水文測(cè)驗(yàn)教學(xué)大綱

1、水文測(cè)驗(yàn)教學(xué)大綱一、課程編號(hào)：0101006二、課程名稱：水文測(cè)驗(yàn)(Hydrometry)三、學(xué)分、學(xué)時(shí)：2.5學(xué)分；授課學(xué)時(shí)：32;實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：12四、教學(xué)對(duì)象：水文水資源工程專業(yè)本科(四年制)五、開課單位：水資源環(huán)境學(xué)院水文水資源系六、先修課程：英語、數(shù)學(xué)分析、數(shù)學(xué)模型、大學(xué)物理、水化學(xué)分析、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、水力學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)。七、課程性質(zhì)、作用、教學(xué)目標(biāo)(含知識(shí)、能力、素質(zhì)的要求)水信息采集學(xué)為陸地水文專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課之一，包括水信息采集與水文數(shù)據(jù)處理兩大部分。它的主要作用是使學(xué)生掌握水信息采集和水文數(shù)據(jù)處理的基本概念、基本理論、基本方法和進(jìn)行基木技能的訓(xùn)練，并使學(xué)生了解學(xué)科的發(fā)展方向。

2、有助于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)課，并為今后從事水信息采集、水文數(shù)據(jù)處理方面的教學(xué)、科研、生產(chǎn)工作打下一定的基礎(chǔ)。八、教學(xué)內(nèi)容基本要求1 .初步掌握測(cè)站布設(shè)的基本原理、內(nèi)容及方法；2 .掌握各種水文儀器(如，水位計(jì)、流速儀、采樣器等)的性能及使用方法；3 .掌握各種水文要素觀測(cè)、測(cè)驗(yàn)的方法及組織工作，并能較熟練地掌握實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理、計(jì)算；4 .掌握在各種條件下水位、流量、泥沙數(shù)據(jù)處理的原理、方法和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的步驟。5 .初步了解水信息采集誤差的分析。6 .了解實(shí)測(cè)期以前的水信息采集方法及應(yīng)用。7 .了解遙感技術(shù)及自動(dòng)遙測(cè)技術(shù)在水信息技術(shù)方面的應(yīng)用。8 .了解水文信息與水質(zhì)信息采集的異同點(diǎn)。九、

3、實(shí)踐性環(huán)節(jié)的內(nèi)容、要求1) 對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求(1)目的：實(shí)驗(yàn)課為本課程教學(xué)中極為重要的環(huán)節(jié)，通過實(shí)驗(yàn)使同學(xué)進(jìn)一步了解各種水信息采集儀器的結(jié)構(gòu)、性能，掌握各種儀器的使用、操作方法，一方面使同學(xué)增加感性認(rèn)識(shí)加深所學(xué)理論知識(shí)，驗(yàn)證所學(xué)的理論；另一方面，也培養(yǎng)同學(xué)的操作能力，加強(qiáng)基本技能的訓(xùn)練。(2)要求:1)同學(xué)在實(shí)驗(yàn)課之前，必須復(fù)習(xí)課堂講解的內(nèi)容，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指示書中有關(guān)部分，以保證實(shí)驗(yàn)課取得應(yīng)有的效果；2) 按規(guī)定完成實(shí)驗(yàn)的任務(wù)，有些必須做分析報(bào)告的實(shí)驗(yàn)每人要完成一份報(bào)告；折裝儀器時(shí)，要求每個(gè)同學(xué)能獨(dú)立地進(jìn)行折裝。3) 實(shí)驗(yàn)課，一般每次二學(xué)時(shí)。2.教學(xué)實(shí)習(xí)(結(jié)合生產(chǎn)進(jìn)行)(1)目的：1)加強(qiáng)專業(yè)實(shí)踐能力

