工程水文及水利计算第3章.ppt

工程水文及水利计算工程水文及水利计算王俊奇王俊奇可再生能源学院可再生能源学院水利水电工程教研室水利水电工程教研室提提 纲纲第一章第一章 绪论绪论 第二章第二章 气象与水文气象与水文第三章第三章 水文观测及其资料收集水文观测及其资料收集第四章第四章 水文统计基本原理与方法水文统计基本原理与方法第五章第五章 年径流分析与计算年径流分析与计算第六章第六章 水文过程随机模拟水文过程随机模拟第七章第七章 由流量资料推求洪水由流量资料推求洪水第八章第八章 流域产汇流计算流域产汇流计算第九章第九章 由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水第十章第十章 河流泥沙计算河流泥沙计算 第十一章第十一章 水文预报水文预报第十二章第十二章 水库兴利调节计算水库兴利调节计算第十三章第十三章 水库防洪计算水库防洪计算 第十四章第十四章 水库调度水库调度 第四讲：第四讲：水文观测及其资料收集水文观测及其资料收集主要内容主要内容 3-1 3-1 水文测站与站网水文测站与站网3-2 3-2 水位观测水位观测3-3 3-3 流量测验流量测验3-4 3-4 流量资料整编流量资料整编3-5 3-5 泥沙测验及计算泥沙测验及计算3-6 3-6 水下地形测量水下地形测量3-7 3-7 水文资料收集水文资料收集3-1 3-1 水文测站与站网水文测站与站网 1 1、、水文测站、站网水文测站、站网Ø 测站测站测站：在流域内一定地点测站：在流域内一定地点( (或断面或断面) )按统一标准对所需要的水文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进行处理为即时观测信息。

这些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点称为测站指定的地点称为测站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，则按其主要观测项目而分别称为水位站、流少数几项的测站，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基本站基本站、、专用站专用站两大类两大类基本站基本站是水文主管部门为全国各地的水文情况而设立的是水文主管部门为全国各地的水文情况而设立的, ,是为国是为国民经济各方面的需要服务的民经济各方面的需要服务的专用站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是相辅相成的测站是相辅相成的, ,专用站在面上辅助基本站专用站在面上辅助基本站, ,而基本站在时间而基本站在时间系列上辅助了专用站。

系列上辅助了专用站 3-1 3-1 水文测站与站网水文测站与站网 1 1、、水文测站、站网水文测站、站网Ø 测站测站测站在地理上的分布网称为站网测站在地理上的分布网称为站网理由：因为单个测站观测到的水文要素其信息只代表了站址处理由：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，而流域上的水文情况则须在流域内的一些适当地的水文情况，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点布站观测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 3-1 3-1 水文测站与站网水文测站与站网 1 1、、水文测站、站网水文测站、站网Ø 站网站网布站的原则是通过所设站网采集到的水文信息经过整理分析后，布站的原则是通过所设站网采集到的水文信息经过整理分析后，达到可以内插流域内任何地点水文要素的特征值，这也就是水达到可以内插流域内任何地点水文要素的特征值，这也就是水文站网的作用文站网的作用水文站网规划的任务：就是研究测站在地区上分布的科学性、水文站网规划的任务：就是研究测站在地区上分布的科学性、合理性、最优化等问题合理性、最优化等问题。

按站网规划的原则布设测站按站网规划的原则布设测站,例如：河道流量站的布设，当流域例如：河道流量站的布设，当流域面积超过面积超过3000～～5000km2，应考虑能够利用设站地点的资料，，应考虑能够利用设站地点的资料，把干流上没有测站地点的径流特性插补出来把干流上没有测站地点的径流特性插补出来 3-1 3-1 水文测站与站网水文测站与站网 1 1、、水文测站、站网水文测站、站网Ø 站网站网在站网规划规定的范围内，具体选择测验河段时，主要考虑在在站网规划规定的范围内，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，并有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具体地说，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) )该关系往往受一断面或一个河段的水力因素控制，前者该关系往往受一断面或一个河段的水力因素控制，前者称为称为断面控制断面控制，后者称为，后者称为河槽控制河槽控制3-1 3-1 水文测站与站网水文测站与站网 Ø 选择测验河段选择测验河段断面控制断面控制的原理是在天然河道中，由于地质或人工的原因，造的原理是在天然河道中，由于地质或人工的原因，造成河段中局部地形突起，如石梁、卡口等，使得水面曲线发生成河段中局部地形突起，如石梁、卡口等，使得水面曲线发生明显转折，形成临界流，出现临界水深，从而构成断面控制明显转折，形成临界流，出现临界水深，从而构成断面控制。

