水文学试验指导课件.ppt

水文学实验指导水文学实验指导（西华师大地理科学专业）（西华师大地理科学专业）许武成许武成实验实习一降水资料的整理实验实习一降水资料的整理（必做，（必做，3 3学时）学时）1.掌握绘制降水过程线掌握绘制降水过程线2.掌握绘制降水累积曲线掌握绘制降水累积曲线3.理解并掌握面降水计算方法理解并掌握面降水计算方法一、实验实习目的一、实验实习目的二、实验内容二、实验内容降水过程线：指以时间为横坐标，降水量为纵坐标降水过程线：指以时间为横坐标，降水量为纵坐标绘制成的降水量随时间的变化曲线可用降水量柱绘制成的降水量随时间的变化曲线可用降水量柱状图或曲线图表示根据每日降水量可绘制逐日降状图或曲线图表示根据每日降水量可绘制逐日降水量过程线，根据每月降水量可绘制逐月降水量过水量过程线，根据每月降水量可绘制逐月降水量过程线，根据历年降水量可绘制逐年降水量过程线程线，根据历年降水量可绘制逐年降水量过程线逐日降水量过程线大都不连续，因为在一月内或一逐日降水量过程线大都不连续，因为在一月内或一年中不是每日都有降水常用逐时降水量过程线年中不是每日都有降水常用逐时降水量过程线（雨强过程线）反映暴雨过程雨强过程线）反映暴雨过程。

1.降水过程线降水过程线2.降水累积曲线降水累积曲线以时间为横坐标，纵坐标表示自降水开始到各时刻降水以时间为横坐标，纵坐标表示自降水开始到各时刻降水量的累积值，如图量的累积值，如图1.1所示自记雨量计记录纸上的曲线，即是降水量累积曲线自记雨量计记录纸上的曲线，即是降水量累积曲线降水量累积曲线上每个时段的平均坡度是各时段内的平降水量累积曲线上每个时段的平均坡度是各时段内的平均降水强度，即均降水强度，即i=P/t（1-1）如果所取时段很短，即如果所取时段很短，即t0，则可得出瞬时雨强，则可得出瞬时雨强i，即，即i=dP/dt即累积曲即累积曲线上任一点的斜率就是该时刻的降水强度线上任一点的斜率就是该时刻的降水强度如果将相邻雨量站的同一次降水的累积曲线绘在一起，如果将相邻雨量站的同一次降水的累积曲线绘在一起，可用来分析降水的空间分布与时程的变化特征可用来分析降水的空间分布与时程的变化特征图1.1降水量累积曲线3.面降水的计算面降水的计算u对于一个固定区域内的平均降水量，常采用算术平均法、泰对于一个固定区域内的平均降水量，常采用算术平均法、泰森多边形法（垂直平分法）、等雨量线法和客观运行法（距森多边形法（垂直平分法）、等雨量线法和客观运行法（距离平方倒数法）进行计算，其主要计算方法和步骤如下。

离平方倒数法）进行计算，其主要计算方法和步骤如下1）算术平均法多用于地势起伏不大，雨量站分布稠密且分布均匀的地区，多用于地势起伏不大，雨量站分布稠密且分布均匀的地区，即每个雨量站控制代表相同面积区域的降水量，计算公式如即每个雨量站控制代表相同面积区域的降水量，计算公式如图图1.2所示，所示，P为一个区域的平均降水量，为一个区域的平均降水量，P1Pn为各个雨量为各个雨量站降水量，站降水量，n为雨量站数量为雨量站数量图图1.2算术平均法算术平均法（2）泰森多边形法）泰森多边形法如区域内的观测点分布不均匀，采用泰森多边形法计算如区域内的观测点分布不均匀，采用泰森多边形法计算平均降水量较算术平均法更为合理，用不同的雨量站代平均降水量较算术平均法更为合理，用不同的雨量站代表不同面积区域的降水量操作步骤如下（图表不同面积区域的降水量操作步骤如下（图1.3）：）：步骤步骤1：连接各相邻雨量站：连接各相邻雨量站步骤步骤2：作垂直平分线：作垂直平分线步骤步骤3：连接各垂直平分线交点：连接各垂直平分线交点步骤步骤4：计算：计算图图1.3泰森多边形法泰森多边形法l步骤步骤1：连接各相邻雨量站：连接各相邻雨量站l步骤步骤2：作垂直平分线：作垂直平分线l步骤步骤3：连接各垂直平分线交点：连接各垂直平分线交点l步骤步骤4：计算：计算（3）等雨量线法）等雨量线法一般说来是计算区域平均雨量最完善的方一般说来是计算区域平均雨量最完善的方法。

