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第三章第三章 水文测验及资料收集水文测验及资料收集
3.1 3.1 概述概述
3.2 3.2 水位观测与计算水位观测与计算
3.3 3.3 流量观测与计算流量观测与计算
3.4 3.4 流量资料整编流量资料整编
3.5 3.5 河流泥沙的测算河流泥沙的测算
3.6 3.6 水文调查水文调查
3.7 3.7 水文资料的收集水文资料的收集
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3.1 3.1 概述概述
水文测站的任务水文测站的任务
水文测站是开展水文测验工作和收集水文资料的基本场水文测站是开展水文测验工作和收集水文资料的基本场
所,其任务是按照国家颁布的所,其任务是按照国家颁布的《《水文测验规范水文测验规范》》对指定地点对指定地点
((或河流断面或河流断面))的水文要素进行系统观测和资料整编工作。观的水文要素进行系统观测和资料整编工作。观
测和整编项目,一般包括水位、流量、泥沙、降水、蒸发、测和整编项目,一般包括水位、流量、泥沙、降水、蒸发、
水温、冰凌、地下水位、水质,等等。水温、冰凌、地下水位、水质,等等。
水文测站的分类水文测站的分类
(1) (1) 按测验项目分按测验项目分 (2) (2) 按测站性质分按测站性质分
水文站 水位站 雨量站 水质站
水文站
基本站 专用站 实验站
水文站
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水文网站及其密度:水文网站及其密度:目前,我国为每万目前,我国为每万kmkm22有有3.563.56站,世站,世
界界100100多个国家的平均值为每万多个国家的平均值为每万kmkm22有有4.04.0站。站。
水文站的设立:水文站的设立:要求被测河段的水位与流量有较好的稳定要求被测河段的水位与流量有较好的稳定
关系,且有利于测验工作,即有良好控制作用。关系,且有利于测验工作,即有良好控制作用。
断面控制断面控制————如山区河流,应设在石梁、急滩、弯道、卡如山区河流,应设在石梁、急滩、弯道、卡
口、人工堰的上游河段。口、人工堰的上游河段。
河槽控制河槽控制————如平原河流,应设在具有一定长度的河槽顺如平原河流,应设在具有一定长度的河槽顺
直、断面规整、河床稳定、底坡和糙率均匀的河段。直、断面规整、河床稳定、底坡和糙率均匀的河段。
测流断面测流断面————为观测水文要素所布设必要的断面,包括基为观测水文要素所布设必要的断面,包括基
本水尺断面、流速仪测流断面、浮标测流断面、比降断面。另本水尺断面、流速仪测流断面、浮标测流断面、比降断面。另
有,设置基本水准点的基面和作为基本测量线段的基线。有,设置基本水准点的基面和作为基本测量线段的基线。
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平均流速的平均流速的5050~~8080倍倍
基本基本 水尺水尺
基本水尺断面基本水尺断面
流速仪测流断面流速仪测流断面
浮标测流中断面浮标测流中断面
比降下断面比降下断面比降上断面比降上断面
测流断面布设示意测流断面布设示意
误差在误差在±± 1515%以内%以内
浮标测流上断面浮标测流上断面 浮标测流下断面浮标测流下断面
基线基线
大于河宽的大于河宽的0.60.6倍倍
基面基面
11~~33个基本水准点个基本水准点
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3.2 3.2 水位观测与计算水位观测与计算
水位水位是指江河湖海和水库等水体在某一地点处自由水面离是指江河湖海和水库等水体在某一地点处自由水面离
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
基面的高度,单位标准基面的高度,单位mm。我国统一采用青岛附近。我国统一采用青岛附近黄海海平面黄海海平面
为标准基面。为标准基面。
水位观测的设备水位观测的设备
水尺水尺————布设在测流断面上的设备,分为直立式、倾斜式布设在测流断面上的设备,分为直立式、倾斜式
、矮桩式和悬垂式等。通过人工定时或不定时直接进行水尺水、矮桩式和悬垂式等。通过人工定时或不定时直接进行水尺水
