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文檔簡介
1、第三章第三章 水文信息采集與處理水文信息采集與處理內(nèi)內(nèi) 容容:u3.1 測站與站網(wǎng)測站與站網(wǎng)u3.2 水位觀測與計(jì)算水位觀測與計(jì)算u3.3 流量測驗(yàn)流量測驗(yàn)u3.4 泥沙測驗(yàn)與計(jì)算泥沙測驗(yàn)與計(jì)算u3.5 水文數(shù)據(jù)處理水文數(shù)據(jù)處理重重 點(diǎn)點(diǎn):流量計(jì)算;流量計(jì)算;水位流量關(guān)系曲線;水位流量關(guān)系曲線;水位流量關(guān)系曲線的延長水位流量關(guān)系曲線的延長 難難 點(diǎn)點(diǎn): 流量計(jì)算流量計(jì)算 水文流量關(guān)系曲線及其延長水文流量關(guān)系曲線及其延長水文信息的采集與處理即測量、計(jì)算各種水水文信息的采集與處理即測量、計(jì)算各種水文信息并對其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程文信息并對其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程水文信息的采集方式有兩種:水文事件發(fā)生水文
2、信息的采集方式有兩種:水文事件發(fā)生時進(jìn)行實(shí)際觀測;水文事件發(fā)生后通過調(diào)時進(jìn)行實(shí)際觀測;水文事件發(fā)生后通過調(diào)查獲得信息查獲得信息3.1 測站與站網(wǎng)測站與站網(wǎng)一一 測站與站網(wǎng)測站與站網(wǎng)u在流域內(nèi)一定地點(diǎn)在流域內(nèi)一定地點(diǎn)(斷面斷面)按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對所需水文要按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對所需水文要素作系統(tǒng)觀測并處理為即時觀測信息,這些指定的點(diǎn)素作系統(tǒng)觀測并處理為即時觀測信息,這些指定的點(diǎn)稱為稱為測站測站。所觀測的。所觀測的水文要素水文要素包括水位、流量、泥沙、包括水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、水質(zhì)、冰凌、地下水位等降水、蒸發(fā)、水溫、水質(zhì)、冰凌、地下水位等u測站分類測站分類l按主要觀測項(xiàng)目分為水位站、流量站(也稱
3、水文站)、按主要觀測項(xiàng)目分為水位站、流量站(也稱水文站)、雨量站、蒸發(fā)站等;雨量站、蒸發(fā)站等;l按測站性質(zhì)分:基本站、專用站按測站性質(zhì)分:基本站、專用站基本站基本站:由國家統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)立的,為國民經(jīng)濟(jì)各方面的:由國家統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)立的,為國民經(jīng)濟(jì)各方面的需要服務(wù),對水文要素進(jìn)行較長期、系統(tǒng)的觀測,資需要服務(wù),對水文要素進(jìn)行較長期、系統(tǒng)的觀測,資料編成料編成水文年鑒水文年鑒刊布或以其他形式長期保存刊布或以其他形式長期保存專用站專用站:為科學(xué)研究,工程建設(shè)、運(yùn)行管理等某種專門:為科學(xué)研究,工程建設(shè)、運(yùn)行管理等某種專門目的或用途由某些部門自行設(shè)立的目的或用途由某些部門自行設(shè)立的兩者相輔相成,專用站在面上輔
4、助基本站,而基本站在兩者相輔相成,專用站在面上輔助基本站,而基本站在時間系列上輔助了專用站時間系列上輔助了專用站u 水文測站在地理上的分布網(wǎng)稱為水文測站在地理上的分布網(wǎng)稱為水文站網(wǎng)水文站網(wǎng)u 水文站網(wǎng)的作用:在流域內(nèi)的一些適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)站觀水文站網(wǎng)的作用:在流域內(nèi)的一些適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)站觀測,對所得水文資料進(jìn)行整理分析,就可以內(nèi)插出流測,對所得水文資料進(jìn)行整理分析,就可以內(nèi)插出流域內(nèi)任何地點(diǎn)的水文要素的特征值域內(nèi)任何地點(diǎn)的水文要素的特征值u 測站在地區(qū)分布的科學(xué)性、合理性、最優(yōu)化等問題,測站在地區(qū)分布的科學(xué)性、合理性、最優(yōu)化等問題,是水文站網(wǎng)規(guī)劃的任務(wù)是水文站網(wǎng)規(guī)劃的任務(wù)二二 水文測站的設(shè)立水文測站的設(shè)
5、立u 建站包括建站包括選擇測驗(yàn)河段選擇測驗(yàn)河段和和布設(shè)觀測斷面布設(shè)觀測斷面l 選擇測驗(yàn)河段:選擇測驗(yàn)河段:在保證工作安全和測驗(yàn)精度的條件下,在保證工作安全和測驗(yàn)精度的條件下,利于簡化觀測和資料整理工作。要求測站的水位與流量利于簡化觀測和資料整理工作。要求測站的水位與流量關(guān)系比較穩(wěn)定,從而可據(jù)水位推求流量,減輕測驗(yàn)工作。關(guān)系比較穩(wěn)定,從而可據(jù)水位推求流量,減輕測驗(yàn)工作。盡量選擇河道順直、河床穩(wěn)定、水流集中,便于布設(shè)測盡量選擇河道順直、河床穩(wěn)定、水流集中,便于布設(shè)測驗(yàn)設(shè)施的河段驗(yàn)設(shè)施的河段l布設(shè)觀測斷面:布設(shè)觀測斷面:布設(shè)基線、水準(zhǔn)點(diǎn)和各種斷面(基本水布設(shè)基線、水準(zhǔn)點(diǎn)和各種斷面(基本水尺斷面、流速