河槽控制河槽控制：当水位流量关系要靠一段河槽所发生的阻力作用来：当水位流量关系要靠一段河槽所发生的阻力作用来控制，如该河段的底坡、断面形状、糙率等因素比较稳定，则控制，如该河段的底坡、断面形状、糙率等因素比较稳定，则水位流量关系也比较稳定这就属于河槽控制水位流量关系也比较稳定这就属于河槽控制2 2、、水文测站的布设水文测站的布设水文测站一般应布设水文测站一般应布设基本水尺断面基本水尺断面、、流速仪测流断面流速仪测流断面、、浮标测浮标测流断面流断面、、比降断面比降断面基本水尺断面基本水尺断面上设立基本水尺，用来进行经常的水位观测上设立基本水尺，用来进行经常的水位观测测流断面测流断面应与基本水尺断面重合，且与断面平均流向垂直若应与基本水尺断面重合，且与断面平均流向垂直若不能重合时，亦不能相距过远不能重合时，亦不能相距过远 3-1 3-1 水文测站与站网水文测站与站网 Ø 布设断面布设断面浮标测流浮标测流断面有上、中、下三个断面，一般中断面应与流速仪断面有上、中、下三个断面，一般中断面应与流速仪测流断面重合上、下断面之间的间距不宜太短，其距篱应为测流断面重合上、下断面之间的间距不宜太短，其距篱应为断面最大流速的断面最大流速的50～～80倍。

倍比降断面比降断面设立比降水尺，用来观测河流的水面比降和分析河床设立比降水尺，用来观测河流的水面比降和分析河床的糙率的糙率2 2、、水文测站的布设水文测站的布设基线通常与测流断面垂直，起点基线通常与测流断面垂直，起点在测流断面线上在测流断面线上其用途是用经纬仪或六分仪测角其用途是用经纬仪或六分仪测角交会法推求垂线在断面上的位置交会法推求垂线在断面上的位置基线的长度视河宽基线的长度视河宽B而定，一般应而定，一般应为为0.6B当受地形限制的情况下当受地形限制的情况下,基线长度最短也应为基线长度最短也应为0.3B基线长度的丈量误差不得大于度的丈量误差不得大于1/1000，见，见图图3-1所示3-1 3-1 水文测站与站网水文测站与站网 2 2、、水文测站的布设水文测站的布设Ø 布设基线布设基线Ø 驻测驻测驻测：在河流或流域内的固定点上对水文要素所进行的观测称驻测：在河流或流域内的固定点上对水文要素所进行的观测称驻测驻测巡测是观测人员以巡回流动的方式定期或不定期地对一地区或巡测是观测人员以巡回流动的方式定期或不定期地对一地区或流域内各观测点进行流量等水文要素的观测流域内各观测点进行流量等水文要素的观测。

Ø 巡测巡测间测是中小河流水文站有间测是中小河流水文站有1010年以上资料分析证明其历年水位流年以上资料分析证明其历年水位流量关系稳定，或其变化在允许误差范围内，对其中一要素量关系稳定，或其变化在允许误差范围内，对其中一要素( (如流如流量量) )停测一时期再施测的测停相间的测验方式停测一时期再施测的测停相间的测验方式 Ø 间测间测3-1 3-1 水文测站与站网水文测站与站网 3 3、收集水文资料的基本途径、收集水文资料的基本途径水位水位，是指河流、湖泊、水库及海洋等水体的自由水面离开固，是指河流、湖泊、水库及海洋等水体的自由水面离开固定基面的高程，以定基面的高程，以m计3-2 3-2 水位观测水位观测 1 1、水位、水位基面基面：目前全国统一采用黄海基面：目前全国统一采用黄海基面, ,但各流域由于历史的原因，但各流域由于历史的原因，多沿用以往使用的多沿用以往使用的大沽基面大沽基面、、吴淞基面吴淞基面、、珠江基面珠江基面，也有使用，也有使用假定基面假定基面、、测站基面测站基面或或冻结基面冻结基面的使用水位资料时一定要查的使用水位资料时一定要查清其基面清其基面3-2 3-2 水位观测水位观测 1 1、水位、水位一是直接为水利、水运、防洪、防涝提供具有单独使用价值的一是直接为水利、水运、防洪、防涝提供具有单独使用价值的资料资料, ,如堤防、坝高、桥梁及涵洞、公路路面标高的确定；如堤防、坝高、桥梁及涵洞、公路路面标高的确定；二是为推求其他水文数据而提供间接运用资料。

如二是为推求其他水文数据而提供间接运用资料如Q=f(Z)，，J=(Z2-Z1)/L，水资源计算，水文预报中的上、下游水位相关法等水资源计算，水文预报中的上、下游水位相关法等 其中其中Q为流量为流量,以以m3/s计；计；J为比降，以千分率或万分率表示为比降，以千分率或万分率表示;Z2、、Zl分别分别为上、下比降断面的水位；为上、下比降断面的水位；L为上、下比降断面的间距，单位均以为上、下比降断面的间距，单位均以m计 3-2 3-2 水位观测水位观测 1 1、水位、水位Ø 水位观测的作用水位观测的作用水位观测的常用设备有水位观测的常用设备有水尺水尺和和自记水位计自记水位计两类两类 按水尺的构造形式不同，按水尺的构造形式不同，可分为可分为直立式直立式、、倾斜式倾斜式、、矮桩式矮桩式与与悬锤式悬锤式等 3-2 3-2 水位观测水位观测 2 2、水位观测的方法、水位观测的方法自记水位计自记水位计能将水位变化的连续过程自动能将水位变化的连续过程自动记录下来，有的还能将所观测的数据以数记录下来，有的还能将所观测的数据以数字或图像的形式远传室内，使水位观测工字或图像的形式远传室内，使水位观测工作趋于自动化和远传化。