位观测,观测时间和次数视水位变化情况而定。位观测,观测时间和次数视水位变化情况而定。
一般地,水位变化不大时,采用一般地,水位变化不大时,采用
两段制观测两段制观测(8(8点和点和2020点点));水位变化;水位变化
较大时,采用四段制观测较大时,采用四段制观测(2(2点、点、88点、点、
1414点、点、2020点点));洪水期或水位变化急;洪水期或水位变化急
剧时,需再增加测次。剧时,需再增加测次。
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水位(值)=水位(值)= 水尺零点的高程+水面的水尺读数水尺零点的高程+水面的水尺读数
水位观测结果需换算成日平均值,并编制水位观测结果需换算成日平均值,并编制““逐日平均逐日平均
水位表水位表””,各日的最高、最低水位及洪水变化过程。,各日的最高、最低水位及洪水变化过程。
自记水位计自记水位计————利用机利用机
械、压力、电流等的感应作械、压力、电流等的感应作
用,自动纪录水位连续变化用,自动纪录水位连续变化
过程的设备,有过程的设备,有就地自记就地自记和和
远传遥测远传遥测两种方式。两种方式。
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日平均水位计算日平均水位计算
一日内等时距观测的水位,可采用算术平均法计算;一日内等时距观测的水位,可采用算术平均法计算;
一日内水位变化较大,且不等时距观测的水位,可采用一日内水位变化较大,且不等时距观测的水位,可采用
面积包围法计算,即将面积包围法计算,即将00~~2424小时内水位过程所包围的面小时内水位过程所包围的面
积,除以一日的时间求得积,除以一日的时间求得((p.23 p.23 图图33--11和式和式33--11))。。
计算
公式
小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载
为:计算公式为:
ZZ==[Z[Z00aa++ZZ11((aa++bb)+)+ZZ22((bb++cc)+,)+,…………,,ZZnn--11((mm++nn)+)+ZZnnn]/48n]/48
式中,式中,ZZii为各次观测的水位为各次观测的水位(m)(m);;aa,,bb,,…………,,mm,,nn为为
相邻两次水位观测之间的时距相邻两次水位观测之间的时距(h)(h)。。
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3.3 3.3 流量观测与计算流量观测与计算
3.3.1 3.3.1 流速仪测流及流量计算流速仪测流及流量计算
国产转子流速仪国产转子流速仪((旋杯式和旋杯式和
旋浆式)旋浆式)的用途和施测范围。的用途和施测范围。
此外,还有超声波流速仪、激此外,还有超声波流速仪、激
光流速仪等。光流速仪等。
在测流断面上拟定的在测流断面上拟定的测速测速
垂线垂线,其位置以能控制断面形,其位置以能控制断面形
状和流速横向分布为原则进行状和流速横向分布为原则进行
布设。布设。
全断面的流量为:全断面的流量为:
QQ==∑∑qqii
LS20B型旋桨式流速仪
LS1206B型
旋桨式流速仪
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(一)断面测量(一)断面测量
水道断面水道断面————经常保持过水的断面,为平时断面测量之用。经常保持过水的断面,为平时断面测量之用。
大断面大断面————高出历年最高洪水位高出历年最高洪水位0.50.5~~1.0m1.0m的河道断面,为的河道断面,为
布设布设测深垂线测深垂线,测量各垂线的深度,测量各垂线的深度hhii和相邻垂线间的距离和相邻垂线间的距离bbii。每。每
年汛前需复测。年汛前需复测。
B
△
B
0.50.5----1.0m1.0m
水道断面水道断面
大断面大断面
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(二)流速测量(二)流速测量
测点流速测点流速vvhh————在测速垂线上布设测点,在测速垂线上布设测点,
垂线布点方式一般取相对水深垂线布点方式一般取相对水深hh==0.00.0,,0.20.2,,0.40.4,,
0.60.6,, 0.80.8,,1.01.0;用流速仪测得点流速;用流速仪测得点流速VVhh,再计,再计
