水文信息采集與處理

1、1,工程水文與水利計(jì)算,主講教師：洪曉江 Tel：15283459966 E-mail：21087539@qq.com,2,第三章 水文信息采集與處理,1.測(cè)站與站網(wǎng)2.降水觀測(cè)3.水位觀測(cè)4.流量測(cè)驗(yàn)5. 水文信息處理,本章主要內(nèi)容,3,1.測(cè)站　　　水文測(cè)站是組織進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)、收集水文資料的基本場(chǎng)所。其任務(wù)是按一定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)指定地點(diǎn)(斷面)的水文要素作系統(tǒng)觀測(cè)和資料整編。 (1)按觀測(cè)項(xiàng)目分類

2、 (2)按測(cè)站性質(zhì)分類,第三章 水文信息采集與處理,一、測(cè)站與站網(wǎng),4,2.水文站網(wǎng)　單個(gè)測(cè)站觀測(cè)的水文要素信息僅代表站址處的水文情況，而整個(gè)流域上的水文情況則須在流域內(nèi)的一些適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)布站觀測(cè)，這些測(cè)站在地理上的分布網(wǎng)稱為水文站網(wǎng)。 布站原則：通過(guò)所設(shè)站網(wǎng)采集到的水文信息經(jīng)過(guò)整理分析后，達(dá)到可以內(nèi)插流域內(nèi)任何地點(diǎn)水文要素的特征值的目的。,第三章 水文信息采集與處理,一、測(cè)站與站網(wǎng),5,3.水文要素 降水

3、量 蒸發(fā)量 水位 流量 泥沙4.水文測(cè)站的設(shè)立　　(1)選擇測(cè)驗(yàn)河段 要求河道順直，水位流量關(guān)系穩(wěn)定（斷面或河道水力要素穩(wěn)定）,第三章 水文信息采集與處理,一、測(cè)站與站網(wǎng),6,,第三章 水文信息采集與處理,一、測(cè)站與站網(wǎng),(2)布設(shè)觀測(cè)斷面,7,1.概述　　　觀測(cè)時(shí)間以北京時(shí)間為準(zhǔn)?！　　”救?時(shí)至次日8時(shí)的降水為本日降水量。2.儀器　　　雨量器、自記雨量計(jì)(虹吸式、翻斗式和稱重式)　

4、　　雷達(dá)探測(cè)、氣象衛(wèi)星云圖等,第三章 水文信息采集與處理,二、降水觀測(cè),8,,第三章 水文信息采集與處理,雨量器 人工定時(shí)分段觀測(cè) (1、2、4、8、12、24段) 分辨率0.1mm。通常采用2段制觀測(cè)，即每日8時(shí)及20時(shí)各觀測(cè)一次。 雨季增加觀測(cè)段次。,9,,自計(jì)雨量計(jì)　自動(dòng)記錄降雨量，不需人為干預(yù)。方便、快捷。有三種類型：稱重式、虹吸式和翻斗式。 　分辨率：0.1mm　降雨強(qiáng)度適用范圍：　0.01～4

5、.0mm/min,雷達(dá)探測(cè) 利用云、雨、雪等對(duì)雷達(dá)無(wú)線電波的反射現(xiàn)象來(lái)研究天氣系統(tǒng)。不同形狀的雷達(dá)回波反映不同性質(zhì)的天氣系統(tǒng)。從而預(yù)測(cè)探測(cè)范圍內(nèi)的降水量、強(qiáng)度及開(kāi)始和終止時(shí)刻。,10,第三章 水文信息采集與處理,氣象衛(wèi)星云圖 將衛(wèi)星云圖資料結(jié)合氣象模型，通過(guò)專家系統(tǒng)，進(jìn)行降雨量預(yù)測(cè)。,11,第三章 水文信息采集與處理,12,1.概述　　 水位指河流、湖泊、水庫(kù)及海洋等水體的自由水面相對(duì)于某一基面的高程。

6、　　　目前全國(guó)統(tǒng)一基面：青島黃海基面2.水位觀測(cè)　　 (1)水尺(直立式、傾斜式、矮樁式等)—人工觀測(cè)　　　　　水位(Z)＝水尺零點(diǎn)高程(Z0)+水尺讀數(shù)(h)　　 (2)自記水位計(jì)—自動(dòng)紀(jì)錄水位的連續(xù)變化過(guò)程,第三章 水文信息采集與處理,三、水位觀測(cè),13,3.水位觀測(cè)資料整理　 所獲得的水位資料都是瞬時(shí)值。水位資料整理就是將瞬時(shí)水位值換算成日平均水位，進(jìn)而可以采用同樣的方法計(jì)算月平均水位。 (1)當(dāng)?shù)葧r(shí)距觀測(cè)

7、或摘錄水位時(shí)，日平均水位計(jì)算采用算術(shù)平均法：式中，Zi為第i次觀測(cè)或摘錄水位值；n為觀測(cè)或摘錄次數(shù)。,第三章 水文信息采集與處理,三、水位觀測(cè),14,(2)當(dāng)不等時(shí)距觀測(cè)或摘錄水位時(shí)，日平均水位計(jì)算采用加權(quán)平均法，又稱面積包圍法求取,第三章 水文信息采集與處理,三、水位觀測(cè),15,1.概述 由上式知，流量測(cè)驗(yàn)包括3部分：斷面面積測(cè)量、流速測(cè)量及流量計(jì)算。 測(cè)流方法很多，如直接法、水力學(xué)法、物理法、