作趋于自动化和远传化3-2 3-2 水位观测水位观测 2 2、水位观测的方法、水位观测的方法算术平均法算术平均法水位观测数据整理工作的内容包括水位观测数据整理工作的内容包括日平均水位日平均水位、、月平均水位月平均水位、、年平均水位年平均水位的计算的计算若一日内水位变化缓慢，或水位变化较大，但系等时距人工观若一日内水位变化缓慢，或水位变化较大，但系等时距人工观测或从自记水位计上摘录，采用算术平均法计算测或从自记水位计上摘录，采用算术平均法计算 Ø 日平均水位的计算日平均水位的计算3-2 3-2 水位观测水位观测 3 3、水位资料的整理、水位资料的整理面积包围法面积包围法若一日内水位变化较大、且系若一日内水位变化较大、且系不等时距观测或摘录不等时距观测或摘录, ,则采用则采用面积包围法面积包围法, ,即将当日即将当日0~24小小时内水位过程线所包围的面积时内水位过程线所包围的面积, ,除以一日时间求得除以一日时间求得( (见图见图3-2),3-2),其计算公式为其计算公式为： Ø 日平均水位的计算日平均水位的计算3-2 3-2 水位观测水位观测 3 3、水位资料的整理、水位资料的整理3-2 3-2 水位观测水位观测 3 3、水位资料的整理、水位资料的整理通天河直门达站通天河直门达站1957年逐日平均水位年逐日平均水位流量是单位时间内流过江河某一横断面的水量，以流量是单位时间内流过江河某一横断面的水量，以m3/s计。

它是反映水资源和江河、湖泊、水库等水体水量变计它是反映水资源和江河、湖泊、水库等水体水量变化的基本数据，也是河流最重要的水文特征值化的基本数据，也是河流最重要的水文特征值 测流方法很多，在天然河道中测流一般采用测流方法很多，在天然河道中测流一般采用流速仪法流速仪法、、浮标法浮标法（按浮标的形式可分为水面浮标法、小浮标法、（按浮标的形式可分为水面浮标法、小浮标法、深水浮标法）等深水浮标法）等 3-3 3-3 流量测验流量测验 1 1、概述、概述由于河流过水断面的形态、河床表面特性、河底纵坡、河道由于河流过水断面的形态、河床表面特性、河底纵坡、河道弯曲情况以及冰情等，都对断面内各点流速产生影响，因此弯曲情况以及冰情等，都对断面内各点流速产生影响，因此在过水断面上在过水断面上, ,流速随水平及垂直方向不同而变化，即流速随水平及垂直方向不同而变化，即v=f(b,h)其中v为断面上某一点的流速，为断面上某一点的流速，b为该点至水边的水为该点至水边的水平距离，平距离，h为该点至水面的垂直距离因此，通过全断面的为该点至水面的垂直距离因此，通过全断面的流量流量Q为为： Ø 测流原理测流原理3-3 3-3 流量测验流量测验 2 2、流速仪法测流及流量计算、流速仪法测流及流量计算Ø 测流原理测流原理3-3 3-3 流量测验流量测验 2 2、流速仪法测流及流量计算、流速仪法测流及流量计算流速仪法测流流速仪法测流, ,就是将水道断面划分为若干部分就是将水道断面划分为若干部分, ,用普通测量用普通测量方法测算出各部分断面的面积方法测算出各部分断面的面积 , ,用流速仪施测流速并计算出用流速仪施测流速并计算出各部分面积上的平均流速各部分面积上的平均流速 , ,两者的乘积两者的乘积, ,称为部分流量称为部分流量, ,各各部分流量的和为全断面的流量部分流量的和为全断面的流量, ,即即 ： 测流工作实质上是测量测流工作实质上是测量横断面横断面及及流速测验流速测验两部分工作。

两部分工作Ø 测流原理测流原理3-3 3-3 流量测验流量测验 2 2、流速仪法测流及流量计算、流速仪法测流及流量计算河道水道断面的测量，是在断面上布设一定数量的测深垂河道水道断面的测量，是在断面上布设一定数量的测深垂线，施测各条测深垂线的起点距和水深并观测水位线，施测各条测深垂线的起点距和水深并观测水位 Ø 断面测量断面测量3-3 3-3 流量测验流量测验 2 2、流速仪法测流及流量计算、流速仪法测流及流量计算大断面：河道水道断面扩大断面：河道水道断面扩展至历年最高洪水位以上展至历年最高洪水位以上0.5～～1.0m的断面称为大断的断面称为大断面它是用于研究测站断面它是用于研究测站断面变化的情况以及在测流面变化的情况以及在测流时不施测断面可供借用断时不施测断面可供借用断面道孚站大断面图道孚站大断面图Ø 断面测量断面测量3-3 3-3 流量测验流量测验 2 2、流速仪法测流及流量计算、流速仪法测流及流量计算河道中一般采用流速仪法测定河道中一般采用流速仪法测定水流的流速它是国内外广泛水流的流速它是国内外广泛使用的测流速方法，是评定各使用的测流速方法，是评定各种测流新方法精度的衡量标准。

