河川徑流和水文測(cè)驗(yàn)資料講解

河川徑流和水文測(cè)驗(yàn)河川徑流基本概念徑流

指降水所形成的，沿著流域地面和地下向河川、湖泊、水庫(kù)、洼地等流動(dòng)的水流。地面徑流（地表徑流）

沿著地面流動(dòng)的水流。地下徑流沿土壤巖石孔隙流動(dòng)的水流稱為地下徑流。河川徑流匯集到河流后，在重力作用下沿河床流動(dòng)的水流。2徑流的形成過程

流域內(nèi)，自降雨開始到水流匯集到流域出口斷面的整個(gè)物理過程，稱為徑流形成過程。它是一個(gè)極為復(fù)雜的過程，為了便于認(rèn)識(shí)，一般把它概化為產(chǎn)流階段和

匯流階段。3

凈雨

降雨經(jīng)植物截留、下滲、填洼、蒸發(fā)等損失過程，降雨扣除這些損失后，剩余的部分為凈雨。凈雨在數(shù)量上等于它所形成的徑流量。

產(chǎn)流階段

當(dāng)降雨滿足了植物截留、洼地蓄水和表層土壤儲(chǔ)存后，后續(xù)降雨強(qiáng)度又超過下滲強(qiáng)度、其超過下滲強(qiáng)度的雨量，降到地面以后，開始沿地表坡面流動(dòng)稱為坡面漫流，是產(chǎn)流的開始。如果雨量繼續(xù)增大，漫流的范圍也就增大，形成全面漫流，這種超滲雨沿坡面流動(dòng)注入河槽，稱為坡面徑流。地面漫流的過程，即為產(chǎn)流階段。

4

匯流階段

凈雨沿坡面從地下匯入河網(wǎng)，然后再沿著河網(wǎng)匯集到流域出口斷面，這一完整的過程，稱為流域匯流過程。前者稱為坡地匯流，后者稱為河網(wǎng)匯流。5

坡地匯流過程坡面漫流：超滲雨滿足了填洼后產(chǎn)生的地面凈雨沿坡面流到附近河網(wǎng)的過程。表層流徑流：表層流凈雨沿坡面?zhèn)认虮韺油寥揽紫读魅牒泳W(wǎng)形成的徑流。坡地地下匯流：地下凈雨向下滲透到地下潛水面或深層地下水體后，沿水力坡度最大的方向流入河網(wǎng)，形成坡地地下匯流。對(duì)凈雨在時(shí)程上進(jìn)行的第一次再分配。降雨結(jié)束后，坡地匯流仍將持續(xù)一定時(shí)間。6河網(wǎng)匯流過程定義：各種成分徑流經(jīng)坡地匯流注入河網(wǎng)，從支流到干流，從上游向下游，最后流出流域出口斷面，這個(gè)過程稱為河網(wǎng)匯流或河槽集流過程。河槽調(diào)蓄作用：

坡地水流進(jìn)入河網(wǎng)后，使河槽水量增加，水位升高，這就是河流洪水的漲水階段。在漲水段，由于河槽貯蓄一部分水量，所以對(duì)任一河段，下斷面流量總小于上斷面流量。隨降雨和坡地漫流的逐漸減少直至完全停止，河槽水量減少，水位降低，這就是退水階段。這種現(xiàn)象稱為河槽調(diào)蓄作用。

河槽調(diào)蓄作用是對(duì)凈雨在時(shí)程上進(jìn)行的第二次再分配。7徑流的表示方法和度量單位河川徑流在一年內(nèi)和多年期間的變化特性，稱為徑流情勢(shì)，前者稱為年內(nèi)變化或年內(nèi)分配，后者稱為年際變化。河川徑流情勢(shì)：流量、徑流量、徑流深、流量模數(shù)、徑流系數(shù)。8流量:單位時(shí)間內(nèi)通過河流某一斷面的水量。記為Q，以m3/s計(jì)。

日、月、年、多年平均流量、指定時(shí)段的平均流量。徑流量:時(shí)段T內(nèi)通過河流某一斷面的總水量。記為W，以m3、萬(wàn)m3、億m3計(jì)，有時(shí)也用時(shí)段平均流量與時(shí)段的乘積為單位，如(m3/s)·d、(m3/s)·M等。9徑流深：

將徑流量平鋪在整個(gè)流域面積上所得的水層深度，記為R，以mm計(jì)。徑流模數(shù)：流域出口斷面流量與流域面積之比值，記為M，以L/(s·km2)計(jì)。徑流系數(shù)：

某一時(shí)段的徑流深R與相應(yīng)時(shí)段內(nèi)流域平均降雨深度P之比值。記為α。10水文測(cè)驗(yàn)基本概念北京慧圖信息科技有限公司水文測(cè)驗(yàn)：對(duì)各種水文要素進(jìn)行系統(tǒng)觀測(cè)及對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行整編的總稱。水文測(cè)驗(yàn)是水文工作的基礎(chǔ)。根據(jù)水文測(cè)驗(yàn)資料，可以掌握各地水文要素變化規(guī)律，為水資源評(píng)價(jià)和開發(fā)利用、防洪抗旱、水源保護(hù)、生態(tài)建設(shè)提供情報(bào)。水文測(cè)站：組織進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)的基層單位，也是收集水文資料的基本場(chǎng)所。水文測(cè)站的主要任務(wù)是按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)指定地點(diǎn)（或斷面）的水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、冰凌、水質(zhì)、地下水位等項(xiàng)目進(jìn)行觀測(cè)及資料整編。水文測(cè)站觀測(cè)的水文資料，經(jīng)過系統(tǒng)地分析計(jì)算和整編，才能作為正式的水文資料刊布或存貯入數(shù)據(jù)庫(kù)。水文測(cè)站按其觀測(cè)項(xiàng)目可分為水位站、流量站、雨量站等；按其性質(zhì)又可分為基本站和專用站兩類。專用站在面上輔助基本站，而基本站在時(shí)間系列上輔助專用站。

