-水文调查及处理--本解析课件

1、第三章 水文测验及水文资料收集一、水文调查二、水文数据处理一、水文调查内容提要 1.洪水调查的方法和洪峰流量的推算；2.暴雨调查的方法；3.枯水调查的方法；学习要求 掌握洪水调查、暴雨调查和枯水调查的方法。1、洪水调查 洪水调查工作包括：调查洪水痕迹洪水发生的时间、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，推算洪水总量、洪峰流量、洪水过程及重现期，最后写出调查报告。图1 长江历史特大洪水石刻1、洪水调查 当洪水痕迹高程确定以后，可推算出相应于此洪水位的洪峰流量。常用的方法有：(1)水位

2、流量关系法：(2)比降法：2、暴雨调查暴雨调查有两种：调查历史暴雨和调查现代暴雨。暴雨调查的主要内容有： 暴雨成因、暴雨量、暴雨起迄时间、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力变化等。 3、枯水调查 历史枯水的调查工作必须在水位极枯或较枯的时候才能进行，不象对洪水的调查那样，随时都可以进行。河流沿岸的古代遗址、古代墓葬、古代建筑物、记载水情的碑刻题记等考古实物以及文献资料（图2、3、4 和表1），都是进行历史水文调查的重要资料。调查方法与洪水调查方法基本相似，一般比历史洪水调查更为困难 。图2 四川涪陵白鹤梁石鱼水标图5 四川涪陵白鹤梁上部分石刻题记图4 四川奉节白帝城石刻枯水

3、题记表1 四川涪陵白鹤梁石鱼题刻历代枯水水位高程记录表 公 元朝 代 纪 元高程（m）题刻摘要764.3.84.5唐广德春二月岁次甲辰-0.08谢昌瑜等状申：古记云：江水退，石鱼出见。下去水四尺971.3.9宋开宝四年二月辛卯朔十日丙（子）-0.08谢昌瑜等状申：今又复见者1074.2.22宋熙宁七年正月廿四日-0.08韩震题记：广德年鱼去水四尺，今又过之107475宋熙宁七年-0.13水齐至此1086.2.23宋元丰九年次丙寅二月七日-0.16郑颛等题记：江水至此鱼下五尺1107.1.30宋大观元年正月壬辰-0.32庞恭孙等题记：水去鱼下七尺1129.2.11宋建炎巳酉正月廿一日-0.24陈

4、似题记：时鱼去水六尺1138.1.232.1宋绍兴丁巳十二月中休日-0.16贾思诚等题记：鱼出水面数尺1138.1.232.1宋绍兴丁巳十二月中休日+0.13贾思诚等题记1138.1.24宋绍兴丁巳季冬十有二日+0.33贾思诚题记1140.2.9绍兴赓申首春巳末-0.63孙仁宅等题记（横刻）1140.3.2宋绍兴赓申仲春十有二日+0.23张彦中等题记1144.2.3宋绍兴十三年除夕前二日+0.38李景等题记：鱼在水尚一尺1145.2.243.5宋绍兴乙丑仲春上休日-0.08杨谔等题记：石鱼出水四尺1148.2.223.21宋绍兴戊辰中春+0.27邓子华题记1148.2.19宋绍兴戊辰正月二十有

5、八日-0.16何宪等倡和诗：鱼出水数尺（以五尺计）【思考题】1.水文调查包括（ ） A.洪水调查 B.枯水调查 C.暴雨调查 D.专项调查2.当洪水痕迹高程确定以后，可推算出相应于此洪水位的洪峰流量，常用的方法有( ) A.水位流量关系法 B.临时曲线法 C.连时序法 D.比降法ABCDAD【思考题】3.历史洪水的洪峰流量是由(_)得到的。A.在调查断面进行测量 B.由调查的历史洪水的洪峰水位查水位流量关系曲线C.查当地洪峰流量的频率曲线 D.向群众调查4.进行水文调查的目的（_）。 A.使水文系列延长一年 B.提高水文资料系列的代表性 C.提高水文资料系列的一致性 D.提高水文资料系列的可靠