算各垂线平均流速算各垂线平均流速vvmm。。见见P.24P.24--25 25 表表33--11和表和表33--22
垂线平均速度垂线平均速度vvmm————视测速垂线上测点数,视测速垂线上测点数,
分别按下式计算:分别按下式计算:
)2222(
10
1
)233(
10
1
)(
3
1
)(
2
1
0.18.06.04.02.00.0
0.18.06.02.00.0
8.06.02.0
8.02.0
6.0
vvvvvvv
vvvvvv
vvvv
vvv
vv
m
m
m
m
m
+++++=
++++=
++=
+=
=
六点法:
五点法:
三点法:
二点法:
一点法:
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部分面积部分面积AAii————岸边部分按三角形计算,中间部分按岸边部分按三角形计算,中间部分按
梯形公式计算梯形公式计算
部分面积平均流速部分面积平均流速VVmm————岸边部分按比例计算,中间岸边部分按比例计算,中间
部分平均流速按梯形公式计算部分平均流速按梯形公式计算
式中,式中,αα为岸边系数,斜坡岸边为岸边系数,斜坡岸边0.670.67~~0.750.75,陡坡岸,陡坡岸
边边0.800.80~~0.900.90,死水边,死水边0.500.50~~0.670.67。。
测流断面平均流速:测流断面平均流速: VV==Q/AQ/A
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(三)流量计算(三)流量计算
流量测验方法分为四类:流量测验方法分为四类:面积~流速法、水力学、面积~流速法、水力学、
化学法化学法和和物理法(浮标测流)物理法(浮标测流)。。
面积~流速法面积~流速法———— 河流某断面的流量河流某断面的流量QQ等于过水断等于过水断
面面积面面积AA乘断面平均流速乘断面平均流速VV,即,即
QQ==AA××VV
或或
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在测得点流速在测得点流速VVhh和计算和计算
得到各垂线平均流速得到各垂线平均流速vvmm之之
后;再推求部分断面面积上后;再推求部分断面面积上
的部分面积平均流速的部分面积平均流速VVmm;;
把各部分面积平均流速与相把各部分面积平均流速与相
应部分面积应部分面积AAii相乘得到部分相乘得到部分
面积流量面积流量qqii==VVii××AAii;各部分各部分
面积流量之和即为测流断面面积流量之和即为测流断面
流量流量QQ。。P.28P.28--29 29 表表33--3 3
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3.3.2 3.3.2 浮标法测流浮标法测流
利用水面虚流速推求断面虚流量,然后乘以浮标系数得利用水面虚流速推求断面虚流量,然后乘以浮标系数得
到测流断面流量。水面虚流速按下式计算:到测流断面流量。水面虚流速按下式计算:
VVjj==L/tL/t
式中,式中,VVjj为浮标虚流速(为浮标虚流速(m/sm/s););LL为上、下浮标断面为上、下浮标断面
间距(间距(mm););tt为各浮标流经上、下断面的时间(为各浮标流经上、下断面的时间(ss)。)。
根据断面垂线起点距、水深和内插求得的虚流速,算出根据断面垂线起点距、水深和内插求得的虚流速,算出
测流断面虚流量测流断面虚流量QQjj,再乘以浮标系数,再乘以浮标系数KKjj==0.850.85~~0.95 0.95 之之
间,即得测流断面流量间,即得测流断面流量
QQ==QQjj××KKjj
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3.4 3.4 流量资料整编流量资料整编
水文数据的整编,指对水文数据进行加工和处理的过水文数据的整编,指对水文数据进行加工和处理的过
程。程。
3.4.1 3.4.1 水位流量关系曲线的绘制水位流量关系曲线的绘制
流量资料整编的关键在于绘制流量资料整编的关键在于绘制水位~流量关系曲线水位~流量关系曲线,,
并计算月、年平均流量及各种流量的特征值。并计算月、年平均流量及各种流量的特征值。
