第三章-水文信息采集与处理

1、第三章 水文信息采集与处理,研究对象： 水文信息（水位、流量、泥沙等要素）的采集与处理技术。 研究内容： 1.水文测站的设立和水文站网的布设； 2.降水、水位、流量、泥沙、地下水、水质的观测；3.水文调查方法； 4.水文数据的处理方法和技术。 研究目的： 要学会收集水文资料，中心内容包括掌握水位、流量等水文要素测验的一般方法、日平均水位的计算、测流断面流量计算等，同时对水位流量关系有一定的了解。,目 录,3.1 测站与站网 3.2 降水观测 3.3 水位观测 3.4 流量测验 3.5 泥沙测验及计算 3.6 地下水监测(自学） 3.7 水质监测（自学） 3.8 水文调查与水文遥感 3.9 水文

2、信息处理,3.1 测站与站网,内容提要 1.水文测站的内容和分类； 2.水文站网的定义和布设原则； 3.水文测站的设立； 4.收集水文信息的基本途径。 学习要求 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。,、测站、站网 1、水文测站 （1）定义：在流域内一定地点(或断面)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，这些指定的地点称为水文测站。 （2）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。 （3）观测项目：水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水温、冰凌、水质、地下水位等,（4）分类 a、按测验项目分(见图3-1)

3、b、按测站性质和作用分(见图3-2),图 3-1,图 3-2,2、水文站网 （1）定义：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点布站观测，这些测站在地理上的分布网称为水文站网。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。 （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，达到可以内插领域内任何地点水文要素的特征值的目的。 （3）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。,二、水文测站的布设 包括选择测验河段和布设观测断面 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）,浮标

4、上断面,浮标下断面,浮标中断面,比降上断面,比降下断面,流速仪测流断面,基本水尺断面,基线,Lf,Ls,图3-3 水文测站基线与断面布设示意图,三、收集水文信息的基本途径 1、驻测 （1）目的：对于为了探索各种水文特征值在时间上的变化规律和防汛需要而设立的基本水文站，特别是对于大河干流控制站，要求水文观测人员常驻水文观测站点，对流量等水文要素进行较长时期的连续观测，这是我国目前水文测验工作的主要方式。 （2）概念：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。 （3）缺点：存在着用人多、站点不足、效益低等缺点。,2、巡测 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

5、行流量等水文要素的观测。 3、间测 中小河流水文站有10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(如流量)停测一时期再施测的测停相间的测验方式。停测期间，其值可由另一水文要素（如水位）的实测值来推求。 4、水文调查 为弥补水文基本站网定位观测的不足或其他特定目的，采用勘测、调查、考证等手段进行收集水文信息的工作。,5、自动测报系统 随着电子计算机技术、通信技术及传感器的发展，我国已建成不同形式的水文自动测报系统。 组成：该系统通常由传感器、编码器、转输系统和资料接收设备等部分组成。 工作流程：遥测站的传感器将感应的水文变量（如水位、雨量等）转换成电信号，

6、经过编码、调制、发射，直接或通过中继站、卫星将信息传送到资料接收中心。经解调、译码、鉴别，还原水文变量，并对搜集到的数据及时地进行适当处理。 优点：自动测报系统具有效率高，速度快，节省人力的特点。可以实时地获取水文信息，有效地提高预报精度和增长预见期，对防洪、工程管理和水利调度发挥巨大作用。,【思考题】 1.水文测站观测的项目有( ) A. 风 B.水位 C.流量 D.湿度 E.泥沙 F.降水 G.蒸发 H.辐射 I.水质 2.根据测站的性质，水文测站可分为( ) A.水位站 B.雨量站 C.基本站 D.专用站 E.流量站 3.对于测验河段的选择，主要考虑的原则是( ) A.在满足设站目的要求

7、的前提下，测站的水位与流量之间呈单一关系 B.在满足设站目的要求的前提下，尽量选择在距离城市近的地方 C.在满足设站目的要求的前提下，应更能提高测量精度 D.在满足设站目的要求的前提下，任何河段都行 4.基线的长度一般（ ） A.愈长愈好 B.愈短愈好 C.长短对测量没有影响 D.视河宽B而定，一般应为0.6B 5.水文站布设的断面一般有( ) A.基本水尺断面 B.流速仪测流断面 C.浮标测流断面 D.比降断面,(B、C、E、F、G、I),(C、D),(A),（D）,(ABCD),3.2 降水观测,内容提要 1.降水及降水量定义和降水类型观测； 2.降水观测及仪器； 3.降水观测数据的处理。

