水文勘测知识讲座.doc

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2、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。按其目的和作用分为基本站、实验站、专用站和辅助站。基本站是为综合需要的公用目的，悠颅畏吞噶怖憋轻萧问舵凡未歇嚏南暴灿攻跨浦乏特青毗进婆函腹恐鳞屯颜践膝络宁幼片卤僧其雷蛰婿见薯靳袖赴卉晕咆勒尼签洗栈玻补绒打滔炽戍勿越誉供奉赌淡级短婴屿墅袍膜韦你诱甄废鉴阐逊撤凝莆节熊产辐喂贸蒋继秘刚编碟昨秩泳匆煤迢痈命聘挺吗舍折网晓凛买僧卒彩碟苔疗品扯诅炸卯缓霉撇臀薛立攘组芳孕底挂残颜稗唐拘忆红欲阜改衷社贡寝二扳丙甫静帽兢瑟霉牌历霍掘葡萤碱播鼓茂私琼龋违傍砸糊沙勾态蒋裤饭肄到泄瓤品匈焦稻衍橇芽否校拭幸贼闪东凿递曾榔寇宜祝艰达琳潞瞄欠膜谨筑储

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4、 测站布设第一讲一、水文测站 水文测站是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。按其目的和作用分为基本站、实验站、专用站和辅助站。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。实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，实验站也可兼作基本站。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。辅助站是为了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。辅助站是基本站的补充，弥补基本站观测资料的不足。计

5、算站网密度时，辅助站不参加统计。基本水文站按观测项目可分为流量站、水位站、泥沙站、雨量站、水面蒸发站、水质站、地下水观测井等。其中流量站（通常称作水文站）均应观测水位，有的还兼测泥沙、降水量、水面蒸发量及水质等；水位站也可兼测降水量、水面蒸发量。这些兼测的项目，在站网规划和计算站网密度时，可按独立的水文测站参加统计；在站网管理和刊布年鉴和建立数据库时，则按观测项目对待。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。把收集某一项资料的水文测站，组合在一起，则构成该项目的站网。如流量站网，水位站网，泥沙站

6、网，雨量站网，水面蒸发量站网，水质站网，地下水观测井网等。通常所称的水文站网，就是这些单项观测站网的总称，有时也简称为“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，是容许最稀站网。首先应建成容许最稀站网，然后，根据需要与可能，逐步发展并优化站网。力求在适应于当地经济发展水平的投入条件下，使站网的整体功能最强。水文站网密度，可以用“现实密度”与“可用密度”这两种指标来衡量。前者是指单位面积上正在运行的站数，后者则包括虽停止观测，但已取得有代表性的资料或可以延长系列的站数。站网密度通常是指现实密度。三、水文站网的规划与调整水文站网规划是制定一个地区（流域）水文

7、测站总体布局而进行的各项工作的总称。其基本内容有：进行水文分区，确定站网密度，选定布站位置，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。水文站网规划的主要原则是根据需要和可能，着眼于依靠站网的结构，发挥站网的整体功能。提高站网产出的社会效益和经济效益。制定水文站网规划或调整方案应根据具体情况，采用不同的方法，相互比较和综合论证；同时，要保持水文站网的相对稳定。水文站网的调整，是水文站网管理工作的主要内容之一。水文站网的管理部门，应当在使用水文资料解决生产、科研问题的实践中，在经济水平、科学技术、测验手段日益提高和对水文规律不断加深认识的过程中，定期地或适时地分析检验站网存在的

8、问题，进行站网调整。分析检验站网存在的问题主要有：测站位置是否合适，测站河段是否满足要求，水账是否能算清，测站间配套是否齐全等。四、基本水文站网的布设原则基本水文站网中，流量站网是最主要的站网，因此重点介绍流量站网，并简要介绍水位站网和泥沙站网。（一）基本流量站网的布设原则由于河流有大小、干支流的区分，因此流量站网的布设原则也不相同。 控制面积为3000km2以上的大河干流流量站，称为大河控制站。 干旱区在500km2以下，湿润区在300km2以下的河流上设立的流量站，称为小河站。其余天然河流上设立的流量站，称为区域代表站。大河控制站的主要任务，是为江河治理，防汛抗旱，制定大规模水资源开发规划