6、儀測流斷面、浮標(biāo)測流斷面及比降斷面尺斷面、流速儀測流斷面、浮標(biāo)測流斷面及比降斷面水文測站水文測站基線布設(shè)與斷面布設(shè)示意圖基線布設(shè)與斷面布設(shè)示意圖比降上斷面比降上斷面 上比降水尺上比降水尺 浮標(biāo)上斷面浮標(biāo)上斷面 流速儀測流斷面流速儀測流斷面 浮標(biāo)下斷面浮標(biāo)下斷面比降下斷面比降下斷面基線基線 L M B A D 基本水尺斷面基本水尺斷面 浮標(biāo)投放斷面浮標(biāo)投放斷面 基本水尺斷面基本水尺斷面 其上設(shè)立基本水尺,用來進(jìn)行水位觀測其上設(shè)立基本水尺,用來進(jìn)行水位觀測 流速儀測流斷面流速儀測流斷面 應(yīng)與基本水尺斷面重合,不能重合時,應(yīng)與基本水尺斷面重合,不能重合時,亦不應(yīng)相距過遠(yuǎn)亦不應(yīng)相距過遠(yuǎn) 浮標(biāo)測流斷面浮
7、標(biāo)測流斷面 共有上、中、下三個斷面,中斷面一般為共有上、中、下三個斷面,中斷面一般為流速儀測流斷面。上、下斷面之間的距離不宜太短流速儀測流斷面。上、下斷面之間的距離不宜太短 比降斷面比降斷面 上設(shè)立比降水尺,用來觀測河流的比降和分析上設(shè)立比降水尺,用來觀測河流的比降和分析河床的糙率,分為上比降斷面和下比降斷面河床的糙率,分為上比降斷面和下比降斷面 水準(zhǔn)點(diǎn)水準(zhǔn)點(diǎn) 分為分為基本水準(zhǔn)點(diǎn)基本水準(zhǔn)點(diǎn)與與校核水準(zhǔn)點(diǎn)校核水準(zhǔn)點(diǎn),均應(yīng)設(shè)在測站附,均應(yīng)設(shè)在測站附近的基巖上或穩(wěn)定的永久性建筑物上,也可設(shè)在埋于土近的基巖上或穩(wěn)定的永久性建筑物上,也可設(shè)在埋于土中的石柱或混凝土樁上。前者是測定站上各種高程的基中的石柱
8、或混凝土樁上。前者是測定站上各種高程的基本依據(jù),后者用來校核斷面、水尺等的高程本依據(jù),后者用來校核斷面、水尺等的高程三三 收集水文信息的基本途徑收集水文信息的基本途徑u 駐測駐測(固定點(diǎn)固定點(diǎn))、巡測、巡測(巡回巡回)、間測、間測(有間斷有間斷)u 自動測報(bào)系統(tǒng)自動測報(bào)系統(tǒng)u 水文調(diào)查:流域、水量、洪水、暴雨及其他專項(xiàng)調(diào)查水文調(diào)查:流域、水量、洪水、暴雨及其他專項(xiàng)調(diào)查l 洪水調(diào)查洪水調(diào)查l 枯水調(diào)查枯水調(diào)查l 暴雨調(diào)查暴雨調(diào)查u 水文遙感:流域、水資源調(diào)查,水質(zhì)、洪澇災(zāi)害監(jiān)測,水文遙感:流域、水資源調(diào)查,水質(zhì)、洪澇災(zāi)害監(jiān)測,河口、湖泊、水庫的泥沙淤積及河床演變,古河道的河口、湖泊、水庫的泥沙淤
9、積及河床演變,古河道的變遷,降水量的測定及水情預(yù)報(bào)等變遷,降水量的測定及水情預(yù)報(bào)等l洪水調(diào)查:洪水調(diào)查:調(diào)查洪水痕跡、高程、發(fā)生時間、災(zāi)情調(diào)查洪水痕跡、高程、發(fā)生時間、災(zāi)情;測量調(diào)查河段的河槽情況;了解流域自然地理情況;測量調(diào)查河段的河槽情況;了解流域自然地理情況;測量調(diào)查河段的縱橫斷面;必要時進(jìn)行簡易地形測量;測量調(diào)查河段的縱橫斷面;必要時進(jìn)行簡易地形測量;分析調(diào)查成果,推算洪水總量、洪峰流量、洪水過程分析調(diào)查成果,推算洪水總量、洪峰流量、洪水過程及重現(xiàn)期,最后寫出調(diào)查報(bào)告及重現(xiàn)期,最后寫出調(diào)查報(bào)告l枯水調(diào)查:枯水調(diào)查:必須在水位極枯或較枯時進(jìn)行歷史枯水調(diào)必須在水位極枯或較枯時進(jìn)行歷史枯水調(diào)
10、查。河流沿岸的古代遺址、古代墓葬、古代建筑物、查。河流沿岸的古代遺址、古代墓葬、古代建筑物、記載水情的碑刻題記等考古實(shí)物以及文獻(xiàn)資料,都是記載水情的碑刻題記等考古實(shí)物以及文獻(xiàn)資料,都是調(diào)查的重要資料。方法與洪水調(diào)查方法相似,但比后調(diào)查的重要資料。方法與洪水調(diào)查方法相似,但比后者更為困難者更為困難l暴雨調(diào)查:暴雨調(diào)查:暴雨調(diào)查分歷史暴雨調(diào)查和現(xiàn)代暴雨調(diào)查。暴雨調(diào)查分歷史暴雨調(diào)查和現(xiàn)代暴雨調(diào)查。調(diào)查的主要內(nèi)容有暴雨成因、暴雨量、暴雨起止時間、調(diào)查的主要內(nèi)容有暴雨成因、暴雨量、暴雨起止時間、暴雨變化過程及前期雨量情況、暴雨走向及當(dāng)時主要暴雨變化過程及前期雨量情況、暴雨走向及當(dāng)時主要風(fēng)向風(fēng)力變化等風(fēng)向
11、風(fēng)力變化等3.2 水位觀測與計(jì)算水位觀測與計(jì)算一一 水位觀測水位觀測1 水位水位:指水體的自由水面離開固定基準(zhǔn)面的高程,目:指水體的自由水面離開固定基準(zhǔn)面的高程,目前全國統(tǒng)一采用前全國統(tǒng)一采用黃?;纥S?;?,但各流域由于歷史的原因,但各流域由于歷史的原因,多沿用以往基面多沿用以往基面2 水位觀測的常用設(shè)備有水位觀測的常用設(shè)備有水尺水尺和和自記水位計(jì)自記水位計(jì)兩類兩類 水尺有直立式、傾斜式、矮樁式與懸錘式,最常用水尺有直立式、傾斜式、矮樁式與懸錘式,最常用的是的是直立式直立式l 水位水位= 水尺讀數(shù)水尺讀數(shù) + 水尺零點(diǎn)高程水尺零點(diǎn)高程 其中,其中,水尺零點(diǎn)高程水尺零點(diǎn)高程指水尺板上刻度起點(diǎn)的