8、 学习要求 理解降水观测仪器及降水观测数据的处理。,、概述 为了掌握各地降水的变化，水文气象部门设立了大量的雨量站、气象站、水文站观测降水，每年汇总、整编、刊印或存入水文数据库，供各部门应用。 1、降水定义：大气中的气态水遇冷凝结，在重力作用下降落于地面的现象，叫降水 。 2、降水量（深）定义：指时段内降落到地面上一点或一定面积上的降雨总量称为降雨量。前者称为点降雨量，后者称为面降雨量。点降雨量以mm计，而面降雨量以mm或m3，当以mm作为降雨量单位时，又称为降雨深。 3、降水类型：雨、雪、冰、雹、霜等,二、仪器及观测 降水量观测仪器按照传感原理分类：直接计量（雨量器）、液柱测量（主要为虹吸式

9、，少数为浮子式）、翻斗测量（单翻斗与多翻斗）等传统仪器，还有采用新技术的光学雨量计和雷达雨量计等。 1、雨量器（Raingauge） 主要由以下四个构建组成： 承雨器；漏斗；储水瓶；雨量杯,观测时段,降水量分段次观测时间,2、自记雨量计（虹吸式）,工作原理：承雨器将雨量导入浮子室，浮子室随注入的雨水增加而上升，带动自记笔在附有时钟的转筒上的记录纸上连续记录时间累积增加的雨量。当累积雨量达10mm时，自行进行虹吸，将浮子室内的雨水排入储水瓶，同时自记笔立即垂直落到记录纸上纵坐标的零点，以后又开始记录。,3、自记雨量计（翻斗式） 工作原理： 承雨器接受的雨水流入对称的翻斗的一侧，当接满0.1mm雨

10、量时，翻斗倾于一侧把雨水全部泼掉，另一翻斗则处于进水状态。每次翻转将发出一个脉冲信号，由记录设备记下这些信号后并换算为雨量。,4、雷达探测 气象雷达利用云、雨、雪等对无线电波的反射现象，随时探测降水的位置、移动速度、方向和变化情况，进行降水预报。 5、气象卫星云图 利用卫星随时发回的云图资料，对降雨等进行预测,三、降水量数据处理 分为以下几方面： 1、一般规定 2、雨量器观测记载资料的整理 3、虹吸式自记雨量计记录资料的整理 4、翻斗式自记雨量计记录资料的整理 （详细可参阅降水量观测规范）,3.3 水位观测,内容提要 1.水位的定义和使用的基面；2.观测水位的设备和方法；3.日平均水位的计算；

11、 学习要求 掌握水位观测的设备、方法和计算日平均水位的两种计算方法。,、水位 1、定义：指河流、湖泊、水库及海洋等水体自由水面相对于某一基面的高程，称为水位，单位m。 我国统一采用青岛附近黄海海平面为标准基面。 2、水位观测的作用 （1）一方面是直接为水利、水运、防洪、治涝提供资料 （2）另一方面可用水位推求其他水文数据,3、水位观测的基面（总共有4种） （1）绝对基面：将某一海滨地点平均海水面的高程定为0.000m，作为水准基面。我国曾沿用过大连、大沽、黄海、废黄河口、吴淞、珠江等基面，现在统一规定的基面为青岛黄海基面。 （2）假定基面：这是在水文测站附近没有国家水准点或在一时还不具备接测条

12、件的情况下暂时假定的一个水准基面。,（3）测站基面：某些水文测站专用的一种假定基面，一般选择在河床最低点或历年最低水位以下0.51.0m处的水平面作为零点来计算水位高度。 （4）冻结基面：将测站第一次使用的基面冻结下来作为永久固定基面的一种基面，也属水文测站专用的另一种假定基面。使用冻结基面可保持测站水位资料的历史连续性。全河上下游或相邻测站应尽可能采用一致的固定基面。注：使用水位资料时一定要查清其基面。,二、观测水位的设备和方法 1、水尺人工观测（是传统的有效的直接观测设备） 在测流断面上布设水尺，人工定时或不定时进行观测 1）类型：按水尺的构造形式不同可分为直立式、倾斜式、矮桩式与悬锤式4