水位~流量关系曲线可分为水位~流量关系曲线可分为稳定的稳定的和和不稳定的不稳定的两类。两类。
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(一)稳定的水位~流量关系曲线(一)稳定的水位~流量关系曲线
先由曼宁公式计算流速先由曼宁公式计算流速VV==RR2/32/3II1/21/2/n/n,然后计算得到流量,然后计算得到流量
QQ==AVAV==ARAR2/32/3II1/21/2/n/n
式中,式中,QQ流量流量(m(m33/s)/s);;AA过水断面面积过水断面面积(m(m22));;RR水力半径水力半径(m)(m);;
I I 水面比降;水面比降;nn糙率。糙率。
通常当河段和测站控制通常当河段和测站控制
良好,河道水流接近均匀流良好,河道水流接近均匀流
时,在同一水位下,时,在同一水位下,AA、、
RR、、II、、nn均保持不变,或对均保持不变,或对
流量的影响可相互抵消,水流量的影响可相互抵消,水
位~流量关系稳定,呈单一位~流量关系稳定,呈单一
曲线。如右图所示。曲线。如右图所示。
见见p.26 p.26 图图33--55
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(二)不稳定的水位~流量关系曲线(二)不稳定的水位~流量关系曲线
从公式从公式Q=AV=ARQ=AV=AR2/32/3II1/21/2/n/n可知,当水位可知,当水位ZZ不变时,不变时,
AA、、RR、、II、、nn中任意一项发生变动,中任意一项发生变动,QQ都不是定值,则水都不是定值,则水
位~流量关系曲线不是单一的。位~流量关系曲线不是单一的。
对于对于水力因素型水力因素型QQ==f(z,xf(z,x)),则有下面几种情况:,则有下面几种情况:
(1) (1) 受河床冲淤影响受河床冲淤影响
的水位~流量关系的水位~流量关系
根据冲淤规律,分根据冲淤规律,分
别建立的别建立的ZZ~~QQ关系。关系。
见见p.27 p.27 图图33--66
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(2) (2) 受变动回水影响的受变动回水影响的
水位~流量关系水位~流量关系
下游回水顶托,导致水下游回水顶托,导致水
面比降减少。由面比降减少。由 QQ==AV AV
==A RA R2/32/3II1/21/2/n/n 可知,在可知,在
相同水位下,比降小的流相同水位下,比降小的流
量变小。量变小。
见见p.27 p.27 图图33--77
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(3) (3) 受洪水涨落影响的水位~流量关系受洪水涨落影响的水位~流量关系
洪水水面是在河道沿程发生高低起伏的一种波动,称为洪水洪水水面是在河道沿程发生高低起伏的一种波动,称为洪水
波。稳定流水面比降波。稳定流水面比降ii00、洪水波的水面比降、洪水波的水面比降ii、、 ii△△==ii--ii00为附加比为附加比
降。降。
波前部分波前部分i>ii>i00,波后部分,波后部分i
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
中,当设计断面缺乏实测数据时在规划设计中,当设计断面缺乏实测数据时
11)设计断面距水文站不远,其间无明显的出流和入)设计断面距水文站不远,其间无明显的出流和入
流,通过同步观测水位,再行延长;流,通过同步观测水位,再行延长;
22)设计断面距水文站较远,但其间出流和入流近乎)设计断面距水文站较远,但其间出流和入流近乎
为零,采用同位相的水位移用;为零,采用同位相的水位移用;
33)设计断面的水位观测不足,通过计算水面曲线的)设计断面的水位观测不足,通过计算水面曲线的
方法移用;方法移用;
44)设计断面与水文站之间有出流或入流时,利用水)设计断面与水文站之间有出流或入流时,利用水
力学方法推算。力学方法推算。
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3.4.4 3.4.4 流量资料整编流量资料整编
当一日水位变化平稳时,用日平均水位在水位流当一日水位变化平稳时,用日平均水位在水位流
量关系曲线上查得量关系曲线上查得逐日平均流量逐日平均流量。。