12、高程指水尺板上刻度起點(diǎn)的高程水尺零點(diǎn)高程水尺零點(diǎn)高程H 水尺讀數(shù)水尺讀數(shù)R 水位水位 Z = H + R自記水位計(jì)能自動記錄水位變化的連續(xù)過程,有的還自記水位計(jì)能自動記錄水位變化的連續(xù)過程,有的還能將所觀測的數(shù)據(jù)以數(shù)字或圖像的形式遠(yuǎn)程傳入室內(nèi)能將所觀測的數(shù)據(jù)以數(shù)字或圖像的形式遠(yuǎn)程傳入室內(nèi)3 觀測時間:觀測時間: 基本水尺基本水尺l 水位變化較小水位變化較小(日變幅日變幅0.12m內(nèi)內(nèi)):8、20時時(2段制段制)l 枯水期枯水期(日變幅日變幅0.06m內(nèi)內(nèi)) :8時時(1段制段制)l 水位變化較大水位變化較大(日變幅日變幅0.12-0.24m內(nèi)內(nèi)):2、8、14、20時各測一次時各測一次(4段
13、制段制)l 洪水期:視情況采用洪水期:視情況采用8段或段或12段制段制 比降水尺:目的是計(jì)算水面比降,分析河床糙率等,比降水尺:目的是計(jì)算水面比降,分析河床糙率等,觀測時間和次數(shù)視需要而定觀測時間和次數(shù)視需要而定 二二 水位觀測數(shù)據(jù)的整理水位觀測數(shù)據(jù)的整理 水位觀測數(shù)據(jù)的整理工作包括日平均水位、月平均水位觀測數(shù)據(jù)的整理工作包括日平均水位、月平均水位、年平均水位的計(jì)算水位、年平均水位的計(jì)算 根據(jù)逐日平均水位可算出月平均水位和年平均水位根據(jù)逐日平均水位可算出月平均水位和年平均水位 日平均水位的計(jì)算日平均水位的計(jì)算1 算術(shù)平均法:適用于水位變化緩慢或變化大但為等時算術(shù)平均法:適用于水位變化緩慢或變化
14、大但為等時距觀測或從自記水位計(jì)上摘錄時距觀測或從自記水位計(jì)上摘錄時2 面積包圍法:適用于水位變化較大,且為不等時距面積包圍法:適用于水位變化較大,且為不等時距觀測時觀測時)()(.)()(481)()(.)()(48111322211101112221110nnnnnnnnnnntZttZttZttZtZtZZtZZtZZtZZZ3.3 流量測驗(yàn)流量測驗(yàn) 流量流量:單位時間內(nèi)通過河流某一斷面的水量,:單位時間內(nèi)通過河流某一斷面的水量,m3/s 流量測驗(yàn)常用的方法有流量測驗(yàn)常用的方法有流速儀法流速儀法和和水面浮標(biāo)法水面浮標(biāo)法,其,其中前者精度最高,應(yīng)用最廣中前者精度最高,應(yīng)用最廣 測流原理:河流
15、斷面上的流速不均勻,需分塊計(jì)算測流原理:河流斷面上的流速不均勻,需分塊計(jì)算平均流速和流量。首先用從水面至河底的數(shù)條垂線平均流速和流量。首先用從水面至河底的數(shù)條垂線將測流斷面劃分成數(shù)塊部分面積將測流斷面劃分成數(shù)塊部分面積A1,A2, An,然,然后測出每塊小面積上的平均流速后測出每塊小面積上的平均流速V1,V2, Vn。則。則全斷面流量為:全斷面流量為:n1iiiAvQ由測流原理可知,全斷面流量測量包括斷面和流速測量由測流原理可知,全斷面流量測量包括斷面和流速測量 斷面測量斷面測量 在斷面上布設(shè)一定數(shù)量的測深垂線,施測各條測深垂在斷面上布設(shè)一定數(shù)量的測深垂線,施測各條測深垂線的起點(diǎn)距、水深并觀測
16、水位,用水位減去水深得各線的起點(diǎn)距、水深并觀測水位,用水位減去水深得各測深垂線處的河底高程,據(jù)此繪出過水?dāng)嗝鎴D并計(jì)算測深垂線處的河底高程,據(jù)此繪出過水?dāng)嗝鎴D并計(jì)算斷面面積斷面面積起點(diǎn)距:起點(diǎn)距:測深垂線至起點(diǎn)樁之間的水平距離,可用斷面測深垂線至起點(diǎn)樁之間的水平距離,可用斷面索觀讀法(河寬不大時)或測角交會法測量索觀讀法(河寬不大時)或測角交會法測量水深:水深:用測深桿、測深錘、測深鉛魚或超聲波回聲測聲用測深桿、測深錘、測深鉛魚或超聲波回聲測聲儀(儀(水很深、流速很大時水很深、流速很大時)等測量)等測量大斷面:大斷面:河道過水?dāng)嗝鏀U(kuò)展至歷年最高洪水位以上河道過水?dāng)嗝鏀U(kuò)展至歷年最高洪水位以上0.5
17、1.0m的斷面的斷面布設(shè)測深垂線布設(shè)測深垂線 測算水位、各測深點(diǎn)的水深和起點(diǎn)距測算水位、各測深點(diǎn)的水深和起點(diǎn)距 繪制過水?dāng)嗝鎴D繪制過水?dāng)嗝鎴D 計(jì)算斷面面積計(jì)算斷面面積 斷面測量步驟斷面測量步驟水位減去水深得到河底高程水位減去水深得到河底高程 起點(diǎn)樁起點(diǎn)樁起點(diǎn)距起點(diǎn)距斷面索斷面索H1HiHi+1b1bi測深垂線測深垂線 測流斷面示意圖測流斷面示意圖 測深點(diǎn)水深測深點(diǎn)水深 n, 2 , 1i bHH21Aii1ii式中,式中,bi為第為第i塊部分?jǐn)嗝娴乃鎸挾?,而塊部分?jǐn)嗝娴乃鎸挾?,而H0Hn0Ai起點(diǎn)樁起點(diǎn)樁起點(diǎn)距起點(diǎn)距L基線基線DL = D tan =D cot起點(diǎn)距計(jì)算:測角交會法起點(diǎn)距計(jì)
18、算:測角交會法 (與河岸平行)(與河岸平行)b1b2bibnh1h2hi-1hihn-1A1A2AiAn 斷面面積測量與計(jì)算斷面面積測量與計(jì)算H112nnnAhb11()2iiiiAhh b11 112Ahb流速測驗(yàn)流速測驗(yàn)(一)流速儀測速及流量計(jì)算(一)流速儀測速及流量計(jì)算1 1 流速儀簡介流速儀簡介主要構(gòu)件有:感應(yīng)流速的旋轉(zhuǎn)器,記錄器,尾翼主要構(gòu)件有:感應(yīng)流速的旋轉(zhuǎn)器,記錄器,尾翼根據(jù)旋轉(zhuǎn)器種類分為根據(jù)旋轉(zhuǎn)器種類分為旋杯式流速儀旋杯式流速儀:測速范圍:測速范圍0.2 3.5 m/s,適用于含沙量,適用于含沙量較小的河流較小的河流旋漿式流速儀旋漿式流速儀:測速范圍:測速范圍0.04 10 m
19、/s ,適用于多沙的,適用于多沙的河流河流旋杯式流速儀旋杯式流速儀懸桿懸桿電鈴計(jì)數(shù)器電鈴計(jì)數(shù)器旋杯旋杯傳訊盒傳訊盒尾翼尾翼鉛魚鉛魚2 流速儀工作原理流速儀工作原理儀器轉(zhuǎn)動部分受水流沖擊發(fā)生旋轉(zhuǎn),流速越大,轉(zhuǎn)速儀器轉(zhuǎn)動部分受水流沖擊發(fā)生旋轉(zhuǎn),流速越大,轉(zhuǎn)速越快,流速越快,流速v v與回轉(zhuǎn)率與回轉(zhuǎn)率n(=N/T)n(=N/T)有如下關(guān)系:有如下關(guān)系:式中,式中,K和和C為儀器常數(shù),可通過對儀器檢定求得;為儀器常數(shù),可通過對儀器檢定求得; N為總轉(zhuǎn)數(shù);為總轉(zhuǎn)數(shù);T為測速時間為測速時間CTNKv斷面內(nèi)流速的斷面內(nèi)流速的橫向分布:橫向分布: 垂線垂線 等流速線等流速線 水深水深流速流速斷面內(nèi)流速的斷面內(nèi)