基本站：是綜合國(guó)民經(jīng)濟(jì)各方面需要，由國(guó)家統(tǒng)一規(guī)劃建立，它執(zhí)行水文測(cè)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)期連續(xù)觀測(cè)，資料編成《水文年鑒》刊布或以其它形式長(zhǎng)期存貯。專用站：是為科學(xué)研究、工程建設(shè)、管理運(yùn)用等特定目的而設(shè)立的。其觀測(cè)項(xiàng)目、觀測(cè)要求及觀測(cè)年限，由設(shè)站部門依據(jù)設(shè)站目的自行規(guī)定。11水文站網(wǎng)：因?yàn)閱蝹€(gè)測(cè)站觀測(cè)到的水文要素其信息只代表了站址處的水文情況，而流域上的水文情況則須在流域內(nèi)的一些適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)布站觀測(cè)，這些測(cè)站在地理上的分布網(wǎng)稱為水文站網(wǎng)。廣義的站網(wǎng)是指測(cè)站極其管理機(jī)構(gòu)所組成的信息采集與處理體系。水文站網(wǎng)布站的原則：通過所設(shè)站網(wǎng)采集到的水文信息經(jīng)過整理分析后，達(dá)到可以內(nèi)插流域內(nèi)任何地點(diǎn)水文要素的特征值，這也就是水文站網(wǎng)的作用。水文站網(wǎng)規(guī)劃的任務(wù)，就是研究測(cè)站在地區(qū)上分布的科學(xué)性、合理性、最優(yōu)化等問題。水文站水文站自計(jì)臺(tái)水文站測(cè)站比測(cè)洪水12水文測(cè)站的設(shè)立水文測(cè)站的設(shè)立包括選擇測(cè)驗(yàn)河段和布設(shè)觀測(cè)斷面。1、測(cè)驗(yàn)河段的選擇：在站網(wǎng)規(guī)劃規(guī)定的范圍內(nèi)，具體選擇測(cè)驗(yàn)河段時(shí)，主要考慮在滿足設(shè)站目的要求的前提下，保證工作安全和測(cè)驗(yàn)精度，并有利于簡(jiǎn)化水文要素的觀測(cè)和信息的整理分析工作。具體地說(shuō)，就是測(cè)站的水位與流量之間呈良好的穩(wěn)定關(guān)系（單一關(guān)系）。2、觀測(cè)斷面的布設(shè)：水文測(cè)站一般應(yīng)布設(shè)基線、水準(zhǔn)點(diǎn)和各種斷面，即基本水尺斷面、流速儀測(cè)流斷面、浮標(biāo)測(cè)流斷面、比降斷面。(1)基線：通常與測(cè)流斷面垂直，起點(diǎn)在測(cè)流斷面線上。其用途是用經(jīng)緯儀或六分儀測(cè)角交會(huì)法推求垂線在斷面上的位置。基線的長(zhǎng)度視河寬B而定，一般應(yīng)為0.6B；(2)水準(zhǔn)點(diǎn)：分為基本水準(zhǔn)點(diǎn)和校核水準(zhǔn)點(diǎn)，基本水準(zhǔn)點(diǎn)是測(cè)定測(cè)站上各種高程的基本依據(jù)，校核水準(zhǔn)點(diǎn)是經(jīng)常用來(lái)校核水尺零點(diǎn)的高程。水文測(cè)站基線與斷面布設(shè)示意圖13(3)基本水尺斷面上設(shè)立基本水尺，用來(lái)進(jìn)行經(jīng)常的水位觀測(cè)。

(4)測(cè)流斷面應(yīng)與基本水尺斷面重合，且與斷面平均流向垂直。

(5)浮標(biāo)測(cè)流斷面有上、中、下三個(gè)斷面一般中斷面應(yīng)與流速儀測(cè)流斷面重合，

上、下斷面之間的間距不宜太短，其距籬應(yīng)為斷面最大流速的50～80倍。

(6)比降斷面設(shè)立比降水尺，用來(lái)觀測(cè)河流的水面比降和分析河床的糙率。水文測(cè)驗(yàn)的方式

收集水文信息的基本途徑可分為：

1、駐測(cè)：在河流或流域內(nèi)的固定點(diǎn)上對(duì)水文要素所進(jìn)行的觀測(cè)。這是我國(guó)收集水文信息的最基本方式，但存在著用人多、站點(diǎn)不足、效益低等缺點(diǎn)。對(duì)于為了探索各種水文特征值在時(shí)間上的變化規(guī)律和防汛需要而設(shè)立的基本水文站。特別是對(duì)于干、支流大河控制站，要求水文觀測(cè)人員常駐水文觀測(cè)站點(diǎn)，對(duì)流量等水文要素進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)期的連續(xù)觀測(cè)。142、巡測(cè)：水文觀測(cè)人員以巡回流動(dòng)的方式，定期或不定期地對(duì)一地區(qū)或流域內(nèi)各觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行流量等水文要素的觀測(cè)。如有些水文站一年內(nèi)的水位與流量呈單一線型關(guān)系，可用水力學(xué)公式推算流量，以及枯水期流量變化不大，采用定期測(cè)流可以滿足精度要求等情況，均可采用巡測(cè)方式。3、間測(cè)：中小河流水文站有10年以上資料分析證明其歷年水位流量關(guān)系穩(wěn)定，或其變化在允許誤差范圍內(nèi)，對(duì)其中一要素（如流量）停測(cè)一時(shí)期再施測(cè)的測(cè)停相間的測(cè)驗(yàn)方式。

