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河流水文观测

时间:2010-01-29 01:06 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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  衡量和表示河流水文变化情况的因素,一般包括水位、流速、流量、水温和冰情、泥沙和水化学。通过上述因素的观测得到的数值,能定量表示河流水情变化的基本特征。

 

  一、水位观测和资料统计

  以某一基面为起算零点,用高程来表示江河自由水面的高低,称为水位,单位为米,计算到小数点后一位。为了同一河流的上下游水位、不同河流之间的水位,能够进行比较,我国统一采用“青岛基面”为起算零点。所谓水位,就是江河自由水面的海拔高程。

  1.水位观测

  实践中简便办法多采用水尺和自记水位计观测水位。

  水尺多用坚硬平直的木板条或用搪瓷铁片制成,并画出间距为2厘米(或1厘米)的刻度,标出米、厘米数。沿江河一岸布设基面,多由木桩和水泥墩固定建成,基面保证最高水位和最低水位都可测到。每次观测水位时,将水尺直立在基面上(木桩或水泥墩),读出水尺读数,水位值等于水尺读数与基面高程之和,即

  水位=水尺读数+基面高程

  在冬、春平水位时,于每日08时、20时观测水尺两次;夏、秋季节,于每日02、08、14、20时观测四次;在洪水涨落过程中,观读次数增多,甚至半小时观测一次。

  自记水位计由浮筒、传递和自记钟3部分组成,在一昼夜内连续记录(在自记纸上)水位随时间变化过程曲线。每日定时取换下来的自记纸,所记录的水位过程线,要用水尺观读数据进行校核,保证数值准确。

  2.日平均水位统计计算

  如果一昼夜内水位比较平稳,或是渐变过程,没有突涨突落现象,一般采用一日内观读水位值的算术平均值代表日平均水位。如08时水位为64.2米,20时水位为64.4米,日平均水位为64.3米。

  在夏、秋季节水位变化比较大,则采用面积加权法,最后算出日平均水位,利用下面实例给以说明:

  根据水位观测值画出日水位过程线图,纵坐标代表水位,横坐标代表小时。

  日平均水位计算过程如下,首先将水位过程线突变点向下作垂线,每相邻垂线间为一分区,统一按梯形图处理。上下底即为相邻垂线的水位值,高即是所占用的小时数。日平均水位(H)一般式如下:

 

  式中为小区内平均水位值(米);Ti为小区所通过的时间(小时);T为一日24小时,即为Ti加权和。所以:

 

  3.水位特征值

  月、年平均水位:一个月内日平均水位之和,除以该月的日数(31天、30天、28天或29天),为该月的月平均水位。一年内日平均水位之和,除以该年的日数(365天或366天),为该年的年平均水位。

  历年平均水位:如资料统计年数为n,每一年有一个年平均水位,取其算术平均值,即为多年平均水位,一般式为:

 

  当n>30年时,历年平均水位代表该河流的正常情况,因此,历年平均水位称正常年水位;该水位值在水文计算和水利工程设计中有重要实践意义。

  历年最高洪水位和历年最低水位:每年水位观读过程中,总有一个水位最高值,反映最大洪水通过时所测到的水位,亦称年最高洪水位。如果统计年限为n时,在n年内有n个年最高洪水位,其中有一个最高水位值,称其为历年最高洪水位。此值对于防洪、筑堤和兴修水库等都有重要价值。

  同样道理,可以统计出历年最低水位,即观测年(n)内水位资料的最低数值。在规划、设计灌溉、发电、航运工程时,都需要历年最低水位。

  4.水面比降计算

  水面比降亦叫水面坡度,利用某河段上、下游水位值的差,除以上、下游两水尺断面间的河道距离,可用下式计算:

 

  式中I为水面比降(可用小数或‰表示);L为上、下水尺断面间的河道距离(米);H
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