当一日水位变化较大时,用一日内各次水位从水当一日水位变化较大时,用一日内各次水位从水
位流量关系曲线上查出相应流量,再按算术平均法或位流量关系曲线上查出相应流量,再按算术平均法或
面积包围法计算日平均流量,并据此计算面积包围法计算日平均流量,并据此计算逐月、年平逐月、年平
均流量均流量计算。计算。
合理性检查合理性检查———— 单站检查、综合性检查单站检查、综合性检查
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3.5 3.5 河流泥沙的测算河流泥沙的测算
河流泥沙分为三类:河流泥沙分为三类:悬移质悬移质((泥沙悬浮于水中并随之运泥沙悬浮于水中并随之运
动动))、、推移质推移质((泥沙受水流冲击沿河底移动或滚动泥沙受水流冲击沿河底移动或滚动))和和河床质河床质
((泥沙相对静止而停留在河床上泥沙相对静止而停留在河床上))。随水流条件的改变,可。随水流条件的改变,可
以互相转化。三者的特性不同,测验手段和计算方法也不以互相转化。三者的特性不同,测验手段和计算方法也不
相同。相同。
3.5.13.5.1 悬移质泥沙测验与计算悬移质泥沙测验与计算
含沙量含沙量————单位体积浑水中所含泥沙的重单位体积浑水中所含泥沙的重ρρ (kg/m(kg/m33)),,
若水样中的干沙重为若水样中的干沙重为WWss,则各测点的含沙量为,则各测点的含沙量为
ρρ==WWs s /V/V
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输沙率输沙率————单位时间内流过测流断面的泥沙重量单位时间内流过测流断面的泥沙重量QQss(t/s(t/s)),,
则有则有
QQs==ρρQQ××1010--33
式中,式中,ρρ为断面平均含沙量;为断面平均含沙量;QQ为相应断面的流量。为相应断面的流量。
根据两垂线之间的部分面积流量计算,可算得垂线平均含根据两垂线之间的部分面积流量计算,可算得垂线平均含
沙量率沙量率ρρmm,,见见p.34 p.34 式式33--1212。。
再用部分流量计算断面输沙率即再用部分流量计算断面输沙率即
p.34 p.34 式式33--1313
侵蚀模数侵蚀模数————单位流域面积上的输沙量单位流域面积上的输沙量MMss(t/km(t/km22)),若流,若流
域面积为域面积为FF,则,则
MMss==WWss/F/F
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3.5.23.5.2 推移质泥沙测验与计算推移质泥沙测验与计算
根据取样的时间和采样器取沙进口的宽度计算单位根据取样的时间和采样器取沙进口的宽度计算单位
宽度推移质输沙率,再分段取平均值乘各段宽度得到各段输宽度推移质输沙率,再分段取平均值乘各段宽度得到各段输
沙率,最后累加得断面推移质输沙率沙率,最后累加得断面推移质输沙率QQbb。。
3.5.3 3.5.3 河床质泥沙的取样河床质泥沙的取样
一般再施测悬移质和推移质的各测线上取样,并结合两一般再施测悬移质和推移质的各测线上取样,并结合两
者进行河床泥沙的颗粒
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
,以获得泥沙颗粒级配资料。者进行河床泥沙的颗粒分析,以获得泥沙颗粒级配资料。
**泥沙颗粒分析及级配曲线泥沙颗粒分析及级配曲线,指按泥沙颗粒大小分级,分,指按泥沙颗粒大小分级,分
别计算出小于各级粒径泥沙别计算出小于各级粒径泥沙WsWs’’的重量之百分数。的重量之百分数。
计算小于某粒径沙重百分数计算小于某粒径沙重百分数PP为为
PP==WWss’’/W/Wss××100100%%
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悬移质输沙率资料的整编悬移质输沙率资料的整编
当一日内流量变化不大时,根据单沙计算逐日断当一日内流量变化不大时,根据单沙计算逐日断
面平均含沙量,与相应的平均流量相剩,即得到各日面平均含沙量,与相应的平均流量相剩,即得到各日
平均输沙率。平均输沙率。
在洪水时期,先由各测次的单沙推出断沙,剩以在洪水时期,先由各测次的单沙推出断沙,剩以
相应的断面流量,得到各次断面输沙率,再计算日输相应的断面流量,得到各次断面输沙率,再计算日输
