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水文测验

第三章

水文信息采集与处理

学习本章的内容和意义:本章主要学习水文信息的采集与处理技术,包括水文测站的设立和水文站网 的布设;水位、流量、泥沙、水质等各种水文信息要素的观测;水文的调查方法;以及水文数据的处理方 法和技术。本章研究的水文信息采集与处理是工程水文学中最基本的概念和方法之一,是以后学习水文统 计、流域产汇流计算、水文预报等内容的基础。 本章的习题内容主要涉及:水文测站的设立、水文站网的布设、水位的测验方法、日平均水位的计 算、流速的测验方法、断面面积的测量和计算、断面流量和流速的计算、流量资料的整理、泥沙的测验方 法、悬移质含沙量和输沙率的计算、水质监测的方法、水文调查的方法、水文资料的收集等。

一、概 念
(一)填空题 1.水文测站是指 2.根据水文测站的性质, 测站可分为 3.水文测站的建站包括 4. 和 、



。 两大类。 两项工作。

是对水文站水位流量关系起控制作用的断面或河段的水力因素的总称。 、 、 、 和 和 、 。 、

5.决定河道流量大小的水力因素有: 6.根据不同用途,水文站一般应布设 及 、

各种断面。 、 、

7 .目前,按信息采集工作方式的不同,采集水文信息的基本途径可分为 _ 和 。 和 。

8.观测降水量最常用的仪器通常有

9.自记雨量计是观测降雨过程的自记仪器。常用的自记雨量计有三种类型: 和 。 观测,一般采用



10.用雨量器观测降水量的方法一般是采用 及 各观测一次,日雨量是将 11.水面蒸发量 至

进行观测,即

的降水量作为本日的降水量。 作为分界,将 至 的蒸发水

观测一次,日蒸发量是以

深,作为本日的水面蒸发量。 12.水位是指 。

1

13.我国现在统一规定的水准基面为



14 . 根 据 所 采 用 的 观 测 设 备 和 记 录 方 式 , 水 位 观 测 方 法 可 分 为 4 种 类 型: 、 、 、 和 和 。 两类。 的水位。 _时至 _时至 时。 和 时。

15.水位观测的常用设备有 16.水位的观测包括

17.我国计算日平均水位的日分界是从_ 18. 计算日平均流量的日分界是从_

19.由各次观测或从自记水位资料上摘录的瞬时水位值计算日平均水位的方法有 两种。 20.单位时间内通过河流某一断面的水量称为 为

,时段 T 内通过河流某一断面的总水量称 。

,将径流量平铺在整个流域面积上所得的水层深度称为 21.流量测量工作实质上是由 22.断面测量包括测量 23.水道断面面积包括 24.测量水深常用的方法有 25.起点距是指 26.用流速仪施测某点的流速,实际上是测出流速仪在该点的 27.为了消除水流脉动的影响,用流速仪测速的历时一般不应少于 28.用浮标法测流,断面流量等于断面的流量再乘以 29.用浮标法测流时,浮标系数与 30.河流中的泥沙,按其运动形式可分为 、 、 。 等因素有关。 和 和 和 、 和 、 和 和 。 、 、 。 。 两部分工作组成。 。





三类。 。 。

31.描述河流中悬移质的情况,常用的两个定量指标是 32.悬移质含沙量测验,我国目前使用较多的采样器有 33.输沙率测验是由 34.单样含沙量(单沙)是指 指 35.泥沙的颗粒级配是指 39.水文调查的内容分为 、 、 。 与 两部分工作组成的。

;断沙是

。 、 和 四大类。 。

40.在新调查的河段无水文站情况下,洪水调查的洪峰流量可采用

2

41.流量数据处理主要包括 种以上实测水文要素间关系的工作, 求流量。 42.水位流量关系可分为 曲线,这时的水位流量关系称为 和



两个环节。

是指建立流量与某种或两

则是根据已建立的水位或其它水文要素与流量的关系来推

两类,同一水位只有一个相应流量,其关系呈单一的 ,同一水位不同时期断面通过的流量不是一个定值,点绘出 。 、 、

的水位流量关系曲线,其点据分布比较散乱,这时的水位流量关系称为 43.一般说来,天然河道的水位流量关系是不稳定的,其影响的主要因素 、 、 等。

44.为推求全年完整流量过程,必须对水位流量关系曲线高水或低水作适当延长,一般要求高水外 延幅度不超过当年实测水位变幅的 ,低水外延不超过 。

(二)选择题
1.根据测站的性质,水文测站可分为( A. 水位站、雨量站 C.基本站、专用站 ) B.基本站、雨量站 D.水位站、流量站 )

