2水文测验河段的查勘与选择课件.ppt

1、水文测验河段的查勘与选择水文测验河段的查勘与选择 一、一、测验河段的选择原则测验河段的选择原则 必须必须满足设站目的满足设站目的。保证保证各级水位各级水位下下(包括洪、枯水期包括洪、枯水期)观观测工作安全测工作安全及测验资料具有及测验资料具有必要的精度必要的精度。生活、交通生活、交通、通讯、通讯方便方便。符合符合观测方便观测方便、建站及测验设施、建站及测验设施经济经济，测验资料测验资料计算整理简单计算整理简单的要求。的要求。二、测站控制二、测站控制 1.测站控制的概念：测站控制的概念：测站控制指对水文测站控制指对水文站水位流量关系起控制作用的断面或河段的站水位流量关系起控制作用的断面或河段的水

2、力因素的总称。水力因素的总称。若测站控制良好，则水文若测站控制良好，则水文站的水位流量关系稳定；反之。则不稳定。站的水位流量关系稳定；反之。则不稳定。测站控制分为测站控制分为断面控制与河槽控制断面控制与河槽控制两种两种 形式。形式。2.断面控制：断面控制：当测站控制作用发生一个当测站控制作用发生一个横断面上时，称为断面控制。横断面上时，称为断面控制。例如例如天然石梁天然石梁 、急滩、卡口、人工堰坝、急滩、卡口、人工堰坝等，当水流流过该等，当水流流过该处时，将处时，将使水面曲线发生明显转折，产生临使水面曲线发生明显转折，产生临界流、出现的临界水深构成断面控制。界流、出现的临界水深构成断面控制。以

3、石梁为例，如图以石梁为例，如图l2所示。所示。从水力学知，产生临界流处，其佛汝德数从水力学知，产生临界流处，其佛汝德数解出解出 得：得：河宽与水深均是水位的函数，即：河宽与水深均是水位的函数，即：132BgAQFrQ2/3323323)(kkdgBdgBBAgBBgAQ)(ZfB)(Zfdk则有：则有：上述上述石梁石梁在在低水时起控制作用低水时起控制作用，急滩急滩使使河底隆起，河底隆起，作用与石梁相同作用与石梁相同。卡口、弯道、卡口、弯道、人工堰坝人工堰坝等等在高水时在高水时，也能造成水面曲线转，也能造成水面曲线转折，产生折，产生临界流临界流，形成高水控制。，形成高水控制。)(ZfQ BkdZ

4、 河槽控制：河槽控制：当测站控制是依靠一段河当测站控制是依靠一段河槽的底坡、糙率、断面形状等因素的组合而槽的底坡、糙率、断面形状等因素的组合而形成的，称为河槽控制。形成的，称为河槽控制。在天然河道中，水流可看作在天然河道中，水流可看作渐变非均匀渐变非均匀流流，其断面平均流速由，其断面平均流速由曼宁公式曼宁公式表示为：表示为：能面比降可由水面比降代替，于是有：能面比降可由水面比降代替，于是有：2/13/21eSRnV2/13/21SRnV流量为：流量为：写成一般函数形式为：写成一般函数形式为：断面面积断面面积 与水力半径与水力半径 决定于断面因决定于断面因素素 和水位和水位 则：则：2/13/2

5、1SRAnQ),(SnRAfQ ARZ),(SnZfQ如果满足：如果满足：在在同水位同水位 维持不变。维持不变。在在同水位同水位 虽有变动，但它虽有变动，但它们对流量的们对流量的影响恰好互相补偿。影响恰好互相补偿。则水位流量关系呈则水位流量关系呈单一关系单一关系。三、选择河段的具体要求三、选择河段的具体要求 平原河流平原河流应尽量选择河道应尽量选择河道顺直、匀整、顺直、匀整、稳定的河段，没有分流、斜流、回流及死水稳定的河段，没有分流、斜流、回流及死水等现象。其等现象。其顺直河段长度顺直河段长度应应不小于不小于洪水时主洪水时主槽河宽的槽河宽的35倍倍，以保证比降一致以保证比降一致。SnZ,SnZ