沙总量,除以一日的秒数可得日平均输沙率。沙总量,除以一日的秒数可得日平均输沙率。
将全年逐日将全年逐日平均输沙率之和除以全年的天数,即平均输沙率之和除以全年的天数,即
求得到年输沙率。求得到年输沙率。
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3.6 3.6 水文调查水文调查
水文资料的来源有水文调查、水文年鉴、水文手册、水文水文资料的来源有水文调查、水文年鉴、水文手册、水文
图集和水文资料数据库等各种文献资料。图集和水文资料数据库等各种文献资料。
水文调查内容有:水文调查内容有:流域调查、水量调查、流域调查、水量调查、洪水与枯水调洪水与枯水调
查、查、暴雨调查、其他专项调查等。暴雨调查、其他专项调查等。
3.6.1 3.6.1 洪水调查洪水调查
历史洪水的估算,主要包括历史洪水的估算,主要包括洪峰洪峰流量、洪水流量、洪水过程线过程线、、洪洪水水
总总量量的计算。的计算。
((一一) ) 根据水文站的水位流量关系推算根据水文站的水位流量关系推算
((二二) ) 用明渠均匀流公式推算用明渠均匀流公式推算————匀直河段匀直河段p.35 p.35 式式33--1414
((三三) ) 用用明渠明渠非非均匀流公式推算均匀流公式推算————近似计算方法近似计算方法p.36 p.36 式式33--1515
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暴雨调查的主要内容:暴雨调查的主要内容:暴雨成因、暴雨量、起讫时暴雨成因、暴雨量、起讫时
间、变化过程、暴雨走向、前期雨量情况等。间、变化过程、暴雨走向、前期雨量情况等。
水文遥感水文遥感(RS(RS技术技术))的应用:的应用: 包括流域调查、水资源调包括流域调查、水资源调
查、水质调查、洪涝灾害的监测、河口查、水质调查、洪涝灾害的监测、河口//湖泊湖泊//水库的泥沙水库的泥沙
淤积、河床演变、古河道的变迁、降水量的测定及水情预淤积、河床演变、古河道的变迁、降水量的测定及水情预
报等。报等。
3.6.2 3.6.2 枯水计算枯水计算
查找历史记载、估算最小流量等。查找历史记载、估算最小流量等。
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3.7 3.7 水文资料的收集水文资料的收集
3.7.1 3.7.1 水文年鉴和水文数据库水文年鉴和水文数据库
每年刊布一次每年刊布一次《《水文年鉴水文年鉴》》。其中载有:测站分布图、。其中载有:测站分布图、
水文站说明表及位置图,各个测站的水位、流量、泥沙、水水文站说明表及位置图,各个测站的水位、流量、泥沙、水
文、冰凌、水化学、地下水、降水量、蒸发量等基本资料。文、冰凌、水化学、地下水、降水量、蒸发量等基本资料。
3.7.2 3.7.2 水文手册和水文图集水文手册和水文图集
在水文站实测资料基础上,编制水文手册和水文图集,在水文站实测资料基础上,编制水文手册和水文图集,
并用以估算无水文观测数据地区的水文特征值。并用以估算无水文观测数据地区的水文特征值。
3.7.3 3.7.3 水质和水温资料水质和水温资料
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本本 章章 重重 点点
)) 水文测站种类及站网水文测站种类及站网
)) 水位和流量的概念及其测验水位和流量的概念及其测验
)) 流速仪测流原理及其流量资料整编流速仪测流原理及其流量资料整编
)) 流量的测验与计算流量的测验与计算
)) 水位流量关系曲线的确定水位流量关系曲线的确定
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问问 题题 & & 讨讨 论论 ?!?!
第三章 水文测验及资料收集
3.1 概述
水文网站及其密度:目前,我国为每万km2有3.56站,世界100多个国家的平均值为每万km2有4.0站。� 水文站的设立:要求被测河段的水位与流量有较好的稳定关系,且有利于测验工作,即有良好控制作用。�� 断面控制——如
3.2 水位观测与计算� 水位是指江河湖海和水库等水体在某一地点处自由水面离标准基面的高度,单位m。我国统一采用青岛附近黄海海平面为标准基面。� 水位观测的设备� 水尺——布设在测流断面上的设备,分为直立式、倾斜式、矮桩
本 章 重 点