9、以及重大工程的兴建，系统地收集资料。在整个站网布局中，居首要地位。大河控制站按线的原则布设。小河站主要任务是为研究暴雨洪水、产流、汇流，产沙、输沙的规律，而收集资料。在大中河流水文站之间的空白地区，往往也需要小河站来补充，满足地理内插和资料移用的需要。因此，小河站是整个水文站网中不可缺少的组成部分。小河站按分类原则布设。区域代表站的主要作用，是控制流量特征值的空间分布，探索径流资料的移用技术，解决任何水文分区内任一地点流量特征值，或流量过程资料的内插与计算问题。区域代表站，按照区域原则布设。1线的原则在干流沿线，布站间距不宜过小，布站数量不宜过多，任何两个相邻测站之间流量特征值的变化，不应小于

10、一定的递变率。否则这种变化和测验误差，将很难区分。由此可以确定布站数量的下限。同时布站间距也不能过大，布站数量不能过少，否则将难以保证按5%10%的精度标准，内插干流沿线任一地点的流量特征值。由此，又可以确定布站数量的上限。当估计出布站数量的上限和下限之后，还应综合考虑重要城镇、重要经济区防洪的需要，大支流的入汇，大型湖泊、水库的调蓄作用以及测验通讯和交通、生活条件等因素，选定布站位置。把上述原则汇集在一起，称为线的原则。2区域原则在任一水文分区之内，沿径流深等值线的梯度方向，布站不宜过密，也不宜过稀。决定站网密度下限的年径流特征值内插允许相对误差采用510%。决定密度上限的年径流特征值递变率

11、采用10%15%。对于分析计算较困难的地区，在水文分区内，可按流域面积进行分级，一般情况下，分为47级，每级设12个代表站。选择布设代表站的河流和河段，应符合以下要求：（1）有较好的代表性和测验条件。（2）能控制径流等值线明显的转折与走向，尽量不遗漏等值线的高、低中心。（3）控制面积内的水利工程措施少。（4）无过大的空白地区。（5）综合考虑防汛，水利工程规划、设计、管理运用等需要。（6）尽量照顾交通和生活条件。3分类原则布设小河站，应在水文分区的基础上，参照植被、土壤、地质及河床组成等下垫面的性质进行分类，再按面积分级，并适当考虑流域形状、坡度等因素。选择河流布设测站。小河站址的选择应符合下列

12、要求：（1）代表性和测验条件较好。（2）水利工程影响小。（3）面上分布均匀。（4）按面积分级布站时，要兼顾到坡降和地势高程的代表性。（5）尽量照顾交通和生活条件。（二）基本水位站网的布设原则在水文测验中，水位往往是用于推求流量的工具，绝大多数流量站都有水位观测。因此，流量站网的基本水尺，是水位站网的组成部分。在大河干流、水库湖泊上布设水位站网，主要用以控制水位的转折变化。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为原则，确定布站数目的上限和下限。其设站位置，可按下述原则选择：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。满足江河沿线任何地点推算水位的需

13、要。尽量与流量站的基本水尺相结合。（三）基本泥沙站网布设原则在泥沙站网上进行测验，是为流域规划、水库闸坝设计、防洪与河道整治、灌溉放淤、城市供水、水利工程的管理运用、水土保持效益的估计、探索泥沙对污染物的解吸与迁移作用以及有关的科学研究，提供基本资料。泥沙站也分为大河控制站，区域代表站和小河站。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。区域代表站和小河站，以控制输沙模数的空间分布，按一定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；并考虑河流代表性，面上分布均匀，不遗漏输沙模数的高值区和

14、低值区，选择相应的流量站，观测泥沙。五、测验河段的选择原则对水文观测现场的作业和观测成果，具有显著影响控制作用的河段，称为测验河段。选择测验河段，应遵循以下原则：1首先要满足设站目的。根据这一原则，可确定测验河段大致范围。例如黄河下游伊洛河沁河汇入后，必须及时掌握大洪峰流量的确切数值，才能对下游，作出重大决策。因此，该河段水流条件不论如何，都必须设站观测。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在满足上述要求的前提下，尽可能照顾生活、交通、通讯上的方便。六、测站控制天然河道中