6、性BB二、水文数据处理内容提要1.稳定的水位流量关系曲线的绘制；2.不稳定的水位流量关系曲线的处理方法；3.水位流量关系曲线的延长方法；4.水位流量关系曲线的移用；5.流量资料整编。学习要求掌握水位流量关系曲线的绘制与处理方法、水位流量关系曲线的延长方法、水位流量关系曲线的移用和流量资料整编。1、水位Z - 流量Q 关系 一个水文站的水位和流量的关系是指测站基本水尺断面处的水位与通过该断面的流量之间的关系。 整理水位与流量的关系有如下几种情况：1.1 稳定的Z Q 关系曲线的确定绘制以下几条曲线：Z - V(断面平均流速)的关系曲线Z - F(过水断面)的关系曲线 Z Q 的关系曲线Z(m)Q

7、 / F / V稳定的水位(Z)流量(Q)关系ZQ ZFQ-FV 0.01ZV1.2 不稳定水位流量关系曲线确定天然河道的流量可用下式表示：式中， Q 流量；F 过水断面； R 水力半径； n 糙率； J 水面比降 结论：由上式可以判断，水位一定，流量仍受到许多因素的影响，故水位和流量不是单一的函数关系，即不稳定的水位流量关系。1.2 不稳定水位流量关系曲线确定 不稳定的水位流量关系曲线的处理方法很多，经常使用的有以下两种。(1)临时曲线法：若水位流量关系受不经常的冲淤影响或比较稳定的结冰影响，在一定时期内关系点子密集成一带状，能符合定单一线的要求时，可以分期定出ZQ曲线，称为临时曲线法。1.

8、2 不稳定水位流量关系曲线确定 Q淤 Q稳 Q冲ZQ冲淤受冲淤影响的水位流量关系曲线示意图1.2 不稳定水位流量关系曲线确定ZQ落 Q涨涨水落水受洪水涨落影响时的水位流量关系曲线示意图1.2 不稳定水位流量关系曲线确定 不稳定的水位流量关系曲线的处理方法很多，经常使用的有以下两种。(2)连时序法：当测流次数较多，能控制水位流量关系变化的转折点时，一般多用连时序法。（水位流量受多因素的影响）1.2 不稳定水位流量关系曲线确定(2)连时序法：根据实测资料绘出水位过程线Z=f(t)，并在过程线上按顺序注上测次号码 。根据实测流量和相应水位，点绘ZQ相关点，并在点旁依次注明测次号码及实测日期。参照水位

9、过程线的起伏变化，目估依测次号码连成圆滑曲线，即为水位流量关系曲线。这种情况的ZQ曲线一般为绳套形，使用时按水位发生时间在ZQ曲线的相应位置查读流量。 1.2 不稳定水位流量关系曲线确定(2)连时序法：29 10 11 126 7 82tZZQ134 513456711 109128Q3 Q4Q1Z1Q2Z2Z1 Z2, Q1 Q22.1 高水位Z Q 的延长方法： 根据水位(Z) 过水断面面积(F)，水位 流速(V)的关系曲线进行延长：延长的依据： 当河床比较稳定，河槽形状无很大变化的测站，在高水位时，水位过水断面面积，水位流速的关系曲线常为一线性关系，而且水位流速的关系直线近似平行于垂轴。

10、则可按此趋势延长。Z(m)Q / F / VZ QZ VQ=VFZ F 由实测资料绘制水位面积关系曲线； 根据水位流速关系曲线，从上端按直线趋势延长；按延长部分各级水位和相应的过水断面积相乘，即得到延长部分的流量水位的关系曲线。2.1 高水位Z Q 的延长方法：2.1 高水位Z Q 的延长方法： 根据曼宁公式进行延长（适用于宽浅型河道）：BH 式中， n 河床糙率; R 水力半径; I 水面比降; 断面的平均水深.计算断面平均流速的曼宁公式为： 根据测站的具体情况，可按以下的二种方法进行延长：2.1 高水位Z Q 的延长方法： 具有比降观测资料的测站：已知实测的流速V 水面坡降I F(断面要素

