21、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 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

22、 訊 號(hào) ， 經(jīng) 過 編 碼 、 調(diào) 制 、 發(fā) 射 ， 直 接 或 通 過 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) 。 可 以 實(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 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

23、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 水 面 的 高 程 定 為 0.000m， 作 為 水 準(zhǔn) 基 面 。 我 國(guó)曾 沿 用 過 大 沽 、 吳 淞 、 珠 江 基 面 ， 現(xiàn) 在 統(tǒng) 一 規(guī) 定 的 基 面 為 青 島 黃 海 基 面 。假 定 基 面 ： 這 是 在 水 文 測(cè) 站 附 近 沒 有 國(guó)

24、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 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 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 作 為 永 久 固 定 基 面 的 一 種 基 面 ， 也屬 水 文 測(cè) 站 專 用 的 另 一 種 假 定 基 面 。 使 用 凍 結(jié) 基 面 可 保 持

25、 測(cè) 站 水 位 資 料 的 歷 史 連續(xù) 性 。 水 位 觀 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 測(cè) 設(shè) 備水 位 觀 測(cè) 的 常 用 設(shè) 備 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 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

26、水 尺 板 上 刻 度 起 點(diǎn) 的 高程 ， 可 以 預(yù) 先 測(cè) 量 出 來 。 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 。 基 面 、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 程 自 動(dòng) 記 錄 下 來 ， 不 遺 漏 任 何 突 然 的 變化 和 轉(zhuǎn) 折 ， 有 的 還 能 將 所 觀 測(cè) 的 數(shù) 據(jù) 以 數(shù) 字

27、 或 圖 像 的 形 式 遠(yuǎn) 傳 室 內(nèi) ， 使 水 位 觀 測(cè) 工作 趨 于 自 動(dòng) 化 和 遠(yuǎn) 傳 化 。三 、 水 位 的 觀 測(cè) 水 位 的 觀 測(cè) 包 括 基 本 水 尺 和 比 降 水 尺 的 水 位 。 基 本 水 尺 的 觀 測(cè) 是 分 段 定 時(shí) 觀 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 測(cè) 一 次 （ 稱 2 段 制 觀 測(cè) ， 8 時(shí) 是 基 本 時(shí) ） ； 枯 水 期 日變 幅 在 0.06m以 內(nèi) ， 用 1 段 制 觀 測(cè) ； 日 變 幅 在 0.12 0.24m 時(shí) ， 用 4 段

28、 制 觀 測(cè) ；有 峰 谷 出 現(xiàn) 時(shí) ， 還 要 加 測(cè) 。 比 降 水 尺 觀 測(cè) 的 目 的 是 計(jì) 算 水 面 比 降 ， 分 析 河 床 糙 率 等 。 其 觀 測(cè) 時(shí) 間 和 次 數(shù) ，視 需 要 而 定 。 21 四 、 水 位 觀 測(cè) 數(shù) 據(jù) 整 理 得 到 水 位 觀 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 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 測(cè)

29、 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 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 程 線 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 22 2 31 1148 n n n n nZ t Z t tZ Z

30、 t tZ t t Z t 22 一 、 概 述 流 量 ： 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 流 過 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 ， 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 水 斷 面 上 ， 流 速 隨 水 平 及 垂 直 方 向 的 位 置 不 同 而

31、 變 化 。 從 水 平 方 向 看 ，中 間 流 速 大 ， 兩 岸 流 速 小 ； 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 斷 面 的 面 積 ， 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

32、。 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 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 與 河 床 線 之 間 的 范 圍 ， 大 斷 面 為 歷 年 最 高 洪 水 位 以 上 0.51.0m的 水 面 線 與 岸 線 、 河 床 線 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

33、 垂 線 ， 施 測(cè) 各 條 垂 線的 水 深 ， 同 時(shí) 測(cè) 得 每 條 測(cè) 深 垂 線 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 為 起 點(diǎn) 距 ） ， 并 同 時(shí) 觀 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 處 的 河 底 高 程 。 過 水 斷 面 流 速 分 布 圖(a)斷 面 等 流 速 線 (b)垂 線 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 直 接 測(cè) 出每 根 測(cè) 深 垂

