水文信息采集与处理课件

1、1,工程水文与水利计算,主讲教师：洪晓江 TelE-mail：,2,第三章 水文信息采集与处理,1.测站与站网 2.降水观测 3.水位观测 4.流量测验 5. 水文信息处理,本章主要内容,3,1.测站 水文测站是组织进行水文测验、收集水文资料的基本场所。其任务是按一定标准对指定地点(断面)的水文要素作系统观测和资料整编。 (1)按观测项目分类 (2)按测站性质分类,第三章 水文信息采集与处理,一、测站与站网,4,2.水文站网 单个测站观测的水文要素信息仅代表站址处的水文情况，而整个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，这些测站在地理上的分布网称为水文站网

2、。 布站原则：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的目的。,第三章 水文信息采集与处理,一、测站与站网,5,3.水文要素 降水量 蒸发量 水位 流量 泥沙 4.水文测站的设立 (1)选择测验河段 要求河道顺直，水位流量关系稳定（断面或河道水力要素稳定）,第三章 水文信息采集与处理,一、测站与站网,6,第三章 水文信息采集与处理,一、测站与站网,(2)布设观测断面,7,1.概述 观测时间以北京时间为准。 本日8时至次日8时的降水为本日降水量。 2.仪器 雨量器、自记雨量计(虹吸式、翻斗式和称重式) 雷达探测、气象卫星云图等,第三章 水文信息采集与

3、处理,二、降水观测,8,第三章 水文信息采集与处理,雨量器 人工定时分段观测 (1、2、4、8、12、24段) 分辨率0.1mm。通常采用2段制观测，即每日8时及20时各观测一次。 雨季增加观测段次。,9,自计雨量计 自动记录降雨量，不需人为干预。方便、快捷。有三种类型：称重式、虹吸式和翻斗式。 分辨率：0.1mm 降雨强度适用范围： 0.014.0mm/min,雷达探测 利用云、雨、雪等对雷达无线电波的反射现象来研究天气系统。不同形状的雷达回波反映不同性质的天气系统。从而预测探测范围内的降水量、强度及开始和终止时刻。,10,第三章 水文信息采集与处理,气象卫星云图 将卫星云图资料结合气象模型

4、，通过专家系统，进行降雨量预测。,11,第三章 水文信息采集与处理,12,1.概述 水位指河流、湖泊、水库及海洋等水体的自由水面相对于某一基面的高程。 目前全国统一基面：青岛黄海基面 2.水位观测 (1)水尺(直立式、倾斜式、矮桩式等)人工观测 水位(Z)水尺零点高程(Z0)+水尺读数(h) (2)自记水位计自动纪录水位的连续变化过程,第三章 水文信息采集与处理,三、水位观测,13,3.水位观测资料整理 所获得的水位资料都是瞬时值。水位资料整理就是将瞬时水位值换算成日平均水位，进而可以采用同样的方法计算月平均水位。 (1)当等时距观测或摘录水位时，日平均水位计算采用算术平均法： 式中，Zi为第

5、i次观测或摘录水位值；n为观测或摘录次数。,第三章 水文信息采集与处理,三、水位观测,14,(2)当不等时距观测或摘录水位时，日平均水位计算采用加权平均法，又称面积包围法求取,第三章 水文信息采集与处理,三、水位观测,15,1.概述 由上式知，流量测验包括3部分：断面面积测量、流速测量及流量计算。 测流方法很多，如直接法、水力学法、物理法、化学法、浮标测流法、流速仪法 。,第三章 水文信息采集与处理,四、流量测验,16,第三章 水文信息采集与处理,2.流速仪法测流原理,四、流量测验,17,3.流速仪测流步骤 (1)布设测深垂线，将过水断面分为若干部分，每两根测深垂线对应部分面积，测量各垂线的深

6、度和相邻垂线间的距离，计算各部分面积 Ai； (2)布置测速垂线,流速仪测量测深垂线上各点流速，计算垂线平均流速和部分面积平均流速Vi; (3)计算各部分面积流量 ,各部分流量之和即全断面流量 。,第三章 水文信息采集与处理,四、流量测验,18,第三章 水文信息采集与处理,4.流速仪,19,5.流量计算,第三章 水文信息采集与处理,垂线布点方式：0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0（相对水深）。垂线平均速度视测点数，分别按下式计算：,第三章 水文信息采集与处理,6.垂线平均流速,21,5.浮标法测流 洪水期间或枯水期间，流速仪测流困难时施行。,第三章 水文信息采集与处理,四、流量测验

7、,22,水文数据属国家公益性数据。 水文信息处理重点是流量资料整编。测流工作量大且程序复杂，不可能随时测流；水位观测相对简单、快捷。由于水位与流量存在着一定的关系。因此，流量资料整编的关键在于绘制水位流量关系曲线。,第三章 水文信息采集与处理,五、水文信息处理,23,1.稳定的水位流量关系曲线,第三章 水文信息采集与处理,五、水文信息处理水位流量关系曲线的确定,24,2.不稳定的水位流量关系曲线 原因：断面冲淤、洪水涨落、变动回水或结冰、水草生长等其他因素的个别或综合影响。,第三章 水文信息采集与处理,(1)洪水涨落 (2)断面冲淤,五、水文信息处理水位流量关系曲线的确定,25,第三章 水文信

8、息采集与处理,(3)变动回水,五、水文信息处理水位流量关系曲线的确定,26,(4)不稳定水位流量关系曲线的处理 a、受单一因素影响时，可按影响前后分别确定不同的水位流量关系。 b、若实测流量次数较多，点据质量较好，可采用连时序法。,第三章 水文信息采集与处理,五、水文信息处理水位流量关系曲线的确定,27,连时序法水位流量关系,第三章 水文信息采集与处理,五、水文信息处理水位流量关系曲线的确定,28,第三章 水文信息采集与处理,五、水文信息处理水位流量关系曲线的延长,高水延长： 对洪峰流量的确定至关重要，延长幅度不应超过当年实测水位变幅的30%。 低水延长： 相对误差较大，延长幅度不超过当年实测

9、水位变幅的10%。,29,第三章 水文信息采集与处理,1.水位面积与水位流速关系高水延长,五、水文信息处理水位流量关系曲线的延长,30,2.用水力学公式高水延长 曼宁公式,第三章 水文信息采集与处理,五、水文信息处理水位流量关系曲线的延长,31,3.水位流量关系曲线的低水延长 以断流水位作为控制点进行水位流量关系曲线向断流水位方向的延长。 断流水位：流量为零，水位为河底高程,第三章 水文信息采集与处理,五、水文信息处理水位流量关系曲线的延长,32,第三章 水文信息采集与处理,五、水文信息处理流量计算,由水位流量关系曲线，可推求任意水位对应的流量。 (1) 当流量变化平稳时，直接用日平均水位在水位流量关系曲线上推求日平均流量。 (2) 当流量关系变化较大时，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求得日平均流量。 (3) 日平均流量 旬、月、年平均流量 方法：算术平均法,33,第三章 水文信息采集与处理,五、水文信息处理编制流量资料整编成果表,实测流量成果表记录了一年各次测流的基本情况(水位、断面面积、断面平均流速、测流方法) 逐日平均流量表一年每日平均流量 洪水水文要素摘录表洪水水位及流量变化过程资料,34,第三章 水文信息采集与处理,五、水文信息处理水文资料的刊布,水文年鉴：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