《水文测验》PPT课件.ppt

第二章 水文测验,一、水文测站的任务及分类水文资料是各种水文分析的基础，主要来源于水文测站对各项水文要素的长期观测。水文测站的基本任务是按照统一标准对指定地点(断面)的水文要素做系统观测与资料整理。,河流水文测站负责对河流指定地点的水位、流量、泥沙、蒸发、水温、冰凌、水化学、地下水等项目的观测及有关资料的分析工作。水文测站 基本站 专用站 实验站,二、水文站网水文测站在地理上的分布；点、面关系；因各流域自然地理条件不同、各水文要素的时空变化规律也不相同，在站网设计中难于建立比较普遍的理论和方法；站网建设应与其目的结合；站网密度与监测记录应充分考虑区域的水文气象特性；,三、水文测站的设立确定站点断面时，主要考虑的是在保证工作安全和监测精度的条件下，简化观测和资料整理工作；水文站点的设立必须能够保证水位与流量之间存在着良好的稳定关系。水位流量关系受到河流断面和水力因素两方面影响。,一般应选择河断顺直、地质条件良好、便于布设测验设备的安装。其顺直长度应不小于洪水时主河槽宽度的3-5倍。水文测站应建立必要的断面基本水尺断面流速仪测速断面浮标测流断面比降断面,第二节 水位观测,水位：是指江、河、湖、水库等水体的自由水面相对某一基准面的高程（m）。全国统一采用青岛附近黄海海平面为基准面。水位观测的仪器包括水尺和自计水位计。水面在水尺上读数加水尺零点的高程即为当时的水位值。,水位浮子法超声波压力式,水位观测的次数因季节不同而不同 水位相对稳定时每天2次，枯水期每天1次，稳定封冻期几天观测1次，汛期每天观测4次，洪水时可适当增加观测次数。水位资料整理包括日、月、年平均水位的计算。1日水位变化缓慢或水位变化大但观测间隔相等，则可用算术平均，但当间隔时间不等时应用面积包围法计算。,JLWL-3型水位计,具备水位数据实时采集、显示、有线短传、无线远传等功能，具有功耗低、接口简单、性能可靠等特点。该机采用光电原理进行水位的变化检测，微电脑计算实时水位。配置一个RS485有线通信口，可向上位机传送实时水位值。设备可挂接专用无线数字传输电台（如MDS2710、日精MD889），视距通讯距离可达5千米。各外接接口均有防雷击、抗电磁干扰措施，可在复杂环境下使用。标准配置下，整机输入功耗仅2mA,可长期工作。外接10Ah蓄电池供电的情况下，设备可连续工作150天以上而无需充电。,JLWL-3型水位计,第三节 流量观测,在河水断面上，流速随水平和垂直方向位置的不同而变化，通过全断面的流量很难用准确的数学方程表示，实用的方法是通过实测断面面积和实测流速来推算流量。流速仪测流法是将过水断面划分为很多部分，用普通测量手段测定各部分的面积，用流速仪测定各面积上的平均流速，二者之积为部分面积上的部分流量，将部分流量累加即位断面流量。,1、断面测量 测流断面的测量，是在断面上布设一定数量的测深垂线，测得每条垂线的起点距和水深，依此测量即可测得过水断面的几何尺寸。2、流速测量 流速用流速仪测量，流速仪包括：感应水流的旋转器、记数器和保持仪器正对水流的尾翼。旋转器在水流的冲击下旋转，通过记录旋转的次数就可求得流速：V=Kn+C,为了正确测定流速，必须选择若干条具有代表性的垂线，在每个垂线上选择若干个测点，进行测速。精测时最少测速垂线数目,每根测线上的测点，应根据水深大小、有无冰期、水位变化确定，当水深大雨1m时，应采用5点法（0.0、0.2、0.6、0.8、1.0）。,3、流量计算 A：由测点速度计算垂线平均速度;B：计算部分面积的平均流速;C：将部分面积上的平均流速与部分面积相乘得部分流量;D：将各部分流量相加得总流量。（1）垂线平均流速：一点法：vm=v 0.6 二点法：vm=(v 0.2+v 0.8)/2 三点法：vm=（v 0.2+v 0.6+v 0.8）/3 五点法：vm=（v 0.0+3v 0.2+3 v 0.6+2 v 0.8+v 1.0）/10,（2）部分平均流速：岸边部分流速：v1=vm1 vn=vmn 为岸边系数（斜坡岸边：，陡岸：，死水边：）。中间部分流速为两侧垂线平均流速的平均值：vi=（v mi-1+vmi）/2（3）部分面积：Fi=（Hi+H i-1）bi/2（4）总流量：Q=vi Fi,SVR-VP电波流速仪,SVR-VP电波流速仪是美国德卡托电子公司制造，专门用于河流水面流速测量。