11、)的关系根据公式:a. 求出Z(中低水位) n(糙率)的关系，顺势延长高水位段的水位Z 糙率n的关系曲线（呈直线关系），则可求到高水位的糙率n。2.1 高水位Z Q 的延长方法： 具有比降观测资料的测站：实测段nZ高水位段高水位时，Z n 呈直线关系2.1 高水位Z Q 的延长方法： 具有比降观测资料的测站：c. 求高水位时的断面平均流量：注：需要高水位时实测的平均水深 和比降 Ib. 按谢才公式和曼宁公式求高水位的断面平均流速：d. 得出高水位 Z 的关系曲线2.1 高水位Z Q 的延长方法： 对于宽浅河道，缺乏比降和糙率资料测站：a. 改写曼宁公式为下列形式： 式中， 断面的平均水深，其它

12、符号同前由上式可知，只要求到高水位时的 和 ，则可求到高水位时的 流量Q。2.1 高水位Z Q 的延长方法： 对于宽浅河道，缺乏比降和糙率资料测站：b. 绘制一般水位下的水位的关系曲线，即的关系曲线2.1 高水位Z Q 的延长方法： 对于宽浅河道，缺乏比降和糙率资料测站：c. 在高水位部分，近似等于常数，则可对的关系曲线按直线关系进行趋势延长。Z ZQ ZFH2/3 Zn-1I1/2高水位部分Q=(FH2/3)(1/nI1/2)2.1 高水位Z Q 的延长方法： 对于宽浅河道，缺乏比降和糙率资料测站：d. 根据实测资料，点绘 关系曲线（包括高水位的部分）e. 高水位部分，有不同水位相应的 与

13、值，则可得到高水位时相应的流量:2.1 高水位Z Q 的延长方法： 对于宽浅河道，缺乏比降和糙率资料测站：Z ZQ ZFH2/3 Zn-1I1/2高水位部分Q=(FH2/3)(1/nI1/2)f. 按此外延 Z Q的关系曲线，即得到高水位的Z Q的关系曲线。2.2 低水位Z Q 的延长方法：Qa Qb QcZZcZbZa 趋势法：Z0石梁/浅滩 以断流水位(Q = 0 )作为控制水位点，从实测部分向下延长。测站下游的浅滩、石梁及取基本水尺断面的最低点均可作为断流水位Z02.2 低水位Z Q 的延长方法： 假定中低水位部分的水位和流量的关系可表示为：式中，Z0 断流水位； n, K 经验常数。在

14、实测Z Q 关系曲线上，取(Za, Qa), (Zb, Qb), (Zc, Qc)三个点，使满足：将(A)代入上式得： 分析法:Qa Qb QcZ0ZZcZbZa(A)三、水位流量关系曲线的移用两种方式：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依靠水力学的办法来推算设计断面的水位流量关系四、流量资料整编1.逐日平均流量的推求 当流量变化平稳时，根据水位观测资料，经整理计算求得逐日平均水位。然后根据逐日平均水位资料，在ZQ曲线上查得逐日平均流量，并列成表格形式，即得逐日平均流量表。2.洪水水文要素摘录表 在进行水文分析计算时，应了解全年各次主要洪水的流量过程。1.天然河道中,

15、影响水位流量关系不稳定的主要因素有( ) 等。 A.洪水涨落 B.断面冲淤 C.回水影响 D.结冰和生长水草2.如下图所示，A线为稳定情况下的水位流量关系曲线，则涨洪情况的水位流量关系曲线一般为：（ ） A.A线 B.B线 C.C线 D.A线和B线ABCD C 3.受冲淤影响，河流断面的水位流量关系如图所示，A线为稳定时的水位流量关系，则冲刷后河流断面的水面流量关系为( )。 A.A线 B.B线 C.C线 D.A线和C线B4.某水文站的水位流量关系曲线，当受洪水涨落影响时，则( ) A.水位流量关系曲线上抬 B.水位流量关系曲线下降 C.水位流量关系曲线呈顺时绳套状 D.水位流量关系曲线呈逆时绳套状5.当受回水顶托影响时，水位流量关系的点据，是在原稳定的水位流量关系曲线( ) A.以下 B.以上 C