20、流速的縱向分布:縱向分布: 水面以下水面以下0.2倍水深倍水深處流速最大,垂線處流速最大,垂線平均流速約在水面以下平均流速約在水面以下0.6倍水深倍水深處處3 流速計(jì)算流速計(jì)算 測流步驟測流步驟流速儀只能測得某點(diǎn)的流速,為求得斷面平均流速,流速儀只能測得某點(diǎn)的流速,為求得斷面平均流速,首先在斷面上布設(shè)一些測速垂線(一般在測深垂線首先在斷面上布設(shè)一些測速垂線(一般在測深垂線中選擇若干條兼作測速垂線),在每條測速垂線上中選擇若干條兼作測速垂線),在每條測速垂線上布設(shè)一定數(shù)目的測速點(diǎn)進(jìn)行測速,最后根據(jù)測點(diǎn)流布設(shè)一定數(shù)目的測速點(diǎn)進(jìn)行測速,最后根據(jù)測點(diǎn)流速的平均值求得測線平均流速,再由測線平均流速速的平
21、均值求得測線平均流速,再由測線平均流速求得部分面積的平均流速,進(jìn)而推得斷面流量求得部分面積的平均流速,進(jìn)而推得斷面流量測速垂線的數(shù)目根據(jù)河寬、水深來確定測速垂線的數(shù)目根據(jù)河寬、水深來確定測速垂線上的測點(diǎn)數(shù),根據(jù)垂線的水深,流速儀的測速垂線上的測點(diǎn)數(shù),根據(jù)垂線的水深,流速儀的懸吊方式和測量精度的要求確定懸吊方式和測量精度的要求確定 5m測速垂線上測速點(diǎn)的布設(shè),常有一點(diǎn)式、二點(diǎn)測速垂線上測速點(diǎn)的布設(shè),常有一點(diǎn)式、二點(diǎn)式式 、三點(diǎn)式和五點(diǎn)式、三點(diǎn)式和五點(diǎn)式斷面上測速垂線和測速點(diǎn)的布設(shè)斷面上測速垂線和測速點(diǎn)的布設(shè)水面寬度水面寬度 5m時時, 測速垂線的數(shù)目測速垂線的數(shù)目5數(shù)目數(shù)目測點(diǎn)位置測點(diǎn)位置適合的
22、水深適合的水深(m)一點(diǎn)一點(diǎn)0.6h 或或0.5h3.0測流設(shè)施:測流設(shè)施: 測船測船 水文測流纜道水文測流纜道 布設(shè)測速垂線布設(shè)測速垂線 測速垂線上布設(shè)測速點(diǎn)并測速測速垂線上布設(shè)測速點(diǎn)并測速 部分面積平均流速部分面積平均流速 部分流量部分流量 二二 流量計(jì)算流量計(jì)算測速垂線平均流速測速垂線平均流速 斷面流量斷面流量 1 測線平均流速計(jì)算測線平均流速計(jì)算方法方法計(jì)計(jì) 算算 公公 式式適合水深適合水深(m)一點(diǎn)法一點(diǎn)法Vm=V0.6 3.0b1b2bibnvm1vm2vmi-1vmiVmn-1ViVn2 部分面積的平均流速計(jì)算部分面積的平均流速計(jì)算)(211mimiiVVV 111 mnnmVV
23、VV V1V2Vi為部分?jǐn)嗝嫫骄魉?,為部分?jǐn)嗝嫫骄魉?,Vmi為第為第i條測速線上的平均條測速線上的平均流速,流速,為岸邊系數(shù)為岸邊系數(shù)Vi-1Vn-1VVb1b2bibnh1h2hi-1hihn-1A1A2AiAn3 斷面面積測量與計(jì)算斷面面積測量與計(jì)算H112nnnAhb11()2iiiiAhh b11 112Ahbb1b2bibnQ1Q2QiQn4 部分流量計(jì)算部分流量計(jì)算iiiQA V H5 斷面流量、斷面平均流速計(jì)算斷面流量、斷面平均流速計(jì)算 niiQQ1 /VQ A/hA B11nniiiiAABb以上五式分別為過水?dāng)嗝娴牧髁?、面積、水面寬度、以上五式分別為過水?dāng)嗝娴牧髁?、面積、
24、水面寬度、平均流速和平均水深的計(jì)算式平均流速和平均水深的計(jì)算式例例3:某河某站橫斷面如圖所示,根據(jù)圖中所給測流資:某河某站橫斷面如圖所示,根據(jù)圖中所給測流資料計(jì)算該站流量和斷面平均流速。測線水深料計(jì)算該站流量和斷面平均流速。測線水深h1=1.5m,h2=0.5m,V0.2,V0.6,V0.8分別表示測線在分別表示測線在0.2h,0.6h,0.8h處的測點(diǎn)流速,處的測點(diǎn)流速,左,左,右,分別表示左右岸的岸邊右,分別表示左右岸的岸邊系數(shù)系數(shù)V0.6=1m/sV0.8=0.8m/sV0.2=1.2m/sh1h2V0.6=1m/sV0.8=0.8m/sV0.2=1.2m/s左左=0.9右右=0.820
25、m20m10mh1h2V0.6=1m/sV0.8=0.8m/sV0.2=1.2m/s左左=0.9右右=0.520m10m20m5mh3V0.6=0.6m/s解:解:1.垂線平均流速:垂線平均流速:Vm1=(V0.2+V0.8)/2=(1.2+0.8)/2=1.0m/sVm2=V0.6=1.0m/s2.部分平均流速:部分平均流速:V1= 左左 Vm1=0.9 1.0=0.9m/sV2=( Vm1+ Vm2)/2=(1.0+1.0)/2=1m/sV3= 右右 Vm2=0.8 1.0=0.8m/s3.部分面積部分面積 A1=1/2 1.5 20=15m2A2=1/2 (1.5+0.5) 20=20m
26、2A3=1/2 0.5 10=2.5m24.斷面流量斷面流量Q=q1+q2+q3=15 0.9+20 1+2.5 0.8=35.5m3/s5.斷面平均流速斷面平均流速V=Q/A=35.5/30=1.183m/s(二)浮標(biāo)法測速和流量計(jì)算(二)浮標(biāo)法測速和流量計(jì)算 浮標(biāo)測流法浮標(biāo)測流法較簡便,常用于洪水較大或水面漂浮物較簡便,常用于洪水較大或水面漂浮物較多,特別是使用流速儀有困難的情況下較多,特別是使用流速儀有困難的情況下 浮標(biāo)法測得的是浮標(biāo)在水面的漂移速度,稱浮標(biāo)法測得的是浮標(biāo)在水面的漂移速度,稱浮標(biāo)虛浮標(biāo)虛流速流速(不能代表斷面平均流速),將其與過水?dāng)嗝嫦嗯洌ú荒艽頂嗝嫫骄魉伲?,將其與過