34、 線 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

35、在 布 設(shè) 測(cè) 流 斷 面 時(shí) ，同 時(shí) 布 設(shè) 基 線 (AC)， 并 用 精 確 方 法 量 出 基 線 的 長(zhǎng) 度 L， 測(cè) 角 時(shí) ， 將 經(jīng) 緯 儀 安 放 在 基 線 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 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

36、 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 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)

37、 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 生 產(chǎn) 的 LS68-2型 旋杯 式 流 速 儀 和 LS25-1型 旋 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

38、 有 一 定 的 關(guān) 系 ， 這 種 關(guān) 系 是 由 廠 家 在 儀 器 出 廠 之 前 ， 把流 速 儀 放 在 特 定 的 檢 定 水 槽 里 ， 通 過 實(shí) 驗(yàn) 方 法 來 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

39、 ， 測(cè) 速 歷 時(shí) 一 般 不 超 過 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 之 間 的 摩 阻 ， 稱 儀 器 的摩 阻 常 數(shù) ； 系 數(shù) C、 K是 通 過 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 （ 一 般 在 測(cè) 深 垂 線中 選 擇 若 干 條 同 時(shí) 兼 作 測(cè) 速 垂 線 ） ， 在 每 一

40、 條 測(cè) 速 垂 線上 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 平 均 流 速 ， 再 由 測(cè) 線 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 數(shù) 目 ， 根 據(jù) 河 寬 、 水 深 來 確 定 。 測(cè) 速 垂 線上 的 測(cè) 點(diǎn) 數(shù) ， 根 據(jù) 垂 線 的 水 深 ， 流 速 儀 的 懸 吊 方 式 和 測(cè)量 精 度 的 要 求 來 確 定 。 具 體 規(guī) 定 見 表 1和 表 2。 部 分 面 積 a i、 部 分 流 速 Vi，及 部 分 流

41、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 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.

42、4、 0.6、 0.8、 1.0h5點(diǎn) 0.0、 0.2、 0.6、 0.8、 1.0h3點(diǎn) 0.2、 0.6、 0.8h 0.15、 0.5、 0.85h2點(diǎn) 0.2、 0.8h 0.2、 0.8h1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 的 有 效 水 深 。 29 (3) 流 量 計(jì) 算 流 速 儀 測(cè) 流 時(shí) 有 專 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 程 包 括 (1)垂 線 平 均 流 速 計(jì) 算 ； (2)部 分 面 積 上 的 平 均 流 速 計(jì) 算

43、； (3)部 分 流 量計(jì) 算 ； (4)全 斷 面 流 量 。 垂 線 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 平 均 流 速 ， 、 、 、 為 各 相 對(duì) 水 深 處 的 測(cè) 點(diǎn) 流 速 。 5.06.0 95.090 v.vvvm 或 8.02.021 vvvm 8.06.02.031 vvvvm 0.18.06.02.00.0 233101 vvvvvvm 0.18.06.04.02.00.0 2222101 vvvvvvvm mv 0.0v 2.0v 0.1v 30 三 、 浮 標(biāo) 法 測(cè)

44、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 測(cè) 浮 標(biāo) 漂 移 速 度 ， 測(cè) 量 水 道 橫 斷面 ， 以 此 來 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 浮 標(biāo) 虛 流 速 ，它 不 能 代 表 斷 面 平 均 流 速 ，

45、 將 它 與 過 水 斷 面相 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 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 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

46、 的 時(shí)間 ， 計(jì) 算 出 流 速 。 水 淺 時(shí) ， 可 涉 水 測(cè) 量 過 水 斷 面 ， 水 深 可 行 船 時(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 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 推 算 流 量 。 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

47、 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 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 水 斷 面 資 料 ， 由 相 應(yīng) 水 力 學(xué) 公 式 計(jì) 算 流 量 。 3、 溶 液 法 又 稱 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

48、 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 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 測(cè) 工 作 ， 是 觀 察 水 文 現(xiàn) 象 、 提 供 水 文 資 料 的 主 要 途 徑 。但 由 于 定 位 觀

49、測(cè) 有 時(shí) 間 和 空 間 局 限 性 ， 往 往 不 能 滿 足 要 求 。 因 此 必 須 通 過 水 文調(diào) 查 來 補(bǔ) 充 定 位 觀 測(cè) 的 不 足 ， 使 水 文 資 料 更 加 系 統(tǒng) 完 整 ， 更 好 地 滿 足 水 資 源 開發(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 的 洪 水 痕 跡 、 洪 水 發(fā) 生 時(shí) 間 ， 洪 水 漲 落 過 程 及 來 源 等 ， 測(cè) 量 河 段 的 縱橫

