清華大學(xué)水文信息技術(shù)緒論課件

1、1水信息技術(shù)水信息技術(shù)Hydrologic information technology2u課程性質(zhì)課程性質(zhì) 水信息技術(shù)先前稱水文測驗學(xué)。它和水文學(xué)原理、 水文預(yù)報、 水文計算與水利計算等一起，構(gòu)成了水文水資源專業(yè)的核心課程。 水文學(xué)是水利的基礎(chǔ)，而水文測驗又是水文學(xué)的基礎(chǔ)。 水情預(yù)報、水質(zhì)預(yù)報、水資源評價、水工程的規(guī)劃、設(shè)計、運行管理以及防汛、抗旱等都離不開水文測驗的支撐。3u課程目的課程目的 通過該課程的學(xué)習(xí)，掌握水信息采集的規(guī)程與方法；掌握水文資料整編的基本原理與方法；了解水文站網(wǎng)相關(guān)知識；了解水文自動測報系統(tǒng)相關(guān)知識。4u使用教材使用教材水信息技術(shù)，謝悅波，2009/1 ，第一版。u參

2、考書參考書 水文測驗學(xué)，趙自貢，2005/9，第一版 。水文信息技術(shù)，魏文秋，2003/2，第一版 。5緒緒 論論本章內(nèi)容 u水信息u水信息技術(shù)u水信息技術(shù)的主要內(nèi)容u水文自動測報系統(tǒng)6 與水有關(guān)的（如水文、氣象、水力學(xué)和水文地質(zhì)等方面）信息。 一、水信息一、水信息 hydrologic information水信息水信息雨情信息水情信息地下水信息水位、流量、蓄水量等降水量等地下水的水位、埋深、流量、水質(zhì)等7 在實際工作中，水信息包括水文站網(wǎng)、水資源監(jiān)測與評價、水文監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測與評價、水文情報預(yù)報等業(yè)務(wù)。8二、水信息技術(shù)二、水信息技術(shù) hydrologic information techn

3、ology對水信息進(jìn)行搜集、處理、儲存、檢索的技術(shù)。 l搜集搜集 l處理處理 l儲存儲存 l檢索檢索 駐測、巡測、間測、水文調(diào)查。水文資料的整編。印成水文年鑒或建成水信息數(shù)據(jù)庫。計算機(jī)查詢。9l站網(wǎng)規(guī)劃與測站設(shè)立 三、水信息技術(shù)的主要內(nèi)容三、水信息技術(shù)的主要內(nèi)容l水文測驗方法的研究、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂l測站上的觀測（駐測）l巡測、間測、水文調(diào)查l水信息數(shù)據(jù)處理101、站網(wǎng)規(guī)劃與測站設(shè)立、站網(wǎng)規(guī)劃與測站設(shè)立 l站網(wǎng)規(guī)劃站網(wǎng)規(guī)劃l規(guī)劃原則規(guī)劃原則擬定和選擇水文站合理布局的方案。 用最經(jīng)濟(jì)的站數(shù)，把各個水文站布設(shè)在恰當(dāng)?shù)奈恢?，以掌握整個流域（或地區(qū)）的水文要素的變化規(guī)律。 112、水文測驗方法的研究、技

4、術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂水文測驗方法的研究、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂 研究和制定準(zhǔn)確、及時、完整、經(jīng)濟(jì)地觀測各水文要素和整理水文資料的方法，改進(jìn)、完善原有的方法； 制訂統(tǒng)一的水文測驗時制、度量單位、精度要求、計算方法、工作程序等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使分散的各個水文測站得到的各項資料能在同一基礎(chǔ)上進(jìn)行比較和綜合分析。123、測站上的觀測測站上的觀測 在站上觀測：水位、流量、泥沙、水質(zhì)、水溫、冰情、降水量、蒸發(fā)量、土壤含水量、地下水位等。 若有特殊要求，另增觀測項目：水庫淤積、水庫異重流、塌岸、波浪等觀測。134、巡測、水文調(diào)查、巡測、水文調(diào)查 對無需駐測的，定期作巡測。包括枯季和冰期的流量測驗，汛期跟蹤洪水的測驗，定期水質(zhì)取樣

