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1、欢迎云南大学2011级资环暨GIS专业的老师和同学！,云南省水文水资源局元江水文站 2013年1月,水资源及其面临的形势,水是生命之源、生产之要、生态之基、生活之首。是关系供水安全、粮食安全、经济安全、生态安全、国家安全的基础性自然资源和战略性经济资源。 人多水少、水资源时空分布不均是我国的基本国情和水情。当前我国水资源面临的形势十分严峻，水资源短缺、水污染严重、水生态环境恶化等问题日益突出，已成为制约经济社会可持续发展的主要瓶颈。,水文工作简介,水文事业是国民经济和社会发展的基础性公益事业。是防汛抗旱工作的重要组成部分，是一项极其重要的非工程减灾措施。 以水情、雨情、河道、泥沙、水质等基本资
2、料的采集、传输、处理、存贮、分析计算和预测、预报及其服务为主要任务的水文工作，其目的是为合理开发利用和管理水资源，实现水资源优化配置、防治水害、保护水资源等提供水文信息，为解决社会经济发展中的水问题提供重要的科学依据。 水文测站是经统一规划设立，为获取基本水文要素（信息）多年变化资料，进行长期连续观测的场所，是水文工作的基本单元。,水利行业精神,献身、负责、求实 献身精神：就是忠诚于水利事业，把毕生精力和聪明才智献给水利事业的奉献精神；就是舍小家、顾大家的全局精神；就是甘为治水兴国点燃生命之光、燃尽生命之火的蜡烛精神。 负责精神：就是要视水利工作为己任，一丝不苟，敢挑重担，敢于开拓的创新精神；
3、就是不敷衍塞责、不文过饰非、不明哲保身、不弄虚作假、不得过且过、不半途而废、自觉主动迎接挑战的精神；就是各司其职、各尽其责，敢于排难夺险的攻关精神。面对困难，要敢于迎难而上，敢于负责。 水利行业的科学性强，容不得半点虚假；大江大河治理、水利工程建设，无不关乎国计民生，不能出一点差错。这就要求我们一定要诚实守信，遵规守纪。在平常工作中，要严格执行,水利行业精神,国家的水利政策法规；在水利建设中，要坚持工程建设标准和程序，严格工程建设管理，确保工程质量。水利建设是工程浩大的系统工程，我们对工作既要各司其职，又要各工作环节相互配合，团结互助。 求实精神：就是要讲求实际，坚持一切从实际出发、事必求真的
4、踏实作风；就是不唯上、不唯书、只唯实的唯物主义的战士风格；就是敢于追求真理、批评谬误、直面缺点、纠正错误的主动精神；就是深入实际、调查研究、科学决策、讲求实效的精神；就是不断探求水利事业客观规律，为水利事业多做贡献的精神。水利行业的专业性、科学性极强，所谓“差之毫厘，谬以千里”，绝对来不得半点马虎。,水文行业精神,求实、团结、奉献、进取 水文是研究水体运动和变化规律的一门学科。崇尚科学，求实务真的理性是水文精神中最深刻的内涵。水文历史的改革和发展，培养了广大水文人尊重规律，追求科学，讲究实际，注重实践的理性思维。 水文是一种艰苦奉献的行业，在荒原野滩、人烟罕至的地方总有水文人的身影。中秋月圆，
5、除夕炮响，万家团聚的时候，水文人仍在岗位值守。在那一个个几乎与世隔绝的小站里，水文人无时无刻不在把握江河脉搏，守望着浪涛的翻滚。水文在长期平凡的奉献和艰苦的人生磨砺中，打造出一支“攻无不克，战无不胜“的水文队伍，形成了“万众一心，众志成城，不怕困难，顽强拼搏，坚忍不拔，勇于胜利“的伟大水文精神。 工作辛苦，条件艰苦，生活清苦水文工作的真实写照。,水循环系统,地球上各种水体通过蒸发（包括植物蒸腾）、水汽输送、降水、下渗、地表径流和地下水径流等一系列过程和环节，把大气圈、水圈、岩石圈和生物圈有机地联系起来，构成一个庞大的水循环系统。,3 水汽输送,1蒸发,4 降水,1蒸发,4 降水,1 植物蒸腾,