种测流新方法精度的衡量标准 旋杯式流速仪旋杯式流速仪 Ø 流速测量流速测量2 2、流速仪法测流及流量计算、流速仪法测流及流量计算3-3 3-3 流量测验流量测验 河道中一般采用流速仪法测定河道中一般采用流速仪法测定水流的流速它是国内外广泛水流的流速它是国内外广泛使用的测流速方法，是评定各使用的测流速方法，是评定各种测流新方法精度的衡量标准种测流新方法精度的衡量标准 旋桨式流速仪旋桨式流速仪 Ø 流速测量流速测量2 2、流速仪法测流及流量计算、流速仪法测流及流量计算3-3 3-3 流量测验流量测验 流速测量时，要根据河流宽度、水深以及精度要求，在测流流速测量时，要根据河流宽度、水深以及精度要求，在测流断面上布设足够数量的测速垂线，为求得垂线平均流速，要断面上布设足够数量的测速垂线，为求得垂线平均流速，要在各条测速垂线上，将流速仪放置在不同的水深点测速在各条测速垂线上，将流速仪放置在不同的水深点测速 测速垂线及测点测速垂线及测点点流速测算点流速测算Ø 流速测量流速测量2 2、流速仪法测流及流量计算、流速仪法测流及流量计算3-3 3-3 流量测验流量测验 流量的计算方法有流量的计算方法有图解法图解法、、流速等值线法流速等值线法和和分析法分析法。

前两种前两种方法在理论上比较严格方法在理论上比较严格, ,但比较繁琐但比较繁琐, ,这里主要介绍常用的这里主要介绍常用的分分析法析法 垂线平均流速的计算垂线平均流速的计算一点法一点法 或或二点法二点法 vm =0.5*(v0.2+v0.8)三点法三点法 vm =0.33*(v0.2+v0.8+v0.6)五点法五点法 vm=0.1*(v0.0+3v0.2+3v0.6+2v0.8+v1.0) Ø 流速计算流速计算2 2、流速仪法测流及流量计算、流速仪法测流及流量计算3-3 3-3 流量测验流量测验 部分面积平均流速的计算部分面积平均流速的计算岸边部分岸边部分: :由距岸第一条测速垂由距岸第一条测速垂线所构成的岸边部分线所构成的岸边部分( (两个两个, ,左左岸和右岸，多为三角形，按下岸和右岸，多为三角形，按下列公式计算列公式计算：vl=αvmlvn+1=αvmnØ 流速计算流速计算2 2、流速仪法测流及流量计算、流速仪法测流及流量计算3-3 3-3 流量测验流量测验 ——岸边系数，斜岸边      =0.67～0.75，   陡岸边      =0.8～0.9，死水边      =0.5～0.67部分面积平均流速的计算部分面积平均流速的计算中间部分中间部分: :由相邻两条测速垂线由相邻两条测速垂线与河底及水面所组成的部分，与河底及水面所组成的部分，部分平均流速为相邻两垂线平部分平均流速为相邻两垂线平均流速的平均值，按下式计算均流速的平均值，按下式计算：vi=0.5*(vmi-l+vmi)Ø 流速计算流速计算2 2、流速仪法测流及流量计算、流速仪法测流及流量计算3-3 3-3 流量测验流量测验 部分面积计算部分面积计算因为断面上布设的测深垂线数目比因为断面上布设的测深垂线数目比测速垂线的数目多，故首先计算测测速垂线的数目多，故首先计算测深垂线间的断面面积。

计算方法是深垂线间的断面面积计算方法是距岸边第一条测深垂线与岸边构成距岸边第一条测深垂线与岸边构成三角形，按三角形面积公式计算三角形，按三角形面积公式计算( (左右岸各一个）左右岸各一个）; ;其余相邻两条测其余相邻两条测深垂线间的断面面积按梯形面积公深垂线间的断面面积按梯形面积公式计算其次以测速垂线划分部分，将各个其次以测速垂线划分部分，将各个部分内的测深垂线间的断面积相加部分内的测深垂线间的断面积相加得出各个部分的部分面积得出各个部分的部分面积Ø 流速计算流速计算2 2、流速仪法测流及流量计算、流速仪法测流及流量计算3-3 3-3 流量测验流量测验 部分流量的计算部分流量的计算由各部分的部分平均流速与部分面积之积得到部分流量由各部分的部分平均流速与部分面积之积得到部分流量qi=viAi 断面流量及其他水力要素的计算断面流量及其他水力要素的计算断面流量断面流量 断面平均流速断面平均流速 断面平均水深断面平均水深 Ø 流速计算流速计算2 2、流速仪法测流及流量计算、流速仪法测流及流量计算3-3 3-3 流量测验流量测验 当使用流速仪有困难时（如发生大洪水），可采用浮标法测当使用流速仪有困难时（如发生大洪水），可采用浮标法测流。