某些水文站在取得多年實(shí)測(cè)資料以后，經(jīng)分析證明某二個(gè)水文要素（如水位與流量）間歷年關(guān)系穩(wěn)定，或其變化在允許誤差范圍之內(nèi)，對(duì)其中某一水文要素（如流量）采取停測(cè)一個(gè)時(shí)期再行校測(cè)的測(cè)驗(yàn)方式。154、自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)：隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)及傳感器的發(fā)展，在國(guó)內(nèi)已建成不同形式的水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常由傳感器、編碼器、傳輸系統(tǒng)和資料接收設(shè)備等部分組成。遙測(cè)站的傳感器將感應(yīng)的水文變量（如水位、雨量等）轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)，經(jīng)過編碼、調(diào)制、發(fā)射，直接或通過中繼站、衛(wèi)星將數(shù)據(jù)傳送到資料接收中心。經(jīng)解調(diào)、解碼、鑒別，還原水文變量，并對(duì)搜集到的數(shù)據(jù)及時(shí)地進(jìn)行適當(dāng)處理。自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)具有效率高、速度快、節(jié)省人力的特點(diǎn)。可以實(shí)時(shí)地獲取水文信息，有效地提高預(yù)報(bào)精度和增長(zhǎng)預(yù)見期，對(duì)防洪、工程管理和水利調(diào)度發(fā)揮巨大作用。16一、水位水位：是指河流、湖泊、水庫(kù)及海洋等水體的自由水面的高程，以m計(jì)。

水位與高程數(shù)值一樣，要有一個(gè)基面作為起點(diǎn)。水文測(cè)驗(yàn)中采用的基面有下列四種：

絕對(duì)基面：將某一海濱地點(diǎn)平均海水面的高程定為0.000m，作為水準(zhǔn)基面。我國(guó)曾沿用過大沽、吳淞、珠江基面，現(xiàn)在統(tǒng)一規(guī)定的基面為青島黃?；?。假定基面：這是在水文測(cè)站附近沒有國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)或一時(shí)還不具備接測(cè)條件的情況下暫時(shí)假定的一個(gè)水準(zhǔn)基面。測(cè)站基面：某些水文測(cè)站專用的一種假定基面，一般選擇在河床最低點(diǎn)或歷年最低水位以下0.5～1.0m處的水平面作為零點(diǎn)來(lái)計(jì)算水位高度。凍結(jié)基面：將測(cè)站第一次使用的基面凍結(jié)下來(lái)作為永久固定基面的一種基面，也屬水文測(cè)站專用的另一種假定基面。使用凍結(jié)基面可保持測(cè)站水位資料的歷史連續(xù)性。水位觀測(cè)17基面、水準(zhǔn)點(diǎn)、水尺零點(diǎn)和水位的關(guān)系圖二、水位觀測(cè)設(shè)備水位觀測(cè)的常用設(shè)備有水尺和自記水位計(jì)。

1、水尺：按水尺的構(gòu)造形式不同可分為直立式、傾斜式、矮樁式與懸錘式等。其中應(yīng)用最廣泛的是直立式水尺，如圖所示。觀測(cè)時(shí)記錄水尺讀數(shù)，水位即為水尺讀數(shù)加上水尺零點(diǎn)高程。水尺零點(diǎn)高程是指水尺板上刻度起點(diǎn)的高程，可以預(yù)先測(cè)量出來(lái)。直立式水尺分級(jí)設(shè)置示意圖注意：全河上下游或相鄰測(cè)站應(yīng)盡可能采用一致的固定基面。使用水位資料時(shí)一定要查清其基面?；妗⑺疁?zhǔn)點(diǎn)、水尺零點(diǎn)和水位的關(guān)系如右圖所示。18

2、自記水位計(jì)：能將水位變化的連續(xù)過程自動(dòng)記錄下來(lái)，不遺漏任何突然的變化和轉(zhuǎn)折，有的還能將所觀測(cè)的數(shù)據(jù)以數(shù)字或圖像的形式遠(yuǎn)傳室內(nèi)，使水位觀測(cè)工作趨于自動(dòng)化和遠(yuǎn)傳化。三、水位的觀測(cè)

水位的觀測(cè)包括基本水尺和比降水尺的水位。

基本水尺的觀測(cè)是分段定時(shí)觀測(cè)。當(dāng)水位變化緩慢時(shí)（日變幅在0.12m以內(nèi)），每日8時(shí)和20時(shí)各觀測(cè)一次（稱2段制觀測(cè)，8時(shí)是基本時(shí)）；枯水期日變幅在0.06m以內(nèi)，用1段制觀測(cè)；日變幅在0.12～0.24m時(shí)，用4段制觀測(cè)；有峰谷出現(xiàn)時(shí)，還要加測(cè)。比降水尺觀測(cè)的目的是計(jì)算水面比降，分析河床糙率等。其觀測(cè)時(shí)間和次數(shù)，視需要而定。19四、水位觀測(cè)數(shù)據(jù)整理

得到水位觀測(cè)數(shù)據(jù)后，需要計(jì)算日平均水位、月平均水位和年平均水位。計(jì)算日平均水位的方法有算術(shù)平均法和面積包圍法。

若一日內(nèi)水位變化緩慢，或雖然水位變化大，但系等時(shí)距人工觀測(cè)或從自記水位計(jì)上摘錄，采用算術(shù)平均值；若一日內(nèi)水位變化較大、且系不等時(shí)距觀測(cè)或摘錄，則采用面積包圍法。即將當(dāng)日0~24小時(shí)內(nèi)水位過程線所包圍的面積，除以一日時(shí)間求得，如右圖所示，其計(jì)算公式為：根據(jù)逐日平均水位可算出月平均水位和年平均水位及保證率水位。面積包圍法示意圖20一、概述

流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過江河某一橫斷面的水量，以m3/s計(jì)。測(cè)量流量的方法很多，常用的方法為流速面積法，其中包括流速儀測(cè)流法、浮標(biāo)測(cè)流法、比降面積法等，這是我國(guó)目前使用的基本方法。此外還有水力學(xué)法、化學(xué)法、物理法、直接法等。二、流速儀法測(cè)流

在過水?dāng)嗝嫔?，流速隨水平及垂直方向的位置不同而變化。從水平方向看，中間流速大，兩岸流速??；從水深方向看，河床流速最小。

流速儀法測(cè)流：就是將水道斷面劃分為若干部分，用普通測(cè)量方法測(cè)算出各部分?jǐn)嗝娴拿娣e，用流速儀施測(cè)水流速度并計(jì)算各部分面積上的平均流速，兩者的乘積為各部分流量，部分流量的和為全斷面的流量。因此流速儀測(cè)流工作包括斷面測(cè)量和流速測(cè)量?jī)刹糠?。它是目前?guó)內(nèi)外廣泛使用的測(cè)流方法，也是最基本的測(cè)流方法。流量測(cè)驗(yàn)211、斷面測(cè)量