13、种。其中应用最广泛的是直立式水尺。观测时记录水尺读数，水位按下式计算：水位(Z)=水尺零点高程(Z0)+水尺度数(h),a. 水位变化不大时，每天采用两段制观测(8点和20点)； b. 水位变化较大时，每天采用四段制观测(2点，8点，14点，20点)； c. 洪水期或水位变化急剧时，需增加测次。 2）优缺点 优点：构造简单、经济、使用方便。 缺点：观测条件差，工作量大。,2、自记水位计 利用机械、压力、电流等的感应作用，间接地测记水位的设备。 类型：就地自记与远传感测自记两种形式。 优点：节省人力，自记水位计能将水位变化的连续过程自动记录下来，不遗漏任何突然的变化和转折，有的还能将所观测的数据

14、以数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。 缺点：结构比较复杂，造价、管理费用也比较高。,t,Z,三、水位资料的整理 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、月平均水位、年平均水位 。 1、日平均水位的计算 （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：,自记水位过程线,式中，a，b，c，m，n相邻两次水位间的时距，单位h； T=a+b+c+ +m+n=24小时； Z0， Z1， Z2， ， Zn-1 ， Z0 为各次观测的水位，单位m。,面积包围法示意图,Z0,Z1,Z3,Z2,Zn-2,Zn-1,Zn,0时,24时,a,

15、n,c,m,b,（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,2、编制“逐日平均水位表”及“洪水要素摘录表” 水位观测结果，应换算成日平均值，通过计算日平均值，编制“逐日平均水位表”。表中包括年、月最高水位、最低水位、平均水位和各种历时（保证率）水位等。将汛期实测水位按观测时刻时刻顺序填表，可得“洪水要素摘录表”。凡基本站历年水位资料，均载于水文年鉴里。,1983年赣江吉安站逐日平均水位表,【思考题】 1.全国水位统一采用的基准面是( ) A.大沽基面 B.吴淞基面 C.珠江基面 D.黄海基面 2.水位观测的精度一般准确到（） A.1m B. 0.1m C

16、. 0.01m D. 0.001m 3.当一日内水位变化不大时，计算日平均水位应采用( ) A.加权平均 B.几何平均法 C.算术平均法 D.面积包围法 4.当一日内水位较大时，由水位查水位流量关系曲线以推求日平均流量，其水位是用( ) A.算术平均法计算的日平均水位 B.12时的水位 C.面积包围法计算的日平均水位 D.日最高水位与最低水位的平均值 5.我国计算日平均水位的日分界是从（ )时至( ) 时，计算日降水量的日分界是从( )到( )。 A.0时 B.当日8时 C.次日8时 D.24时,(D),(C),(C),（C）,(A D B C),3.4 流量测验,内容提要： 1.流量测验的方

17、法；2.断面测量(包括水深和起点距的测量)的方法；3.流速仪及其测速；4.流量计算的步骤和方法；5.浮标法测流和流量的计算。 学习要求： 掌握水道断面测量（包括水深和起点距的测量）的方法、流速仪及其测速、流量计算的步骤和方法。,一、概述 Q=AV 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、流速面积法(有流速仪法、浮标测流法等) 。 二、流速仪测流,流速分布示意图,相对水深,流速,1、原理 Q=qi=ViAi,Vi,Ai,2、断面测量 水道断面的测量，是在断面上布设一定数量的测深垂线，施测各条垂线的水深，同时测得每条测深垂

18、线与岸上某一固定点（断面的起点桩，一般设在左岸）的水平距离（称为起点距），并同时观测水位，用施测时的水位减去水深，得到各测深垂线处的河底高程。,断面测量示意图,- 水深测量 测量水深的方法通常用测深杆、测深锤、铅鱼直接测出每根测深垂线的水深。当水很深、流速很大时， 可用回声测深仪测量水深。,- 起点距的测定 断面索法 断面索法是在断面上架设钢丝缆索，每隔适当距离做上标记，并事先测量好它们的位置，测量水深的同时，直接在断面索上读出起点距。这种方法适合于河宽较小、水上交通不多、有条件架设断面索的河道测站，精度较高。,交会法,)经纬仪岸上交会法：水文站在布设测流断面时，同时布设基线，并用精确方法量出