流水面浮标常用木板、稻草等材料做成十字形、井字形，上插水面浮标常用木板、稻草等材料做成十字形、井字形，上插小旗以便观测小旗以便观测用秒表测定浮标流经上、下断面之间的运行时间，用经纬仪用秒表测定浮标流经上、下断面之间的运行时间，用经纬仪测定上下浮标断面之间的距离，用距离除以时间，即得浮标测定上下浮标断面之间的距离，用距离除以时间，即得浮标水面流速水面流速3 3、浮标法测流、浮标法测流3-3 3-3 流量测验流量测验 3-3 3-3 流量测验流量测验 通天河直门达站通天河直门达站1957年实测流量成果年实测流量成果各种水文测站测得的原始数据各种水文测站测得的原始数据, ,都要按科学的方法和统一的都要按科学的方法和统一的格式整理、分析、统计、提炼成为系统、完整，有一定精度格式整理、分析、统计、提炼成为系统、完整，有一定精度的水文资料，供水文水资源计算、科学和有关国民经济部门的水文资料，供水文水资源计算、科学和有关国民经济部门应用这个水文数据的加工、处理过程应用这个水文数据的加工、处理过程, ,称为称为水文数据处理水文数据处理水文数据处理的工作内容包括：收集校核原始数据；编制实水文数据处理的工作内容包括：收集校核原始数据；编制实测成果表；确定关系曲线，推求逐时、逐日值；编制逐日表测成果表；确定关系曲线，推求逐时、逐日值；编制逐日表及洪水水文要素摘录表；合理性检查及洪水水文要素摘录表；合理性检查; ;编制处理说明书。

水编制处理说明书水位数据处理较简单，在第二节已述，本节主要介绍位数据处理较简单，在第二节已述，本节主要介绍流量流量资料资料整编，简要介绍泥沙数据处理整编，简要介绍泥沙数据处理3-4 3-4 流量资料整编（水文数据处理）流量资料整编（水文数据处理）目的目的1．建立水位流量关系曲线Z～Q          2．推求流量过程Q～t       3．求日、月、年、Qmax、Qmin稳定的水位流量稳定的水位流量关系关系, ,是指在一定是指在一定条件下水位和流条件下水位和流量之间呈单值函量之间呈单值函数关系，简称为数关系，简称为单一关系单一关系 1 1、、水位流量关系曲线的确定水位流量关系曲线的确定 Ø 稳定的水位流量关系曲线稳定的水位流量关系曲线 3-4 3-4 流量资料整编（水文数据处理）流量资料整编（水文数据处理）不稳定的水不稳定的水位流量关系位流量关系, ,是指测验河是指测验河段受断面冲段受断面冲淤、洪水涨淤、洪水涨落、变动回落、变动回水或其他因水或其他因素的个别或素的个别或综合影响综合影响, ,使使水位与流量水位与流量间的关系不间的关系不呈单值函数呈单值函数关系 Ø 不稳定的水位流量关系曲线不稳定的水位流量关系曲线 1 1、、水位流量关系曲线的确定水位流量关系曲线的确定 3-4 3-4 流量资料整编（水文数据处理）流量资料整编（水文数据处理）（（3 3）变动回水）变动回水连时序法连时序法测站测流时，由于施测条件限制或其他种种原因，致使最测站测流时，由于施测条件限制或其他种种原因，致使最高水位或最低水位的流量缺测或漏测。

为取得全年完整的高水位或最低水位的流量缺测或漏测为取得全年完整的流量过程，必须进行高低水时水位流量关系的延长流量过程，必须进行高低水时水位流量关系的延长 高水延长的结果，对洪水期流量过程的主要部分，包括洪高水延长的结果，对洪水期流量过程的主要部分，包括洪峰流量在内，有重大的影响峰流量在内，有重大的影响高水部分的延长幅度一般不应超过当年实测流量所占水位高水部分的延长幅度一般不应超过当年实测流量所占水位变幅的变幅的30% 低水流量虽小，但如延长不当，相对误差可能较大且影响低水流量虽小，但如延长不当，相对误差可能较大且影响历时较长因此延长均需慎重历时较长因此延长均需慎重低水部分延长的幅度一般不应超过低水部分延长的幅度一般不应超过10% 2 2、、水位流量关系曲线的延长水位流量关系曲线的延长 3-4 3-4 流量资料整编（水文数据处理）流量资料整编（水文数据处理）低水延长一般是以低水延长一般是以断流水位断流水位作控制进行水位流量关系曲线作控制进行水位流量关系曲线向断流水位方向所作的延长向断流水位方向所作的延长断流水位断流水位是指流量为零时的相应水位是指流量为零时的相应水位假定关系曲线的低水部分用以下的方程式来表示：假定关系曲线的低水部分用以下的方程式来表示： Ø 水位流量关系曲线的低水延长法水位流量关系曲线的低水延长法Q=K(Z—Z0)n 2 2、、水位流量关系曲线的延长水位流量关系曲线的延长 3-4 3-4 流量资料整编（水文数据处理）流量资料整编（水文数据处理）在水位流量曲线中、低水弯曲部分取三各点在水位流量曲线中、低水弯曲部分取三各点 （（Za，，Qa）、（）、（Zb，，Qb）、（）、（Zc，，Qc））代入上式，得：代入上式，得：以（以（Z0，，0）为控制点，延长得低水曲线。