优点是考虑了地形变化对降水的影响，法优点是考虑了地形变化对降水的影响，因此适用于地形变化较大（一般是大流域）因此适用于地形变化较大（一般是大流域）、流域内又有足够数量的降水观测站流域内又有足够数量的降水观测站图图1.4等雨量线法等雨量线法计算步骤如下：计算步骤如下：l步骤步骤1：绘制等降雨量线：绘制等降雨量线l步骤步骤2：求出两条等雨量线间：求出两条等雨量线间的面积和平均降雨量的面积和平均降雨量l步骤步骤3：计算：计算计算公式如图计算公式如图1.4所示，所示，fi为相临等雨为相临等雨量线之间区域的面积，量线之间区域的面积，Pi为相临等雨量为相临等雨量线之间的平均降雨量，线之间的平均降雨量，f为观测区域总面为观测区域总面积三、实习实验完成成果三、实习实验完成成果1.下表是某流域下表是某流域1953年水文站的降水资料：年水文站的降水资料：月月1 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212月月 降降水水 量量（mm）0.10.110.010.07.17.19.59.553.953.974.174.1189.6189.6351.3351.325.325.34.74.719.619.61.51.5完成并回答下列问题：完成并回答下列问题：（1）在同一坐标纸上，绘制该流域全年的月降水量和累积降水量曲线。

在同一坐标纸上，绘制该流域全年的月降水量和累积降水量曲线2）在同一坐标纸上，绘制该流域全年的月降水量，计算全年降水量）在同一坐标纸上，绘制该流域全年的月降水量，计算全年降水量.2.某流域面积某流域面积20.0km2，设有，设有10个雨量站，各站控制面积与一次实测个雨量站，各站控制面积与一次实测降雨过程列入下表中求：（降雨过程列入下表中求：（1）本次降雨的流域平均降雨过程和总降）本次降雨的流域平均降雨过程和总降雨量；（雨量；（2）在同一坐标图中，绘制时段平均雨强过程线和累积降雨量）在同一坐标图中，绘制时段平均雨强过程线和累积降雨量过程线雨量站雨量站及编号及编号控制面积控制面积 f fi i(km(km2 2) )权重权重w wi i(=f(=fi i/F)/F)时段雨量时段雨量13-1413-14时时14-1514-15时时15-1615-16时时16-1716-17时时P Pi iw wi iP Pi iP Pi iw wi iP Pi iP Pi iw wi iP Pi iP Pi iw wi iP Pi iN1N12.22.23.43.481.181.19.79.71.41.4N 2N 21.791.795 5606011110.70.7N 3N 32.352.357.57.533.533.521.321.30.90.9N 4N 41.681.680.50.521.521.59.79.71.81.8N 5N 51.971.9711.511.546.546.515151.71.7N 6N 61.771.7714.114.165.965.917171.61.6N 7N 72.832.838.58.545.745.79.89.80.20.2N 8N 81.581.581.11.136.836.87.87.80.90.9N 9N 91.331.331.11.128.128.112.712.70.80.8N 10N 102.52.514.514.540.940.99.49.40.70.7全流域全流域 F F2020全流域降水全流域降水 mmmm总雨量总雨量 mmmm实验二实验二水文测站与站网（水文测站与站网（4学时）学时）n内容提要内容提要1.水文测站的内容和分类；水文测站的内容和分类；2.水文站网的定义和布设原则；水文站网的定义和布设原则；3.水文测站的设立；水文测站的设立；4.收集水文信息的基本途径。