19、基线的长度，测角时，将经纬仪安放在基线的终点，测出角度 ，则起点距为 D=Ltg。 )六分仪船上交会法：当河道较宽时，岸上与船上联络困难，风浪较大时用经纬仪瞄准河中活动的目标，施测有些困难，此时可使用六分仪交会法。手握仪器即可测出角 ，能在船上使用，因此水文勘测中经常使用。 计算起点距的公式为 ：D=Lctg,交会法示意图,3、流速仪测速 测定流速的方法很多，常用的有流速仪法和浮标法。 - 流速仪 流速仪是一种专门测定水流速度的仪器，目前我国使用最多的是重庆水文仪器厂生产的LS68-2型旋杯式流速仪（测速范围：0.2-3.5m/s，适合于含沙量较少的河流）和LS25-1型旋桨流速（测速范围：0

20、.04-10m/s，适合于多沙的河流） 。,LS68-2型旋杯式流速仪,流速仪测速原理是利用水流冲动流速仪的旋杯或旋桨，同时带动转轴转动，在装有信号的电路上发出讯号，便可知道在一定时间内的旋转次数，流速愈大，转轴转得愈快，流速与转速之间有一定的关系。 式中： N - 流速仪在测速历时T内的总转数，一般是根据讯号数，再乘上每一讯号代表的转数求得； T - 测速历时，为了消除水流脉动的影响，测速历时一般不应少于100s。,- 流速测量 流速仪只能测得某点的流速，为了求得断面平均流速，首先在断面上布设一些测速垂线（一般在测深垂线中，选择若干 条同时兼作测速垂线），在每一条测速垂线上布设一定数目的测速

21、点进行测速，最后根据测点流速的平均值求得测线平均流速，再由测线平均流速求得部分面积平均流速，进而推得断面流量。 测速垂线数目，根据河宽、水深来确定。测速垂线上的测点数，根据垂线的水深，流速仪的悬吊方式和测量精度的要求来确定。,我国精测法、常测法最少测速垂线数目的规定： 4、流量计算 流速仪测流时有专用的记录和计算表格，通常在测流时随即计算流量。 方法是：点流速- 垂线平均流速- 部分面积平均流速- 乘以对应的部分断面面积- 部分流量- 全断面流量。,布骤 (1) 布设测速垂线，测量各垂线的深度hi和相邻垂线间的距离bi； (2) 在测速垂线上布设测点，用流速仪测速，计算各垂线平均流速vmi；

22、(3) 部分平均流速Vi和部分面积Ai计算；,部分平均流速Vi： 岸边部分 中间部分 部分面积Ai： 岸边部分 中间部分 (4) 部分流量qi=ViAi计算，部分流量之和即为Q。,垂线布点方式：0.0,0.2h,0.4h,0.6h,0.8h,1.0h（相对水深）。垂线平均速度视测点数，分别按下式计算：,（1）垂线平均流速的计算,（2）测流面积上的部分面积 部分面积是以测深垂线为分界，首先计算测深垂线间的断面面积（又称块面积），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面积相加得出各个部分的部分面积。 块面积 - 中间部分面积按梯形面积公式计算 ai = 1/2( hi-1 + hi

23、 ) bi - 岸边的部分面积按三角形面积计算 a1= 1/2h1b1或 an = 1/2hn-1bn 部分面积 测深垂线间的断面面积相加得出，若两条测速垂线（同时也是测深垂线）间无测深垂线，则该部分面积就是这两条测深垂线（测速垂线）间的面积。,（3）部分面积平均流速的计算 部分面积平均流速是指两测速垂线间部分面积的平均流速，以及岸边或死水边与断面两端测速垂线间部分面积的平均流速。 - 中间部分面积平均流速的计算 Vi = 1/2( Vmi-1 + Vmi ) - 岸边部分面积平均流速的计算 V1=Vm1 或 Vn = Vmn,（4）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

24、流量， （5）断面流量的计算,例题：某河某站横断面如图所示，根据图中所给测流资料计算该站流量和断面平均流速。测线水深h1=1.5m，h2=0.5m，V0.2, V0.6，V0.8分别表示测线在0.2m，0.6m，0.8m处的测点流速，左，右分别表示左右岸的岸边系数。,左,解：1.垂线平均流速 Vm1=（V0.2+ V0.8）/2=（1.2+0.8）/2=1.0m/s Vm2= V0.6 =1.0m/s 2.部分平均流速 V1=左 Vm1=0.91.0=0.9m/s V2=（Vm1+ Vm2）/2=（1.0+1.0）/2=1m/s V3=右 Vm2=0.81.0=0.8m/s 3.部分面积 A1