斷面測(cè)量工作包括水道斷面測(cè)量和大斷面測(cè)量?jī)煞N，如圖所示。水道斷面是指自由水面線與河床線之間的范圍，大斷面為歷年最高洪水位以上0.5～1.0m的水面線與岸線、河床線之間的范圍。(1)水道斷面測(cè)量

水道斷面的測(cè)量，是在斷面上布設(shè)一定數(shù)量的測(cè)深垂線，施測(cè)各條垂線的水深，同時(shí)測(cè)得每條測(cè)深垂線與岸上某一固定點(diǎn)（斷面的起點(diǎn)樁，一般設(shè)在左岸）的水平距離（稱為起點(diǎn)距），并同時(shí)觀測(cè)水位，用施測(cè)時(shí)的水位減去水深，得到各測(cè)深垂線處的河底高程。過水?dāng)嗝媪魉俜植紙D(a)斷面等流速線(b)垂線流速分布斷面測(cè)量示意圖22水深測(cè)量：通常用測(cè)深桿、測(cè)深錘、鉛魚直接測(cè)出每根測(cè)深垂線的水深。當(dāng)水很深、流速很大時(shí)，可用超聲波回聲測(cè)深儀測(cè)量水深。起點(diǎn)距的測(cè)定斷面索法：是在斷面上架設(shè)鋼絲纜索，每隔適當(dāng)距離做上標(biāo)記，并事先測(cè)量好它們的位置，測(cè)量水深的同時(shí)，直接在斷面索上讀出起點(diǎn)距。這種方法適合于河寬較小、水上交通不多、有條件架設(shè)斷面索的河道測(cè)站，精度較高。

交會(huì)法

(i)經(jīng)緯儀岸上交會(huì)法：水文站在布設(shè)測(cè)流斷面時(shí)，同時(shí)布設(shè)基線(AC)，并用精確方法量出基線的長(zhǎng)度L，測(cè)角時(shí)，將經(jīng)緯儀安放在基線的終點(diǎn)C，測(cè)出角度，則起點(diǎn)距為D=Ltan()；回聲測(cè)深儀測(cè)量示意圖交會(huì)法示意圖23(ii)六分儀船上交會(huì)法：

當(dāng)河道較寬時(shí)，岸上與船上聯(lián)絡(luò)困難，風(fēng)浪較大時(shí)用經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)河中活動(dòng)的目標(biāo)，施測(cè)有些困難，此時(shí)可使用六分儀交會(huì)法，它的主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量時(shí)施測(cè)人員全部上船，不用支架，只需手握儀器即可測(cè)出角，也能在搖動(dòng)的船上使用，因此水文勘測(cè)中經(jīng)常使用。右圖為六分儀結(jié)構(gòu)示意圖。(2)大斷面測(cè)量

大斷面測(cè)量是單獨(dú)進(jìn)行的，一般在汛前、汛后或較大洪水過后施測(cè)，包括水上及水下兩部分，水下部分同上述水道斷面的施測(cè)方法，水上部分采用水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行。六分儀結(jié)構(gòu)示意圖242、流速儀測(cè)速

常用的有流速儀法和浮標(biāo)法。(1)流速儀

目前我國(guó)使用最多的是重慶水文儀器廠生產(chǎn)的LS68-2型旋杯式流速儀和LS25-1型旋槳流速儀。

流速儀測(cè)速原理是利用水流沖動(dòng)流速儀的旋杯或旋槳，同時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在裝有信號(hào)的電路上發(fā)出訊號(hào)，便可知道在一定時(shí)間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，流速愈大，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)得愈快，流速與轉(zhuǎn)速之間有一定的關(guān)系，這種關(guān)系是由廠家在儀器出廠之前，把流速儀放在特定的檢定水槽里，通過實(shí)驗(yàn)方法來(lái)確定流速與轉(zhuǎn)速間的函數(shù)關(guān)系。關(guān)系式如下：式中：K—水力螺距，表示流速儀的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)的行程長(zhǎng)度；N—流速儀在測(cè)速歷時(shí)內(nèi)的總轉(zhuǎn)數(shù)，一般是根據(jù)信號(hào)數(shù)，再乘上每一信號(hào)代表的轉(zhuǎn)數(shù)求得；T—測(cè)速歷時(shí)，為了消除水流脈動(dòng)的影響，測(cè)速歷時(shí)一般不超過100S；C—附加常數(shù)，表示儀器在高速部分內(nèi)部各運(yùn)動(dòng)件之間的摩阻，稱儀器的摩阻常數(shù)；系數(shù)C、K是通過水槽實(shí)驗(yàn)事先率定的。旋槳式流速儀旋杯式流速儀25(2)流速測(cè)量

流速儀只能測(cè)得某點(diǎn)的流速，為了求得斷面平均流速，首先在斷面上布設(shè)一些測(cè)速垂線（一般在測(cè)深垂線中選擇若干條同時(shí)兼作測(cè)速垂線），在每一條測(cè)速垂線上布設(shè)一定數(shù)目的測(cè)速點(diǎn)進(jìn)行測(cè)速，最后根據(jù)測(cè)點(diǎn)流速的平均值求得測(cè)線平均流速，再由測(cè)線平均流速求得部分面積平均流速，進(jìn)而推得斷面流量。

測(cè)速垂線數(shù)目，根據(jù)河寬、水深來(lái)確定。測(cè)速垂線上的測(cè)點(diǎn)數(shù)，根據(jù)垂線的水深，流速儀的懸吊方式和測(cè)量精度的要求來(lái)確定。具體規(guī)定見表1和表2。部分面積ai、部分流速Vi，及部分流量qi