为控制点，延长得低水曲线适用于河床稳定适用于河床稳定, ,水位水位面积、水位流速关系面积、水位流速关系点集中点集中, ,曲线趋势明显曲线趋势明显的测站其中的测站其中, ,高水时高水时的水位面积关系曲线的水位面积关系曲线可以根据实测大断面可以根据实测大断面资料确定资料确定, ,高水时水位高水时水位流速关系曲线常趋近流速关系曲线常趋近于常数于常数, ,可按趋势延长可按趋势延长可是可是, ,某一高水位下的某一高水位下的流量流量, ,便可由该水位的便可由该水位的断面面积和流速的乘断面面积和流速的乘积来确定积来确定 Ø由水位面积和水位流速关系作高水位延长由水位面积和水位流速关系作高水位延长 2 2、、水位流量关系曲线的延长水位流量关系曲线的延长 3-4 3-4 流量资料整编（水文数据处理）流量资料整编（水文数据处理）此法可避免水位面积与水位流速关系高水延长中水位流速此法可避免水位面积与水位流速关系高水延长中水位流速顺趋势延长的任意性顺趋势延长的任意性, ,用水力学公式计算出外延部分的流速用水力学公式计算出外延部分的流速值来辅助定线值来辅助定线 Ø 水力学公式高水位延长水力学公式高水位延长 曼宁公式外延曼宁公式外延 延长时延长时, ,用上式计算流速用上式计算流速, ,用实测用实测大断面资料延长水位面积关系曲大断面资料延长水位面积关系曲线线, ,从而达到延长水位流量关系从而达到延长水位流量关系的目的。

的目的 2 2、、水位流量关系曲线的延长水位流量关系曲线的延长 3-4 3-4 流量资料整编（水文数据处理）流量资料整编（水文数据处理）Ø 水力学公式高水位延长水力学公式高水位延长 斯蒂文斯（斯蒂文斯（StevensStevens）法）法 对断面无明显冲淤、水深不大但水对断面无明显冲淤、水深不大但水面较宽的河槽面较宽的河槽, ,以断面平均水深以断面平均水深h h代代替替R R 2 2、、水位流量关系曲线的延长水位流量关系曲线的延长 3-4 3-4 流量资料整编（水文数据处理）流量资料整编（水文数据处理）规划设计工作中规划设计工作中, ,常常遇到设计断面处缺乏实测数据这时常常遇到设计断面处缺乏实测数据这时就需要将邻近水文站的水位流量关系移用到设计断面上就需要将邻近水文站的水位流量关系移用到设计断面上当设计断面与水文站相距不远且两断面间的区间流域面积当设计断面与水文站相距不远且两断面间的区间流域面积不大不大, ,河段内无明显的出流与入流的情况下河段内无明显的出流与入流的情况下, ,在设计断面设在设计断面设立临时水尺立临时水尺, ,与水文站同步观测水位因两断面中、低水时与水文站同步观测水位。

因两断面中、低水时同一时刻的流量大致相等同一时刻的流量大致相等, ,所以可用设计断面的水位与水文所以可用设计断面的水位与水文站断面同时刻水位所得的流量点绘关系曲线站断面同时刻水位所得的流量点绘关系曲线, ,再将高水部分再将高水部分进行延长进行延长, ,即得设计断面的水位流量关系曲线即得设计断面的水位流量关系曲线3 3、、水位流量关系曲线的移用水位流量关系曲线的移用 3-4 3-4 流量资料整编（水文数据处理）流量资料整编（水文数据处理）在水位流量关系曲线确定后，即可根据水位资料来推求流量在水位流量关系曲线确定后，即可根据水位资料来推求流量资料首先应推求日平均流量资料首先应推求日平均流量逐日平均流量的计算逐日平均流量的计算: :当流量变化平稳时当流量变化平稳时, ,可用日平均水位在可用日平均水位在水位流量关系线上推求日平均流量水位流量关系线上推求日平均流量; ;当一日内流量变化较大时当一日内流量变化较大时, ,则用逐时水位推求得逐时流量则用逐时水位推求得逐时流量, ,再按算术平均法或面积包围法再按算术平均法或面积包围法求得日平均流量据此计算逐月平均流量和年平均流量求得日平均流量据此计算逐月平均流量和年平均流量。

合理性检查合理性检查: :单站检查可用历年水位流量关系对照检查单站检查可用历年水位流量关系对照检查; ;综合综合性检查以水量平衡为基性检查以水量平衡为基, ,础础, ,对上、下游或干、支流上的测站对上、下游或干、支流上的测站与本站流量数据处理成果进行对照分析与本站流量数据处理成果进行对照分析, ,以提高流量数据处理以提高流量数据处理成果的可靠性本站成果经检查确认无误后成果的可靠性本站成果经检查确认无误后, ,才能作为正式资才能作为正式资料提供使用料提供使用4 4、、流量资料整编流量资料整编 3-4 3-4 流量资料整编（水文数据处理）流量资料整编（水文数据处理）§3-5 泥沙测验与计算泥沙测验与计算    泥沙：悬移质、推移质、床沙悬移质泥沙：悬移质泥沙：悬浮于水中并随之运动悬浮于水中并随之运动推移质泥沙：推移质泥沙：受水流冲击沿河底移动或滚动受水流冲击沿河底移动或滚动河床质泥沙：河床质泥沙：相对静止而停留在河床上相对静止而停留在河床上§3-5 泥沙测验与计算泥沙测验与计算一、悬移质泥沙一、悬移质泥沙        测验各垂线不同深度的点流速v、含沙量→计算各垂线的平均流vi及平均含沙量mi→悬移质泥沙断面输沙率Qs由垂线平均含沙量和测沙垂线间的部分流量，求断面输沙率§3-5 泥沙测验与计算泥沙测验与计算    泥沙：悬移质、推移质、床沙二、推移质泥沙二、推移质泥沙     测验各垂线单宽推移质输沙率qbi→断面推移质输沙率Qb 三、河床泥沙三、河床泥沙：采取河床沙样后，进行颗粒级配分析四、泥沙颗粒分析四、泥沙颗粒分析§§3-6 水下地形测量水下地形测量 一、一、 控制网的布设控制网的布设二、  测深点的布设与平面定位测深点的布设与平面定位三、测点水深测量与高程计算三、测点水深测量与高程计算1. 测深：n·测深杆：水深5米n·测深锤：水深10米n·回声测深仪：水深流急  2. 测点高程=水位-水深四、水下地形图水文资料的来源，主要是由国家水文站网按全国统一规定水文资料的来源，主要是由国家水文站网按全国统一规定对观测的数据进行处理后的资料，即由主管单位分流域、对观测的数据进行处理后的资料，即由主管单位分流域、干支流及上下游干支流及上下游, ,每年刊布一次的水文年鉴。