15、水文现象十分复杂的，水位流量的关系在许多情况下是不稳定的。这是因为流量不仅随水位的变化而变化，它还受比降、河床糙率、水力因素的影响。而同一水位下，这些水力因素往往又是在变化的。因此，表现出水位流量关系的复杂性。但我们在天然河道中还能够找到一些河段，其水力因素在同一水位下保持不变或虽有变化但可以相互补偿，随水位的变化而变化，从而保持单一性。假如在测站附近（通常在其下游）有一个断面或一段河槽，其水力特性能够使得测站的水位流量关系保持单一关系，则这个断面或河段便称为测站控制。如测站控制作用发生在一个横断面上，则称为断面控制。如测站控制作用靠一段河槽的底坡、糙率、断面形状等因素的共同作用来实现，称为河

16、槽控制。很显然，我们选择测站最好能设在形成测站控制的地点或其上游附近。天然河道中一些河段为什么会形成测站控制呢？下面我们从水力学原理加以分析。1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。当水流通过该处时，将使水面曲线发生明显转折，形成临界流，出现临界水深，构成断面控制。以石梁为例，当水流行近石梁处，水流被石梁抬升，过水断显著缩小，石梁上游形成壅水。当水流通过石梁后，断面扩大，水流跌落。所以石梁处水面线由壅水曲线变为跌水曲线。由水力学知，在此产生临界流，出现临界流深dk,此时佛洛德数Fr等于1，即 式中 Q断面流量，m3/s；A断面面积，m2；B水面宽，m；G重力加速度，m/s

17、2；动能校正系数。 若=1变换上式，则写为：式中: dk 临界水深，等于 。A和dk 是水位Z和断面因素的函数，即=f(Z, )在断面稳定，无冲淤变化的情况下，断面因素是水位的函数，即=(Z)则 Q=f(Z) 上式表明，在石梁处，流量仅是水位的函数。因此，水位流量关系呈单一关系。但必须指出，由于石梁、急滩等都是靠河槽特殊地形产生临界流来维持水位流量关系为单一关系。一但产生临界流条件消失，则它们的控制作用也随之消失。所以低水时有的控制作用，高水时则不然。卡口、弯道及堰坝等在高水时，也能造成水面曲线的转折，产生临界流，从而形成测站控制作用。由此可见，选择水文测站，最理想的是选在高水、低水都有测站控

18、制的河段上。那么，为什么测流断面不设在断面控制或其下游，而设在其上游附近呢？这是因为在断面控制处，水面纵坡较陡，流速大，测深测速都不方便，且误差较大，也不安全。而其下游则没有控制作用。所以测验河段通常选在其上游附近。2河槽控制一般情况下，天然河道的河流可近似看作稳定非均匀流，其断面平均流速可由曼宁公式表示：式中 ： n糙率；R水力半径；Se能面比降，可用水面比降S代替。于是，曼宁公式可写为：通过断面的流量为：式中 A断面面积。上式可写成一般函数形式为：Q=f（A，R，n，S）式中A、R决定于断面因素和水位Z，故可写成：Q=f（Z，n，S） 上式表明，天然河道决定流量大小的基本水力因素有四个：水

19、位、断面因素、糙率、水面比降。因此，要使水位流量关系呈单一关系，必须具备下列条件之一：（1）在同一水位下，n，S维持不变；（2）在同一水位下，虽有所变动，但它们对流量大小的影响恰好互相补偿。什么样的河段能具备上述条件而产生河槽控制作用呢？必须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。七、选择测验河段具体要求根据设站目的要求，在野外选择河段时，应根据河流特性，灵活掌握，慎重选定。对一般河道站，应尽量选择河道顺直、稳定、水流集中，便于布设测验设施的河段。顺直长度一般应小于洪水时主槽宽的35倍；山区河流，在保证测验工作安全的前提下，尽可能选在石梁、急滩、卡口、弯道的上游。要尽量避开

20、有变动回水、急剧冲淤变化、分流、斜流、严重漫滩等不利因素的河段及妨碍测验工作的地形、地物；结冰河段还应避开容易发生冰塞、冰坝的地点。八、测验河段勘测调查工作设立水文测站之前，应进行勘测调查，内容包括：（1）查勘前准备：明确设站目的，查阅有关文件资料，特别是有关地形图、水准点、洪水情况等。确定勘测内容和调查大纲，制定工作计划，然后到现场勘查。勘测工作一般在枯水期进行。（2）测验河段现场调查：该项工作是全面了解河道概况，以便初步选定测验河段。调查内容：测站控制情况，历年最高洪水位和最大漫滩边界，变动回水影响的起因和范围，河床组成、水草生长及沙情、冰凌情况，流域自然地理概况、水利工程的近况和远景规划