收集水文信息的基本途径n学习要求学习要求掌握水文测站和站网的定义、布设原则和掌握水文测站和站网的定义、布设原则和内容以及水文信息收集的基本途径内容以及水文信息收集的基本途径一、水文测站一、水文测站在流域内一定地点在流域内一定地点(或断面或断面)按统一标准对所按统一标准对所需要的水文要素作系统观测以获取信息并需要的水文要素作系统观测以获取信息并进行处理为即时观测信息，这些指定的地进行处理为即时观测信息，这些指定的地点称为水文测站（如图点称为水文测站（如图2.1）图图2.1某一水文测站图某一水文测站图水文测站所观测的项目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水文测站所观测的项目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水温、冰凌、水质、地下水位等只观测上述项目中的一项或少水温、冰凌、水质、地下水位等只观测上述项目中的一项或少数几项的测站数几项的测站,则按其主要观测项目而分别称为水位站、流量站则按其主要观测项目而分别称为水位站、流量站(也称水文站也称水文站)、雨量站、蒸发站等雨量站、蒸发站等根据测站的性质根据测站的性质,河流水文测站又可分为：河流水文测站又可分为：（1）基本站：是水文主管部门为全国各地的水文情况而设）基本站：是水文主管部门为全国各地的水文情况而设立的立的,是为国民经济各方面的需要服务的。

是为国民经济各方面的需要服务的2）专用站：是为某种专门目的或用途由各部门自行设立）专用站：是为某种专门目的或用途由各部门自行设立的这两类测站相辅相成，专用站在面上辅助基本站，而基本站这两类测站相辅相成，专用站在面上辅助基本站，而基本站在时间系列上辅助了专用站在时间系列上辅助了专用站二、水文站网二、水文站网因为单个测站观测到的水文要素其信息只代因为单个测站观测到的水文要素其信息只代表了站址处的水文情况，而流域上的水文情表了站址处的水文情况，而流域上的水文情况则须在流域内的一些适当地点布站观测，况则须在流域内的一些适当地点布站观测，这些测站在地理上的分布网称为水文站网这些测站在地理上的分布网称为水文站网（如图（如图2.2和和2.3）广义的站网是指测站及其）广义的站网是指测站及其管理机构所组成的信息采集与处理体系管理机构所组成的信息采集与处理体系图图2.2丹江口水库流域雨量分布图丹江口水库流域雨量分布图图图2.3丹江口水库流域水位测站分布图丹江口水库流域水位测站分布图水文站网布站的原则是水文站网布站的原则是：通过所设站网采集：通过所设站网采集到的水文信息经过整理分析后，达到可以内插到的水文信息经过整理分析后，达到可以内插流域内任何地点水文要素的特征值，这也就是流域内任何地点水文要素的特征值，这也就是水文站网的作用。

水文站网的作用水文站网规划的任务水文站网规划的任务：就是研究测站在地区：就是研究测站在地区上分布的科学性、合理性、最优化等问题上分布的科学性、合理性、最优化等问题三、水文测站的设立三、水文测站的设立水文测站的设立包括选择测验河段和布设观测断面水文测站的设立包括选择测验河段和布设观测断面1.测验河段的选择测验河段的选择在站网规划规定的范围内在站网规划规定的范围内,具体选择测验河段时，主要考具体选择测验河段时，主要考虑在满足设站目的要求的前提下，保证工作安全和测验精度，虑在满足设站目的要求的前提下，保证工作安全和测验精度，并有利于简化水文要素的观测和信息的整理分析工作具体并有利于简化水文要素的观测和信息的整理分析工作具体地说，就是测站的水位与流量之间呈良好的稳定关系地说，就是测站的水位与流量之间呈良好的稳定关系(单一单一关系关系)2.观测断面的布设观测断面的布设水文测站一般应布设基线、水准点和各种水文测站一般应布设基线、水准点和各种断面断面(图图2.4)，即基本水尺断面、流速仪测流，即基本水尺断面、流速仪测流断面、浮标测流断面、比降断面断面、浮标测流断面、比降断面图图2.4水文测站基线与断面布设示意图水文测站基线与断面布设示意图(1)基线：通常与测流断面垂直，起点在测流断面线上。