計(jì)算示意圖水面寬(m)5.05.05010030010001000精測(cè)法561012~1515~2015~2525常測(cè)法3~556~87~98~138~1313表1我國(guó)精測(cè)法、常測(cè)法最少測(cè)速垂線數(shù)目的規(guī)定26測(cè)點(diǎn)數(shù)暢流期冰期11點(diǎn)0.0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0h6（7）點(diǎn)0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、(0.9)、1.0h0.0h或冰底或冰花底、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0h5點(diǎn)0.0、0.2、0.6、0.8、1.0h3點(diǎn)0.2、0.6、0.8h0.15、0.5、0.85h2點(diǎn)0.2、0.8h0.2、0.8h1點(diǎn)0.6或0.5h0.5h表2流速測(cè)點(diǎn)的位置注：h為該測(cè)速垂線的有效水深。27(3)流量計(jì)算

流速儀測(cè)流時(shí)有專用的記錄和計(jì)算表格，通常在測(cè)流時(shí)隨即計(jì)算流量，計(jì)算過程包括(1)垂線平均流速計(jì)算；(2)部分面積上的平均流速計(jì)算；(3)部分流量計(jì)算；(4)全斷面流量。

垂線平均流速的計(jì)算

一點(diǎn)法：二點(diǎn)法：三點(diǎn)法：五點(diǎn)法：六點(diǎn)法：

各式中為垂線平均流速，、、…、為各相對(duì)水深處的測(cè)點(diǎn)流速。

28三、浮標(biāo)法測(cè)流

在洪水較大或水面漂浮物較多，特別是在使用流速儀測(cè)流有困難的情況下，浮標(biāo)法測(cè)流是一種切實(shí)可行的辦法。浮標(biāo)測(cè)流的主要工作是觀測(cè)浮標(biāo)漂移速度，測(cè)量水道橫斷面，以此來(lái)推估斷面流量。凡能漂浮在水面上的物體都可以制成浮標(biāo)。用水面浮標(biāo)法測(cè)流時(shí)，測(cè)得的是浮標(biāo)在水面的漂移速度，這種流速稱浮標(biāo)虛流速，它不能代表斷面平均流速，將它與過水?dāng)嗝嫦嗯浜?，?jì)算出斷面虛流量，然后乘上浮標(biāo)系數(shù)才能得到斷面實(shí)際的流量，即與浮標(biāo)類型、風(fēng)力風(fēng)向等因素有關(guān)。

值的確定有實(shí)驗(yàn)比測(cè)法、經(jīng)驗(yàn)公式法和水位流量關(guān)系曲線法。浮標(biāo)測(cè)流示意圖29

在踏勘河流時(shí)，為了估算河流流量，有時(shí)采用臨時(shí)浮標(biāo)簡(jiǎn)測(cè)法。就地選一簡(jiǎn)易的浮標(biāo)，用步測(cè)距離，然后測(cè)量浮標(biāo)走完該距離所需要的時(shí)間，計(jì)算出流速。水淺時(shí)，可涉水測(cè)量過水?dāng)嗝妫羁尚写瑫r(shí)，也可乘船測(cè)量斷面，此時(shí)浮標(biāo)系數(shù)可粗略地取，然后估算流量。30四、其它測(cè)流方法

1、水力學(xué)法

該法是通過實(shí)測(cè)或調(diào)查河段水面比降和水遭斷面面積用水力學(xué)公式來(lái)推算流量。在歷史洪水調(diào)查中、在困難條件下及高水位洪水測(cè)流時(shí)，根據(jù)實(shí)測(cè)河段水面比降和橫斷面資料，利用曼寧公式或謝才公式近似估算流量。2、建筑物測(cè)流法

該法是利用標(biāo)準(zhǔn)型的測(cè)流建筑物（如堰、槽）、河渠中已建成的水工建筑物（如閘、水電站）或人工控制斷面來(lái)測(cè)定流量．它是根據(jù)測(cè)得的水位資料及水工建筑物過水?dāng)嗝尜Y料，由相應(yīng)水力學(xué)公式計(jì)算流量。

3、溶液法

又稱稀釋法。它是在測(cè)驗(yàn)河段上游注入一定濃度的化學(xué)指示劑，經(jīng)水流充分混合均勻后，在下游測(cè)驗(yàn)斷面取出河水水樣(或直接在河中)測(cè)定經(jīng)河水稀釋后該指示劑的濃度或稀釋比率，利用其稀釋程度與水流流量成正比的關(guān)系推求流量。31內(nèi)容提要：

1、洪水調(diào)查的方法和洪峰流量的推算；2、暴雨調(diào)查的方法；3、枯水調(diào)查的方法。

水文站網(wǎng)的定位觀測(cè)工作，是觀察水文現(xiàn)象、提供水文資料的主要途徑。但由于定位觀測(cè)有時(shí)間和空間局限性，往往不能滿足要求。因此必須通過水文調(diào)查來(lái)補(bǔ)充定位觀測(cè)的不足，使水文資料更加系統(tǒng)完整，更好地滿足水資源開發(fā)利用、水利水電建設(shè)及其它國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。

水文調(diào)查包括洪、枯水及暴雨調(diào)查。歷史洪水調(diào)查和考證工作，指認(rèn)歷史上出現(xiàn)過的洪水痕跡、洪水發(fā)生時(shí)間，洪水漲落過程及來(lái)源等，測(cè)量河段的縱橫斷面、洪痕高程，繪出水面線，推算歷史洪水，推求洪峰流量。歷史枯水調(diào)查，一般調(diào)查不雨天數(shù)，河水干涸斷流及水深情況等，分析估算當(dāng)時(shí)的最小流量、最低水位及發(fā)生時(shí)間。水文調(diào)查與水文遙感32一、洪水調(diào)查

洪水調(diào)查工作，包括①調(diào)查洪水痕跡、洪水發(fā)生的時(shí)間、災(zāi)情測(cè)量、洪水痕跡的高程、了解調(diào)查河段的河槽情況；②了解流域自然地理情況；③測(cè)量調(diào)查河段的縱橫斷面；④必要時(shí)應(yīng)在調(diào)查河段進(jìn)行簡(jiǎn)易地形測(cè)量；⑤對(duì)調(diào)查成果進(jìn)行分析，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。洪水痕跡高程確定以后，可推算出相應(yīng)于此洪水位的洪峰流量。