21、等。（3）野外测量：包括简易地形测量、大断面测量及流向测量、水面纵比降测量等。测量范围，两岸应测至历年最高洪水位以上，沿河长应比选定的河段略长。（4）编写勘测报告：把调查的情况及测量结果分析整理，提出方案，作为最后确定站址依据。第一章 测站布设第二讲测站的设立就是在测验河段，根据现场勘测调查结果，利用河段地形图，水流平面图等，合理确定各种横断面，并设立相应测量标志，设置水准点，引测其高程；设立水位观测设备、测流渡河设备等。本节只介绍一般河道站的断面、基线布设等内容。对水库站、堰闸站的设立，参考水文测验手册。一、断面的布设断面根据不同的用途分为：基本水尺断面、流速仪测流断面、浮标测流断面、比降水

22、尺断面。断面布设见下图。布设断面首先要弄清测验河段的水流方向，即绘制水流平面图。（一）水流平面图的测绘水流平面图是反映测验河段水流流向的图，图中的流向是以某断面处若干个部分流量的矢量来表示的。各部分流量的矢量和就是断面流量的矢量，其方向代表水流通过该断面时的平均流向。这个流向是布设测站各个断面的依据。水流平面图的测绘方法步骤如下：1拟设测流断面在测流断面位置的上下游各平行地布设35个断面，并设置断面桩，各断面之间的间距应基本相等，且最好不小于断面平均流速的20倍。2施测准备用经纬仪或平板仪交会各个断面的断面桩、水边点，然后在上游向河流中均匀投放515个浮标，并测定每个浮标流经各个断面时的起点距

23、，和相应的时间。3整理计算交会资料整理计算各断面测角交会资料，绘制测验河段平面图，并在该平面图上将各个浮标经过各断面的位置绘出，并按顺序用虚线连成折线。虚线走向即代表水流的情况，选择虚线走向比较一致处的断面为初选的测流断面。4绘制流速矢量线在初选的测流断面上，计算各部分面积的部分虚流量，然后按比例绘制各部分虚流量的矢量线。5确定断面方向在图的下方将各部分虚流量的矢量值用推平行线的方法连成矢量多边形，定出矢量和的方向BE，垂直于BE线的AD即为最后确定的测流断面线。从图上求出原断面线与BE的夹角，根据两角之差用经纬仪将原断面校正到AD方向，设好断面桩即可。（二）基本水尺断面基本水尺断面为经常观测

24、水位而设置的断面。通过基本水尺断面长年水位观测，提供水位变化过程的信息资料。并靠它来推求通过断面的流量等水文要素的变化过程。设立基本水尺断面，应以是否有助于建立稳定、简单的水位流量关系为主要目标。因此，基本水尺断面应设置在具有断面控制地点上游附近。测验河段内，若改变基本水尺断面位置，对水位流量关系自然改善无明显作用时，可将基本水尺断面设置在测验河段的中央。基本水尺断面应大致与流向垂直。与测流断面之间，不应有较大支流汇入或有其它因素，造成水量的显著差异。（三）流速仪测流断面流速仪测流断面是为用流速仪法施测流量而设置的断面。由于泥沙测验必须与流量测验同时进行，所以流速仪测流断面同时又用于输沙率测验

25、。设立流速仪测流断面，应以安全操作、保证质量、设备简单为要目标。在满足这些要求的前提下，应使其与平均流向相垂直，且与基本水尺断面重合。若测流断面无法与基本水尺断面重合，应尽量缩短两断面间距离，中间不能有支流汇入与分出，以满足两断面间的流量相等。一个测站的水位流量关系，是指基本水尺断面水位与通过该断面的流量间的关系。所以测流断面与基本水尺断面应该是一个断面，这样才能以实测的水位流量资料建立水位流量关系，从而根据水位观测资料推求流量过程。若基本水尺断面与测流断面相距不远，只要通过两断面的流量相近，也可以基本水尺断面的水位与测流断面的流量建立水位流量关系。若测流断面不与基本水尺断面相重合，则应设立水

26、尺，在测流期间，观读水位，供计算面积、流量之用。测流断面应垂直于断面平均流向。若一个测流断面不能同时满足不同时期（高、中、低水）的测流，可设置不同时期的测流断面。测验河段内有几股水流，其流向互不一致时可设置不同方向的几个测流断面。若测流断面与流向不垂直时，由于流向偏角会使测得的流量产生误差。当流向偏角为10时，其误差约为1.5%，其值虽小，似乎影响不大，但这一误差为系统误差，会使测得成果系统偏大，因此这是不能忽视的。（四）浮标测流断面浮标测流断面是为用浮标法施测流量而设立的断面。浮标测流断面有三个，即测定浮标位置和过水断面面积的浮标测流中断面、用于测定浮标漂行走速度的浮标上断面和浮标下断面，浮