27、水?dāng)嗝嫦嗯浜?,?jì)算出合,計(jì)算出斷面虛流量斷面虛流量,然后乘以,然后乘以浮標(biāo)系數(shù)浮標(biāo)系數(shù)(與浮標(biāo)類(與浮標(biāo)類型、風(fēng)力風(fēng)向等因素有關(guān),用實(shí)驗(yàn)比測法、經(jīng)驗(yàn)公式法型、風(fēng)力風(fēng)向等因素有關(guān),用實(shí)驗(yàn)比測法、經(jīng)驗(yàn)公式法和水位流量關(guān)系曲線法確定)才能得到斷面的實(shí)際流量和水位流量關(guān)系曲線法確定)才能得到斷面的實(shí)際流量1 繪制虛流速分布圖:繪制虛流速分布圖:WiVxVm,i-1Vmi部分?jǐn)嗝嫫讲糠謹(jǐn)嗝嫫骄摿魉倬摿魉賄fi) )( (imimfiVVV,1,21 浮標(biāo)水面浮標(biāo)水面虛流速虛流速根據(jù)虛流速分布圖,求部分面積的虛流量:根據(jù)虛流速分布圖,求部分面積的虛流量:) )( (i ,mi ,mifiVVWQ 12
28、1求斷面總面積的虛流量:求斷面總面積的虛流量: 11nififQQ2 計(jì)算斷面流量計(jì)算斷面流量 計(jì)算過水?dāng)嗝娴钠骄髁坑?jì)算過水?dāng)嗝娴钠骄髁縡fQKQ 式中,式中, ,為各部分虛流量之和;,為各部分虛流量之和; Kf 浮標(biāo)系數(shù)浮標(biāo)系數(shù) 11nififQQ3.4 泥沙測驗(yàn)與計(jì)算泥沙測驗(yàn)與計(jì)算 泥沙的沖淤變化,對河道整治、水利水電工程、橋涵工泥沙的沖淤變化,對河道整治、水利水電工程、橋涵工程、港口工程、給水工程取水口的建設(shè)都有很大影響程、港口工程、給水工程取水口的建設(shè)都有很大影響,泥泥沙測驗(yàn)可為分析泥沙規(guī)律和工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)沙測驗(yàn)可為分析泥沙規(guī)律和工程設(shè)計(jì)提供依據(jù) 泥沙按運(yùn)動形式可分三類泥沙按運(yùn)動
29、形式可分三類l懸移質(zhì)懸移質(zhì):浮于水中并隨之運(yùn)動,流速與水流流速相同:浮于水中并隨之運(yùn)動,流速與水流流速相同l推移質(zhì)推移質(zhì):受水流沖擊沿河底移動或滾動,流速小于水流:受水流沖擊沿河底移動或滾動,流速小于水流流速流速l河床質(zhì)河床質(zhì):相對靜止而停留在河床上:相對靜止而停留在河床上 三者會隨水流和邊界條件的變化而轉(zhuǎn)化。河流泥沙一般三者會隨水流和邊界條件的變化而轉(zhuǎn)化。河流泥沙一般以懸移質(zhì)為主以懸移質(zhì)為主一一 懸移質(zhì)的測驗(yàn)與計(jì)算懸移質(zhì)的測驗(yàn)與計(jì)算 描述懸移質(zhì)的兩個常用定量指標(biāo)是含沙量和輸沙率描述懸移質(zhì)的兩個常用定量指標(biāo)是含沙量和輸沙率l含沙量含沙量:單位體積渾水所含的干沙質(zhì)量,:單位體積渾水所含的干沙質(zhì)量
30、,kg/m3l輸沙率輸沙率:單位時間內(nèi)流過河流某斷面的干沙質(zhì)量,:單位時間內(nèi)流過河流某斷面的干沙質(zhì)量,kg/s 或或t/sS 斷面輸沙率通過斷面含沙量測驗(yàn)配合斷面流量測量斷面輸沙率通過斷面含沙量測驗(yàn)配合斷面流量測量推求推求1 懸移質(zhì)的測驗(yàn)與計(jì)算懸移質(zhì)的測驗(yàn)與計(jì)算(1) 含沙量測驗(yàn)含沙量測驗(yàn)采樣器:橫式采樣器、瓶式采樣器采樣器:橫式采樣器、瓶式采樣器采樣方式:積點(diǎn)式采樣方式:積點(diǎn)式(定點(diǎn)采樣定點(diǎn)采樣)、積深式、積深式(在測線上勻在測線上勻速移動采樣速移動采樣)測驗(yàn)步驟:對所取水樣,經(jīng)過量積、沉淀、過濾、測驗(yàn)步驟:對所取水樣,經(jīng)過量積、沉淀、過濾、烘干稱重等手續(xù),得出一定體積渾水中的干沙重量烘干稱
31、重等手續(xù),得出一定體積渾水中的干沙重量含沙量含沙量計(jì)算公式:計(jì)算公式:式中,式中,Gs為水樣中的干沙質(zhì)量,為水樣中的干沙質(zhì)量,V為水樣體積為水樣體積sGV(2) 輸沙率測驗(yàn)輸沙率測驗(yàn) 輸沙率輸沙率QS:單位時間通過河流某斷面的干沙質(zhì)量,以:單位時間通過河流某斷面的干沙質(zhì)量,以 kg/s 計(jì)計(jì) sQQ 因斷面內(nèi)各點(diǎn)含沙量不同,需在斷面上布置適當(dāng)數(shù)因斷面內(nèi)各點(diǎn)含沙量不同,需在斷面上布置適當(dāng)數(shù)量的取樣垂線,通過測定各垂線測點(diǎn)流速及含沙量,量的取樣垂線,通過測定各垂線測點(diǎn)流速及含沙量,計(jì)算垂線平均流速及垂線平均含沙量,然后計(jì)算部計(jì)算垂線平均流速及垂線平均含沙量,然后計(jì)算部分流量及部分輸沙率分流量及部分
32、輸沙率輸沙率測驗(yàn)包括輸沙率測驗(yàn)包括垂線平均含沙量測定垂線平均含沙量測定與與流量測驗(yàn)流量測驗(yàn)兩兩部分部分l垂線平均含沙量:一點(diǎn)法、二點(diǎn)法、三點(diǎn)法、五點(diǎn)垂線平均含沙量:一點(diǎn)法、二點(diǎn)法、三點(diǎn)法、五點(diǎn)法法(測點(diǎn)布設(shè)方法多同于流速測點(diǎn)布設(shè)測點(diǎn)布設(shè)方法多同于流速測點(diǎn)布設(shè))l配合測流計(jì)算的部分流量,算得斷面輸沙率配合測流計(jì)算的部分流量,算得斷面輸沙率(1) 垂線平均含沙量計(jì)算垂線平均含沙量計(jì)算方法方法計(jì)計(jì) 算算 公公 式式一點(diǎn)法一點(diǎn)法 m=C0.0 (C由比測資料確定由比測資料確定)二點(diǎn)法二點(diǎn)法m=(0.2V0.2+ 0.8V0.8)/2Vm三點(diǎn)法三點(diǎn)法m=(0.2V0.2+ 0.6V0.6+ 0.8V0.