常用的方法有：

(1)水位流量關(guān)系法如果調(diào)查河段附近有水文站，則可利用水文站的水位流量關(guān)系曲線加以延長(zhǎng)，以求得洪峰流量。(2)比降法當(dāng)能夠確定調(diào)查河段的水面比降或者在沒有水文站的河段上，可采用曼寧公式計(jì)算：式中：河段平均斷面面積A和水力半徑R可根據(jù)大斷面資料求得；糙率n根據(jù)河段上河床的情況參考糙率表確定，也可根據(jù)附近河槽情況相似的水文站的糙率資料類比確定；S為洪水水面比降。33

(3)用水面曲線推算

當(dāng)河段較長(zhǎng)洪跡較少，各河段河底坡降及斷面變化、洪水水面曲線比較曲折時(shí)，可用水面曲線法來(lái)推求洪峰流量，即假定一流量Q，由所估定的各河段河道糙率n，自下游一已知的洪水水面點(diǎn)起，向上游逐段推算水面線，然后檢查該水面線與各洪跡的符合程度。如大部分符合，表明所假定流量正確；否則，重新修訂Q值，再推算水面線直至大部分洪跡符合為止。二、暴雨調(diào)查

以降雨為洪水成因的地區(qū)，洪水的大小與暴雨大小密切相關(guān)，暴雨調(diào)查資料對(duì)洪水調(diào)查成果起旁證作用。洪水過程線的繪制、洪水的地區(qū)組成，也需要組合面上的暴雨資料進(jìn)行分析。暴雨調(diào)查的主要內(nèi)容有暴雨成因、暴雨量、暴雨起迄時(shí)間、暴雨變化過程及前期雨量情況、暴雨走向及當(dāng)時(shí)主要風(fēng)向風(fēng)力變化等。對(duì)歷史暴雨的調(diào)查，一般通過群眾對(duì)當(dāng)時(shí)雨勢(shì)的回憶或與近期發(fā)生的某次大暴雨對(duì)比，得出定性的概念；也可以通過群眾對(duì)當(dāng)時(shí)地面坑塘積水、露天水缸或其他器皿承接雨量作定量估計(jì)，并對(duì)一些雨量紀(jì)錄進(jìn)行復(fù)核，對(duì)降雨的時(shí)、空分布作出估計(jì)。34三、枯水調(diào)查

歷史枯水的調(diào)查工作必須在水位極枯或較枯的時(shí)候才能進(jìn)行，不像對(duì)洪水的調(diào)查那樣，隨時(shí)都可以進(jìn)行。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，都是進(jìn)行歷史水文調(diào)查的重要資料。調(diào)查方法與洪水調(diào)查方法基本相似，一般比歷史洪水調(diào)查更為困難。下圖為四川涪陵縣北長(zhǎng)江江心的白鶴梁，是古代長(zhǎng)江中游枯水位的石刻標(biāo)志。該梁由西向東長(zhǎng)1600m以上，與長(zhǎng)江流向平行，南北寬10～15m，常年淹沒在水下，只在某些年份冬春水位最低時(shí)，才露出江心。在梁的傾斜面上是魚形圖案與文字題記縱橫交錯(cuò)的石刻群。已發(fā)現(xiàn)的魚圖中有三條是康熙二十四年（1685）刻的清代雙魚，以及根據(jù)宋代題記上溯唐廣德二年（764）以前所刻魚圖，具有相當(dāng)于現(xiàn)代水尺的作用，是歷代記錄不同年代不同枯水位的固定標(biāo)志。在已發(fā)現(xiàn)的宋元明清約160余條題記中，除記年月外，往往記有雙魚已見，水至此魚下五尺，水去魚下七尺等字樣，留下一批長(zhǎng)達(dá)千年以上可供分析研究的枯水位寶貴記錄。長(zhǎng)江江心的白鶴梁石魚碑刻

35四、水文遙感

自從地球資源衛(wèi)星發(fā)射二十多年以來(lái)（如NOAA：美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局)在1981年7月發(fā)射的AVHRR系列衛(wèi)星，以1km的解像度對(duì)地球進(jìn)行各種觀測(cè)，直到2000年9月；之后被MODIS系列衛(wèi)星所代替，解像度為500m），衛(wèi)星遙感技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，尤其在水文水資源調(diào)查中的應(yīng)用更為顯著，如：

（1）流域調(diào)查：根據(jù)衛(wèi)星圖片，可以準(zhǔn)確查清流域范圍、流域面積、流域覆蓋類型、河長(zhǎng)、河網(wǎng)密度、河流彎曲度等；

（2）水資源調(diào)查：使用不同波段、不同類型的遙感資料，可以很容易地判讀各類地表水，如河流、湖泊、水庫(kù)、沼澤、冰川、凍土和積雪的分布；還可以分析飽和土壤面積、含水層分布以估算地下儲(chǔ)水量；

（3）水質(zhì)監(jiān)測(cè)：包括分析識(shí)別熱水污染、油污染、工業(yè)廢水及生活污水污染、農(nóng)藥化肥污染以及懸移質(zhì)泥沙、藻類繁殖等情況；

（4）洪澇災(zāi)害的監(jiān)測(cè)：包括洪水淹沒范圍的確定，決口、滯洪、積澇的情況，泥石流及滑坡的情況；（5）河口、湖泊、水庫(kù)的泥沙淤積及河床演變，古河道的變遷等；

（6）降水量的測(cè)定及水情預(yù)報(bào)：通過氣象衛(wèi)星可獲取高溫和濕度，間接推求降水量，或根據(jù)衛(wèi)星圖片的灰度定量估算降水量；根據(jù)衛(wèi)星云圖與天氣圖配合預(yù)報(bào)洪水及旱情監(jiān)測(cè)。36一、流量資料整編