6、湖,6 地表径流,6 地下径流,海洋,5 蒸发,2 降水,水文站分类,国家对水文测站实行分类分级管理。 水文测站 （ 是在河流上或流域内设立的，按一定技术标准经常收集和提供水文要素的各种水文观测现场的总称，分为基本站、实验站、专用站、辅助站） 实验站（为深入研究专门问题而设的一个或一组水文测站，实验站也可兼作基本站） 专用水文站 辅助站（为帮助基本站正确控制情势变化而设立的一个或一组站点）,元江水文站简介,元江水文站于1953年5月21日由云南省农林厅水利局设立，为红河流域元江干流控制站、一类精度站，国家重要水文站、中央报汛站、国际报汛站以及国家水质监测站。测验项目有：降水量、蒸发量、水位、水
7、面比降、流量、悬移质含沙量、悬移质输沙率、水质。测站位置：云南省玉溪市元江县澧江镇金银巷；地理位置：东经10200，北纬2337。控制集水面积21554km2。设站目的：收集元江干流信息，掌握出国境水量、水质信息，为下游国家（越南）及地区的防汛抗旱服务。,元江（红河）简介,红河是中越国际河流，红河流域在云南中部及东南部，北与金沙江流域比邻，东接珠江流域，西部为云岭南延余脉无量山和澜沧江流域相隔，南部与越南接壤，省境内集水面积74516km2。 红河发源于大理州巍山县永建乡六摩村与大理市下关镇梧栖村交界的山岭，源地高程2640m，大致呈西北东南流向，干流先后流经巍山、南涧、弥渡、南华、楚雄、双柏
8、、新平、元江、红河、元阳、石屏、建水、个旧、金平、河口等市、县。元江为红河的上游，小河底河汇入后称红河，在红河州河口县河口镇流入邻国越南，出境处高程76m，经越南后汇入太平洋北部湾。,元江（红河）简介,干流从源头而下在境内依次称为羊子江、大西河、西河、巍山河、礼社江、石羊江、戛洒江、漠沙河、元江、红河。干流河长680.1km，落差2564m，每公里落差3.8m，平均比降1.7。发源于境内的李仙江、藤条江、盘龙河、南利河（又称普梅江）等主要支流在省境内均自成独立的水系，各支流的流向大致与干流平行，直接出境后先后汇入红河。干流控制站为红河上游洗澡塘、大东勇水文站，下游元江、蛮耗水文站，元江站集水面
9、积21554km2，蛮耗站集水面积32037km2。,元江（红河）简介,红河流域为亚热带高原季风气候，由于所处纬度及高程的影响，各地气候差异较大。流域北部在气候上具有季节变化不明显，年温差小，日温差大，垂直变化明显，干湿季分明等特点。年平均气温14.821.9；南部河谷一带为热带和南亚热带季风气候，其它地区为中亚热带高原季风气候，具有四季如春，干湿季分明，垂直变化明显等特点，年平均气温在15.523.7之间，最热月平均气温19.727.5，最冷月平均气温7.215.2。,元江（红河）简介,红河流域径流的形成由降雨补给，径流量的年内分配与降水量基本一致，大部分集中于汛期510月，约占全年径流量的
10、7080%左右；径流量的年内分配存在着地区差别，支流李仙江的李仙江站，其汛期6个月径流量仅占年径流量的60%左右。年径流量的地区分布也与降水量的地区分布基本一致，即南多北少，且呈从南向北递减的趋势，高值区位于南部国境线一带。,元江（红河）简介,红河流域水资源丰富，有较大的开发潜力。水能理论蕴藏量很大，但开发利用较低。流域内大中型工业主要有制糖业、纺织业、轻工业及冶炼。流域内矿产资源丰富，有铁矿、金矿、铅锌矿、锡矿、银矿、锰矿等。 红河流域旅游资源丰富，名山奇峰、古寺庙、古遗址众多，景致独特；南疆亚热带风光秀丽，民族民间文艺及民族风情丰富多彩；风景区有玉溪新平县锦屏山风景区、以及红河州南部的屏边
11、大围山风景名胜区，文山白沙坡温泉等，与越南的跨国旅游成为新的旅游热点。流域内居住着哈尼、彝、苗、傣、壮、瑶、回、布依、拉祜等少数民族。,元江水文站水系图,元江水文站水文基本特征值,元江站新旧站大门对比,元江站新旧站房对比,元江哈尼族彝族傣族自治县简介,元江县位于云南省中南部，县城距市政府所在地玉溪132公里，距省会昆明220公里。县境南北长64.5公里，东西宽71.5公里。总面积2 858平方公里，其中：山区2 766.5平方公里，占96.8%；坝区91.5平方公里，占3.2%。地势西北高，东南低；山脉南北走向，以元江（河）为界，西南支属哀牢山脉，东北支属横断山脉，两山脉逶迤向南延伸，使元江河