27、标测流上、下断面必须与浮标测流中断面平行。浮标测流中断面应尽可能与流速仪测流断面重合。在中断面的上下游等距离处布设上、下浮标断面。上、下浮标断面之间的距离，主要考虑测验误差和浮标测得速度的代表性，尽可能缩短测流历时。所谓代表性是指浮标测得速度应能够代表浮标中断面的瞬时速度。为了使浮标测得速度具有代表性，上、下浮标断面的间距应尽量缩短。另一方面，为了减少浮标测流时的计时误差，同时施测时要有足够的时间供上下游联系，这又要求其间距有足够的长度。为了兼顾上述两方面的要求，可利用误差的概念加以分析说明。假定浮标测流时，记时最大误差t=1秒。而距离丈量误差小于1%，可以忽略。则浮标流速的相对误差v可写为：

28、 因 故 因浮标流速Vf的大小在测量前是未知的，并且随洪水大小及浮标在横断面位置的不同而变，故可用估算的最大断面平均流速Vmax代替，则 各式中： Lf、Lf分别为上下浮标断面之间的距离和量距误差（米）；t、t分别为浮标从上断面到下断面经过的时间及计时误差（秒）；v浮标测速的相对误差。一般规定 v=1.252.0%作为允许误差，代入上式得：即浮标上下断面间距应为最大断面平均流速的5080倍。具体应用时可根据河段情况而定。对于山区河流不易达到此要求，可适当缩短，但不得小于最大断面平均流速的20倍。WMO的水文气象实践指南建议浮标漂流历时宜大于20秒，以确定浮标下断面的间距。为了适应高低水时测流的

29、需要，可以布设不同间距的上下浮标断面。（五）比降断面比降断面是设立比降水尺的断面。在比降水位观测河段上应设置上、中、下三个比降断面。可取流速仪测流断面或基本水尺断面兼比降中断面。当断面上水面有明显的横比降时，应在两岸设立水尺观测水位。当有困难时，可在上、下比降断面两岸设立水尺计算水面平均比降。上、下比降断面的间距，应使水面落差远大于落差观测误差。上、下比降断面的间距可采用下式估算： 式中： LS比降断面间距（km）；河道每公里的水面落差（mm），宜取中水位的平均值；XS比降观测允许的不确定度，可取15%；Sm水准测量每公里线路上的标准差（mm），根据水准测量的等级而定，三等水准为6mm，四等水

30、准为10mm；SZ比降水位观测误差（mm）。二、基线的布设在测验河段进行水文测验和断面测量，用经纬仪或六分仪测角交会法推算测验垂线在断面上的位置（起点距），而在岸上布设的测量线段，称为基线。基线应垂直于断面设置，基线的起点恰在断面上。当受地形条件限制时，基线可不垂直于断面。基线长度应使断面上最远一点的仪器视线与断面的夹角大于30，特殊情况下应大于15。不同水位时水面宽相差悬殊的测站，可在岸上和河滩上分别设置高、低水位的基线。测站使用六分仪交会法施测起点距时，布设基线应使六分仪两视线的夹角大于或等于30，小于或等于120。基线两端至近岸水边的距离，宜大于交会标志与枯水位高差的7倍。当一条基线不能

31、满足上述要求时，可在两岸同时设置两条以上或分别设置高、低水位交会基线。基线长度应取10的整倍数，用钢尺或校正过的其他尺子往返测量两次，往返测量不符值应不超过1。三、测验渡河设备的作用和分类流量测验（结合泥沙测验），按目前一般采用的面积流速法，大多需要设置利用渡河设备。在使用流速仪测流时，渡河设备被用来测量水道断面面积和流速流向；浮标测流时，用来测量水道断面面积；输沙率测验时，则同时用来提取水样。测验渡河设备种类繁多，但以野外测验时所处位置，可划分为四类：船测流设备、岸上测流设备、架空测流设备和涉水测流设备。以上每一类测验渡河设备又分为多种形式。如船只测流设备，有机船、锚碇测船、过河索吊船等，其

