第二章水位与流量观测

关于第二章水位与流量观测第1页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五水文测站的设立1、测验河段的选择

根据水文站网的规划，在某河段范围内，需要布设测站，而测站所在的位置，则要进行河段选择，才能确定测流断面，选择测验河段原则：（1）必须满足设站的目的和要求；（2）便于进行水文测站和资料整编工作，并保证测验成果有必要的精度。测验河段应选择河道顺直、稳定、水流集中，又便于布设测验设施的河段。第2页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五2、测站断面的布设

水文站要定位观测水文要素的变化，就得在测验河段范围内，布设测验断面。测验断面分为：（1）基本水尺断面，用来进行定时观测水位。（2）流速仪测流断面，用来进行流速仪测量流速。（3）浮标测流断面，用来进行浮标测量流速，并分有上、中、下三个断面，上、下两个断面间距一般不小于断面最大平均流速的50~80倍，干旱地区小河可按20~50倍布设，中断面一般与流速仪测流断面重合。（4）比降断面，用来观测河段的水面比降和分析河床的糙率，分别在基准水尺断面的上下游各设上下两个断面，其间距应视河道水面比降大小参考有关规定确定。第3页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五第二节：水位观测一、水位的定义

水位是指江、河、湖、海、水库等水体的自由水面高出某一固定基面的高程，单位以m表示。基面有绝对基面（标准基面）和测站基面。绝对基面：以某一海口的平均海面高度作为零点，目前我国所引用的高程基准面是以黄海口的平均海平面作为零点。测站基面：以测站最低水位以下某一点作为零点。水位的定义：即水体的自由水面距某一标准基面或某一固定点的高度。二、水位观测的目的1、直接应用于防汛、航运、给水、灌溉、水工、桥梁等建筑物的设计。2、间接推求径流量。水位变化与其流量的变化是密切相关的，而流量的测定不可能经常进行，则只有以水位去推求流量资料，这是最简便可取的方法。第4页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五三、水位观测设备观测水位常用的设备有水尺和自记水位计。1、水尺水尺有直立式和倾斜式两种，直立水尺是目前常用的。直立式水尺倾斜式水尺第5页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五水位计算：水位=水尺零点高程+水尺读数式中，水尺零点高程是指水尺板上刻度起点的高程，可预先测量出来。第6页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五2、自记水位计自记水位计有就地记录式和运传记录式两种。基本原理：利用与河水连通的测井内浮筒，随水位变化而升降，并通过机电系统而自动记录河水的连续变化。仪器主要有：横式自记水位计、电传水位计、超声波自记水位计和水位遥测计。第7页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五四、水位观测1、水尺编码第8页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五第9页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五第10页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五2、水位观测水位观测包括基本水尺和比降尺的水位观测。基本水尺的观测时间和次数，以能测得完整的水位变化过程为原则。当水位变化平稳时，每日8时与20时各观测一次。汛期内一般观测四次，每日2、8、14、20时各观测一次。水位变化较大或出现峰谷时还要加测，并要求测得洪水涨落过程和最高水位。观测时应注意视线水平，防止波浪壅水的影响，读数应读至0.5cm。第11页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五第12页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五五、水位资料整理

观测是水位时，应读出水体的自由水面齐平水尺的读数，还要加上该水尺的零点高程，才是水面的绝对高程。（一）、日平均水位1、算数平均法该法适用于水位变化缓慢或变化较大，但观测时距相等，可将各次观测的水位资料，用算术平均法推求日平均水位。2、面积包围法该法适用于水位变化的大，一日内观测时距不等，可将一日0~24小时水位过程线所包围的面积，除以一日的计算时间即得日平均水位。（二）编制“逐日平均水位表”根据计算求得的日平均水位，填入“逐日平均水位表”，可参照表2-4填写，即将表中逐日平均流量，改为日平均水位外，还要统计年、月最高水位、最低水位、平均水位等。另外，还可以日平均水位为纵坐标，以时间（d）为横坐标，绘制“逐日平均水位过程线图”。在汛期期间可按水位观测时刻的顺序填表，即可得“洪水水位要素摘录表”见表2-5所示。第13页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五第14页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五第三节：流量观测一、概述

江河流量的变化时很复杂的，这主要是由于各流域的自然条件不同而形成的，它主要表现在不重复性、地区性和周期性三个特性上。我们要开发江河的水资源，就得要研究、掌握江河流量的变化。流量资料是进行流域规划与工程设计施工管理不可缺少的资料。为了取得这些资料，必须广泛在具有代表性的河段上进行流量观测，这是水文测验的一个中心问题。通过河道某一横断面的流量可用下式表示：式中Q—流量，m3/s—断面平均流速，m/s—过水断面面积，m2因此，流量观测应包括过水断面、流速测量以及流量计算三部分。第15页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五二、断面测量第16页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五第17页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五第18页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五第19页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五第20页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五第21页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五三、流速测量及流量计算

测量天然河道的水流速度，一般使用流速仪测量。当使用流速仪有困难时，可采用浮标测速。（一）流速仪测流

1、流速仪第22页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五第23页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五每架流速仪都附有不同系数的流速仪公式：式中：v—测点水流速度，m/sR—流速仪总转数；

T—测速历时，（一般不少于100S）

a、b—检验系数。

关于测速历时的长短，为消除流速脉动的影响，大河站要求不少于100s，小河站不少于50s。a、b检验系数，可通过鉴定确定，但流速仪使用一段时间后，须重新鉴定a、b系数。第24页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五第25页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五

每条测速垂线上的测点多少，应随水深不同而异。一般可用一点法（即在水面以下相对水深为0.6或0.5的位置，二点法（0.2及0.8相对水深）三点法（0.2、0.6及0.8相对水深）。在特殊情况下，可采用多点发，如五点法、以能测出垂线平均流速为准。第26页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五（1）测点流速当已知垂线测点位置后，将流速仪放到测点位置，待讯号正常后才开始计时，在规定时间范围内读出总历时T，并求出总转数R，将R/T代入流速仪公式，即得测点流速。第27页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五（2）垂线平均流速可由垂线各测点流速代入下列公式求得。第28页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五3、实测流量的计算（1）部分面积的计算相邻两条测速垂线面积，中间按梯形计算，两岸按三角形计算。（2）部分平均流速计算相邻两侧速垂线间的平均流速，可取两侧速垂线的平均流速的均值，岸边和水边部分平均流速为岸边或死水边第一条垂线平均流速乘以一个系数求得。即：式中v—部分平均流速；

vm—测速垂线平均流速；

a—岸边流速系数，一般斜岸取0.7；陡岸取0.8；死水岸取0.6，或根据试验资料选定。第29页，共34页，2022年，5月20日，18点0分，星期五（3）部分流量计算部分流量等于部分平均流速与部分面积的乘积。即：（4）断面流量、断面面积及断面平均流速计算断面流量Q为全断面所有部分流量qi之和，即：断面面积为各部分