工程水文与水利计算(武大版教材)
第三章 水文信息采集与处理
水文信息采集与处理是：研究各种水文信息的测量、计算与数据处理的原理和方法的-门科学,是水文学与水资源学的重要组成部分。
水文信息的采集有两种情况:一种是对水文事件当时发生情况下实际观测的信息;另一种是对水文事件发生后进行调查.所得的信息。
获取水文信息的方法多种多样。现代科学技术的不断发展,新技术、新仪器的不断出现,更促进了获取水文信息手段不断更新。
第一节 测站与站网
一、测站
测站：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测站。
水文测站所观测的项目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水温、冰凌、水质、地下水位等。只观测上述项目中的一项或少数几项的测站,则按其主要观测项目而分别称为水位站、流量站(也称水文站)、雨量站、蒸发站等。
根据测站的性质,河流水文测站又可分为基本站、专用站两大类。 基本站是水文主管部门为全国各地的水文情况而设立的,是为国民经
济各方面的需要服务的。
专用站是为某种专门目的或用途由各部门自行设立的。这两类测站是
相辅相成的,专用站在面上辅助基本站,而基本站在时间系列上辅助了专用站。.
二、水文站网
测站在地理上的分布网称为站网。
理由：因为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。
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。 布站的原则是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,这也就是水文站网的作用。
水文站网规划的任务：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。
按站网规划的原则布设测站,例如：河道流量站的布设,当流域面积超过3000--~5000km2,应考虑能够利用设站地点的资料,把干流上没有测站地点的径流特性插补出来。
预计将修建水利工程的地段,一般应布站观测。
对于较小流域,虽然不可能全部设站观测,应在水文特征分区的基础上,选择有代表性的河流进行观测。
在中、小河流上布站时还应当考虑暴雨洪水分析的需要,如对小河应按地质、土壤、植被、河网密集程度等下垫面因素分类布站。
布站时还应注意雨量站与流量站的配合。
对于平原水网区和建有水利工程的地区,应注意按水量平衡的原则布站。也可以根据实际需要,安排部分测站每年只在部分时期(如汛期或枯zk期)进行观测。
又如水质监测站的布设,应以监测目标、人类活动对水环境的影响程度和经济条件这三个因素作为考虑的基础。
我国水文站网于1956年开始统一规划布站,经过多次调整,布局已比较合理,对国民经济发展起积极作用。但随着我国水利水电发展的情况,大规模人类活动的影响,不断改变着天然河流产汇流、蓄水及来水量等条件,因此对水文站网要进行适当调整、补充。
三、水文测站的设立
建站包括选择测验河段和布设观测断面。
在站网规划规定的范围内, 具体选择测验河段时,主要考虑在满足设站目的要求的前提下,保证工作安全和测验精度,并有利于简化水文要素的观测和信息的整理分析工作。
具体地说,就是测站的水位与流量之间呈良好的稳定关系(单一关系)。该关系往往受一断面或一个河段的水力因素控制,前者称为断面控制,后者称为河槽控制。
断面控制的原理是在天然河道中,由于地质或人工的原因,造成河段中局部地形突起,如石梁、卡口等,使得水面曲线发生明显转折,形成临界流,出现临界水深,从而构成断面控制。
河槽控制：当水位流量关系要靠一段河槽所发生的阻力作用来控制,如该河段的底坡、断面形状、糙率等因素比较稳定,则水位流量关系也比较稳定。这就属于河槽控制。
在河流上设立水文测站：
平原地区应尽量选择河道顺直、稳定、水流集中,便于布设测验的河段,且尽量避开变动回水、急剧冲淤变化、分流、斜流、严重漫滩等以及妨碍测验工作的地貌、地物。
结冰河流,还应避开容易发生冰塞、冰坝的地方。
山区河流应在有石梁、急滩、卡口、弯道上游附近规整河段上选站。 水文测站一般应布设基线、水准点和各种断面,即基本水尺断面、
流速仪测流断面、 浮标测流断面 比降断面。
基本水尺断面上设立基本水尺,用来进行经常的水位观测。
测流断面应与基本水尺断面重合,且与断面平均流向垂直。若不能重合时,亦不能相距过远。浮标测流断面有上、中、下三个断面,一般中断面应与流速仪测流断面重合。上、下断面之间的间距不宜太短,其距篱应为断面最大流速的50~80倍。
比降断面设立比降水尺,用来观测河流的水面比降和分析河床的糙率。 上、下比降断面间的河底和水面比降,不应有明显的转折,其间距应使得所
测比降的误差能在±15%以内。
水准点分为基本水准点和校核水准点,均应设在基岩或稳定的永久性建筑
物上,也可埋设于土中的石柱或混凝土桩上。
基本水准点是测定测站上各种高程的基本依据, 校核水准点是经常用来校核水尺零点的高程。 基线通常与测流断面垂直,起点在测流断面线上。
其用途是用经纬仪或六分仪测角交会法推求垂线在断面上的位臵。
基线的长度视河宽B而定,一般应为0.6B。当受地形限制的情况下,基 线长度最短也应为0.3B。基线长度的丈量误差不得大于1/1000，见图 3-1所示。
图3-1水文测站基线与断面布设示意图
四、收集水文信息的基本途径
驻测：上述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。
这是我国收集水文信息的最基本方式。但存在着用人多、站点不足、效益低等缺点。为了更好提高水文信息采集的社会效益和经济效益,经过20多年的实践,采取驻测、巡测、
间测及水文调查相结合的方式收集水文信息,可更好地满足生产的要求。 巡测是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行流量等水文要素的观测。
间测是中小河流水文站有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,其值由另一要素(水位)的实测值来推算。
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