33、8)/3Vm五點(diǎn)法五點(diǎn)法m=(0.0V0.0+30.2V0.2+30.6V0.6+20.8V0.8+1.0V1.0)/10Vm式中,式中,m為垂線平均含沙量;為垂線平均含沙量; Vm為垂線平均流速;為垂線平均流速; 0.0、0.2、0.6、, V0.0、V0.2、V0.6、分別為垂線分別為垂線0.0、0.2、0.6,相對水深處的含沙量和流速相對水深處的含沙量和流速(2) 斷面斷面輸沙率計(jì)算輸沙率計(jì)算式中,式中,QS為斷面輸沙率;為斷面輸沙率;mi為第為第i條垂線的平均含沙量;條垂線的平均含沙量;qi為為第第i條垂線與第條垂線與第i+1條垂線間的部分流量條垂線間的部分流量由斷面輸沙率,可計(jì)算日平
34、均輸沙率、月平均輸沙率、由斷面輸沙率,可計(jì)算日平均輸沙率、月平均輸沙率、年平均輸沙率和年輸沙量年平均輸沙率和年輸沙量121101131()1022mmmnmnSmnmnnQqqqq(3) 斷面斷面平均含沙量平均含沙量式中,式中,QS為斷面輸沙率;為斷面輸沙率; Q為斷面平均流量為斷面平均流量 Q1000sQ(4) 斷沙與單沙的關(guān)系斷沙與單沙的關(guān)系懸移質(zhì)輸沙率測驗(yàn)工作復(fù)雜繁重,實(shí)際中發(fā)現(xiàn)懸移質(zhì)輸沙率測驗(yàn)工作復(fù)雜繁重,實(shí)際中發(fā)現(xiàn)斷面斷面平均含沙量平均含沙量(簡稱(簡稱斷沙斷沙)與斷面上某一點(diǎn)或某一垂)與斷面上某一點(diǎn)或某一垂線的平均含沙量線的平均含沙量(簡稱(簡稱單沙單沙)常常關(guān)系穩(wěn)定)常常關(guān)系穩(wěn)定
35、據(jù)此,常只在此測點(diǎn)或測線上進(jìn)行含沙量測驗(yàn),然據(jù)此,常只在此測點(diǎn)或測線上進(jìn)行含沙量測驗(yàn),然后利用單沙、斷沙關(guān)系推求斷面輸沙率后利用單沙、斷沙關(guān)系推求斷面輸沙率 斷沙斷沙(g/m3)沱江李家灣水文站沱江李家灣水文站19771977年單沙與斷沙關(guān)系年單沙與斷沙關(guān)系 單沙單沙(g/m3) 二二 泥沙特征泥沙特征1 泥沙粒徑和粒配曲線泥沙粒徑和粒配曲線(1) 泥沙粒徑的確定:等容粒徑法、篩分法、水析法泥沙粒徑的確定:等容粒徑法、篩分法、水析法(2) 粒配曲線粒配曲線:以泥沙粒徑的對數(shù)為橫坐標(biāo),以小于等:以泥沙粒徑的對數(shù)為橫坐標(biāo),以小于等于某粒徑的沙重占總沙重量的百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)繪制于某粒徑的沙重占總沙重量
36、的百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)繪制的曲線的曲線P49S 沙樣特征粒徑沙樣特征粒徑中值粒徑中值粒徑d50:即大于和小于這一粒徑的泥沙重量各占:即大于和小于這一粒徑的泥沙重量各占50%平均粒徑平均粒徑d平均平均非均勻系數(shù)非均勻系數(shù):表征沙樣的均勻程度,計(jì)算式見:表征沙樣的均勻程度,計(jì)算式見P502 泥沙干容重泥沙干容重泥沙容重泥沙容重:泥沙各個顆粒實(shí)有重量與實(shí)有體積的比值,:泥沙各個顆粒實(shí)有重量與實(shí)有體積的比值,N/m3,一般情況下,常取,一般情況下,常取26 kN/m3泥沙干容重泥沙干容重:沙樣經(jīng):沙樣經(jīng)100-105烘干后,其重量與原狀烘干后,其重量與原狀沙樣整個體積的比值,沙樣整個體積的比值,N/m33
37、泥沙的沉降速度:泥沙的沉降速度:泥沙在靜水中等速下沉?xí)r的速度,泥沙在靜水中等速下沉?xí)r的速度,計(jì)算公式見計(jì)算公式見P504 水流挾沙力:水流挾沙力:一定水流泥沙條件下,水流輸移懸移一定水流泥沙條件下,水流輸移懸移質(zhì)(床沙質(zhì))的能力。實(shí)用中又表示為河床處于不質(zhì)(床沙質(zhì))的能力。實(shí)用中又表示為河床處于不沖不淤平衡狀態(tài)時(斷面平均)的飽和含沙量沖不淤平衡狀態(tài)時(斷面平均)的飽和含沙量S 懸移質(zhì)分為兩類懸移質(zhì)分為兩類:l沖瀉質(zhì)沖瀉質(zhì):懸移質(zhì)中較細(xì)的部分,在河段的床沙中幾:懸移質(zhì)中較細(xì)的部分,在河段的床沙中幾乎沒有,不與床沙發(fā)生交換,不參加造床作用乎沒有,不與床沙發(fā)生交換,不參加造床作用l床沙質(zhì)床沙質(zhì):懸
38、移質(zhì)中較粗的部分(即除去沖瀉質(zhì)后的:懸移質(zhì)中較粗的部分(即除去沖瀉質(zhì)后的部分),在床沙中大量存在,其輸沙率與水流條件部分),在床沙中大量存在,其輸沙率與水流條件關(guān)系密切,與河道的沖淤變化密切相關(guān)關(guān)系密切,與河道的沖淤變化密切相關(guān)床沙質(zhì)和沖瀉質(zhì)的界限粒徑用泥沙粒配曲線床沙質(zhì)和沖瀉質(zhì)的界限粒徑用泥沙粒配曲線p=5%(或(或10%)對應(yīng)的粒徑)對應(yīng)的粒徑d5或或d10水流挾沙力計(jì)算式見水流挾沙力計(jì)算式見P513.5 水文數(shù)據(jù)處理水文數(shù)據(jù)處理 水文數(shù)據(jù)處理的工作內(nèi)容包括:收集校核原始數(shù)據(jù);水文數(shù)據(jù)處理的工作內(nèi)容包括:收集校核原始數(shù)據(jù);編制實(shí)測成果表;確定關(guān)系曲線,推求逐時、逐日編制實(shí)測成果表;確定關(guān)系
39、曲線,推求逐時、逐日值;編制逐日表及洪水水文要素摘錄表;合理性檢值;編制逐日表及洪水水文要素摘錄表;合理性檢查;編制處理說明書查;編制處理說明書一一 水位流量關(guān)系曲線水位流量關(guān)系曲線1 定義:用斷面實(shí)測流量及其相應(yīng)水位資料點(diǎn)繪的曲定義:用斷面實(shí)測流量及其相應(yīng)水位資料點(diǎn)繪的曲線稱為線稱為水位流量關(guān)系曲線水位流量關(guān)系曲線2 用途:水位觀測比流量觀測簡單,可據(jù)水位資料推用途:水位觀測比流量觀測簡單,可據(jù)水位資料推求流量變化過程,從而計(jì)算不同歷時的平均流量求流量變化過程,從而計(jì)算不同歷時的平均流量3 分類:分類:水位流量關(guān)系水位流量關(guān)系單一關(guān)系單一關(guān)系“穩(wěn)定良好穩(wěn)定良好”對應(yīng)兩個以上流對應(yīng)兩個以上流量
40、值,量值,“不穩(wěn)定不穩(wěn)定”洪水漲落影響洪水漲落影響河床沖淤影響河床沖淤影響穩(wěn)定的水位流量關(guān)系穩(wěn)定的水位流量關(guān)系:是指在一定條件下水位和流量:是指在一定條件下水位和流量之間呈單值函數(shù)關(guān)系,簡稱為單一關(guān)系之間呈單值函數(shù)關(guān)系,簡稱為單一關(guān)系變動回水影響變動回水影響(1) 穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線的繪制步驟:穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線的繪制步驟: 將各次測流時實(shí)測水位、流量的成果加以審查,列將各次測流時實(shí)測水位、流量的成果加以審查,列出實(shí)測流量成果表出實(shí)測流量成果表根據(jù)表中數(shù)據(jù),同時繪制水位流量根據(jù)表中數(shù)據(jù),同時繪制水位流量ZQ 、水位面、水位面積積ZA 、水位流速、水位流速ZV關(guān)系曲線。以水位為縱坐關(guān)系曲
