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1、2018/2/10,1,第一章 测站布设,什么是水文测验？系统收集和整理水文资料的各种技术工作的总称。狭义的水文测验指水文要素的观测。水文测验包括：1、为了获得水文要素各类资料，建立和调整水文站网。2、为了准确、及时、完整、经济地观测水文要素和整理水文资料并使得到的各项资料能在同一基础上进行比较和分析，研究水文测验的方法，制定出统一的技术标准。3、为了更全面、更精确地观测各水文要素的变化规律，研制水文测验的各种测验仪器、设备。,2018/2/10,2,4、按统一的技术标准在各类测站上进行水位观测，流量测验，泥沙测验和水质、水温、冰情、降水量、蒸发量、土壤含水量、地下水位等观测，以获得实测资料。
2、5、对一些没有必要作驻站测验的断面或地点，进行定期巡回测验，如枯水期和冰冻期的流量测验、汛期跟踪洪水测验、定期水质取样测定等。6、水文调查，包括测站附近河段和以上流域内的蓄水量、引入引出水量、滞洪、分洪、决口和人类其他活动影响水情情况的调查。也包括洪水、枯水和暴雨调查。水文测验得到的水文资料，按照统一的方法和格式，加以审核整理，成为系统的成果，刊印成水文年鉴，供用户使用。,2018/2/10,3,第一节 水文测站及站网,一、水文测站在河流上或流域内设立的，按一定技术标准经常收集和提供水文要素的各种水文观测现场的总称。按目的和作用分为基本站、实验站、专用站、辅助站。基本水文站按观测项目可分为水位
3、站、流量站、泥沙站、雨量站、水面蒸发站、水质站、地下水观测井等。通常将有流量测验项目的站称为水文站。,2018/2/10,4,基本站是为综合需要的公用目的，经统一规划而设立的水文测站。基本站应保持相对稳定，在规定的时期内连续进行观测，收集的资料应刊入水文年鉴或存入数据库长期保存。如长江上很有名气的宜昌站（有系统水文观测资料始于1877年4月英制海关水位，至今已有132年的历史。 ）、汉口站。,2018/2/10,5,试验站是为深入研究某些专门问题而设立的一个或一组水文测站，实验站也可兼做基本站。如降水径流试验站。专用站是为特定的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。如位于三峡大
4、坝与葛洲坝之间，专门为三峡工程服务的黄陵庙水文站。辅组站是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。是基本站的补充，弥补基本站观测资料的不足。如为获取某河段水位落差而增设的比降水位观测站。,2018/2/10,6,二、水文站网及其作用,水文站网是在一定地区，按一定原则，用适当数量的各类水文测站构成的水文资料收集系统。由基本站组成的站网。称为基本水文站网。相应的有水位站网、流量站网、泥沙站网、雨量站网、水面蒸发量站网、水质站网、地下水观测井网等。容许最稀站网：以满足水资源评价和开发利用的最低要求，由起码数量的水文测站组成的水文站网。水文站网密度可以用现实密度和可用密度两种指标来
5、衡量。现实密度指单位面积上正在运行的站数；可用密度指虽然停止观测，但已经取得有代表性或可以延长系列的站数。站网密度通常指现实密度。,2018/2/10,7,三、水文站网规划与调整,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。基本内容有：进行水文分区（根据地区的气候、水文特征和自然地理条件，所划分成的不同水文区域即水文分区。不同的水文要素，如流量、降水、蒸发等可有不同的水文分区。通常的水文分区主要指为在面上布设区域代表站，以满足内插径流特征值为目的的区划。）、确定站网密度、选定设站位置、拟定设站年限、各类站网的协调配套、编制经费预算、制定实施计划。分析检验站网存在的
6、问题主要有：测站位置是否合适，测站河段是否满足要求，水帐是否能算清，测站间配套是否齐全等。（受水利工程影响，现在很多站网存在上述问题，需要进行调整。）,2018/2/10,8,四、基本水文站网的布设原则,（一）、基本流量站网的布设原则流量站按水体的类型，可分为河道站、水库站、湖泊站、潮流量站。河道站是设立在天然或人工河道或渠道上的流量站。天然河道上的流量站根据控制面积大小及作用，区分为大河控制站、区域代表站和小河站。大河控制站：控制面积3000km2 5000km2以上的大河干流上的流量站。按线的原则布设（着重讲解布站数目的上下限、位置等）。（如长江干流葛洲坝以下从上到下依次设有宜昌站、枝城站