SVR-VP主要特点和技术指标单人使用，总重1.3公斤，手持测量或置于三脚架上。内置可充电电池，连续工作8小时。内置俯仰角传感器,俯仰角自动改正，手动选择水平角。防雨淋。测速范围0.513米/秒,测速精度0.03米/秒环境温度-30+70。,使用方法初次使用时，先将电池充满后插入手柄电池仓内；按下电源键,瞄准目标,设置水平角,抠动扳机，15秒后显示流速数据。按键功能：SVR面板上有三个按键和一个LCD显示窗。按POWER开机或关机。按MODE 键选择水平角状态或背景光状态。在水平角状态下按SELECT键选择水平角改正值（045）；在背景光状态则选择背景光开或关。在任何状态下，如果6秒内不按MODE或SELECT键，仪器返回流速显示状态。,水面流速测量测速时面向上游或面向下游都可以。开始测速前，用雷达枪瞄准水面，抠动扳机，显示器上的小数点开始闪动，说明测量正在进行。快结束时，闪动速度加快，最后停止闪动，测量结束。开始测量10秒钟后显示第一个流速数据，然后每5秒更新一次，共更新8次。该时段的平均流速一直显示在屏幕上，直至抠动扳机进行下一次测量。在测量过程中若抠动扳机，仪器立即停止更新数据，显示前一时段的平均流速。由于SVR测量水流表面多普勒效应，需要一定的反射能量。水面漂浮物（水草、草子等）和水面波动可以形成能量反射。,由黄委水文局自行研制开发的自动化水文缆道测验控制系统，该系统具备全自动、半自动测流等五种工作模式，可实施远距离遥控操作，远在千里之外点击鼠标，即可自动完成流量测验，并可通过远程视频设备进行测验现场实时监控，提高了缆道测验的安全性，减轻了劳动强度，缩短了测验历时，提高了水文测验的工作效率，测验技术取得突破，该系统处于国际领先水平，现已在部分水文站正式投入使用。,自动化水文缆道测验控制系统,监测船,第四节 流量资料整编,由于流量资料观测费时费力，因而可以用容易观测的水位资料来间接地反映流量变化过程。一、水位流量关系曲线的绘制 在河床稳定、控制良好的条件下，水位关系曲线比较稳定，在普通方格纸上，以水位为纵坐标、流量位横坐标、将实测的相对水位和对应的流量数据进行点绘，对所有点经过分析论证，去掉错误点，即可绘制出水位流量关系曲线。,二、水位流量关系曲线延长水文站测流时不易测到高水位和最枯水位的流量资料，因此要对水位流量关系曲线进行延长。进一步得到全年流量过程。对水位流量关系曲线的延长必须谨慎，高水位部分不应该大于当年实测水位变幅的30%，低水位不能大于10%。,根据水位面积、水位流速关系曲线延长 河床比较稳定的河段，水位面积、水位流速关系比较稳定，因此可以用于延长流量。先根据实测断面资料绘制所需延长部分的水位面积曲线，再将水位流速曲线按照其上端趋势外延，最后根据延水部分的流速与相应面积的乘积来延长流量。利用该方法延长时河流断面不应该有突变。,用曼宁公式延长在有比降观测资料的测站，可根据流量和比降以及断面观测资料，分析出各次测流时的糙率n值，点绘水位糙率关系曲线，并顺势延长，以此确定高水位时河床的糙率，再利用高水位时的实测比降以及最近的断面测量结果，就可以利用曼宁公式求得断面平均流速，从而得到高水位时的流量。,3、低水位流量关系的延长水位面积、水位流速关系曲线；低水位延长不能超过当年监测最低水位的10%。,三、水位流量关系曲线的转移当在没有水位流量关系曲线的断面进行工程规划时，需要将临近水文站的水位流量关系曲线转移到设计断面。条件距离不远、两断面间流域面积不大、无明显入流和出流在设计断面设立临时水尺，与水文站同时观测水位，建立设计断面与水位站基本水尺断面间同时水位关系线来转移。,在中低水位情况下，流量比较稳定，同时两断面距离较近，所以同一时间流量大致相同，将与设计断面同时观测的水文站水位，在水位站水位流量关系曲线上查找流量，然后用此流量与同时观测的水位点绘曲线，即得到设计断面中、低水位时的水位流量关系曲线。,四、流量资料整编定出水位流量关系曲线以后，可以把水位观测资料转换成连续的流量资料，在自基础上可进行各种统计整理工作，计算日、月、年平均流量。为提高整编成果的可靠性，还需要对单个站整编成果进行合理性检验。,练习:,某水文站实测流量成果如表，试绘制水位流量、水位面积、水位流速关系曲线，并延长水位流量关系曲线，求水位为330.60m时的流量。,