第四章水文測驗與水文調查
第一節測站布設
一、水文測站的任務及分類
水文資料是各種水文分析的基礎，主要**於水文測站對各項水文要素的長期觀測。
水文測站的基本任務是按照統一標準對指定地點(斷面)的水文要素做系統觀測與資料整理。
河流水文測站負責對河流指定地點的
水位、流量、泥沙、蒸發、水溫、冰凌、水化學、地下水等專案的觀測及有關資料的分析工作。
水文測站——指按一定技術標準經常收集和提供水文要素的各種水文觀測現場的總稱。按目的和作用分：
基本站——為綜合需要的公用目的經統一規劃而設立的水文測站。
專用站——為特定的目的而設立的水文測站。
實驗站——為深入研究某些專門問題而設立的乙個或一組水文測站。可兼做基本站。
二、水文站網——在一定地區，按一定原則，用適當數量的各類水文測站構成的水文資料收集系統。
水文測站在地理上的分布；
點、面關係；
因各流域自然地理條件不同、各水文要素的時空變化規律也不相同，在站網設計中難於建立比較普遍的理論和方法；
站網建設應與其目的結合；
站網密度與監測記錄應充分考慮區域的水文氣象特性；
三、水文測站的設立
確定站點斷面時，主要考慮的是在保證工作安全和監測精度的條件下，簡化觀測和資料整理工作；
水文站點的設立必須能夠保證水位與流量之間存在著良好的穩定關係。
水位流量關係受到河流斷面和水力因素兩方面影響。
一般應選擇河斷順直、地質條件良好、便於布設測驗裝置的安裝。其順直長度應不小於洪水時主河槽寬度的3-5倍。
水文測站應建立必要的斷面，如基本水尺斷面、流速儀測速斷面、浮標測流斷面、比降斷面。
第二節水位觀測
水位：是指江、河、湖、水庫等水體的自由水面相對某一基準面的高程（m）。
全國統一採用青島附近黃海海平面均值為基準面。
水位觀測的儀器包括水尺和自計水位計。
水面在水尺上讀數加水尺零點的高程即為當時的水位值。
水位觀測的次數因季節不同而不同
水位相對穩定時每天2次，枯水期每天1次，穩定封凍期幾天觀測1次，汛期每天觀測4次，洪水時可適當增加觀測次數。
水位資料整理包括日、月、年平均水位的計算。
1日水位變化緩慢或水位變化大但觀測間隔相等，則可用算術平均，但當間隔時間不等時應用面積包圍法計算。
jlwl-3型水位計：
具備水位資料實時採集、顯示、有線短傳、無線遠傳等功能，具有功耗低、介面簡單、 效能可靠等特點。
該機採用光電原理進行水位的變化檢測，微電腦計算實時水位。配置乙個rs485有線通信口，可向上位機傳送實時水位值。裝置可掛接專用無線數字傳輸電台（如mds2710、日精md889），視距通訊距離可達5千公尺。
各外接介面均有防雷擊、抗電磁干擾措施，可在複雜環境下使用。標準配置下，整機輸入功耗僅2ma,可長期工作。外接10ah蓄電池供電的情況下，裝置可連續工作150天以上而無需充電。
第三節流量觀測
流量——單位時間內通過某一斷面的水量。
在河水斷面上，流速隨水平和垂直方向位置的不同而變化，通過全斷面的流量很難用準確的數學方程表示，實用的方法是通過實測斷面面積和實測流速來推算流量。
流速儀測流法是將過水斷面劃分為很多部分，用普通測量手段測定各部分的面積，用流速儀測定各面積上的平均流速，二者之積為部分面積上的部分流量，將部分流量累加即位斷面流量。
1、斷面測量
測流斷面的測量，是在斷面上布設一定數量的測深垂線，測得每條垂線的起點距和水深，依此測量即可測得過水斷面的幾何尺寸。
2、流速測量
流速用流速儀測量，流速儀包括：感應水流的旋轉器、記數器和保持儀器正對水流的尾翼。旋轉器在水流的衝擊下旋轉，通過記錄旋轉的次數就可求得流速：
v = kn + c