7、、沙市站、监利站、螺山站、汉口站、九江站、大通站、南京站等）小河站：干旱区在300km2500km2以下、湿润区在100km2200km2以下的小河流上设立的流量站。布设小河站网的目的主要在于收集小面积暴雨洪水资料，探索产汇流参数在地区上和随下垫面变化的规律。按分类原则布设。区域代表站：其余天然河流上设立的流量站。布设区域代表站的目的主要在于控制流量特征值的空间分布，通过径流资料的移用技术，提供分区内其它河流的流量特征值或流量过程。按区域原则布设。,2018/2/10,9,（二）、基本水位站网的布设原则,水位站网主要是控制水位转折变化，以满足内插精度要求、相邻站之间的水位落差不被观测误差所淹没
8、为原则。设站位置，可按下述原则选择：1、满足防汛抗旱、分洪滞洪、引水排水、水利工程或交通运输工程的管理运用等需要。2、满足江河沿线任何地点推算水位的需要。3、尽量与流量站的基本水尺相结合。,2018/2/10,10,（三）、基本泥沙站网的布设原则,大河控制站以控制多年平均输沙量的沿程变化为主要目标，按直线原则确定布站数量，并选择相应的流量站观测泥沙（泥沙测验必须和流量配套）。 区域代表站和小河站以控制输沙模数的空间分布，按一定的精度标准内插任一地点的输沙模数为主要目标，采用与流量站网布设相类似的区域原则，确定布站数量；同时考虑河流代表性，面上均匀分布，不遗漏输沙模数的高值区和低值区。 简要介绍
9、雨量站网、蒸发站网、水质站网,2018/2/10,11,一、测验河段的选择原则测验河段的定义：为测量水文要素，按照一定的技术要求，在河流上选择对水位流量关系稳定性起控制作用，并设有相应测验设施的河段。选择测验河段，应该遵守如下原则：1、首先应满足设站目的；根据这一原则，可确定测验河段的大致范围，如三峡水库的入库水量控制站寸滩站、荆江河段防洪控制站沙市站等。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。这一原则，对于取得可靠的观测资料，简化内业整理工作，节约人力物力，具有重要作用。3、在满足上述原则的前提下，尽可能照顾生活、交通、通讯上的方便。,第二节、水文测验
10、河段的查勘与选择,2018/2/10,12,二、测站控制,测站控制的定义：对水文站水位流量关系稳定性起控制作用的断面或河段水力因素综合影响的总称 。若测站控制发生在某一个断面上，则称为断面控制。若测站控制靠一段河槽的底坡、糙率、断面形状等因素的共同作用来实现，称为河槽控制。水位流量关系：河渠中某断面的实测流量与其相应水位之间所建立的相关关系呈单值关系。测验断面的定义：在测验河段内进行水文要素测验的河渠横断面。弗汝德数Fr的概念： Fr是水力学中一个极为重要的判别数，它是断面平均流速和相对波速的比值。弗汝德数Fr反映了过水断面上单位重量液体所具有的平均动能和平均势能之比。临界流Fr=1，急流（2
11、倍动能大于势能）Fr1， 缓流（ 2倍动能小于势能）Fr1,2018/2/10,13,2018/2/10,14,（一）、断面控制,天然河道中，如有突起的石梁、急滩、卡口、人工堰坝等，当水流流过该处时，将使水面曲线发生明显转折，形成临界流，出现临界水深，从而对水文站的水位流量关系稳定性形成的测站控制，叫断面控制。（画图版述公式推导）,临界水深的概念：断面比能（过水断面的最大水深和流速水头之和，也就是以断面最低点为基准面的单位总机械能）为最小值时的断面水深。也是临界流时的水深。需要注意的是：1、石梁、急滩等断面控制一般只在低水时有控制作用，高水时消失；2、卡口、弯道及人工堰坝等在高水时，也能够造成