6、,河段最好是河段最好是窄深的单式断面窄深的单式断面，尽可能，尽可能避开不避开不稳定的沙洲和冲淤变化过大的断面稳定的沙洲和冲淤变化过大的断面。河段内应。河段内应不易生长水草，并不易生长水草，并避开有较大支流汇入避开有较大支流汇入或或湖泊湖泊、水库等大水体产生的变动回水的影响、水库等大水体产生的变动回水的影响，其，其目目的是的是尽量尽量保证保证使测验河段内的使测验河段内的断面、糙率、水断面、糙率、水面比降稳定面比降稳定。(2)山区河流山区河流应选则有石梁、急滩、卡口应选则有石梁、急滩、卡口、弯道的、弯道的上游附近上游附近规整的河段上，规整的河段上，避开乱石阻避开乱石阻塞，斜流、分流影响。塞，斜流、

7、分流影响。(3)选择测验河段应选择测验河段应避开受人为干扰的避开受人为干扰的码头、渡口等处码头、渡口等处。对。对北方河流北方河流还应尽量还应尽量避开避开易发生冰坝、冰塞的河段。易发生冰坝、冰塞的河段。总之，在选择水文测站位置时，最理想总之，在选择水文测站位置时，最理想的是选择在的是选择在各级水位均具备较好的测站控制各级水位均具备较好的测站控制且水流平稳的河段且水流平稳的河段。（四）测验河段勘测调查工作四）测验河段勘测调查工作 在选择测验河段，设立水文站之前，应进在选择测验河段，设立水文站之前，应进行现场勘测调查。查勘最好在枯水期进行。勘行现场勘测调查。查勘最好在枯水期进行。勘测调查的工作程序及

8、内容有：测调查的工作程序及内容有：准备工作：准备工作：明确设站的目的任务，查阅明确设站的目的任务，查阅、收集有关资料、收集有关资料(尤其是地形图、水准点及洪水尤其是地形图、水准点及洪水情况等情况等)，确定勘测内容和调查大纲，制定工作，确定勘测内容和调查大纲，制定工作计划。计划。现场调查：现场调查：调查内容包括河流控制情况调查内容包括河流控制情况，河流水、沙情势，河床组成，河道变迁及冲，河流水、沙情势，河床组成，河道变迁及冲淤变化情况的调查；流域自然地理情况，现有淤变化情况的调查；流域自然地理情况，现有水利工程及水利工程远近期规划，测站工作条水利工程及水利工程远近期规划，测站工作条件的调查。重点

9、是历年最高洪水位及最大漫滩件的调查。重点是历年最高洪水位及最大漫滩边界的调查。边界的调查。野外测量：野外测量：在勘测中，应进行简易地形在勘测中，应进行简易地形测量、大断面测量、流向测量，断面纵比降测测量、大断面测量、流向测量，断面纵比降测量等工作。量等工作。编写勘测报告：编写勘测报告：将调查情况及测量成将调查情况及测量成果进行分析整理，提出方案，为确定站址提供果进行分析整理，提出方案，为确定站址提供依据。依据。测站的设立测站的设立 设站工作的内容：设站工作的内容：主要内容有：主要内容有：设置水准点设置水准点并引测其高程；并引测其高程；绘制地形图绘制地形图和和水流平面图水流平面图并据此确定断面方

10、向并据此确定断面方向；布设测验断面、基线与高程基点布设测验断面、基线与高程基点，布置各种布置各种测量标志测量标志，建立，建立水位观测设备、测流设备水位观测设备、测流设备及其及其它各种它各种辅助观测设备辅助观测设备，填写，填写测站考证薄测站考证薄。一、断面的布设一、断面的布设 根据不同用途，根据不同用途，水文站应布设水文站应布设基本水尺断基本水尺断面、流速仪测流断面、浮标测流断面及上、面、流速仪测流断面、浮标测流断面及上、下辅助断面、比降断面（包括上、下比降断面下辅助断面、比降断面（包括上、下比降断面）。断面布设如图）。断面布设如图12所示。所示。(一一)水流平面图的测绘水流平面图的测绘 1.在