1、水位流量關(guān)系曲線的確定

一個(gè)水文測(cè)站的水位流量關(guān)系，是指測(cè)站基本水尺斷面處某時(shí)刻的水位與同時(shí)刻通過該斷面的流量之間的關(guān)系。水位流量關(guān)系可分為穩(wěn)定的和不穩(wěn)定的兩類，它的性質(zhì)可以通過水位流量關(guān)系曲線分析得出。

(1)穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線

穩(wěn)定的水位流量關(guān)系，是指一個(gè)水位對(duì)應(yīng)的流量變化不大，它們之間呈現(xiàn)單一關(guān)系。穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線繪制步驟如下：

（i）將各次測(cè)流時(shí)實(shí)測(cè)水位、流量成果加以審查，列出實(shí)測(cè)流量成果表，如：水文資料處理某河某站2006年實(shí)測(cè)流量成果表（摘錄）測(cè)次日期水位

(m)流量

(m3/s)流量

測(cè)法斷面

面積

(m2)平均

流速

(m/s)水面

比降

(%)水面

寬

(m)備注月日時(shí)：分1218127:50-8:20102.59137流速儀98.61.39--83.61228137:30-8:20102.48121流速儀92.31.52--83.112315:00-15:30104.15851水面浮標(biāo)3122.730.241571248147:00-7:30104.421050水面浮標(biāo)3612.920.24168西北風(fēng)2～3級(jí)12518:00-18:30104.17944水面浮標(biāo)3153.000.27157西北風(fēng)2～3級(jí)37穩(wěn)定情況下

Z~Q曲線（ii）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，同時(shí)繪制Z～A、Z～V、Z～Q關(guān)系曲線：以水位為縱坐標(biāo)，橫坐標(biāo)用三種比例尺，分別代表Q（流量）、A（面積）、V（流速）。如果采用不同方法測(cè)流，則點(diǎn)用不同符號(hào)表示。如果水位流量關(guān)系點(diǎn)密集，分布成一帶狀，就可以通過點(diǎn)群中間，目估一條單一的水位流量關(guān)系曲線，如下圖所示；（iii）Z～Q曲線定出后，應(yīng)與Z～A、Z～V曲線對(duì)照檢查，使各種水位情況下，Q=AV。定出水位流量關(guān)系曲線后，就可將水位資料轉(zhuǎn)換為流量資料，并進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)整理工作。

38（2）不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系

在天然河道里，由于河床沖淤，洪水漲落、變動(dòng)回水、結(jié)冰等影響使水位流量關(guān)系難以保持單一關(guān)系。同一水位不同時(shí)期通過斷面的流量不是定值，點(diǎn)繪出的水位流量關(guān)系曲線，其點(diǎn)據(jù)分布比較散亂，這種情況稱為不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系?？梢哉f(shuō)，天然河道的水位流量關(guān)系一般是不穩(wěn)定的。不穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線的處理方法很多，經(jīng)常使用的有以下兩種：

（i）臨時(shí)曲線法：若水位流量關(guān)系受不經(jīng)常的沖淤影響或比較穩(wěn)定的結(jié)冰影響，在一定時(shí)期內(nèi)關(guān)系點(diǎn)子密集成一帶狀，能符合定單一線的要求時(shí)，可以分期定出Z～Q曲線，稱為臨時(shí)曲線法。

（ii）連時(shí)序法：當(dāng)測(cè)流次數(shù)較多，能控制水位流量關(guān)系變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)，一般多用連時(shí)序法。連時(shí)序法繪制過程如下：（a）根據(jù)實(shí)測(cè)資料繪出水位過程線Z=f(t)，并在過程線上按順序注上測(cè)次號(hào)碼；（b）根據(jù)實(shí)測(cè)流量和相應(yīng)水位，點(diǎn)繪Z～Q相關(guān)點(diǎn)，并在點(diǎn)旁依次注明測(cè)次號(hào)碼及實(shí)測(cè)日期；（c）參照水位過程線的起伏變化，目估依測(cè)次號(hào)碼連成圓滑曲線，即為水位流量關(guān)系曲線。這種情況的Z～Q曲線一般為繩套形，使用時(shí)按水位發(fā)生時(shí)間在Z～Q曲線的相應(yīng)位置查讀流量。39

臨時(shí)曲線法Z~Q曲線（1：1月1日~1月7日；2：1月7日~2月15日；3：2月15日~3月9日）連時(shí)序法繪制Z~Q曲線40

（3）不同影響因素下水位流量關(guān)系（i）受洪水漲落影響

洪水波在河槽中傳播時(shí)，屬于不穩(wěn)定流，產(chǎn)生了附加比降。當(dāng)漲水時(shí)，水面比降較穩(wěn)定時(shí)的水面比降大，同一水位的流量也就增大，退水時(shí)，流量則減小，致使一次洪水過程的水位流量關(guān)系曲線依時(shí)序形成一逆時(shí)針方向的繩套曲線，如右圖所示。此時(shí)可按漲落過程定線，然后由水位推求流量。

（ii）受河槽沖淤影響

當(dāng)河床受沖時(shí)，斷面面積增加，同一水位的流量變大，當(dāng)河床受淤時(shí)，斷面面積減少，同一水位的流量變小。若沖淤時(shí)段有規(guī)律，水位流量關(guān)系能保持穩(wěn)定狀態(tài)，則可分別確定不同時(shí)段的水位流量關(guān)系曲線，如右圖所示。受洪水漲落影響的

Z~Q曲線受沖淤影響的

Z~Q曲線41受變動(dòng)回水影響的Z~Q曲線

（iv）受綜合因素影響

當(dāng)水位流量關(guān)系受多種因素混合影響并連續(xù)變化時(shí)，一般采用“連時(shí)序法”確定水位流量關(guān)系曲線。連時(shí)序法是按實(shí)測(cè)流量點(diǎn)子的時(shí)間順序來(lái)連接水位流量關(guān)系曲線。本法要求測(cè)流次數(shù)較多，能反映水位流量關(guān)系變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，依照測(cè)點(diǎn)的時(shí)序，就可從曲線上推出各個(gè)時(shí)期的流量。在按時(shí)序連線時(shí)，水位流量關(guān)系曲線往往成繩套形，應(yīng)參考用時(shí)序法繪出的水位面積關(guān)系曲線的變化過程及水位過程線的起伏趨勢(shì)連線。這樣有助于發(fā)現(xiàn)繩套的頂部和底部，便于繪好水位流量關(guān)系曲線。（iii）受變動(dòng)回水影響