2.对于测验河段的选择,主要考虑的原则是(

A.在满足设站目的要求的前提下,测站的水位与流量之间呈单一关系 B.在满足设站目的要求的前提下,尽量选择在距离城市近的地方 C.在满足设站目的要求的前提下,应更能提高测量精度 D.在满足设站目的要求的前提下,任何河段都行 3.基线的长度一般( A. 愈长愈好 C.长短对测量没有影响 4.目前全国水位统一采用的基准面是( A.大沽基面 B.吴淞基面 ) C.0.01m ) D.0.001m ) B.愈短愈好 D.视河宽 B 而定,一般应为 0.6B ) C.珠江基面 D.黄海基面

5.水位观测的精度一般准确到( A.1m B.0.1m

6.当一日内水位变化不大时,计算日平均水位应采用( A.加权平均 C.算术平均法 B.几何平均法 D.面积包围法

3

7.当一日内水位较大时,由水位查水位流量关系曲线以推求日平均流量,其水位是用( A.算术平均法计算的日平均水位 B.12 时的水位 C.面积包围法计算的日平均水位 D.日最高水位与最低水位的平均值 8.我国计算日平均水位的日分界是从( A.0~24 B.08~08 )时至( ) 时。 C.12~12 )时至( ) 时。 C.12~12 D.20~20 D.20~20

)

9.我国计算日降水量的日分界是从( A.0~24 B.08~08

10.水道断面面积包括( ) A.过水断面面积 C. 过水断面面积和死水面积 11.水文测验中断面流量的确定,关键是( A.施测过水断面 C.计算垂线平均流速 B.死水面积 D.大断面 )

B.测流期间水位的观测 D.测点流速的施测 ) D.不受限制 )处的流速。

12.用流速仪施测点流速时,每次要求施测的时间( A.越短越好 B.越长越好

C.大约 100s

13.一条垂线上测三点流速计算垂线平均流速时,应从河底开始分别施测( A.0.2h、0.6h、0.8h C. 0.4h、0.6h、0.8h B. 0.2h、0.4h、0.8h D. 0.2h、0.4h、0.6h )。

14.用流速仪施测某点的流速,实际上是测出流速仪在该点的( A.转速 B.水力螺距 C.摩阻常数 )时至( C.12~12 ) 时至( C.12~12 )。 D.糙率 )时。

D.测速历时 )时。 D.20~20

15.我国计算日平均流量的日分界是从( A.0~24 B.08~08

16.我国计算日蒸散发量的日分界是从( A.0~24 B.08~08

D.20~20

17.用浮标法测流,断面流量等于断面徐流量再乘以( A.风速 B.水位 C.浮标系数 )。

18.常用来表示输沙特征的指标有( A. 输沙率、流量

B. 含沙量、输沙率

4

C. 含沙量、流量

D. 输沙率、输沙量

19. 人们从不断的实践中发现,当( )时,断面平均含沙量与断面某一垂线或某一测点的含沙量之间 有稳定关系,通过建立其相关关系,便可大大地简化了泥沙测验工作。 A. 断面比较稳定、主流摆动不大 B. 断面比较稳定、河道比较窄 C. 断面比较稳定、河道比较宽 D.主流摆动不大、河道比较窄 20.历史洪水的洪峰流量是由( A. 在调查断面进行测量 B.由调查的历史洪水的洪峰水位查水位流量关系曲线 C.查当地洪峰流量的频率曲线 D.向群众调查 21.进行水文调查的目的( A.使水文系列延长一年 C.提高水文资料系列的一致性 )。 B.提高水文资料系列的代表性 D.提高水文资料系列的可靠性 )。 )得到的。

22.如下图所示,A 线为稳定情况下的水位流量关系曲线,则涨洪情况的水位流量关系曲线一般为( A.A 线 B.B 线 C.C 线 D.A 线和 B 线

图 1-3-1 某站的水位流量关系曲线 23.受冲淤影响,河流断面的水位流量关系如图所示,A 线为稳定时的水位流量关系,则冲刷后河流断面 的水面流量关系为( A.A 线 )。 B.B 线 C.C 线 D.A 线和 C 线

5

图 1-3-2 某站的水位流量关系曲线 24.某水文站的水位流量关系曲线,当受洪水涨落影响时,则( A.水位流量关系曲线上抬 C.水位流量关系曲线呈顺时绳套状 )