12、水面曲线的转折，形成临界流，产生临界水深，有测站控制作用；3、测流断面一般选择在控制断面上游附近河段。原因：断面处测验误差大，且不安全。下游处没有控制作用。,2018/2/10,15,（二）、河槽控制,什么叫河槽控制？ 由测验河段的河槽底坡、糙率、断面形状等水力因素的组合，对水文站的水位流量关系稳定性形成的测站控制。天然河道决定流量大小的基本水力因素有4个，水位、断面因素、糙率、水面比降。要使水位流量关系呈单一关系，或者说使水位流量关系保持稳定，必须具备如下条件之一：1、在同一水位下，断面因素、糙率、水面比降维持不变；2、在同一水位下，断面因素、糙率、水面比降虽有所变动，但它们对流量大小的影响
13、恰好相互补偿。具备上述条件而产生河槽控制的河段必须具有相当长的顺直河段，河床稳定，不生水草，不受变动回水影响等。,2018/2/10,16,三、选择测验河段的具体要求,优先选择具有断面控制的河段作为测验河段，又在同一水深观测误差条件下，断面水深大者误差小，在几处具有相同控制特性的河段上，应选择水深较大的窄深河段作为测验河段。,2018/2/10,17,四、测验河段的勘测调查工作,1、查勘前准备2、测验河段现场调查3、野外测量4、编写勘测报告,2018/2/10,18,第三节、测站的设立,站网规划已经做好测站位置基本明确测验河段已经选择好选择具体河段设站。一、断面布设断面根据用途不同可分为：1、
14、基本水尺断面：经常观测水文测站水位而设置的断面；2、流速仪测流断面：用流速仪法测定流量而设置的断面，可与基本水尺断面重合。3、浮标测流断面：用浮标法测定流量而设置的上、中、下三个断面，中断面可与流速仪测流断面或基本水尺断面重合。4、比降水尺断面：观测河段比降而设置的上下二个或多个断面。5、辅助水尺断面：测算通过闸坝、堰槽、涵洞的流量，而在其下游适当位置处设立的水位（水头）观测断面。6、临时测流断面：测流断面设施因故遭受破坏，或某一级水位测站控制发生变化，或水文勘测中在测验河段附近临时设立的流量测验断面。,2018/2/10,19,布设断面前首先要弄清楚测验河段的水流方向，绘制水流平面图。,水流
15、平面图：由测量获得测验河段水体表面的流速和流向的平面分布图。断面布设一般有如下二个要求：1、所布设的断面方向线应与断面处水流平均流向垂直。2、同一类型断面之间的间距有要求。（浮标上下断面、比降断面）结合教材逐个断面介绍相关具体要求,2018/2/10,20,断面布设图,2018/2/10,21,二、基线的布设,基线的概念？测算垂线及浮标在断面线上的起点距而在岸上设置的线段或三角测量中推算三角锁网起始边长所依据的基本线段。起点距的概念？ 在测验断面上，以一岸断面桩为起始点，沿断面方向至另一岸断面桩间任一点的水平距离。断面桩的概念？设立在水文断面两岸的测量标志桩。断面标志的概念？设立在水文断面两岸
16、用来标识断面位置和方向的永久性标牌。结合教材，画图讲述基线设置的相关的详细要求。,2018/2/10,22,第四节、测验渡河设备,一、测验渡河设备的作用和分类对于有流量和泥沙测验项目，采用面积流速法测流的测站，渡河设备主要发挥如下作用：测量水道断面面积（A=B*H 水深、起点距或部分河宽）、流速、流向、采取水样等。渡河设备可划分为4类：1、渡船测流设备：如机船（俗称水文测轮）、锚碇测船、过河索吊船。2、岸上测流设备：主要为电动水文缆道。3、架空测流设备：如渡河缆车、测桥、吊桥等。4、涉水测流设备：设备简单，小河枯季测流。有些测站，为了满足各种情况下的测流，往往需要同时具有几种渡河设备。,201
17、8/2/10,23,二、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，需要在测流断面上游架设一条与测流断面平行，能够牵引测船作横向运动，并使测船固定在测验断面上的跨河钢索，即用于测船水平定位，让测船在指定的起点距处进行流速、水深测验和采取水样等。（介绍宜昌站吊船过河索）2、水文缆道：水文缆道是为把测验仪器运送到测验断面任一指定起点距和垂线测点，以进行测验作业而架设的可水平和铅直方向移动的跨河索道系统。主要由承载、驱动、信号传递三部分组成。按循环索是否闭合，分为开口式和闭口式，开口式的居多。（介绍荆江局各站缆道以及EKZ-1型缆道测流智能化控制系统。见图）3、升降式水文缆车：水文缆车指悬吊在水文缆道行车上用来承载人员、设备并能在测量断面任一垂线水面附近进行测验作业的设备。,