32、中过河索吊船应用较为普遍。岸上测流设备为多种形式的水文缆道，目前已被广泛采用。架空测流设备有渡河缆车、测桥、吊桥等。涉水测流用于小河枯季测流，设备简单。另外，随着近几年来水文巡回测验工作开展，利用水文测车在桥上测流也将成一种重要形式。渡河设备能满足洪水期测流的要求。其次，也能在枯水时测流。对有些测站，为了满二、几种主要的测验渡河设备吊船缆道吊箱缆道自动缆道吊船缆道第二章 水位观测第一讲一、水位观测的目的和要求 水位是指：河流或其它水体的自由水面相对于某一基面的高程，其单位以米（m）表示。 水位是反映水体、水流变化的重要标志，是水文测验中最基本的观测要素，是水文测站常规的观测项目。水位观测资料可

33、以直接应用于堤防、水库、电站、堰闸、浇灌、排涝、航道、桥梁等工程的规划、设计、施工等过程中。水位是防汛抗旱斗争中的主要依据，水位资料是水库、堤防等防汛的重要资料，是防汛抢险的主要依据，是掌握水文情况和进行水文预报的依据。同时水位也是推算其它水文要素并掌握其变化过程的间接资料。在水文测验中，常用水位直接或间接的推算其它水文要素，如由水位通过水位流量关系，推求流量；通过流量推算输沙率；由水位计算水面比降等，从而确定其它水文要素的变化特征。 由此可见，在水位的观测中，要认真贯彻规范，发现问题及时排除，使观测数据准确可靠。同时还要保证水位资料的连续性，不漏测洪峰和洪峰的起涨点，对于暴涨暴落的洪水，应更

34、加注意。二、 二、 影响水位变化的因素水位的变化主要取决于水体自身水量的变化，约束水体条件的改变，以及水体受干扰的影响等因素。在水体自身水量的变化方面，江河、渠道来水量的变化，水库、湖泊引入、引出水量的变化和蒸发、渗漏等使总水量发生变化，使水位发生相应的涨落变化。在约束水体条件的改变方面，河道的冲淤和水库、湖泊的淤积，改变了河、湖、水库底部的平均高程；闸门的开启与关闭引起水位的变化；河道内水生植物生长、死亡是河道糙率发生变化导致水位变化。另处，有些特殊情况，如堤防的溃决，洪水的分洪，以及北方河流结冰、冰塞、冰坝的产生与消亡，河流的封冻与开河等，都会导致水位的急剧变化。水体的相互干扰影响也会使水

35、位发生变化，如河口汇流处的水流之间会发生相互顶托，水库蓄水产生回水影响，使水库末端的水位抬升，潮汐、风浪的干扰同样影响水位的变化。三、基面与水准点水位是水体（如河流、湖泊、水库、沼泽等）的自由水面相对于某一基面的高程。，一般都以一个基本水准面为起始面，这个基本水准面又称为基面。由于基本水准面的选择不同，其高程也不同，在测量工作中一般均以大地水准面作为高程基准面。大地水准面是平均海水面及其在全球延伸的水准面，在理论上讲，它是一个的连续闭合曲面。但在实际中无法获得这样一个全球统一的大地水准面，各国只能以某一海滨地点的特征海水位为准。这样的基准面也称绝对基面，另外，水文测验中除使用绝对基本面外还涉有

36、假定基本，测站基面，冻结基面等。1绝对基面一般是以某一海滨地点的特征海水面为准，这个特征海水面的高程定为0.000米，目前我国使用的有大连、大沽、黄海、废黄河口、吴淞、珠江等基面。若将水文测站的基本水准点与国家水准网所设的水准点接测后，则该站的水准点高程就可以根据引据水准点用某一绝对基面以上的高程数来表示。 2假定基面 若水文测站附近没有国家水准网，其水准点高程暂时无法与全流域统一引据的某一绝对基面高程相连接，可以暂时假定一个水准基面，作为本站水位或高程起算的基准面。如：暂时假定该水准点高程为100.000米，则该站的假定基面就在该基本水准点垂直向下100米处的水准面上。3测站基面测站基面是假