4、的培養(yǎng)，訓(xùn)練、提高學(xué)生的操作實(shí)踐能力；2)結(jié)合水文測(cè)站的生產(chǎn)實(shí)踐，初步掌握測(cè)站的主要測(cè)驗(yàn)業(yè)務(wù)和技能，并加深對(duì)書本理論的理解。(2)要求：1) 通過在站實(shí)踐，增進(jìn)對(duì)水文現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)；2) 必須掌握基本技能的訓(xùn)練，包括各種水文要素的觀測(cè)，測(cè)驗(yàn)的方法，觀測(cè)、測(cè)驗(yàn)報(bào)表的填寫和成果的計(jì)算(符合規(guī)范的要求)，學(xué)會(huì)水文情報(bào)的報(bào)汛業(yè)務(wù)等；3)結(jié)合教學(xué)、科研進(jìn)行試驗(yàn)研究。培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力；4)通過實(shí)習(xí)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行熱愛專業(yè)及培養(yǎng)高尚的道德情操的思想教育。3 .課程設(shè)計(jì)(水文數(shù)據(jù)處理)(1)目的：使學(xué)生對(duì)水文數(shù)據(jù)處理有一次全面的系統(tǒng)的實(shí)踐，除了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的基本技能的訓(xùn)練外，還通過具體數(shù)據(jù)處理過程，

5、培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。(2)要求：通過對(duì)某一站年實(shí)際數(shù)據(jù)的分析、計(jì)算、定線、推流，初步掌握受混合影響的水位流量關(guān)系的數(shù)據(jù)處理方法；懸移質(zhì)泥沙數(shù)據(jù)處理的定線方法。并能進(jìn)一步了解測(cè)驗(yàn)工作與數(shù)據(jù)處理工作的互相關(guān)系。4 .對(duì)習(xí)題或作業(yè)的要求(1)目的：習(xí)題或作業(yè)是使學(xué)生鞏固和加深理解所學(xué)的基本概念、基本原理和基本方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力、提高計(jì)算及繪圖的技能、訓(xùn)練嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作鳳的重要環(huán)節(jié)，是完成工程師的基本訓(xùn)練必不可少的。(2)要求：學(xué)生應(yīng)認(rèn)真對(duì)待習(xí)題或作業(yè)，要有實(shí)戰(zhàn)的觀念。具體要求如下：1)計(jì)算正確，并按規(guī)范的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，達(dá)到符合生產(chǎn)上的要求；2)圖幅安排合理，繪圖達(dá)到

6、清楚美觀；3) 字跡清楚，說明完備；4)習(xí)題安排、習(xí)題布置采取下列四種方式：5)結(jié)合講課布置習(xí)題。6) 設(shè)習(xí)題課，在習(xí)題課中布置(數(shù)據(jù)處理部分作業(yè))。7) 結(jié)合課程設(shè)計(jì)布置。8) 部分習(xí)題可在教學(xué)實(shí)習(xí)中完成。十、多媒體教學(xué)手段運(yùn)用的內(nèi)容、要求及占用學(xué)時(shí)(或?qū)W時(shí)比例)采用Authwere7.0軟件平臺(tái)制作的多媒體教學(xué)課件，Windows2000或X眩持即可。約75%內(nèi)容需要使用。十一、教材及參考書英語教材：XieYuebo,«CollectionofWaterInformationandDataProcessing»,自編教材，第二版，2004.03o中文教材：謝悅波，水文測(cè)

7、驗(yàn)學(xué)，國家“十五”重點(diǎn)教材，待出版。參考書：(1)水利部水文司，水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范，南京，河海大學(xué)出版社，1994.7(2)水利部水文司，ISO標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)16,明渠水流測(cè)量，北京，中國科學(xué)技術(shù)出版社，1992.8(3)水利部水文司，水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范，北京，中國水利水電出版社，1998.11(4)詹道江，葉守則合編，工程水文學(xué)，北京，中國水利水電出版社，1999.11(5)水利部水文局，國標(biāo)水文測(cè)驗(yàn)名詞與術(shù)語，北京，中國計(jì)劃出版社，1987.12(6)水利部水文局，水文站網(wǎng)規(guī)劃譯文集，北京，中國計(jì)劃出版社，1986.11(7)胡鳳彬等，濕潤(rùn)地區(qū)水文站網(wǎng)規(guī)劃論文選集，南京，河海大學(xué)出版社，1989.7(8)