12、谷形成了东峨坝、元江坝等河谷盆地。最高海拔2 580米，最低海拔327米。气候属低纬高原季风气候；由于地形复杂，立体气候特点突出，山区温凉，坝区炎热。2005年平均气温24.5，极端最高气温42.5（5月27日，突破历史最高纪录），极端最低气温6.7（1月3日），全年降水量735.7毫米，年日照时数2 139.3小时。,元江哈尼族彝族傣族自治县简介,由于地理环境特殊，元江县的水能、地热、矿产和动植物等自然资源都很丰富。全县水能理论蕴藏量达41.37万千瓦，可供开发的有24.65万千瓦，可建30多个装机500千瓦以上的水电站；目前已开发的水力电力为6.66万千瓦，占可开发量的27%。共有热、温泉
13、18处，水温为2194，流量86.2升/秒，年产水量272万立方米。矿产有金、银、铜、铁、镍等金属矿和煤、石膏、石棉、蛇纹石、大理石、石灰石、红宝石等非金属矿，其中石棉、石膏和铜、镍的储量较大；元江镍矿是全国储量最大的三大镍矿之一。动物有豹、孔雀、红鹇、白鹇、獭猴、蟒蛇、蛤蚧、雉鸡、岩羊、穿山甲等100余种；植物共有226科1 081属2 394种，其中树蕨、天料木、顶果木、千里榄仁、钟萼木、荔枝等是国家一、二类重点保护植物，野茶、翠柏、红椿等是省级三类重点保护植物。,水文监测,水文监测的范围与内容,范围,内容,水文监测是水文传感器技术与采集、存储、传输、处理技术的集成。,江、河、湖泊、水库、
14、渠道和地下水等的水文要素,常规水文监测项目包括降水、蒸发、水位、流量、泥沙、水质、水温、冰情、墒情、河床和库区冲淤变化等。,水位及其观测,标准 水位观测标准（GBJ138-90） 定义 基面：基面一般某海湾的多年平均海平面，或者是假定的某一平面，是水位和高程的起始面，目前我们一般采用“国家85基准”。 水位：河流、湖泊、水库等水体的自由水面相对于某一基面的高程。单位：m,水位的基础作用,水位是水利建设，防汛抗旱的重要依据。 水位是为国民经济建设服务的基础信息，特别是在城市给排水工程建设。 水位是推算其他水文信息并掌握其变化过程的间接资料。如：水位流量； 水位泥沙等；,观测水位的设备,常用的水位
15、观测设备有水尺和水位计。 水尺：是测站观测水位的基本设施，方法简单而准确，其他水位计均以它为基准来衡量精度。通过水尺读数加上水尺零点高程就是水位。如下图：,水尺,零点高程（如385.00）,水尺读数（如0,50）,水位=385+0.50=385.50,使用水尺的水位观测要求,水位的基本定时观测时间为北京标准时间8 时。 水位应读记至1cm。 水位观测测次应根据河流特性及水位涨落变化情况合理分布。应能测到完整的水位变化过程，满足日平均水位计算、各项特征值统计、水文资料整编和水情拍报的要求。在峰顶、峰谷、水位过程转折处应布有测次；水位涨落急剧时，应加密测次。,水位计,用于自动化监测的水位传感器主要
16、有浮子式水位计、压力式水位计、电子水尺和超声波水位计等。这些传感器可以直接接到RTU上，自动监测水位参数。 浮子式水位计目前在自动化系统中大量使用的是浮子式机械编码水位计、浮子式光电编码水位计，相配套的纪录、传输方式也符合自动化的要求。 压力式水位计通过测量水体的静水压力来实现水位测量的仪器。 超声波水位计一种把声学技术和电子技术相结合的水位测量仪器。,SW4O型浮子式水位计,目前云南省每个站都采用的水位计。 原理：浮筒随水位的升降而升降，浮筒轮带动带动记录筒转动，时钟控制记录笔并在自记纸上反映水位变化过程。,使用自记水位计的水位观测,自记水位计应与校核水尺进行一段时期的比测，比测合格后，方可