由于測(cè)流斷面下游的干支流漲水、下游閘關(guān)閉及結(jié)冰等影響，引起回水頂托，致使水面比降產(chǎn)生變化，回水頂托愈嚴(yán)重，水面比降愈小，同水位的流量較穩(wěn)定流時(shí)減少愈多。所以受回水頂托影響的水位流量關(guān)系點(diǎn)據(jù)偏向穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線的左邊，如右圖所示。在這種情況下，可以以比降為參數(shù)確定出一組水位流量關(guān)系曲線備用。42

2、水位流量關(guān)系曲線的延長(zhǎng)

測(cè)流時(shí)，本應(yīng)在整個(gè)水位變幅內(nèi)布置測(cè)次，但由于高水時(shí)歷時(shí)短、流速大，枯水時(shí)水淺、流速小，往往難以測(cè)得最大洪峰流量和最小枯水流量，這時(shí)，必須將水位流量關(guān)系曲線進(jìn)行高、低水延長(zhǎng)，方能推得全年完整的流量過程。高、低水延長(zhǎng)成果，涉及到流量的最大、最小值，如延長(zhǎng)不當(dāng)影響規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。所以，對(duì)高水及低水的延長(zhǎng)均須慎重。一般要求高水外廷部分不超過當(dāng)年實(shí)測(cè)流量所對(duì)應(yīng)水位變幅的30％，低水外延部分不超過10％。

（1）水位面積與水位流速關(guān)系高水延長(zhǎng)

河床比較穩(wěn)定的測(cè)站，水位面積、水位流速關(guān)系曲線穩(wěn)定、趨向明顯，故可根據(jù)水位面積、水位流速曲線來(lái)延長(zhǎng)水位流量關(guān)系曲線。其具體程序是，先根據(jù)實(shí)測(cè)斷面資料繪制所需延長(zhǎng)部分的水位面積關(guān)系曲線，然后再將水位流速曲線按照其上端的趨勢(shì)外延，最后根據(jù)延長(zhǎng)部分的各級(jí)水位的流速與相應(yīng)的面積乘積來(lái)延長(zhǎng)水位流量關(guān)系曲線，如圖所示。顯然，應(yīng)用此法時(shí)，在所外延的水位幅度以內(nèi)河槽斷面不應(yīng)有突然的變化，如漫灘等情況，因?yàn)樵谶@些情況下，按趨勢(shì)延長(zhǎng)水位流速線是不合理的。水位面積與關(guān)系延長(zhǎng)水位流速43（2）用水力學(xué)公式高水延長(zhǎng)

（i）曼寧公式外延

曼寧公式式中：—斷面平均流速（m3/s）；—曼寧糙率系數(shù)（s/m1/3）；—水力半徑（m）；—為水面比降。延長(zhǎng)步驟：(a)計(jì)算平均流速

有三個(gè)參數(shù)(n、R、S)，其中水力半徑R可用大斷面資料求得，水面比降S和糙率n則根據(jù)以下三種情況來(lái)確定：①S和n均有資料；②兩者缺一，通過點(diǎn)繪Z-n（或Z-S）關(guān)系曲線并延長(zhǎng)之；③兩者全缺時(shí)，則將看成一個(gè)未知量，因，依據(jù)實(shí)測(cè)資料的流量、面積、水力半徑計(jì)算出，點(diǎn)繪Z~曲線，因高水部分接近于常數(shù)，可按趨勢(shì)延長(zhǎng)，見右圖。(b)用實(shí)測(cè)大斷面資料延長(zhǎng)水位面積關(guān)系曲線。曼寧公式法延長(zhǎng)高水Z~Q關(guān)系曲線44

式中：，高水時(shí)其值接近常數(shù)。故高水時(shí)呈線性關(guān)系，據(jù)此外延。延長(zhǎng)步驟：由大斷面資料計(jì)算，點(diǎn)繪，點(diǎn)繪，根據(jù)對(duì)應(yīng)的（Z，Q）的點(diǎn)據(jù)，便可實(shí)現(xiàn)水位與流量關(guān)系曲線的高水延長(zhǎng)，如上圖所示。（ii）史帝文斯（Stenens）法外延

謝才公式式中：為謝才系數(shù)（m1/2/s）。對(duì)斷面無(wú)明顯沖淤、水深不大但水面較寬的河槽，可以用斷面平均水深來(lái)代替，則上式可以改寫為：斯蒂文斯法外延Z~Q關(guān)系曲線45

（3）水位流量關(guān)系曲線的低水延長(zhǎng)法

低水延長(zhǎng)一般可用水位面積、水位流速關(guān)系曲線法，也可以用斷流水位控制作低水延長(zhǎng)。

斷流水位即流量等于零的水位。確定斷流水位的方法，可以根據(jù)測(cè)站縱橫斷面資料做出判斷。如測(cè)站下游有淺灘或石梁，則以其頂部高程作為斷流水位。如測(cè)站下游很長(zhǎng)距離內(nèi)河底平坦，則取基本水尺斷面河底最低點(diǎn)高程作為斷流水位。這樣求得的斷流水位是比較可靠的。在沒有條件采用前法確定斷流水位時(shí)，如斷面形狀整齊，在低水延長(zhǎng)部分的水位變幅內(nèi)河寬無(wú)顯著變化，則可采用分析法確定斷流水位。例如，假定低水部分的水位流量關(guān)系曲線可用下列方程來(lái)表示：式中：Z0

—斷流水位；n、K—固定的指數(shù)和系數(shù)。在水位流量曲線的中、低水彎曲部分，依次選取a、b、c三點(diǎn)，它們的水位和流量分別為Za、Zb、Zc及Qa、Qb、Qc。若Qb