B.水位流量关系曲线下降 D.水位流量关系曲线呈逆时绳套状 )

25.当受回水顶托影响时,水位流量关系的点据,是在原稳定的水位流量关系曲线( A.以下 B.以上 C.上下摆动 D.不变 )

26.某站水位流量关系为单一线,当断面淤积时,则( A.水位流量关系曲线上抬 C.水位流量关系曲线呈绳套状

B.水位流量关系曲线下降 D.水位流量关系无变化 )

27.某河流断面,在同一水位情况下,一次洪水中涨洪段相应的流量比落洪段的流量( A.小 B.相等 C.大 D.不能肯定

28.天然河道中的洪水受到水生植物影响时,在水生植物生长期,水位流量关系曲线( )。 A.上抬 B.下降 C.呈顺时绳套状 D.呈逆时绳套状

29.天然河道中的洪水受到结冰影响时,水位流量关系点据的分布,总的趋势是偏在畅流期水位流量关系 曲线的( )。 A.以下 B.以上 C.上下摆动 D.不变 ) D.断面中死水区的水位

30.水位流量关系曲线低水延长方法中的断流水位为( A.水位为零 B.河床最低点

C.流量等于零的水位

(三)判断题 1.水文测站所观测的项目有水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水温、冰凌、水质、地下水位、风 等。() 2.水文测站可以选择在离城市较近的任何河段。() 3.决定河道流量大小的水力因素有水位、水温、水质、泥沙、断面因素、糙率和水面比降等。()

6

4 .根据不同用途,水文站一般应布设基线、水准点和各种断面,即基本水尺断面、流速仪测流断 面、浮标测流断面及上、下辅助断面、比降断面。() 5.基本水文站网布设的总原则是在流域上以布设的站点数越多越密集为好。() 6.水文调查是为弥补水文基本站网定位观测的不足或其它特定目的,采用其他手段而进行的收集水 文及有关信息的工作。它是水文信息采集的重要组成部分。() 7.水位就是河流、湖泊等水体自由水面线的海拔高度。() 8.自记水位计只能观测一定时间间隔内的水位变化。() 9.水位的观测是分段定时观测,每日 8 时和 20 时各观测一次(称 2 段制观测,8 时是基本时)。 () 10.我国计算日平均水位的日分界是从当日 8 时至次日 8 时;计算日平均流量的日分界是从 0 时至 24 时。() 11.水道断面指的是历年最高洪水位以上 0.5~1.0m 的水面线与岸线、河床线之间的范围。() 12.水道断面面积包括过水断面面积和死水面积两部分。() 13.当测流断面有死水区,在计算流量时应将该死水区包括进去。( ) 14.不管水面的宽度如何,为保证测量精度,测深垂线数目不应少于 50 条。() 15.用流速仪测点流速时,为消除流速脉动影响,每个测点的测速历时愈长愈好。( ) 16.一条垂线上测三点流速计算垂线平均流速时,应从河底开始,分别施测 0.2h、0.6h、0.8h(h 为水深)处的流速。( ) 17.对于含沙量的测定,为保证测量精度,一般取样垂线数目不少于 10 条。() 18.暴雨调查就是调查历史暴雨。暴雨调查的主要内容有暴雨成因、暴雨量、暴雨起迄时间、暴雨 变化过程及前期雨量情况、暴雨走向及当时主要风向风力变化等。() 19.天然河道中的洪水受到河槽冲刷时,水位流量关系点据偏向稳定的水位流量关系曲线的左边; 当河槽淤积时,水位流量关系点据偏向稳定的水位流量关系曲线的右边。() 20.天然河道中的洪水受到洪水涨落影响时,流速与同水位下稳定流相比,涨水时流速增大,流量 也增大;落水时流速减小,流量也减小。一次洪水过程的水位流量关系曲线依时序形成一条逆时针方向 的绳套曲线。() 21.天然河道中的洪水受到变动回水的影响时,与不受回水顶托影响比较,同水位下的流量变小, 受变动回水影响的水位流量关系点据偏向稳定的水位流量关系曲线的右边。() 22.天然河道中的洪水受到水生植物和结冰影响时,水位流量关系点据的分布,总的趋势是偏在稳 定的水位流量关系曲线的左边。()

7

23.水位流量关系曲线低水延长方法中的断流水位为流量最小时的水位。() 24.改进水文测验仪器和测验方法,可以减小水文样本系列的抽样误差。( )