37、定基面的一种，它适用于通航的河道上，一般将其确定在测站河库最低点以下0.51.0米的水面上，对水深较大的河流，可选在历年最低水位以下0.51.0米的水面作为测站基面。同样，当与国家水准点接测后，即可算出测站基面与绝对基面的高差，从而可将测站基面表示的水位换算成以绝对基面表示的水位。用测站基面表示的水位，可直接反映航道水深，但在冲淤河流，测站基面位置很难确定，而且不便于同一河流上下游站的水位进行比较，这也是使用测站基面时应注意的问题。4冻结基面冻结基面也是水文测站专用的一种固定基面。一般是将测站第一次使用的基面固定下来,作为冻结基面。使用测站基面的优点是水位数字比较简单（一般不超过10米）；使用

38、冻结基面的优点是使测站的水位资料与历史资料相连续。有条件的测站应使用同样的基面，以便水位资料在防汛和水利建设、工程管理中使用。 水位的观测设备可分为直接观测设备和间接观测设备两种，直接观测设备是传统式的水尺，人工直接读取水尺读数加水尺零点高程即得水位。它设备简单，使用方便；但工作量大，需人值守。间接观测设备是利用电子、机械、压力等感应作用，间接反映水位变化，设备构造复杂，技术要求高；不须人值守，工作量小，可以实现自记，是实现水位观测自动化的重要条件。四、水位的直接观测设备1水尺的种类水尺分直立式、倾斜式、矮桩式和悬锤式四种。其中直立式水尺应用最普遍，其它三种，则根据地形和需要选定。（1）直立式

39、水尺 直立式水尺由水尺靠桩和水尺板组成。一般沿水位观测断面设置一组水尺桩，同一组的各支水尺设置在同一断面线上。使用时将水尺板固定在水尺靠桩上，构成直立水尺。水尺靠桩可采用木桩、钢管、钢筋混凝土等材料制成，水尺靠桩要求牢固，打入河底，避免发生下沉。水尺靠桩布设范围应高于测站历年最高水位、低于测站历年最低水位0.5米。水尺板通常是长1米，宽810厘米的搪瓷板、木板或合成材料制成。水尺的刻度必须清晰，数字清楚，且数字的下边缘应放在靠近相应的刻度处。水尺的刻度一般是1厘米，误差不大于0.5毫米。相邻两水尺之间的水位要有一定的重合，重合范围一般要求在0.10.2米，当风浪大时，重合部分应增大，以保证水位

40、连续观读。水尺板安装后，需用四等以上水准测量的方法测定每支水尺的零点高程。在读得水尺板上的水位数值后加上该水尺的零点高程就是要观测的水位值。（2）倾斜式水尺 当测验河段内，岸边有规则平整的斜坡时，可采用此种水尺。此时，可以平整的斜坡上（在岩石或水工建筑物的斜面上），直接涂绘水尺刻度。设Z代表直立水尺最小刻划的长度， 代表边坡系数为m的斜坡水尺最小刻划长度，则 。同直立式水尺相比，倾斜式水尺具有耐久、不易冲毁，水尺零点高程不易变动等优点，缺点是要求条件比较严格，多沙河流上，水尺刻度容易被淤泥遮盖。（3）矮桩式水尺 当受航运、流冰、浮运影响严重，不宜设立直立式水尺和倾斜式水尺的测站，可改用矮桩式水

41、尺。矮桩式水尺由矮桩及测尺组成。矮桩的入土深度与直立式水尺的靠桩相同，桩顶一般高出河床线520cm，桩顶加直径为23cm的金属园钉，以便放置测尺。两相邻桩顶高差宜在0.40.8m之间，平坦岸坡宜在0.20.4m之间，测尺一般用硬质木料做成。为减少壅水，测尺截面可做成菱形。观测水位时，将测尺垂直放于桩顶，读取测尺读数，加桩顶高程即得水位。（4）悬锤式水尺 悬锤式水尺通常设置在坚固的陡岸、桥梁或水工建筑物上。它也大量被用于地下水位和大坝渗流水位的测量。由一条带有重锤的测绳或链所构成的水尺。它用于从水面以上某一已知高程的固定点测量离水面的竖直高差来计算水位。悬锤的重量应能拉直悬索，悬索的伸缩性应当很