25、=1/21.520=15m2 A2=1/2（1.5+0.5）10=10m2 A3=1/20.520=5m2,4.断面流量 Q=q1+q2+q3=150.9+101+50.8=27.5m3/s 5.断面平均流速 V=Q/A=27.5/30=0.917m/s,浮标测流法是一种简便的测流方法。在洪水较大或水面漂浮物较多，特别是在使用流速仪测流有困难的情况下，浮标法测流是一种切实可行的办法。浮标测流的主要工作是观测浮标漂移速度，测量水道横断面，以此来推估断面流量。 凡能漂浮在水面上的物体都可以制成浮标。用水面浮标法测流时，测得的是浮标在水面的漂移速度，这种流速称浮标虚流速，它不能代表断面平均流速，将它

26、与过水断面相配合，计算出断面虚流量，然后乘上浮标系数 才能得到断面实际的流量。,三、浮标法测流,3.5 泥沙测验及计算,内容提要： 1.悬移质的测验仪器和方法； 2.悬移质含沙量的计算； 3.悬移质输沙率的计算； 4.悬移质输沙量的计算； 5.推移质的测验。 学习要求： 掌握悬移质的测验，悬移质含沙量、输沙率和输沙量的计算。,河流中的泥沙，按其运动形式可分三类： 悬移质泥沙：悬浮于水中并随之运动 推移质泥沙：受水流冲击沿河底移动或滚动 河床质泥沙：相对静止而停留在河床上 一、悬移质测验与计算 描述河流中悬移质的情况，常用的两个定量指标： 含沙量（Cs）：单位体积内所含干沙的质量，Kg/m3。

27、输沙率（Qs）：单位时间流过河流某断面的干沙质量，kg/s。,1、含沙量的测验 对所取水样，经过量积、沉淀、过滤、烘干称重等手续，得出一定体积浑水中的干沙重量。,2、输沙率测验 包括含沙量测定与流量测验两部分工作组成。 （1）垂线平均含沙量：五点法、三点法、二点法、一点法 （2）配合测流计算的部分流量，算得断面输沙率。,3、单位水样含沙量与单沙断沙关系 输沙总量、输沙过程 单沙：与断面平均含沙量有稳定关系的断面上有代表性的垂线和测点含沙量； 断沙：相应地把断面平均含沙量简称断沙。,二、推移质泥沙测验 推移质输沙率是指单位时间内通过测验断面的推移质泥沙重量，单位为kg/s。推移质取样的方法，是将

28、采样器放到河底直接采集推移质沙样。由于推移质粒径不同，推移质采样器分为沙质和卵石两类。沙质推移质采样器适用于平原河流，我国自制的这类仪器有黄河59型和长江大型推移质采样器。卵石推移质采样器通常用来施测1.030cm粗粒径推移质，主要采用网式采样器，有软底网式和硬底网式两种。,【思考题】 1.河流中的泥沙,按其运动形式可分为(_)三类。 A.悬移质 B.推移质 C.河床质 D.沙石质 2.常用来表示输沙特征的指标有(_)。 A.含沙量 B.输沙率 C. 流量 D. 输沙量 3.在输沙率测验中，取样垂线上测点的分布主要与（_）有关。 A.水深大小 B.断面情况 C.垂线数目 D.要求的精度 4.

29、人们从不断的实践中发现，当（_）时，断面平均含沙量与断面某一垂线或某一测点的含沙量之间有稳定关系，通过建立其相关关系，便可大大地简化了泥沙测验工作。 A.断面比较稳定 B.河道比较窄 C.河道比较宽 D.主流摆动不大,(ABC),(ABD),(AD),(AD),3.8 水文调查与水文遥感,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。,水文调查：为弥补水文基本站网定位观测之不足或为某个特定目的，采用勘测、调查、考证等方式收集某些水文要素等有关资料的工作，称之为水文调查 。 一、洪水调查 1、调查内容