(四)问答题 1.有哪些原因使得雨量器所观测的雨量值有误差? 2.蒸发器折算系数 K 值的大小随哪些因素而异? 3.由蒸发器测得的蒸发资料推求水面蒸发时,为什么要使用折算系数? 4. 水文信息的采集可分为几种情况? 5.什么是水文测站?其观测的项目有哪些? 6.什么是水文站网?水文站网布设测站的原则是什么? 7.收集水文信息的基本途径有哪些?并指出其优缺点。 8.什么是水位?观测水位有何意义? 9.观测水位的常用设备有哪些? 10.日平均水位是如何通过观测数据计算的? 11.什么是流量?测量流量的方法有哪些? 12.河道断面的测量是如何进行的? 13.流速仪测量流速的原理是什么? 14.采用积点法测量流速是如何进行的? 15.如何利用流速仪测流的资料计算当时的流量? 16.浮标法测流的原理是什么? 17. 水质监测的任务是什么? 18. 何为水质监测站?根据设站的目的和任务,水质监测站可分为几类? 19.水位流量关系不稳定的原因何在? 20.水位流量关系曲线的高低水延长有哪些方法? 21.如何利用测点含沙量和测点流速及断面面积资料推求断面含沙量? 22.什么是单位水样含沙量,它有什么实用意义? 23.水文调查为什么特别受到重视? 24.洪水调查、枯水调查和暴雨调查可以获得哪些资料? 25.水文年鉴和水文手册有什么不同?其内容各如何?

8

二、计 算



1.下面是某一测站逐日平均水位表的摘录,其测量的基面为测站基面(海拔 5.43m),如采用黄海 基面,试求出每日的水位。 表 1-3-1 某测站逐日平均水位表(部分摘录) 月 日 1 2 3 43.88 83 80 44.34 45.09 27 48.26 94 46 48.03 47.30 46.70 46.37 47.07 53 46.18 38 47.55 1月 3月 5月 7月 9月 11 月

2.某水文站观测水位的记录如图所示,试用算术平均法推求该日的日平均水位。

图 1-3-3 某水文站观测的水位记录 3.某水文站观测水位的记录如图所示,试用面积包围法计算该日的日平均水位。

图 1-3-4 某水文站观测的水位记录 4.皖河潜水袁家渡站 1983 年 7 月各时刻的实测水位记录如下表,试用面积包围法计算出 7 月 14 日 的日平均水位。 表 1-3-2 皖河潜水袁家渡站 1983 年 7 月实测水位记录表 时间 日 14 时 0 8 分 水位 (m) 70.49 70.35 日 14 时间 时 15 15 30 分 水位 (m) 70.55 70.55

9

12 13 30

70.41 70.49

15

0

70.40

5.某河某测站施测到某日的水位变化过程如下表所示,试用面积包围法求该日的平均水位。 表 1-3-3 某测站某日水位变化过程表 时间 t(h) 水位观测值 Z(m) 0 20.4 2 18.6 8 17.2 14 18.4 16 17.4 20 19.2 24 22.6

6.某水文站每日 4 段制观测水位的记录如表 1-3-4 示,试用面积包围法推求 7 月 14 日的日平均水 位。 表 1-3-4 某水文站水位观测记录表 月 日 时 水位(m) 7.13 20 48.10 2 49.1 0 8 50.2 0 7.14 14 49.80 20 49.40 2 49.1 0 7.15 8 48.9 0

7.某河某站施测到某日的水位变化过程如图所示,试用面积包围法求该日平均水位。

图 1-3-5 某水文站观测的水位记录 8.某河某站 7 月 5 日~7 日水位变化过程如图所示,试用面积包围法推求 6 日的平均水位。

图 1-3-6 某水文站观测的水位记录
10

9.某河某站横断面如图所示,试根据图中所给测流资料计算该站流量和断面平均流速。图中测线水 深 h1 ? 1.5m , h2 ? 0.5m , V 0.2 , V 0.6 , V 0.8 分别表示测线在 0.2h,0.8h,0.6h 处得测点流速, ? 左 ,

? 有 分别表示左右岸的岸边系数。

图 1-3-7 某河某站横断面及测流资料

10.某河某站横断面如图所示,试根据图中所给测流资料计算该站流量和断面平均流速。图中测线 水深 h1 ? 1.5m , h2 ? 1.0m , h3 ? 0.5m , V 0.2 , V 0.6 , V 0.8 分别表示测线在 0.2h,0.8h,0.6h 处得测 点流速, ? 左 , ? 有 分别表示左右岸的岸边系数。