5、等。 水文調(diào)查包括測站附近河段和以上流域內(nèi)的蓄水量、引進(jìn)引出水量、滯洪、分洪、決口及人類活動影響水情情況的常規(guī)調(diào)查，歷史上特大暴雨洪水、枯水、暴雨的特殊調(diào)查等，這些調(diào)查所得的結(jié)果為分析還原水量、檢查觀測資料的質(zhì)量、延長觀測資料系列等提供幫助。145、水文信息數(shù)據(jù)處理、水文信息數(shù)據(jù)處理 主要內(nèi)容：考證、審核原始資料，編制圖表，資料合理性檢查，編制整編說明書等。 按照科學(xué)的方法、統(tǒng)一的格式、規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，對測得的水位、流量等資料進(jìn)行整理、分析，加工成系統(tǒng)、完整、可靠的成果。 15水信息數(shù)據(jù)處理水信息數(shù)據(jù)處理16 經(jīng)過處理后水信息稱為整編成果，將整編成果刊印成水文年鑒或建成水信息數(shù)據(jù)庫。 水信息儲存的

6、目的是為了供相關(guān)生產(chǎn)部門檢索并使用。 17水文年鑒水文年鑒 hydrological yearbook18水文年鑒水文年鑒 我國自1958年統(tǒng)一按流域水系編排卷冊刊印。 國家布設(shè)的水文站網(wǎng)，其觀測記錄經(jīng)過整編后，由主管單位逐年刊布成冊，成為水文年鑒。 水文年鑒分水系、干支流及上下游，每年刊布一次，全國共分10 卷，74 冊。19第1卷 黑龍江流域水文資料 共5冊 第2卷 遼河流域水文資料 共4冊 第3卷 海河流域水文資料 共7冊 第4卷 黃河流域水文資料 共8冊 第5卷 淮河流域水文資料 共7冊 第6卷 長江流域水文資料 共20冊 第7卷 浙閩臺河流水文資料 共6冊 第8卷 珠江流域水文資料

7、共10冊 第9卷 藏南滇西河流水文資料 共2冊 第10卷 內(nèi)陸河湖水文資料 共6冊 20水文年鑒中內(nèi)容：水文年鑒中內(nèi)容： u 資料說明部分。包括水位、水文站一覽表；地下水測站一覽表；降水量、水面蒸發(fā)量測站一覽表；水位、水文、地下水測站分布圖；降水量、水面蒸發(fā)量測站分布圖等。u 正文部分。各站的水位、流量、泥沙、水溫、冰凌、水化學(xué)、地下水、降水量、蒸發(fā)量、水文調(diào)查等資料。 u 水文年鑒卷冊索引圖；21四、水文自動測報系統(tǒng)四、水文自動測報系統(tǒng) automatic system of hydrologic data1、水文自動測報系統(tǒng)、水文自動測報系統(tǒng) 應(yīng)用遙測、遙感、現(xiàn)代通信、計算機(jī)技術(shù)，完成江河

8、、流域的降水量、水位、流量、閘門開度等數(shù)據(jù)的實時采集、報送和處理的系統(tǒng)。2、系統(tǒng)的主要組成、系統(tǒng)的主要組成遙測站 ；中心站 ； 信道。22遙測站中心站集合轉(zhuǎn)發(fā)站水文自動測報系統(tǒng)的兩種基本結(jié)構(gòu)水文自動測報系統(tǒng)的兩種基本結(jié)構(gòu)23 自動收集雨量、水位等實時數(shù)據(jù)。在中心站的控制下，將數(shù)據(jù)傳到中心站。l遙測站遙測站 remote telemetry station 遙測站的儀器：雨量計、水位計、編碼器、數(shù)傳機(jī)、電臺和電源設(shè)備等。一般在有人管理、無人操作情況下進(jìn)行。 24遙測站的功能框圖遙測站的功能框圖電源傳感器編碼傳輸控制記錄/儲存 信道調(diào)制、解調(diào)發(fā)送接收水文數(shù)據(jù)的測量將水文數(shù)據(jù)變換成數(shù)字信號把數(shù)字信號