17、正式使用。 对自记水位计应定时进行校测和检查。 使用日记式自记水位计时，每日8 时定时校测一次。当一日内水位变化较大时，应根据水位变化情况适当增加校测次数。,遥测浮子式水位计,分 类,全量型编码器是将水位数字的全量转换成一组编码，并以全量码输出，接收器再将这一组全量码转换成水位数字。 增量编码器是将水位的变化转换成相应的脉冲输出，再用接收器判别脉冲的性质以决定水位的变化，在原水位上加上此变化，得出变化后的水位。,特 点,稳定，可靠、成熟。,国内外先进水位计,德国数字式浮子水位,压力式水位计,气泡式水位计,超声波水位计,国内外先进水位计,雷达水位计 激光水位计,电子水尺,流量数据采集,定义 流量
18、是单位时间内流过江河某一横断面的水量。单位：m3/s。 作用 流量是反映水资源和江河湖库等水体的水量变化的基本信息，也是河流最重要的水文特征值。,流量测验方法,流速面积法：Q=VA，是目前最广泛使用的方法，主要包括：流速仪法、浮标法、比降面积法等。 水力学法：通过水力因素推求流量。 化学法：通过试剂的浓度变化推求流量。 物理法：测定物理量在水中变化来推求流量 直接法：单位时间内容积法和重量法。 实际测流时，保证安全、精度，因时因地选择方法。,流量测验,流量变化是很复杂的，为研究和探求河流流量变化规律，必须进行长期的、连续的测验。在实际工作，不可能无限制增加测次来获得大量的流量资料。 通过建立流
19、量与水位或其他水利要素建立相关来探求其规律。如下图：,水位,流量,确定流量测次的基本原则,由以上可知，在流量测验中，不仅要确定怎样测，还要明确什么时候测和测多少次。 原则： 一年中的测次，根据水流特性及控制情况等因素而定，要求能准确推算出日平均流量和各种特征值。 新设站的测次，要比同类型的测站适当增加。,流速仪,原理：当流速仪放入水中，水流作用于流速仪的感应部件，由于他们在迎水面的各部分受到水压力而产生压力差，以至形成一转动力矩，使转子转动，流速仪根据转子转速与水流速度成正比例，测定转子的转速而推算流速。,旋浆流速仪,旋杯式流速仪,分 类,旋浆流速仪，旋杯式流速仪,流速仪,流速 v=KN/T+
20、C 式中 -水力螺距，表示流速仪的转子旋转一周时，水质点的行程长度； N - 流速仪在测速历时T内的总转数，一般是根据讯号数，再乘上每一讯号代表的转数求得； T - 测速历时，为了消除水流脉动的影响，测速历时一般不应少于100s； C-附加常数，表示仪器在高速部分内部各运动件之间的摩阻，称仪器的摩阻常数。 式中，系数K 、C 是通过水槽实验事先率定的。,流速仪法测流,流速仪法是用流速仪测定水流速度，并由流速与断面面积的乘积来推求流量的方法。它是目前国内外广泛使用的测流方法，也是最基本的测流方法。在过水断面上，流速随水平及垂直方向的位置不同而变化。从水平方向看，中间流速大，两岸流速小；从水深方向
21、看，河床流速最小，用流速仪测流实际上是将过水断面划分为若干部分，计算出各部分面积，然后用流速仪近似地测算出各部分面积上的平均流速，两者的乘积为通过各部分面积的流量，累积各部分面积上的流量即得全断面的流量。因此流速仪测流工作包括断面测量和流速测量两部分工作。,断面测量,断面测量工作包括水道断面测量和大断面测量两种，水道断面是指自由水面线与河床线之间的范围，大断面为历年最高洪水位以上0.51.0m的水面线与岸线、河床线之间的范围。 起点距L：河道宽度和各个部分的宽度，可从测量各点与一个固定参证点的距离求得 。 水深h：水深测量应采用测深杆、测深绳或其他合适的仪器设备。 面积通过水深和起点距推求。,
22、过河设备,断面测量,流速测验,积点法：流速仪放在许多不同的位置逐点测量，然后计算流速，是目前最常用的方法。 五点法 ：v=0.1（v0.0+3v0.2+3v0.6+2v0.8+v1.0) 三点法:v=1/3（v0.2+v0.6+v0.8) 两点法: v=1/2（v0.2+v0.8) 一点法:v=K（v0.0,v0.2,v0.5)，通常v=v0.6。,V (m/s),H (m),测速垂线流速分布图,流量计算,图解法 流速面积积分法 算术法 （我们省常用方法）部分平均法 断面可看作由若干部分组成，每部分均以两条相邻的垂线为边界。 若和分别为第一和第二垂线平均流速，分别为垂线1和2的水深，b为上述垂