30、和方法 （1）调查内容 包括洪水痕迹、发生时间、灾情测量、洪水痕迹的高程，河槽、断面情况，推算洪水总量、洪峰流量、洪水过程线及重现期，调查报告。,（2）调查方法 河道踏勘； 深入调查确定洪水痕迹；洪水调查的测量 ； 二、暴雨调查 1、暴雨调查的类型 调查历史暴雨和调查现代暴雨。 2、暴雨调查的主要内容 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变化等。,3、暴雨调查的要点 暴雨量的调查； 雨量观测值的调查复核,三、枯水调查 1、调查内容 历史枯水调查、当年枯水调查、水库枯水调查 2、调查步骤 选择调查河段、深入现场调查访问；对于农业灌溉及工业用水量的调查

31、，则应根据具体要求，确定调查内容及方法。,四、水文遥感 1、概念 把遥感技术应用于水文科学领域称为水文遥感。 2、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。 3、应用 （1）流域调查 ；（2）水文水资源调查； （3）水质监测 ；（4）洪涝灾害的监测 ；（5）河口、湖泊、水库的泥沙淤积及河床演变，古河道的变迁 ；（6）降水量的测定及水情预报 。 4、优点 利用卫星传输地面自动遥测水文站资料，具有投资低，维护量少，使用方便的优点，且在恶劣天气下安全可靠，不易中断。对大面积人烟稀少地区更加适合。,3.9 水文信息处理,内容提要： 1.稳定的水位流量

32、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。,一、绪 1、概念：水文数据的加工整理过程，称为水文数据处理。 2、工作内容：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，编制逐日表及洪水水文要素摘录表；合理性检查；编制处理说明书。 3、水文资料整编原因 多数原始资料只能代表观测时的瞬时情况，有时还会出现中断，缺测情况。,4、水文资料整编目的 将水文测站测得的原始资料，按照

33、统一的格式进行整理、分析和统计提炼成为系统、完整，有一定精度的水文资料，供有关国民经济部门应用。 5、流量资料整编 流量资料整编（属于水文资料整编的一项）中最关键的部分是制定水位流量关系曲线，然后用水位在水位流量关系曲线上推求流量，再计算日、月、年平均流量及挑选各种特征流量。简言之：（1）首先建立水位流量关系曲线ZQ；（2）其次根据ZQ推求流量过程Qt；（3）统计特征参数：（日、月、年）流量均值、Qmax、Qmin。,一、水位流量（ZQ）关系曲线的确定,1、概念： 一个测站的水位流量关系是指基本水尺断面处的水位与通过该断面的流量之间的关系。根据实测流量成果，便可点绘水位与流量之间的关系。 2、

34、分类：稳定（一一对应）关系和不稳定关系两种。 3、稳定的水位流量关系是指一个水位对应的流量变化不大，它们之间呈现单一关系。 （1）计算公式：稳定的水位流量关系，可用曼宁公式加以说明。 稳定的水位流量关系曲线的绘制步骤如下： 将各次测流时实测水位、流量的成果加以审查，列出实测流量成果表。,某河 站1982年实测流量成果表（摘录）, 根据表中数据，同时绘制ZA、ZV、ZQ关系曲线。 以水位为纵坐标，横坐标用三种比例尺，分别代表Q、A、V。如果采用不同方法测流，则点子用不同符号表示。如果水位流量关系点子密集，分布成一带状，就可以通过点群中间，目估一条单一的水位流量关系曲线。 ZQ曲线定出后，应与ZA

35、、ZV曲线对照检查，使各种水位情况下的Q=AV。,稳定情况下ZQ曲线的绘制,二、不稳定的水位流量关系曲线 从公式Q=AV=A R2/3I1/2/n知，当水位Z不变时， A，R，I， n中任意一项发生变动，Q都不是定值，则水位流量关系曲线 不是单一的。有下面几种情况： 1、受河床冲淤影响的水位流量关系,在冲淤中按冲淤发生时间的持续性，可分为经常性冲淤和不经常性冲淤；按冲淤前后从横断面变化情况，可分为普遍冲淤和局部冲淤。,洪水水面河道沿程发生高低起伏的一种波动，称为洪水波。 稳定流水面比降i0、洪水波的水面比降i。 波前部分ii0，波后部分i0；落洪时， i=0,图3-9,2、 受洪水涨落影响的水