每年刊布一次的水文年鉴19861986年起陆续年起陆续实行计算机存储、检索实行计算机存储、检索年鉴中载有：测站分布图，水文站说明表及位置图，各站年鉴中载有：测站分布图，水文站说明表及位置图，各站的水位、流量、泥沙、水温、冰凌、水化学、地下水、降的水位、流量、泥沙、水温、冰凌、水化学、地下水、降水量、蒸发量等资料水量、蒸发量等资料Ø 1.水文年鉴水文年鉴水文数据处理成果的刊布存储和汇集水文数据处理成果的刊布存储和汇集 3-7 3-7 水文资料收集水文资料收集Ø 1.水文年鉴水文年鉴 10卷卷74册册水文数据处理成果的刊布存储和汇集水文数据处理成果的刊布存储和汇集 3-7 3-7 水文资料收集水文资料收集水文数据库是以电子计算机为基础的水文数据存储检索系水文数据库是以电子计算机为基础的水文数据存储检索系统水文数据库按系统设置形式可分为集中式水文数据库和分水文数据库按系统设置形式可分为集中式水文数据库和分布式水文数据库布式水文数据库根据中国国情并借鉴国外经验，我国水文数据库采用分布根据中国国情并借鉴国外经验，我国水文数据库采用分布式数据库系统式数据库系统Ø 2.水文数据库水文数据库水文数据处理成果的刊布存储和汇集水文数据处理成果的刊布存储和汇集 3-7 3-7 水文资料收集水文资料收集各地区水文部门编制的水文手册和水文图集，以及历史洪各地区水文部门编制的水文手册和水文图集，以及历史洪水调查、暴雨调查、历史枯水调查等调查资料，是在分析水调查、暴雨调查、历史枯水调查等调查资料，是在分析研究该地区所有水文站的数据基础上编制出来的。

它载有研究该地区所有水文站的数据基础上编制出来的它载有该地区的各种水文特征值等值线图及计算各种径流特征值该地区的各种水文特征值等值线图及计算各种径流特征值的经验公式利用水文手册和水文图集，便可以估算无水文的经验公式利用水文手册和水文图集，便可以估算无水文观测数据地区的水文特征值观测数据地区的水文特征值Ø 3.水文手册和水文图集水文手册和水文图集水文数据处理成果的刊布存储和汇集水文数据处理成果的刊布存储和汇集 3-7 3-7 水文资料收集水文资料收集天然水体特征：数量、质量天然水体特征：数量、质量Ø 4.水质资料水质资料水文数据处理成果的刊布存储和汇集水文数据处理成果的刊布存储和汇集 3-7 3-7 水文资料收集水文资料收集历史洪水调查历史洪水调查暴雨调查暴雨调查历史枯水调查历史枯水调查Ø 5.水文调查水文调查水文数据处理成果的刊布存储和汇集水文数据处理成果的刊布存储和汇集 3-7 3-7 水文资料收集水文资料收集目前收集水文资料的主要途径是定位观测，由于定位观测受目前收集水文资料的主要途径是定位观测，由于定位观测受到时间、空间的限制，收集的资料往往不能满足生产需要，到时间、空间的限制，收集的资料往往不能满足生产需要，因此必须通过水文调查来补充定位观测的不足，使水文资料因此必须通过水文调查来补充定位观测的不足，使水文资料更加系统完整，更好满足水资源开发利用、水利水电建设及更加系统完整，更好满足水资源开发利用、水利水电建设及其他国民经济建设的需要。

