清華大學水文信息技術緒論課件

1、1水信息技術水信息技術Hydrologic information technology2u課程性質課程性質 水信息技術先前稱水文測驗學。它和水文學原理、 水文預報、 水文計算與水利計算等一起，構成了水文水資源專業(yè)的核心課程。 水文學是水利的基礎，而水文測驗又是水文學的基礎。 水情預報、水質預報、水資源評價、水工程的規(guī)劃、設計、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 通過該課程的學習，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；了解水文站網相關知識；了解水文自動測報系統(tǒng)相關知識。4u使用教材使用教材水信息技術，謝悅波，2009/1 ，第一版。u參

2、考書參考書 水文測驗學，趙自貢，2005/9，第一版 。水文信息技術，魏文秋，2003/2，第一版 。5緒緒 論論本章內容 u水信息u水信息技術u水信息技術的主要內容u水文自動測報系統(tǒng)6 與水有關的（如水文、氣象、水力學和水文地質等方面）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、水質等7 在實際工作中，水信息包括水文站網、水資源監(jiān)測與評價、水文監(jiān)測、水質監(jiān)測與評價、水文情報預報等業(yè)務。8二、水信息技術二、水信息技術 hydrologic information techn

3、ology對水信息進行搜集、處理、儲存、檢索的技術。 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、水文調查。水文資料的整編。印成水文年鑒或建成水信息數據庫。計算機查詢。9l站網規(guī)劃與測站設立 三、水信息技術的主要內容三、水信息技術的主要內容l水文測驗方法的研究、技術標準的制訂l測站上的觀測（駐測）l巡測、間測、水文調查l水信息數據處理101、站網規(guī)劃與測站設立、站網規(guī)劃與測站設立 l站網規(guī)劃站網規(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。 用最經濟的站數，把各個水文站布設在恰當的位置，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、術標準的制訂水文測驗方法的研究、技術標準的制訂 研究和制定準確、及時、完整、經濟地觀測各水文要素和整理水文資料的方法，改進、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、工作程序等技術標準，使分散的各個水文測站得到的各項資料能在同一基礎上進行比較和綜合分析。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、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、水文調查、巡測、水文調查 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，定期水質取樣

5、等。 水文調查包括測站附近河段和以上流域內的蓄水量、引進引出水量、滯洪、分洪、決口及人類活動影響水情情況的常規(guī)調查，歷史上特大暴雨洪水、枯水、暴雨的特殊調查等，這些調查所得的結果為分析還原水量、檢查觀測資料的質量、延長觀測資料系列等提供幫助。145、水文信息數據處理、水文信息數據處理 主要內容：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。 按照科學的方法、統(tǒng)一的格式、規(guī)范的標準，對測得的水位、流量等資料進行整理、分析，加工成系統(tǒng)、完整、可靠的成果。 15水信息數據處理水信息數據處理16 經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據庫。 水信息儲存的

6、目的是為了供相關生產部門檢索并使用。 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。 國家布設的水文站網，其觀測記錄經過整編后，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 內陸河湖水文資料 共6冊 20水文年鑒中內容：水文年鑒中內容： 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、地下水、降水量、蒸發(fā)量、水文調查等資料。 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) 應用遙測、遙感、現(xiàn)代通信、計算機技術，完成江河

8、、流域的降水量、水位、流量、閘門開度等數據的實時采集、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發(fā)站水文自動測報系統(tǒng)的兩種基本結構水文自動測報系統(tǒng)的兩種基本結構23 自動收集雨量、水位等實時數據。在中心站的控制下，將數據傳到中心站。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、數傳機、電臺和電源設備等。一般在有人管理、無人操作情況下進行。 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 信道調制、解調發(fā)送接收水文數據的測量將水文數據變換成數字信號把數字信號

9、變成載波信號把載波信號恢復成數字信號對數據的發(fā)送和接收全過程進行控制傳感器編碼編碼傳輸控制傳輸控制調制調制解調解調25 集中各遙測站的水文數據，進行計算整理、洪水預報、水利調度。l 中心站中心站 center station 根據流域面積及部門的需要可配置多級控制中心。中心站主要設備有通信電臺和計算機等。 26電源數據處理中心站的功能框圖中心站的功能框圖調制解調發(fā)送接收 信道傳輸控制解碼差錯控制數據儲存檢索報警數據顯示發(fā)現(xiàn)和糾正數據在傳輸過程中發(fā)生的差錯當出現(xiàn)水文數據超過警戒值、設備故障等異常情況時發(fā)出報警信號對水文數據整理、打印、存貯，進行預報和調度作業(yè)等差錯控制差錯控制數據處理報警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，設置中繼站。 有線為專線或公用電話線。抗干擾性強，使用方便可靠。但設備成本隨距離而增加，容易損壞。28 3、水文自動測報系統(tǒng)的設備、水文自動測報系統(tǒng)的設備 傳感器 通信設備 遙測終端機 中繼機 前置通信控制機 輔助設備 中心站配置的設備29 其它傳感器。如 進行流量、含沙量、蒸發(fā)量、降雪量、土壤含水量、風向風力、氣溫、濕度等水文氣象參數測量的傳感器以及水質監(jiān)測設備。 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，并將該量值轉換成增量式、編碼式、模擬量式或數字式等不同形式的輸出。30u 通信設備通信設備 包括：調制解調器、收發(fā)信機、天線三種設備。u 遙測終端機遙測終端機 telemetry terminal meter 作用作用 完成水文數據采集、存貯、顯示、傳輸控制。它與無線電臺或有線信道連接，完成數據傳輸。31自報式終端機 self-reporting system 自報式終端機：當某一水文數據增減變化（如雨量增加1mm，水位變化1cm）時或達到設定的時間間隔時，即采集、存貯和發(fā)送數據。 查詢應答式終端機polling-answer back system 混合式終端機 mixing system 類型類型32 查詢應答式終端機：當中心站召測本站時，立即采集實測數據，并向中心站發(fā)送。 混合式終端機：兼有自報式和查詢應答式終端機。33u 中繼機中繼機 relay station 中繼站的核心設備。用于轉發(fā)中心站的指令和遙測站的數據信號。u 前置通信控制機