图 1-3-8 某河某站横断面及测流资料

11.某河某站横断面如图所示,试根据图中所给测流资料计算该站流量和断面平均流速。图中测线 水深 h1 ? 1.5m , h2 ? 1.0m , h3 ? 0.5m , V 0.2 , V 0.6 , V 0.8 分别表示测线在 0.2h,0.8h,0.6h 处得测 点流速, ? 左 , ? 有 分别表示左右岸的岸边系数。

11

图 1-3-9 某河某站横断面及测流资料 12.按照下图资料计算断面流量和断面平均流速。

图 1-3-10 某河某站横断面及测流资料 13.已知沅江王家河站 1974 年实测水位、流量成果,并根据大断面资料计算出相应的断面面积,见 表 1-3-5,试求出各测次的平均流速。 表 1-3-5 1974 年沅江王家河站实测水位、流量成果 水位 Z(m) 44.35 45.45 46.41 46.96 47.58 流量 Q(m /s) 531 1200 2230 2820 3510
3

断面面积 A(m ) 1210 1580 1980 2210 2470
2

平均流速 V(m/s)

14.已知沅江王家河站 1974 年实测水位、流量成果(如图),求出水位为 57.62m 时的断面流量。

70 65 60 55 50 45 40 0

水位流量关系曲线

水位Z(m)

流量Q 5000 10000 15000 20000 25000

图 1-3-11 水位流量关系曲线图

12

15.某河测站测流段比较稳定,测算得各级水位的断面平均流速和断面面积如下表所示。试计算各 断面流量。 表 1-3-6 某测站断面平均流速与断面面积关系表 水位 Z(m) 0 1.2 2.0 2.5 3.1 断面平均流 速 V(m/s) 0 0.7 1.2 1.4 1.8 断面面积 A(m ) 0 64 136 208 300
2

水位 Z(m) 3.5 4.0 4.2 4.5 5.0

断面平均流 速 V(m/s) 1.9 2.1 2.0 2.2 2.3

断面面 积 A(m ) 356 460 514 600 730
2

16.某河测站测流段比较稳定,测算得各级水位的断面平均流速和断面面积,并绘制出该站的水位 流量关系曲线,如图,试求 5.5m 水位时的流量。
水位流量关系 6 5 4 3 2 1 0 0 500 1000 流量 1500 2000

水位

图 1-3-12 水位流速关系曲线图

17.下表是某测站 1982 年实测的流量成果,浮标系数 k=0.85,试计算出各时刻断面的流量大小。 表 1-3-7
测 次 日期 月 日 时:分

? ? 河 ? ? 站 1982 年实测流量成果表(摘录)
水位(m) 实测 流量 (m /s )
3

流量测法

断面 面积 (m )
2

水面 宽(m)

流量(m /s)

3

121 122 123

8 8

12 13

7:50~8:20 7:30~8:20 15:00~15:30

102.59 102.48 104.15

137 121 851

流速仪 流速仪 水面浮标

98.6 92.3 312

83.6 83.1 157

13

124 125

8

14

7:00~7:30 18:00~18:20

104.42 104.17

1050 944

水面浮标 水面浮标

361 315

168 157

18.某河断面如图所示,根据测验及计算得垂线平均含沙量 ? m1 ? 1kg / m 3 ,
3 3 3

? m2 ? 1.2kg / m3 ,

部分面积流量 q1 、 q 2 、 q3 分别为 1.5 m / s ,2.0 m / s ,1.5 m / s ,试计算该断面的输沙率 Qs 。

图 1-3-13 某河某站横断面 19.某河断面如图所示,根据测验及计算得垂线平均含沙量 ? m1 ? 1kg / m 3 ,
3 3 3

? m2 ? 1.2kg / m3 ,

部分面积流量 q1 、 q 2 、 q3 分别为 1.5 m / s ,2.0 m / s ,1.5 m / s ,试计算断面平均含沙量 P 。

图 1-3-14 某河某站横断面 20.某河某断面如图所示,根据测验及计算得出各取样垂线①、②的单宽推移质输沙率 q b1 、 q b 2 分 别为 0.05g /(s ? m) 、 0.08g /(s ? m) ,修正系数为 0.45,试推求断面推移质输沙率。

图 1-3-15 某河某站横断面

14


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