42、小，在使用过程中，应定期检查测索引出的有效长度与计数器或刻度盘的一致性，其误差不超过1cm。2水尺的布置和零点离程的测量水尺设置的位置必须便于观测人员接近，直接观读水位，并应避开涡流、回流、漂浮物等影响。在风浪较大的地区必要时应采用静水设施。水尺布设范围，应高于测站历年最高、低于测站历年最低水位0.5m。同一组的各支基本水尺，应设置在同一断面线上。当因地形限制或其它原因必须离开同一断面线时，其最上游与最下游一支水尺之间的同时水位差不应超过1cm。同一组的各支比降水尺，当不能设置在同一断面线上时，偏离断面线的距离不能超过5m ,同时任何两支水尺的顺流向距离不得超过上、下比降断面距离的1/200。

43、水尺设立后，立即测定其零点高程，以便即时观测水位。使用期间水尺零点高程的校测次数，以能完全掌握水尺的变动情况，准确取得水位资料为原则：一般情况下，汛前应将所有水尺校测一次，汛后校测汛期中使用过水尺，汛期及平时发现水尺有变动迹象时，应随时校测；河流结冰的测站，应在冰期前后，校测使用过的水尺；受航运、浮运、漂浮物影响的测站，在受影响期间，应增加对使用水尺的校测次数，如水尺被撞，应立即校测；冲淤变化测站，应在河床每次发生显著变化后，校测影响范围内水尺。在校测水尺时，用单程仪器站数n作为计算往返测量不符值的控制指标，往返测量同一支水尺，零点高程允许不符值（平坦地区用 ，不平坦地区用 ），或虽超过允许不

44、符值，但对一般水尺小于10mm或对比降水尺小于5mm时，可采用校测前的高程。否则，采用校测后的高程，并应及时查明水尺变动的原因及日期，以确定水位的改正方法。五、水位的间接观测设备间接观测设备主要由感应器、传感器与记录装置三部分组成。感应水位的方式有浮筒式、水压式、超声波式等多种类型。按传感距离可分为：就地自记式与远传、遥测自记式两种。按水位记录形式可分为记录纸曲线式，打字记录式、固态模块记录等。以下按感应分类，简介如下：（一）浮子式水位计（二）水压式水位计通过测量水体的静水压力，实现水位测量的仪器称为压力式水位计。压力式水位计又分为气泡式压力水位计和压阻式两种。通过气管向水下的固定测点通气，使

45、通气管内的气体压力和测点的静水压力平衡，从而实现了通过测量通气管内气体压力来实现水位测量，这种装置通常称之为气泡式水位计。20世纪70年代，一种新型压力传感器迅速发展，该传感器是直接将压力传感器严格密封后置于水下测点，将其静水压力转换成电信号，用防水电缆传至岸上，再用专用仪表将电信号转换成水位值，这种水位计被称为“水下直接感压式压力水位计”又称为“压阻式压力水位计”。压阻式压力水位计简称压力式水位计，是将扩散硅集成压阻式半导体压力传感器或压力变换器直接投入水下测点感应静水压力的水位测量装置。能用在江河、湖泊、水库及其它密度比较稳定的天然水体中，无需建造水位测井，实现水位测量和存贮记录。1压力水

46、位计的组成压阻式压力水位计是以压力变换器作为传感器，无需恒流单元，只需增加一只低温漂移高精度的取样电阻，其它组成单元则完全相同。整个装置中的编码输出可分为并行BCD码或标准的RS232或RS485串行口输出。其各单元的功能如下：（1）稳压电源将交流或直流供电电源转变成压力水位计工作所需要的直流电压，并使之稳定。（2）恒流源将输入电压变换成不随负载和输入电压变化的恒定电流输出，从而使压力水位计测量值与导线长短无关，且又能减小压力传感器的温度漂移影响。（3）压力传感器其等效电路相当于一惠斯登电桥，它将静水压力值转换成与之对应的电压信号输出或电流信号输出。（4）信号转换器将压力传感器送来的电压信号或

47、电流信号经过严格的取样、放大或衰减，使信号变成A/D电路所需要的电压信号。（5）A/D单元即模拟量到数字的转换单元，它是将静水压力对应的电压模拟量信号转换成与静水压力值对应的数字信号。（6）显示及编码根据需要将水压力对应的数字信号转换成相应的并行BCD码或RS232、RS485串行输出2压力式水位工作原理相对于某一个测点而言，测相对于该点处的高程，加上本测点实际水深即为水位。即：水位=测点高程+测点处的水深测点处的水深为：H=p/r式中： p测点的静水压强,g/cm；H测点水深，即测点至水面距离,cm；r水体容重g,/cm3。当水体容重已知时，只要用压力传感器或压力变换器精确测量出测点的静水压强值，就可推算出对