為了正確測定流速，必須選擇若干條具有代表性的垂線，在每個垂線上選擇若干個測點，進行測速。
精測時最少測速垂線數目
每根測線上的測點，應根據水深大小、有無冰期、水位變化確定，當水深大於1m時，應採用5點法（0.0、0.2、0.6、0.8、1.0）。
3、流量計算
a：由測點速度計算垂線平均速度;
b：計算部分面積的平均流速;
c：將部分面積上的平均流速與部分面積相乘得部分流量;
d：將各部分流量相加得總流量。
（1）垂線平均流速：
一點法：vm = v 0.6
二點法：vm = (v 0.2+v 0.8)/2
三點法： vm = （ v 0.2 + v 0.6 + v 0.8 ）/3
五點法：
vm = （v 0.0+ 3v 0.2 +3 v 0.6 +2 v 0.8 + v 1.0）/10
（2） 部分平均流速：
岸邊部分流速：
v1 = vm1
vn = vmn
為岸邊係數（斜坡岸邊：0.67--0.75，陡岸：0.8--0.9，死水邊：0.5--0.67）。
中間部分流速為兩側垂線平均流速的平均值：
vi = （v mi-1 +vmi）/2
（3）部分面積：fi = （hi+h i-1）bi/2
（4）總流量：q = vi fi
svr-vp電波流速儀：
svr-vp電波流速儀是美國德卡托電子公司製造，專門用於河流水面流速測量。
svr-vp主要特點和技術指標
單人使用，總重1.3公斤，手持測量或置於三腳架上。
內建可充電電池，連續工作8小時。
內建俯仰角感測器, 俯仰角自動改正，手動選擇水平角。
防雨淋。
測速範圍0.5～13公尺/秒,測速精度0.03公尺/秒
環境溫度-30～+70℃。
使用方法：
初次使用時，先將電池充滿後插入手柄電池倉內；
按下電源鍵, 瞄準目標,設定水平角, 摳動扳機，15秒後顯示流速資料。
按鍵功能：
svr面板上有三個按鍵和乙個lcd顯示窗。按power開機或關機。按mode 鍵選擇水平角狀態或背景光狀態。
在水平角狀態下按select鍵選擇水平角改正值（0°～45°）；在背景光狀態則選擇背景光開或關。在任何狀態下，如果6秒內不按mode或select鍵，儀器返回流速顯示狀態。
水面流速測量：
測速時面向上游或面向下游都可以。開始測速前，用雷達槍瞄準水面，摳動扳機，顯示器上的小數點開始閃動，說明測量正在進行。快結束時，閃動速度加快，最後停止閃動，測量結束。
開始測量10秒鐘後顯示第乙個流速資料，然後每5秒更新一次，共更新8次。該時段的平均流速一直顯示在螢幕上，直至摳動扳機進行下一次測量。在測量過程中若摳動扳機，儀器立即停止更新資料，顯示前一時段的平均流速。
由於svr測量水流表面都卜勒效應，需要一定的反射能量。水面漂浮物（水草、草子等）和水面波動可以形成能量反射。
第四節流量資料整編
一、水位流量關係曲線的繪製
在河床穩定、控制良好的條件下，水位關係曲線比較穩定，在普通方格紙上，以水位為縱座標、流量為橫座標、將實測的相對水位和對應的流量資料進行點繪，對所有點經過分析論證，去掉錯誤點，即可繪製出水位流量關係曲線。
二、水位流量關係曲線延長
水文站測流時不易測到高水位和最枯水位的流量資料，因此要對水位流量關係曲線進行延長。進一步得到全年流量過程。
對水位流量關係曲線的延長必須謹慎，高水位部分不應該大於當年實測水位變幅的30%，低水位不能大於10%。
根據水位面積、水位流速關係曲線延長
河床比較穩定的河段，水位面積、水位流速關係比較穩定，因此可以用於延長流量。
先根據實測斷面資料繪製所需延長部分的水位面積曲線，再將水位流速曲線按照其上端趨勢外延，最後根據延水部分的流速與相應面積的乘積來延長流量。