23、线之间的水平间距，则部分流量为：,国内外先进测流技术,流速（流量）的采集和传输,声学多普勒流速仪（ ADCP） ADCP是利用声学多普勒频率效应进行流速或流量测验的。,分 类,提示,采用声学多普勒流速仪进行测验的水文站，应通过比测试验分析。,按用途和安装方式可分为 走航式、定点式两大类。,特点,测验精度高、成果可靠、 工作效率高，应用前景广泛。,ADCP是一种最先进的现代化测速测量仪,国内外先进测流技术,流速（流量）的采集和传输,目前仅有RDI和桑泰克两家公司（均在加州的圣地亚哥）生产ADCP 。,悬移质泥沙测验与计算,描述河流中悬移质的情况，常用的两个定量指标是含沙量和输沙率。单位体积内所含
24、干沙的质量，称为含沙量，用Cs表示，单位为kg/m3。单位时间流过河流某断面的干沙质量，称为输沙率，以Qs表示，单位为kg/s。断面输沙率是通过断面上含沙量测验配合断面流量测量来推求的。,含沙量的测验,式中 Cs - 水样含沙量，g/L 或 kg/m3； Ws - 水样中的干沙重量，g 或kg； V - 水样体积，L或m3；,输沙率测验,输沙率测验是由含沙量测定与流量测验两部分工作组成的。 畅流期的垂线平均含沙量的计算式为： 三点法： 式中 Csm - 垂线平均含沙量，kg/m3； Csj - 测点含沙量，脚标j为该点的相对水深，kg/m3； Vj - 测点流速，m/s，脚标j的含意同上； V
25、m - 垂线平均流速，m/s； a、b - 一点法的系数，由多点法的资料分析确定，无资料时可用1.0。,断面输沙率计算,根据各条垂线的平均含沙量Csmj，配合测流计算的部分流量，即可算得断面输沙率Qs(t/s)为： 式中 qi - 第i根垂线与第i-1根垂线间的部分流量，m3/s； Csmi - 第i根垂线的平均含沙量，kg/m3。,断面平均含沙量计算,断面平均含沙量 ： （三）悬移质输沙量的计算 根据多次实测的断面平均含沙量和单样含沙量的成果，以单沙为纵坐标，以相应断沙为横坐标，点绘单沙与断沙的关系点，并通过点群中心绘出单沙与断沙的关系线.利用绘制的单沙断沙关系，可进一步计算日平均输沙率、年
26、平均输沙率及年输沙量等。,水文调查,水文调查是补充定位观测的不足，使水文资料更加系统完整，更好地满足水资源开发利用、水利水电建设及其它国民经济建设的需要的一种有效手段。,洪水的调查,洪水调查工作包括：调查洪水痕迹洪水发生的时间、灾情测量、洪水痕迹的高程、了解调查河段的河槽情况；了解流域自然地理情况；测量调查河段的纵横断面；必要时应在调查河段进行简易地形测量；对调查成果进行分析，推算洪水总量、洪峰流量、洪水过程及重现期，最后写出调查报告。,当洪水痕迹高程确定以后，可推算出相应于此洪水位的洪峰流量。常用的方法有：,(1)水位流量关系法： 如果调查河段附近有水文站，则可利用水文站的水位流量关系曲线加
27、以延长，以求得洪峰流量。 (2)比降法： 当能够确定调查河段的水面比降或者在没有水文站的河段上，可采用下式计算。 式中A、R可根据大断面资料求得，糙率n根据河段上河床的情况参考糙率表确定，也可根据附近河槽情况相似的水文站的糙率资料类比确定，I为洪水水面比降。,暴雨调查,暴雨调查有两种： 调查历史暴雨和调查现代暴雨。 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。,枯水调查,历史枯水的调查工作必须在水位极枯或较枯的时候才能进行，不象对洪水的调查那样，随时都可以进行。河流沿岸的古代遗址、古代墓葬、古代建筑物、记载水情的碑刻题记等考古实物以及文献资料，都是进行历史水文调查的重要资料。调查方法与洪水调查方法基本相似，一般比历史洪水调查更为困难,水文测验资料的收集,水文资料是水文分析计算的基础，因此在进行水文计算时首先必须收集水文资料。 水文资料的收集可归纳为两条途径： 一是查阅水文主管部门负责逐年刊印成册的水文年鉴； 二是借助区域性水文分析成果。,谢谢大家！ 祝新春快乐、万事如意！,