11、选定的测站河段在选定的测站河段布置布置15个断面个断面，在上游断面沿河宽均匀投放若干浮标，在图上在上游断面沿河宽均匀投放若干浮标，在图上记录浮标经过各断面的位置和时间。记录浮标经过各断面的位置和时间。2.将每个浮标位置沿河长连折线，得各浮将每个浮标位置沿河长连折线，得各浮标轨迹线，标轨迹线，选轨迹线近于平行处选轨迹线近于平行处作为作为拟设测流拟设测流断面断面。并计算各。并计算各浮标流速浮标流速。3.计算计算部分面积上的部分面积上的部分虚流量。部分虚流量。测流断面初选示意图测流断面初选示意图部分虚流量计算示例：ifiivq,ifv,i4.确定断面方向确定断面方向（二）断面布设的要求：二）断面布设

12、的要求：基本水尺断面、流速仪测流断面、浮标基本水尺断面、流速仪测流断面、浮标测流中断面，最好设在测流中断面，最好设在测验河段的中央测验河段的中央并并尽量尽量合而为一合而为一，断面的，断面的方向应垂直于断面平均流向方向应垂直于断面平均流向。当基本水尺断面与测流断面重合有困难时、。当基本水尺断面与测流断面重合有困难时、可分别设置，但应尽量减少两断面的距离，中可分别设置，但应尽量减少两断面的距离，中间不能有支流汇入。间不能有支流汇入。浮标测流中断面的上、下游相等距离处设浮标测流中断面的上、下游相等距离处设上、上、下辅助断面下辅助断面，其，其间距间距既要满足流速的既要满足流速的代代表性表性，又要满足计

13、时测速的精度。为兼顾上述，又要满足计时测速的精度。为兼顾上述两方面要求可利用误差概念推算辅助断面的间两方面要求可利用误差概念推算辅助断面的间距。距。浮标测流时，如浮标测流时，如计时最大误差计时最大误差 秒；秒；距离丈量相对误差距离丈量相对误差小于小于1，可忽略可忽略。浮标流浮标流速的相对误差速的相对误差为：为：因因 故故1ttttLLttffv1ffvLVt1ffVLt 考虑最不利情况：考虑最不利情况：则则一般规定一般规定 作为允许误差。作为允许误差。代入上式得：代入上式得：山区河流可适当缩短，但不应小于山区河流可适当缩短，但不应小于 的的20倍。倍。maxVVfvfVLmax%0.2%25.

14、1vmaxmax)5080(0.020125.0VVLfmaxV 比降断面比降断面 上下比降断面的间距，应使水面落差远大上下比降断面的间距，应使水面落差远大于落差观测误差，间距可用下式估算：于落差观测误差，间距可用下式估算：二、基线的布设二、基线的布设 在测验河段进行水文测验时，用在测验河段进行水文测验时，用经纬仪或经纬仪或六分仪测角交会法六分仪测角交会法为推求测验垂线在断面上的为推求测验垂线在断面上的位置位置(起点距起点距)而在而在岸上布设的线段岸上布设的线段，称为，称为基线基线。)2(222_2422ZSmmsSXZSSZL基线宜垂直于测流横断面，其起点应在测流断基线宜垂直于测流横断面，其

15、起点应在测流断面线上。面线上。从测定起点距的精度出发，从测定起点距的精度出发，基线的长度基线的长度应应使测角仪器瞄准测流断面上最远点的方向线与使测角仪器瞄准测流断面上最远点的方向线与横断面线的夹角横断面线的夹角大于大于 。(即应使基线长度大于即应使基线长度大于河宽河宽0.6倍倍)；在特殊情况下不应小于；在特殊情况下不应小于 。但夹。但夹角应角应小于小于 。不同水位不同水位时，水面宽悬殊的测站，应在岸时，水面宽悬殊的测站，应在岸上上和河滩上和河滩上分别设置高、低水分别设置高、低水基线基线。基线长度及。基线长度及丈量误差，都直接影响断面测量精度，间接影丈量误差，都直接影响断面测量精度，间接影0300120015响到流量及输沙率计算的精度。因此，响到流量及输沙率计算的精度。因此，基线除基线除有一定长度并取有一定长度并取10m的倍数的倍数外，其丈量外，其丈量误差应误差应不超过不超过11000。030