41、線。以水位為縱坐標(biāo),橫坐標(biāo)用三種比例尺,分別代表標(biāo),橫坐標(biāo)用三種比例尺,分別代表Q、A、V。選擇適當(dāng)?shù)谋壤撸挂陨先龡l曲線與橫軸的夾角選擇適當(dāng)?shù)谋壤?,使以上三條曲線與橫軸的夾角分別近似為分別近似為45、60、60,且互不相交,且互不相交 用同一水位下的面積與流速的乘積,校核水位流量用同一水位下的面積與流速的乘積,校核水位流量關(guān)系曲線中的流量,使各種水位情況下的關(guān)系曲線中的流量,使各種水位情況下的Q = AV誤差控制在誤差控制在2%3%ZZZ穩(wěn)定的水位流量關(guān)系一般發(fā)生在河床穩(wěn)定,穩(wěn)定的水位流量關(guān)系一般發(fā)生在河床穩(wěn)定,河道坡度較大,河段順直的山區(qū)河流河道坡度較大,河段順直的山區(qū)河流(2) 不穩(wěn)
42、定的水位流量關(guān)系不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系在天然河道里,由于在天然河道里,由于河床沖淤,洪水漲落、變動回水、河床沖淤,洪水漲落、變動回水、結(jié)冰結(jié)冰等影響,使水位與流量之間的關(guān)系不呈單值函等影響,使水位與流量之間的關(guān)系不呈單值函數(shù)關(guān)系,稱不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系數(shù)關(guān)系,稱不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系 沖淤影響:同一水位,受沖則斷面增大,流量變大;沖淤影響:同一水位,受沖則斷面增大,流量變大;受淤相反受淤相反 洪水漲落影響:同一水位,漲水時水面比降增大,洪水漲落影響:同一水位,漲水時水面比降增大,流量也增大;退水時,水面比降減小,使一次洪水流量也增大;退水時,水面比降減小,使一次洪水過程的水位流量依時序形成逆時鐘方
43、向的繩套曲線過程的水位流量依時序形成逆時鐘方向的繩套曲線變動回水影響:當(dāng)測流斷面受下游干、支流漲水、變動回水影響:當(dāng)測流斷面受下游干、支流漲水、閘門關(guān)閉和結(jié)冰等影響時,會引起回水頂托,致使閘門關(guān)閉和結(jié)冰等影響時,會引起回水頂托,致使水面比降變小,同水位流量較不受回水影響時減小,水面比降變小,同水位流量較不受回水影響時減小,水位流量關(guān)系點(diǎn)據(jù)偏向穩(wěn)定水位流量曲線左側(cè)水位流量關(guān)系點(diǎn)據(jù)偏向穩(wěn)定水位流量曲線左側(cè)二二 水位流量關(guān)系曲線的延長水位流量關(guān)系曲線的延長由于高水時歷時短流速大、枯水時水淺流速小,施由于高水時歷時短流速大、枯水時水淺流速小,施測困難,往往難以測得最大洪峰流量和最小枯水流測困難,往往難
44、以測得最大洪峰流量和最小枯水流量,因此必須對水位流量關(guān)系曲線進(jìn)行高、低水延量,因此必須對水位流量關(guān)系曲線進(jìn)行高、低水延長,從而獲得全年完整的流量過程長,從而獲得全年完整的流量過程一般要求高水外延部分不超過當(dāng)年實(shí)測流量對應(yīng)水一般要求高水外延部分不超過當(dāng)年實(shí)測流量對應(yīng)水位變幅的位變幅的30,低水外延部分不超過,低水外延部分不超過l0 1 水位流量關(guān)系的高水延長水位流量關(guān)系的高水延長(1) 根據(jù)水位根據(jù)水位(Z) 過水?dāng)嗝婷娣e過水?dāng)嗝婷娣e(A),水位,水位 流速流速(V)關(guān)關(guān)系曲線進(jìn)行延長系曲線進(jìn)行延長適用于河床穩(wěn)定,水位面積、水位流速關(guān)系點(diǎn)集中,適用于河床穩(wěn)定,水位面積、水位流速關(guān)系點(diǎn)集中,曲線趨
45、勢明顯的測站曲線趨勢明顯的測站延長依據(jù):高水位時,水位過水?dāng)嗝婷娣e、水延長依據(jù):高水位時,水位過水?dāng)嗝婷娣e、水位流速的關(guān)系曲線常為一線性關(guān)系,而且位流速的關(guān)系曲線常為一線性關(guān)系,而且水位水位流速曲線趨近于豎直線流速曲線趨近于豎直線,可按此趨勢延長。然后用,可按此趨勢延長。然后用延長的水位與其相應(yīng)流速的乘積來延長水位流量曲延長的水位與其相應(yīng)流速的乘積來延長水位流量曲線線Z(m)Q/ A / VZ QZ VQ=VAZ A Z Q曲線高水延長步驟:曲線高水延長步驟:u由實(shí)測資料繪制各關(guān)系曲線(高水位時水位由實(shí)測資料繪制各關(guān)系曲線(高水位時水位面積曲面積曲線根據(jù)實(shí)測大斷面資料計(jì)算延長)線根據(jù)實(shí)測大斷面
46、資料計(jì)算延長);v 將水位流速關(guān)系曲線按將水位流速關(guān)系曲線按豎直線趨勢延長豎直線趨勢延長; 將延長部分各級水位的流速與其相應(yīng)的過水面積將延長部分各級水位的流速與其相應(yīng)的過水面積相乘相乘,即得到延長部分的流量,據(jù)此延長流量水位關(guān)系曲即得到延長部分的流量,據(jù)此延長流量水位關(guān)系曲線線BH (2) 根據(jù)曼寧公式進(jìn)行延長根據(jù)曼寧公式進(jìn)行延長(適用于寬淺型河道適用于寬淺型河道):2132213211/IHnIRnV 式中,式中, n 河床糙率河床糙率; R 水力半徑水力半徑; I 水面比降水面比降; 斷面的平均水深斷面的平均水深H計(jì)算斷面平均流速的曼寧公式為:計(jì)算斷面平均流速的曼寧公式為:根據(jù)測站的具體情
47、況,有二種方法進(jìn)行延長:根據(jù)測站的具體情況,有二種方法進(jìn)行延長:2BHBHRHHBB 點(diǎn)繪點(diǎn)繪Z(中低水位中低水位) n(糙率糙率)的關(guān)系,的關(guān)系,順勢延長順勢延長高水高水位段位段Z n關(guān)系曲線關(guān)系曲線(呈直線關(guān)系呈直線關(guān)系),則求得,則求得高水位的高水位的糙率糙率n 具有比降和糙率觀測資料的測站:具有比降和糙率觀測資料的測站:已知實(shí)測的流速已知實(shí)測的流速V 水面比降水面比降I 斷面面積斷面面積F的關(guān)系的關(guān)系按以下幾個步驟進(jìn)行:按以下幾個步驟進(jìn)行:2132213211/IHnIRnV 根據(jù)公式根據(jù)公式實(shí)測段實(shí)測段nZ高水位段高水位段高水位時,高水位時,Z n 呈直線關(guān)系呈直線關(guān)系求高水位時斷面