8、胡鳳彬，水文站網(wǎng)規(guī)劃，南京，河海大學(xué)出版社，1993.4(9)林傳真、舒大興參，流量測(cè)驗(yàn)譯文集，北京，科學(xué)技術(shù)出版社，1992.5(10) WMIOGuidetoHydrologicalPractices,Vol.1,DataAcquisitionandProcessing,北京，水利電力出版社，1987.11(11) WMOGuidetoHydrologicalPractices，Vol.1，Analysis，F(xiàn)orecasting，andotherApplications,北京，水利電力出版社，1988.4(12) 長(zhǎng)委水文局，水文測(cè)驗(yàn)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文選集，貴陽，貴州人民出版社，1983.7

9、(13) 長(zhǎng)委水文局，水文測(cè)驗(yàn)誤差研究文集，貴陽，貴州人民出版社，1984.6(14) 長(zhǎng)委水文局，水文測(cè)驗(yàn)誤差研究文集(二)，北京，學(xué)術(shù)期刊出版社，1987.10(15)詹道江、謝悅波合編，古洪水研究及應(yīng)用。北京，水力電力出版社，2000.10十二、考核方式考試。十三、教學(xué)大綱說明(說明包括：課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)，與其他課程或教學(xué)環(huán)節(jié)的分工和聯(lián)系，以及其他要說明的問題。)大綱中包括必修和選修兩部分：1至7章為必修課內(nèi)容，3.4節(jié)、第8章為選修內(nèi)容。1 .緒論扼要的闡述水信息采集的任務(wù)、工作內(nèi)容、發(fā)展概況，使同學(xué)明確本課程的研究對(duì)象及在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用，從而使學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)樹立正確的認(rèn)識(shí)與態(tài)

10、度。2 .水文測(cè)驗(yàn)站網(wǎng)及測(cè)站(1)水文站網(wǎng)、水質(zhì)站網(wǎng)一一講清“測(cè)站”與“站網(wǎng)”兩個(gè)慨念(及其區(qū)別與聯(lián)系)，著重介紹流量站網(wǎng)布設(shè)的原則，其他作一般介紹；(2)水信息采集河段選擇與查勘一一河段選擇作為本章講解的重點(diǎn)，并著重講清“測(cè)站控制”概念。一般介紹河段查勘的內(nèi)容、步驟。(3)測(cè)站設(shè)立一一著重介紹斷面布設(shè)的要求。3 .實(shí)時(shí)水信息的采集3.1 水位(1)著重講“基面”與水位觀測(cè)的關(guān)系。(2)水位觀測(cè)設(shè)備和方法一一著重介紹機(jī)械型自記水位計(jì)的基本原理，其結(jié)構(gòu)等在實(shí)驗(yàn)課講解。(3)水位觀測(cè)成果的計(jì)算及水位數(shù)據(jù)的處理為本章重點(diǎn)。著重講日平均水位計(jì)算的方法及適用條件，水位頻率表統(tǒng)計(jì)。講清保證率水位的概念，并

11、結(jié)合做習(xí)題，掌握水文觀測(cè)數(shù)據(jù)整理及數(shù)據(jù)處理。3.2 流量(1)流量概述般敘述流量測(cè)量的目的，方法(分類)，講清流量定義，著重講測(cè)流次數(shù)確定的原則。(2)流速面積法測(cè)定流量1)斷面測(cè)量一一掌握各扼要介紹水深、起點(diǎn)距測(cè)量的方法，(有的使用的儀器已在測(cè)量學(xué)課程中介紹，有的放在實(shí)驗(yàn)課上詳細(xì)介紹)，著重講解測(cè)深垂線布設(shè)的原則及測(cè)距誤差的分析；介紹測(cè)深偏角改正及水位漲落改正的基本原理和方法，大斷面計(jì)算的方法。結(jié)合作習(xí)題掌握大斷面計(jì)算方法2）流速測(cè)量一一流速分布，本章重點(diǎn)之一，講清“流速脈動(dòng)”、“流量?！钡母拍?，從水力學(xué)觀點(diǎn)，重點(diǎn)分析流速分布的規(guī)律；一般介紹，流向測(cè)量的目的、使用的儀器、施測(cè)方法、及數(shù)據(jù)整理