9、變成載波信號把載波信號恢復(fù)成數(shù)字信號對數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收全過程進(jìn)行控制傳感器編碼編碼傳輸控制傳輸控制調(diào)制調(diào)制解調(diào)解調(diào)25 集中各遙測站的水文數(shù)據(jù)，進(jìn)行計算整理、洪水預(yù)報、水利調(diào)度。l 中心站中心站 center station 根據(jù)流域面積及部門的需要可配置多級控制中心。中心站主要設(shè)備有通信電臺和計算機(jī)等。 26電源數(shù)據(jù)處理中心站的功能框圖中心站的功能框圖調(diào)制解調(diào)發(fā)送接收 信道傳輸控制解碼差錯控制數(shù)據(jù)儲存檢索報警數(shù)據(jù)顯示發(fā)現(xiàn)和糾正數(shù)據(jù)在傳輸過程中發(fā)生的差錯當(dāng)出現(xiàn)水文數(shù)據(jù)超過警戒值、設(shè)備故障等異常情況時發(fā)出報警信號對水文數(shù)據(jù)整理、打印、存貯，進(jìn)行預(yù)報和調(diào)度作業(yè)等差錯控制差錯控制數(shù)據(jù)處理報警27 連

10、接遙測站與中心站之間的傳輸線，有線和無線兩類 。l 信道信道 information transmission channel 無線常用超短波。通信距離超過50km，或有高山阻擋時，設(shè)置中繼站。 有線為專線或公用電話線。抗干擾性強(qiáng)，使用方便可靠。但設(shè)備成本隨距離而增加，容易損壞。28 3、水文自動測報系統(tǒng)的設(shè)備、水文自動測報系統(tǒng)的設(shè)備 傳感器 通信設(shè)備 遙測終端機(jī) 中繼機(jī) 前置通信控制機(jī) 輔助設(shè)備 中心站配置的設(shè)備29 其它傳感器。如 進(jìn)行流量、含沙量、蒸發(fā)量、降雪量、土壤含水量、風(fēng)向風(fēng)力、氣溫、濕度等水文氣象參數(shù)測量的傳感器以及水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備。 雨量傳感器；水位計傳感器； 類型類型 u 傳感器

11、傳感器（包括編碼器、顯示部分） 作用作用 感受被測量量，并將該量值轉(zhuǎn)換成增量式、編碼式、模擬量式或數(shù)字式等不同形式的輸出。30u 通信設(shè)備通信設(shè)備 包括：調(diào)制解調(diào)器、收發(fā)信機(jī)、天線三種設(shè)備。u 遙測終端機(jī)遙測終端機(jī) telemetry terminal meter 作用作用 完成水文數(shù)據(jù)采集、存貯、顯示、傳輸控制。它與無線電臺或有線信道連接，完成數(shù)據(jù)傳輸。31自報式終端機(jī) self-reporting system 自報式終端機(jī)：當(dāng)某一水文數(shù)據(jù)增減變化（如雨量增加1mm，水位變化1cm）時或達(dá)到設(shè)定的時間間隔時，即采集、存貯和發(fā)送數(shù)據(jù)。 查詢應(yīng)答式終端機(jī)polling-answer back system 混合式終端機(jī) mixing system 類型類型32 查詢應(yīng)答式終端機(jī)：當(dāng)中心站召測本站時，立即采集實測數(shù)據(jù)，并向中心站發(fā)送。 混合式終端機(jī)：兼有自報式和查詢應(yīng)答式終端機(jī)。33u 中繼機(jī)中繼機(jī) relay station 中繼站的核心設(shè)備。用于轉(zhuǎn)發(fā)中心站的指令和遙測站的數(shù)據(jù)信號。u 前置通信控制機(jī)