其他国民经济建设的需要水文调查的内容分类：流域调查、水量调查、水文调查的内容分类：流域调查、水量调查、洪水与暴雨调洪水与暴雨调查查、其他专项调查、其他专项调查1 1、水文调查、水文调查§3.7.5 §3.7.5 水文调查与水文遥感水文调查与水文遥感 洪水调查工作包括洪水调查工作包括: :调查洪水痕迹、洪水发生的时间和灾情、调查洪水痕迹、洪水发生的时间和灾情、测量洪水痕迹的高程、了解调查河段的河槽情况；了解流域测量洪水痕迹的高程、了解调查河段的河槽情况；了解流域自然地理情况；测量调查河段的纵横断面；必要时应在调查自然地理情况；测量调查河段的纵横断面；必要时应在调查河段进行简易地形测量；对调查成果进行分析，推算洪水总河段进行简易地形测量；对调查成果进行分析，推算洪水总量、量、洪峰流量洪峰流量、、洪水过程洪水过程及重现期，最后写出调查报告及重现期，最后写出调查报告Ø 洪水调查洪水调查1 1、水文调查、水文调查3.7.5 3.7.5 水文调查与水文遥感水文调查与水文遥感 匀直河段洪峰流量计算匀直河段洪峰流量计算：洪峰流量估算洪峰流量估算 比降法比降法 Qm=KS1/2 = A S1/2R2/3/n =AV （（曼宁公式曼宁公式）） 非匀直河段洪峰流量计算非匀直河段洪峰流量计算：Qm =KSe1/2 Ø 洪水调查洪水调查1 1、水文调查、水文调查3.7.5 3.7.5 水文调查与水文遥感水文调查与水文遥感 若考虑扩散及弯曲损失时洪峰流量推算若考虑扩散及弯曲损失时洪峰流量推算：洪峰流量估算洪峰流量估算 比降法比降法 Ø 洪水调查洪水调查1 1、水文调查、水文调查3.7.5 3.7.5 水文调查与水文遥感水文调查与水文遥感 当所调查的河段较长且洪痕较少，各河段河底坡降及断面变化、洪水当所调查的河段较长且洪痕较少，各河段河底坡降及断面变化、洪水水面曲线比较曲折时，不宜用比降法计算，可用水面曲线法推求洪峰水面曲线比较曲折时，不宜用比降法计算，可用水面曲线法推求洪峰流量。

流量洪峰流量估算洪峰流量估算 水面曲线法水面曲线法 水面曲线法的工作原理是水面曲线法的工作原理是: :假定一流量假定一流量Q，由所估定的各段河道，由所估定的各段河道糙率糙率n，自下游一已知的洪水水面点起，向上游逐段推算水面，自下游一已知的洪水水面点起，向上游逐段推算水面线，然后检查该水面线与各洪痕的符合程度如大部分符合，线，然后检查该水面线与各洪痕的符合程度如大部分符合，表明所假定流量正确；否则，重新修定表明所假定流量正确；否则，重新修定Q值，再推算水面线直值，再推算水面线直至大部分洪痕符合为止至大部分洪痕符合为止Ø 洪水调查洪水调查1 1、水文调查、水文调查3.7.5 3.7.5 水文调查与水文遥感水文调查与水文遥感 与上下游、干支流邻近地区的相同因素对照比较与上下游、干支流邻近地区的相同因素对照比较洪峰流量的检查和洪水过程的推求洪峰流量的检查和洪水过程的推求 洪峰流量的检查洪峰流量的检查绘制绘制Qm～～F关系图检查关系图检查Ø 洪水调查洪水调查1 1、水文调查、水文调查3.7.5 3.7.5 水文调查与水文遥感水文调查与水文遥感 由调查的洪水水位过程线来估算由调查的洪水水位过程线来估算。

洪峰流量的检查和洪水过程的推求洪峰流量的检查和洪水过程的推求 洪水过程的推求洪水过程的推求 由调查的洪水类型来估算由调查的洪水类型来估算重现期的确定重现期的确定 洪水重现期的确定，将在洪水重现期的确定，将在第七章第七章中介绍Ø 洪水调查洪水调查1 1、水文调查、水文调查3.7.5 3.7.5 水文调查与水文遥感水文调查与水文遥感 暴雨调查的主要内容有；暴雨成因、暴雨量、暴雨起讫时间、暴雨调查的主要内容有；暴雨成因、暴雨量、暴雨起讫时间、暴雨变化过程及前期雨量情况、暴雨走向及当时主要风向风暴雨变化过程及前期雨量情况、暴雨走向及当时主要风向风力变化等力变化等Ø 暴雨调查暴雨调查1 1、水文调查、水文调查3.7.5 3.7.5 水文调查与水文遥感水文调查与水文遥感 遥感技术遥感技术, ,特别是航天遥感的发展，使人们能从宇宙空间的特别是航天遥感的发展，使人们能从宇宙空间的高度上，大范围、快速、周期性的探测地球上各种现象及其高度上，大范围、快速、周期性的探测地球上各种现象及其变化遥感技术在水文科学领域的应用称为水文遥感遥感技术在水文科学领域的应用称为水文遥感水文遥感具有以下特点；如动态遥感，从定性描述发展到定量分遥感具有以下特点；如动态遥感，从定性描述发展到定量分析，遥感遥测遥控的综合应用，遥感与地理信息系统相结合。

析，遥感遥测遥控的综合应用，遥感与地理信息系统相结合近近2020多年来，遥感技术在水文水资源领域得到广泛应用并已多年来，遥感技术在水文水资源领域得到广泛应用并已成为收集水文信息的一种重要手段，尤其在水资源水文调查成为收集水文信息的一种重要手段，尤其在水资源水文调查的应用，更为显著的应用，更为显著2 2、水文遥感、水文遥感3.7.5 3.7.5 水文调查与水文遥感水文调查与水文遥感 小小 结结 1 1、水文测站、站网、水文测站、站网2 2、水位观测、水位观测3 3、流量测验、流量测验4 4、流量资料整编、流量资料整编5 5、泥沙测验及计算、泥沙测验及计算6 6、、水下地形测量水下地形测量7、水文资料收集、水文资料收集。