12、方法。3）流速儀測(cè)流一一為本章重點(diǎn)。A重點(diǎn)講述流速儀的流量計(jì)算方法，結(jié)合布置習(xí)題，要求掌握流量計(jì)算的方法；B分析流速系數(shù)，加深了解流速分布研究的意義；C講清“相應(yīng)水位”的概念及計(jì)算方法。4）比降面積法測(cè)流一一說明重要性與作用，可作為一般介紹。5）多普勒剖面測(cè)流儀一一簡(jiǎn)要介紹使用原理。6）浮標(biāo)法測(cè)流一一介紹浮標(biāo)測(cè)流的原理及流量計(jì)算方法；浮標(biāo)系數(shù)的確定作一般介紹。7）航空測(cè)流法一一簡(jiǎn)要介紹航空測(cè)流法的原理。8）積寬法測(cè)流一一講清積寬法測(cè)流的概念。著重介紹動(dòng)船法測(cè)流的基本原理；流量計(jì)算及有關(guān)改正系數(shù)作一般介紹。纜道積寬法測(cè)流流量計(jì)算及有關(guān)改正系數(shù)作一般介紹。水力學(xué)法測(cè)定流量1）量水建筑物測(cè)流一一著重

13、介紹量水建筑物測(cè)流的特點(diǎn)，各種方法作一般的介紹。2）水電站蝸輪測(cè)流一一主要介紹蝸殼測(cè)流的原理，水電站測(cè)流的其他方法也順便的簡(jiǎn)介?；瘜W(xué)法測(cè)定流量介紹其測(cè)流的原理。（5）物理法測(cè)定流量一一介紹其測(cè)流的原理。1）超聲波法測(cè)流一一介紹其測(cè)流的原理。2）化學(xué)法測(cè)流一一介紹其測(cè)流的原理。3）電磁法測(cè)流一一介紹其測(cè)流的原理。3.3 泥沙測(cè)驗(yàn)（1）扼要敘述泥沙測(cè)驗(yàn)的目的、內(nèi)容、河流泥沙來源及影響因素，河流泥沙分類，舉例加以說明，以認(rèn)識(shí)泥沙測(cè)驗(yàn)的重要性。（2）河流泥沙運(yùn)動(dòng)特性一一扼要敘述泥沙脈動(dòng)，懸沙分布，并與流速脈動(dòng)及分布聯(lián)系，講清“全沙”的概念。（3）懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)為本章重點(diǎn)。簡(jiǎn)要介紹懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)的儀器，

14、結(jié)合實(shí)驗(yàn)課參觀介紹詳細(xì)了解各種儀器的結(jié)構(gòu)；懸移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)及輸沙率計(jì)算為重點(diǎn)；懸移質(zhì)單沙測(cè)驗(yàn)一一講清“單沙”的概念，單沙測(cè)次的確定；懸沙水樣處理一一簡(jiǎn)要敘述，綜合在實(shí)習(xí)過程中，掌握其方法、步驟等。（4）推移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)及河床質(zhì)測(cè)驗(yàn)一一本節(jié)作一般簡(jiǎn)要介紹、或讓學(xué)生自學(xué)；講清“基本輸沙率”慨念(5)泥沙顆粒分析一一直接分析法作簡(jiǎn)要敘述。3.4 潮水河水信息采集*(此章屬于一般選修內(nèi)容)(1)講清潮沙、潮流現(xiàn)象的一些概念或定義，介紹“潮流界”“潮區(qū)界”兩概念。著重分析潮汐成因，它與測(cè)流的關(guān)系；其它一般介紹。(2)潮水位觀測(cè)及數(shù)據(jù)處理著重介紹“時(shí)差訂正”“潮位訂正”及“月潮間隙”。(3)潮流量測(cè)驗(yàn)與計(jì)

15、算為本章重點(diǎn)。著重介紹潮流量測(cè)驗(yàn)、計(jì)算與一般河道流量測(cè)驗(yàn)、計(jì)算的不同之處。(4)潮流量數(shù)據(jù)處理著重介紹其基本原理，方法作一般介紹。(5)潮輸沙率測(cè)驗(yàn)與計(jì)算一一可與潮流量測(cè)驗(yàn)計(jì)算比較，并與一般河道輸沙率測(cè)驗(yàn)對(duì)照，簡(jiǎn)要介紹。3.5 水質(zhì)信息米集(1)掌握水質(zhì)監(jiān)測(cè)的基本方法；了解地面水采樣、水體污染源調(diào)查的過程。3.6 水信息采集自動(dòng)遙測(cè)技術(shù)(1)掌握自動(dòng)遙測(cè)技術(shù)的基本原理及要求；(2)了解國內(nèi)外自動(dòng)遙測(cè)技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)。3.7遙感、衛(wèi)星技術(shù)在水信息采集中的應(yīng)用了解遙感、衛(wèi)星技術(shù)在水信息采集中的應(yīng)用；(2)掌握遙感、衛(wèi)星技術(shù)在水信息采集中的原理和方法。實(shí)測(cè)期以前水文信息的采集歷史洪水調(diào)查(1)講清歷史