8、化學(xué)法、浮標(biāo)測(cè)流法、流速儀法 。,第三章 水文信息采集與處理,四、流量測(cè)驗(yàn),16,第三章 水文信息采集與處理,2.流速儀法測(cè)流原理,四、流量測(cè)驗(yàn),17,3.流速儀測(cè)流步驟　(1)布設(shè)測(cè)深垂線，將過(guò)水?dāng)嗝娣譃槿舾刹糠郑績(jī)筛鶞y(cè)深垂線對(duì)應(yīng)部分面積，測(cè)量各垂線的深度和相鄰垂線間的距離，計(jì)算各部分面積 Ai；　(2)布置測(cè)速垂線,流速儀測(cè)量測(cè)深垂線上各點(diǎn)流速，計(jì)算垂線平均流速和部分面積平均流速Vi;　(3)計(jì)算各部分面積流量

9、 ,各部分流量之和即全斷面流量 。,第三章 水文信息采集與處理,四、流量測(cè)驗(yàn),18,第三章 水文信息采集與處理,4.流速儀,19,5.流量計(jì)算,第三章 水文信息采集與處理,垂線布點(diǎn)方式：0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0（相對(duì)水深）。垂線平均速度視測(cè)點(diǎn)數(shù)，分別按下式計(jì)算：,第三章 水文信息采集與處理,6.垂線平均流速,21,5.浮標(biāo)法測(cè)流　　洪水期間或枯水期間，流速儀測(cè)流困難時(shí)施行

10、。,第三章 水文信息采集與處理,四、流量測(cè)驗(yàn),22,水文數(shù)據(jù)屬國(guó)家公益性數(shù)據(jù)?！　∷男畔⑻幚碇攸c(diǎn)是流量資料整編。測(cè)流工作量大且程序復(fù)雜，不可能隨時(shí)測(cè)流；水位觀測(cè)相對(duì)簡(jiǎn)單、快捷。由于水位與流量存在著一定的關(guān)系。因此，流量資料整編的關(guān)鍵在于繪制水位～流量關(guān)系曲線。,第三章 水文信息采集與處理,五、水文信息處理,23,1.穩(wěn)定的水位～流量關(guān)系曲線,第三章 水文信息采集與處理,五、水文信息處理——水位流量關(guān)系曲線的確定,24,2.不穩(wěn)定的水

11、位流量關(guān)系曲線　　原因：斷面沖淤、洪水漲落、變動(dòng)回水或結(jié)冰、水草生長(zhǎng)等其他因素的個(gè)別或綜合影響。,第三章 水文信息采集與處理,(1)洪水漲落 (2)斷面沖淤,五、水文信息處理——水位流量關(guān)系曲線的確定,25,,第三章 水文信息采集與處理,(3)變動(dòng)回水,五、水文信息處理——水位流量關(guān)系曲線的確定,26,(4)不穩(wěn)定水位流量關(guān)系曲線的處理　a、受單一因素影響時(shí)，可按影響前后分

12、別確定不同的水位~流量關(guān)系?！、若實(shí)測(cè)流量次數(shù)較多，點(diǎn)據(jù)質(zhì)量較好，可采用連時(shí)序法。,第三章 水文信息采集與處理,五、水文信息處理——水位流量關(guān)系曲線的確定,27,連時(shí)序法水位流量關(guān)系,第三章 水文信息采集與處理,五、水文信息處理——水位流量關(guān)系曲線的確定,28,第三章 水文信息采集與處理,五、水文信息處理——水位流量關(guān)系曲線的延長(zhǎng),高水延長(zhǎng)：　　　對(duì)洪峰流量的確定至關(guān)重要，延長(zhǎng)幅度不應(yīng)超過(guò)當(dāng)年實(shí)測(cè)水位變幅的30%?！〉退娱L(zhǎng)：

13、　　　相對(duì)誤差較大，延長(zhǎng)幅度不超過(guò)當(dāng)年實(shí)測(cè)水位變幅的10%。,29,第三章 水文信息采集與處理,1.水位面積與水位流速關(guān)系高水延長(zhǎng),五、水文信息處理——水位流量關(guān)系曲線的延長(zhǎng),30,2.用水力學(xué)公式高水延長(zhǎng)　　　 曼寧公式,第三章 水文信息采集與處理,五、水文信息處理——水位流量關(guān)系曲線的延長(zhǎng),31,3.水位流量關(guān)系曲線的低水延長(zhǎng)　　　以斷流水位作為控制點(diǎn)進(jìn)行水位流量關(guān)系曲線向斷流水位方向的延長(zhǎng)。　　　斷流水位：流量為

14、零，水位為河底高程,第三章 水文信息采集與處理,五、水文信息處理——水位流量關(guān)系曲線的延長(zhǎng),32,第三章 水文信息采集與處理,五、水文信息處理——流量計(jì)算,由水位～流量關(guān)系曲線，可推求任意水位對(duì)應(yīng)的流量。 (1) 當(dāng)流量變化平穩(wěn)時(shí)，直接用日平均水位在水位流量關(guān)系曲線上推求日平均流量。 (2) 當(dāng)流量關(guān)系變化較大時(shí)，則用逐時(shí)水位推求得逐時(shí)流量，再按算術(shù)平均法或面積包圍法求得日平均流量。 (3) 日平均流量

15、 旬、月、年平均流量 方法：算術(shù)平均法,33,第三章 水文信息采集與處理,五、水文信息處理——編制流量資料整編成果表,實(shí)測(cè)流量成果表——記錄了一年各次測(cè)流的基本情況(水位、斷面面積、斷面平均流速、測(cè)流方法) 逐日平均流量表——一年每日平均流量 洪水水文要素摘錄表——洪水水位及流量變化過(guò)程資料,34,第三章 水文信息采集與處理,五、水文信息處理——水文資料的刊布,水文年鑒：測(cè)站分布圖，水文站說(shuō)明表及