50、斷 面 、 洪 痕 高 程 ， 繪 出 水 面 線 ， 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 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

51、 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 程 及 重 現(xiàn) 期 ， 最 后 寫 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 加 以 延長(zhǎng) ，

52、 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 有 水 文 站 的 河 段 上 ， 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 比 確 定 ； S為 洪 水 水 面 比 降 。21321 SARnQ 35 (3)用 水 面 曲 線 推 算 當(dāng) 河

53、 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 比 較 曲 折時(shí) ， 可 用 水 面 曲 線 法 來 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 ， 然 后 檢 查 該 水面 線 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 直 至 大 部 分 洪 跡

54、符 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 程 線 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 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

55、雨 的 調(diào) 查 ， 一 般 通 過 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 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 能 進(jìn) 行 ， 不 像 對(duì) 洪 水 的 調(diào)查 那 樣 ， 隨 時(shí)

56、 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

57、 10 15m， 常 年 淹 沒 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 形 圖 案 與 文 字 題記 縱 橫 交 錯(cuò) 的 石 刻 群 。 已 發(fā) 現(xiàn) 的 魚 圖 中 有 三 條 是 康 熙 二 十 四 年 （ 1685） 刻 的清 代 雙 魚 ， 以 及 根 據(jù) 宋 代 題 記 上 溯 唐 廣 德 二年 （ 764） 以 前 所 刻 魚 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

58、 清 約 160余 條題 記 中 ， 除 記 年 月 外 ， 往 往 記 有 雙 魚 已 見 ，水 至 此 魚 下 五 尺 ， 水 去 魚 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 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 （ 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 測(cè)

59、 ， 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 越 廣 泛 的 應(yīng) 用 ， 尤 其 在 水 文 水 資 源 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 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 型 的 遙 感

60、 資 料 ， 可 以 很 容 易 地 判 讀 各 類 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 繁 殖 等 情 況 ； （ 4） 洪 澇 災(zāi) 害 的 監(jiān) 測(cè) ： 包 括 洪 水 淹 沒 范 圍 的 確 定 ， 決 口 、 滯

61、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 ， 古 河 道 的 變 遷 等 ； （ 6） 降 水 量 的 測(cè) 定 及 水 情 預(yù) 報(bào) ： 通 過 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 的 確 定 一 個(gè) 水 文

62、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 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 ， 它 的 性 質(zhì) 可 以 通 過 水位 流 量 關(guān) 系 曲 線 分 析 得 出 。 (1) 穩(wěn) 定 的 水 位 流 量 關(guān) 系 曲 線 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 繪 制 步 驟 如

63、 下 ： （ i） 將 各 次 測(cè) 流 時(shí) 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(m 3/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 - 83.6122 8 13 7:30-8:20 102.48 121 流 速 儀 92.3 1

64、.52 - 83.1123 15:00-15:30 104.15 851 水 面 浮 標(biāo) 312 2.73 0.24 157124 8 14 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 （ 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 ： 以 水 位 為 縱 坐 標(biāo) ，橫 坐 標(biāo) 用 三 種 比 例 尺 ，

65、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 點(diǎn) 群 中 間 ， 目 估 一 條 單 一 的 水 位 流 量 關(guān) 系 曲 線 ， 如 下 圖 所 示 ；（ iii） Z Q曲 線 定 出 后 ， 應(yīng) 與 Z A、 Z V 曲 線 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 后 ， 就 可 將 水 位 資 料 轉(zhuǎn) 換 為 流

66、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 斷 面 的 流 量 不 是 定 值 ， 點(diǎn) 繪 出 的 水 位 流 量 關(guān) 系 曲線 ， 其 點(diǎn) 據(jù) 分 布 比 較 散 亂 ， 這 種 情 況 稱 為 不 穩(wěn) 定 的 水 位 流 量 關(guān) 系 。 可 以 說 ， 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 的 處 理 方 法 很 多 ， 經(jīng) 常 使 用 的 有 以 下 兩 種 ： （ i） 臨 時(shí) 曲 線 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 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 的 要 求 時(shí)