16、洪水調(diào)查在我國應(yīng)用的意義及可能性；(2)掌握歷史洪水的調(diào)查方法。古洪水研究了解古洪水一一真實(shí)地給出流域上大洪水的編年史，研究的意義；(2)掌握古洪水研究的原理和方法；(3)主要掌握古洪水平流沉積物(Slackwater)的方法；采用古洪水平流沉積尖滅端進(jìn)行古洪水水位的確定；(51)區(qū)分洪水的現(xiàn)代均衡斷面、古洪水行洪時(shí)期的均衡斷面及古洪水次洪斷面。歷史洪水、古洪水的流量確定(1)要求了解在無水文測(cè)站條件下，采用幾種特殊的方法如：水位流量關(guān)系曲線法、比降面積法、控制斷面法、水力學(xué)模型法等較為準(zhǔn)確的確定歷史洪水、古洪水的流量。水信息采集誤差分析(1)要求：1)通過誤差理論的學(xué)習(xí)，結(jié)合流速面積法，初步

17、了解和掌握誤差傳播分析；2)掌握測(cè)流方法的精簡(jiǎn)分析。(2)誤差分類一一介紹系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差，常用幾種誤差：絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差、精度、標(biāo)準(zhǔn)差，相對(duì)均方誤差的定義。(3)理論誤差一一誤差的概率分布：正態(tài)分布與t分布簡(jiǎn)介，隨機(jī)誤差的傳播理論。(4)誤差方程及應(yīng)用一一流速面積法測(cè)流的誤差，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織推薦的各種不確定度，量水堰測(cè)流的誤差。(5)系統(tǒng)誤差分析方法一一從頻率分析，從隨機(jī)誤差特性分析、t檢驗(yàn)法、符號(hào)檢驗(yàn)法、流量計(jì)算方法的系統(tǒng)誤差。(6)綜合誤差的分析和估算一一幾種隨機(jī)誤差的綜合、系統(tǒng)誤差的綜合，系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合，舉例。(7)測(cè)流方法的精簡(jiǎn)分析一一有精測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，常測(cè)法的精簡(jiǎn)分析，無

18、精測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，常測(cè)法的精簡(jiǎn)分析，簡(jiǎn)測(cè)法的精簡(jiǎn)分析，流量間測(cè)的分析。(8)著重介紹水中分析法的基本原理(包括半粒徑計(jì)、比重計(jì)、移液管法等)；介紹消光法的基本原理；泥沙顆粒分析成果計(jì)算一一著重了解公式中各種符號(hào)的意義；結(jié)合進(jìn)行顆分的實(shí)驗(yàn)，掌握水中分析法進(jìn)行泥沙顆分的方法及計(jì)算。流量數(shù)據(jù)處理(1)簡(jiǎn)述流量數(shù)據(jù)處理的目的、途徑、工作內(nèi)容。水位流量關(guān)系的分析一一為本章重點(diǎn)之一。講清“穩(wěn)定”與“不穩(wěn)定”水位流量關(guān)系的概念，與測(cè)站控制的關(guān)系；重點(diǎn)分析人工渠道的水位流量關(guān)系，推出水位與流速、面積、流量的關(guān)系式；由一般水位與流速、面積、流量的關(guān)系式，引用至天然河道分析天然河道的穩(wěn)定與不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系的特性。要求學(xué)生能掌握這些特性，以便于定線時(shí)考慮。受各種因素影響的水位流量關(guān)系為本章重點(diǎn)之一。著重介紹各種影響因素的水位流量關(guān)系的基本原理一一導(dǎo)出其數(shù)據(jù)處理的基本方程式(水力因素型)，并對(duì)受沖淤及混合影響的水位流量關(guān)系分析，其他作一般敘述。天然河道水位流量關(guān)