36、位流量关系,3、 受变动回水影响的水位流量关系,下游回水顶托，导致水面比降减少，由曼宁公式 Q=AV=A R2/3I1/2/n知， 在相同水位下，比降小的流量变小。,4、受水草及结冰影响,1）水草影响 在平原地区，某些气温较高，雨量丰沛的河流，水草生长茂盛，造成水位流量测点散乱，关系变动。水草影响主要使有效过水断面减小，糙率加大，产生壅水，使流量偏小。水草影响一般始于初夏、夏末、秋初最盛，中秋以后，气温降低，水草逐渐枯萎，流量测点恢复正常。 2）结冰影响 在我国北方结冰河流，冰期流量关系曲线反常，流量测点偏小甚多，有时发生水位大幅度上涨，而流量反而有减小现象，水位流量关系成反比变化。 结冰影响

37、主要使过水断面减小，摩阻加大。当下游发生冰塞、冰坝及沿河结冰时，不仅发生壅水，而且使流量偏小，这就是造成流量关系线反常的原因。,5、混合影响 天然河流的水位流量关系，常受多种（又称混合）因素影响：冲淤与洪水涨落，冲淤与回水；冲淤、回水、洪水涨落等。,三、不稳定的水位流量关系曲线处理方法 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。(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

38、。其绘制过程如下：,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。,四、水位流量关系曲线延长 一般水位流量关系曲线的水位在正常变幅内，最高水位 和最低水位对应的流量无法获取。因此，需对水位流量关系曲 线进行延长。延长精度：高水外延部分不超过当年实测流量所 占水位变幅的30，低水外延部分不超过10。 1、高水延长 (1) 水位面积、水

39、位流速延长法,步骤： 首先利用大断面资料，延长ZA曲线。 其次按照水位流速曲线上端的趋势外延，即延长ZV关系曲线（高水部分基本上成一条直线）。 最后最后根据延长部分的各级水位的流速与相应面积的乘积得流量，并定出延长部分的水位流量关系曲线，如图所示。即据Q=AV推求ZQ关系曲线。,(2) 曼宁公式延长法 Q=AV=AR2/3S1/2/n= (AR2/3)(S1/2/n) 式中，A，R，n同前，S=I,为比降；其中S1/2/nv/R2/3。 绘制ZAR2/3曲线和ZS1/2/n并延长。,2、低水延长 1）根据水位面积、水位流速关系曲线法延长与上面所讲的一致。 2）利用断流水位Z0作为控制点将实测水

40、位流量（ZQ）关系顺曲线趋势延长。 断流水位Z0，即流量等于零的水位。其确定的方法有： 第一：根据测站纵横断面资料作出判断。如测站下游有浅滩或石梁，则以其顶部高程作为断流水位；如测站下游很长距离内河底乎坦，则取基本水尺断面河底最低点高程作为断流水位。 第二：用分析法推求。 a. 适用条件：适用于断面形状整齐，在延长部分的水位变幅内河宽无显著变化的情况。,b.原理：假定低水部分水位流量（ZQ）关系为:,在水位流量曲线中、低水弯曲部分取三个点(满足Q2b=QaQc) （Za，Qa）、（Zb，Qb）、（Zc，Qc） 代入上式，得：,以（Z0，0）为控制点，延长得低水曲线。,五、水位流量关系曲线的移用

41、,规划设计工作中，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。 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，河段内无明显的出流与入流的情况下，在设计断面设立临时水尺，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，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，再将高水部分进行延长，即得设计断面的水位流量关系曲线。 当设计断面与水文站的河道有出流或入流时，则主要依靠水力学的办法来推算设计断面的水位流量关系。,六、流量资料整编 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。 1、首先应推求日平均

42、流量。当一日内流量变化平稳时，可用日平均水位在水位流量关系曲线上查得日平均流量；当一日内流量变化较大时，可用逐时水位在水位流量关系曲线上查得逐时流量，再按算术平均法或面积包围法求得日平均流量； 2、其次根据日平均流量得出月、年平均流量及其它统计特征值（最大流量、最小流量等）； 3、编制成逐日平均流量表，在水文年鉴中刊布、存储。,七、悬移质输沙率信息处理,在整理悬移质输沙率资料时，应对实测资料进行分析，一般着重进行单断沙关系曲线分析，并进行处理，进而由实测单沙成果 逐日断面平均含沙量,相应的平均流量,各日的平均输沙率,全年天数,年平均输沙率,在洪水期年平均输沙率的计算：,各测次的单沙,断沙,相应的断面流量,各次的断面输沙率,日输沙率,日输沙总量,日平均输沙率,一日的秒数,全年天数,