48、的求高水位時斷面的平均流量平均流量:2/13/22/13/211IHnIRnV注:需要高水位時實(shí)測的注:需要高水位時實(shí)測的平均水深平均水深 和比降和比降 IHb 按曼寧公式求高水位時斷面的平均流速:按曼寧公式求高水位時斷面的平均流速:得出高水位時得出高水位時 Z 關(guān)系曲線關(guān)系曲線QQV A 由曼寧公式及河道特點(diǎn)有:由曼寧公式及河道特點(diǎn)有: 河道寬淺,缺乏比降和糙率資料的測站:河道寬淺,缺乏比降和糙率資料的測站:HBHBBHHBR 21122223311VR IH Inn 由上式可知,只要知道高水位時的由上式可知,只要知道高水位時的 和和 ,即可求得高水位時的流量,即可求得高水位時的流量Q) )
49、( (211/In2/3AH( () )2 / 31/ 21/ 22 / 311QAVAHIIAHnn( () )( () )( () )1/ 22 / 31IVHn( () ) = =/ /1/22/31()()AVIAHnb 計(jì)算并繪制一般水位下的計(jì)算并繪制一般水位下的 關(guān)系曲線,因關(guān)系曲線,因32/HVZ在高水位部分,在高水位部分,近似常數(shù),則可對近似常數(shù),則可對211/In關(guān)系曲線關(guān)系曲線按直線趨勢延長按直線趨勢延長211/InZ3232211/HVRVIn 關(guān)系曲線關(guān)系曲線211/InZ,即繪制,即繪制d 根據(jù)根據(jù)實(shí)測資料實(shí)測資料,點(diǎn)繪,點(diǎn)繪 關(guān)系曲線關(guān)系曲線(包括高包括高水位部分水
50、位部分)2/3ZAH 高水位部分,有不同水位相應(yīng)的高水位部分,有不同水位相應(yīng)的 與與 值,則可得到高水位時相應(yīng)的流量值,則可得到高水位時相應(yīng)的流量:23AH()() )( (211In1/22/31QAVIAHn()()()() 按此外延按此外延 Z Q的關(guān)系曲線,即得到高水位的的關(guān)系曲線,即得到高水位的Z Q關(guān)系曲線關(guān)系曲線AA2/ 12/ 1KARQCIK(3)史蒂文斯法:水深不大,河面較寬且河段順直無漫史蒂文斯法:水深不大,河面較寬且河段順直無漫灘的河流,可用平均水深灘的河流,可用平均水深 代替水力半徑代替水力半徑R,且在高,且在高水部分謝才系數(shù)水部分謝才系數(shù)C值和水面比降值和水面比降I
51、變化不大,變化不大, 近似等于近似等于一常數(shù)一常數(shù)K,則由明渠流量計(jì)算公式:,則由明渠流量計(jì)算公式:2/12/12/12/1ARCIRCIAQHRH1/2QKAH據(jù)實(shí)測大斷面和流量資料,計(jì)算據(jù)實(shí)測大斷面和流量資料,計(jì)算 填表填表1 / 21 / 2,AHHAHB因高水位時因高水位時 近似于直線,故可順勢延長近似于直線,故可順勢延長1/ 2QAH由由a點(diǎn)引一條水平線,交點(diǎn)引一條水平線,交 的延長線于的延長線于b,由,由b作一垂線與所知水位引出的水平線相交于作一垂線與所知水位引出的水平線相交于c點(diǎn),根據(jù)點(diǎn),根據(jù)c延長延長Z Q 曲線,曲線,c點(diǎn)即對應(yīng)流量點(diǎn)即對應(yīng)流量1/ 2QA H史蒂文斯法具體步
52、驟史蒂文斯法具體步驟 (圖見圖見P56 ) :根據(jù)表內(nèi)最后一列數(shù)據(jù),將根據(jù)表內(nèi)最后一列數(shù)據(jù),將 曲線繪至曲線繪至a點(diǎn)點(diǎn)1 / 2ZA H繪制繪制 關(guān)系曲線關(guān)系曲線 1/21/2,ZQ ZAHZA QAH(1)確定斷流水位,即)確定斷流水位,即流量為零時的相應(yīng)水位流量為零時的相應(yīng)水位(2)以斷流點(diǎn)為控制點(diǎn),將實(shí)測資料獲得的水位)以斷流點(diǎn)為控制點(diǎn),將實(shí)測資料獲得的水位-流流量關(guān)系曲線按趨勢向下延長量關(guān)系曲線按趨勢向下延長2 水位流量關(guān)系的低水延長:水位流量關(guān)系的低水延長: 因此,低水延長的關(guān)鍵就是因此,低水延長的關(guān)鍵就是確定斷流水位確定斷流水位(1) 據(jù)河段縱斷面資料確定斷流水位:據(jù)河段縱斷面資料
53、確定斷流水位: 以以測站下游淺灘、石梁的頂面高程測站下游淺灘、石梁的頂面高程或或測流斷面最低測流斷面最低點(diǎn)的高程點(diǎn)的高程(僅在河底為單一順坡時僅在河底為單一順坡時) 作為斷流水位作為斷流水位|斷流水位的確定:斷流水位的確定:Z0石梁石梁/ /淺灘淺灘Z0Qa Qb QcZZcZbZa實(shí)測部分實(shí)測部分延長部分延長部分(2) 分析法確定斷流水位:分析法確定斷流水位: 測站橫斷面較規(guī)則,無邊灘、分流現(xiàn)象時,可近測站橫斷面較規(guī)則,無邊灘、分流現(xiàn)象時,可近似認(rèn)為中低水流量滿足:似認(rèn)為中低水流量滿足:0()nQK ZZ 式中,式中,Z0 斷流水位;斷流水位; n, K 經(jīng)驗(yàn)常數(shù)經(jīng)驗(yàn)常數(shù)在實(shí)測在實(shí)測Z Q
54、關(guān)系曲線中低水位的彎曲部分,取關(guān)系曲線中低水位的彎曲部分,取(Za,Qa)、 (Zb,Qb)、(Zc,Qc)三個點(diǎn),使其滿足:三個點(diǎn),使其滿足:將將(A)代入上式得:代入上式得:cabQQQ 2bcabcaZZZZZZZ220 Qa Qb QcZ0ZZcZbZa以(以(Z0,0)為控制點(diǎn),延長得低水曲線)為控制點(diǎn),延長得低水曲線三三 水位流量關(guān)系曲線的移用水位流量關(guān)系曲線的移用規(guī)劃設(shè)計(jì)中,常需要將鄰近水文站的水位流量關(guān)系移規(guī)劃設(shè)計(jì)中,常需要將鄰近水文站的水位流量關(guān)系移用到設(shè)計(jì)斷面上,移用方式有兩種:用到設(shè)計(jì)斷面上,移用方式有兩種: 用設(shè)計(jì)斷面的水位與水文站斷面同時刻水位所得的用設(shè)計(jì)斷面的水位與水文站斷面同時刻水位所得的流量點(diǎn)繪關(guān)系曲線流量點(diǎn)繪關(guān)系曲線 依靠水力學(xué)辦法推算設(shè)計(jì)斷面的水位流量關(guān)系依靠水力學(xué)辦法推算設(shè)計(jì)斷面的水位流量關(guān)系l 當(dāng)兩者相距不遠(yuǎn)且其間的流域面積不大,河段內(nèi)無當(dāng)兩者相距不遠(yuǎn)且其間的流域面積不大,河段內(nèi)無明顯的出流和入流時,可在設(shè)計(jì)斷面設(shè)立臨時水尺,明顯的出流和入流時,可在設(shè)計(jì)斷面設(shè)立臨時水尺,與水文站同步觀測水位與水文站同步觀測水位 因兩處流量相等,可用設(shè)計(jì)斷面的水
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