利用該方法延長時河流斷面不應該有突變。
用曼寧公式延長：
在有比降觀測資料的測站，可根據流量和比降以及斷面觀測資料，分析出各次測流時的糙率n值，點繪水位糙率關係曲線，並順勢延長，以此確定高水位時河床的糙率，再利用高水位時的實測比降以及最近的斷面測量結果，就可以利用曼寧公式求得斷面平均流速，從而得到高水位時的流量。
3、低水位流量關係的延長
水位面積、水位流速關係曲線；斷流水位控制做低水延長。
斷流水位：根據測站縱橫斷面資料作出判斷。
低水位延長不能超過當年監測最低水位的10%。
三、水位流量關係曲線的轉移
當在沒有水位流量關係曲線的斷面進行工程規劃時，需要將臨近水文站的水位流量關係曲線轉移到設計斷面。
條件：距離不遠、兩斷面間流域面積不大、無明顯入流和出流
在設計斷面設立臨時水尺，與水文站同時觀測水位，建立設計斷面與水位站基本水尺斷面間同時水位關係線來轉移。
在中低水位情況下，流量比較穩定，同時兩斷面距離較近，所以同一時間流量大致相同，將與設計斷面同時觀測的水文站水位，在水位站水位流量關係曲線上查詢流量，然後用此流量與同時觀測的水位點繪曲線，即得到設計斷面中、低水位時的水位流量關係曲線。
四、流量資料整編
定出水位流量關係曲線以後，可以把水位觀測資料轉換成連續的流量資料，在自基礎上咳進行各種統計整理工作，計算日、月、年平均流量。
為提高整編成果的可靠性，還需要對單個站整編成果進行合理性檢驗。
第五節坡面流測驗
適用區域：小流域地面徑流
方法：實驗溝和徑流小區
實驗溝和徑流小區的選擇條件：
1）實驗區的植被、土壤、坡度及水土流失應具有代表性，嚴禁在破碎斷裂帶構造和溶洞地方；
2）實驗溝分水線應清楚，能匯集全部坡面來水，又便於布置觀測儀器；
3）面積應滿足研究單項水文因素和對比的需要，不宜過大。
1、實驗溝
測驗設施組成：坡面集流槽、出口斷面的量水建築物和沉沙池。p55
2、徑流小區
適用條件：地面坡度適中、土壤透水性差、濕度大的地區。
規格：寬5m（與等高線平行）、長20m、水平投影面積100m2。但受氣象、土壤、坡長和任務等影響。
組成：承水槽（下端）、截水牆（另三面）和積水池。
積水池的量水裝置有：徑流池、分水箱、量水堰、翻水鬥等。
測量方法：
測徑流——體積法觀測（根據徑流池水位上公升情況計算某時段水量）。
測泥沙——採用取水稱重法（在雨後從徑流池內採集單位水樣，通過量體積、沉澱、過濾、烘乾和稱重等求含沙量。
2章水資源計算與管理 材料1 06規劃
水資源計算與管理 教學材料 第一章緒論 一 水的重要性 水是生命的創造者 水是氣候環境的調節器 水是地球表面的 雕塑家 水是農業的命脈 水是工業血液 水是能源與交通的重要載體 概括 水是人類生存的基礎，環境的核心，可持續發展的中心，水直接關係到國家的穩定。二 水文學的主要研究物件 自然界中的水總是以...
水資源規劃與管理
第一章緒論 1 水資源的概念 廣義水資源和狹義水資源 2 水資源的自然屬性和社會屬性 3 我國採取哪些措施解決水資源在時空分布及水資源不足的問題？4 水資源開發利用面臨的主要問題 5 水資源利用的型別 第二章水資源評價 1 水資源評價的物件 原則及內容 2 地表水資源量一般用什麼來表示？河川徑流的表...
水資源評價與管理 1
8 水迴圈的作用及意義 形成可再生的水資源 影響全球的氣候變化 形成豐富多樣的地形地貌 為生態系統提供生命支撐 形成一切水文現象 水迴圈是海陸間聯絡的紐帶。9 我國水資源開發利用所面臨的問題 總量多，人均少 地區分布不均 水土分布不均 水土配置很不平衡 年內年際變化大 水汙染問題嚴重 河流含沙量大 ...