講義(水文站)

1、水文站基本測驗項目建設(shè)要求 1、雨量要素監(jiān)測設(shè)施設(shè)備 2、水位要素監(jiān)測設(shè)施設(shè)備 3、流量要素監(jiān)測設(shè)施設(shè)備雨量站建設(shè)基本要求雨量的基本概念及傳感器選型雨量場選址一體化雨量監(jiān)測的集成建議雨量站的安裝要求水準(zhǔn)點布設(shè)與地網(wǎng)布設(shè)水文纜道基本概念雨量的基本概念 雨量即降水量，是衡量一個地區(qū)降水多少的數(shù)據(jù)。是指在一定時間內(nèi)，降落到水平面上（假定無滲漏，不流失，也不蒸發(fā)）累積起來的水的深度，稱為降水量（以毫米為計算單位）。 降雨量mm20cm口徑雨計雨量傳感器選型 根據(jù)降水量觀測規(guī)范（SL21-2006）規(guī)定： 1、需要控制雨日分布變化的雨量站應(yīng)記至0.1mm;需選用0.1mm雨量傳感器(一般用于氣象部門，水

2、文部門一般是和水面蒸發(fā)配套時選用）; 2、多年平均降水量小于800mm的地區(qū)，可記至0.2mm,因此，可選用0.2mm的翻斗雨量傳感器，(在四川主要是甘孜州、阿壩州、涼山州等少雨干旱地區(qū)）; 3、多年平均降水量大于800mm以上地區(qū)，可記至0.5mm,因此，可選用0.5mm的翻斗雨量傳感器，（在四川大部份地區(qū)均選用這種傳感器）;雨量場選址 降水量觀測誤差受風(fēng)的影響最大，因此，觀測場地應(yīng)避開強(qiáng)風(fēng)區(qū)，其周圍空曠、平坦、不受突變地形、樹木和建筑物以及煙塵的影響。 觀測場不能完全避開建筑物、樹木等障礙物的影響時，雨量計離開障礙物邊緣的距離不應(yīng)小于障礙物頂部與儀器口高差2倍。 按降水量觀測規(guī)范要求布設(shè)場

3、內(nèi)各設(shè)備。 屋面不具備太陽能板及衛(wèi)星天線安裝要求時，應(yīng)在場內(nèi)合理位置布設(shè)一體化的太陽板及衛(wèi)星天線安裝支架，以及線纜管道布設(shè)。雨量計環(huán)境要求h2h30o雨量場布設(shè)方案2.0m2.0m2.0m2.0m4.0m4.0m2.0m2.0m6.0m4.0m雨量傳感器、太陽能板及北斗衛(wèi)星天線安裝要求一體化機(jī)架安裝一體化機(jī)架安裝一體化機(jī)架安裝施工分別由安裝基座施工、安裝支架施工、護(hù)管材料等分項組成。 一體化基礎(chǔ)應(yīng)堅固穩(wěn)定，采用鋼筋砼制作，根據(jù)一休化支架的安裝尺寸制作并預(yù)埋基礎(chǔ)螺絲，其基礎(chǔ)螺絲必須與設(shè)備接地網(wǎng)良好連接，形成等電位體?；A(chǔ)臺面要求平整與水平，將一體化雨量支架安裝在基礎(chǔ)平臺上。最終尺寸以一體化支架安

4、裝尺寸確定。 一體化支架在基座上安裝，用三個基座螺栓固定于基座頂部，支架立柱應(yīng)垂直于水平面。支架與基座螺栓應(yīng)良好接觸，與設(shè)備地網(wǎng)成等電位體。太陽能板安裝在一體化支架上，太陽能板面朝正南方，與水平方向形成30夾角。且正南方向應(yīng)盡可能空曠，使太陽能盡可能多的接受日光照射。北斗衛(wèi)星天線安裝在支架上部固定。雨量場布設(shè)及屋面一體化安裝一體化雨量基座 在基座施工時應(yīng)根據(jù)支架要上太陽能板的安裝方式，注意預(yù)埋件的腳螺絲的方向，確保支架相安裝的太陽能板感光面翰向正南方向。方向確定應(yīng)用磁針式指北針。保證基座臺面平整與水平支架安裝保證垂直雨量計安裝應(yīng)便于承雨口的水平調(diào)節(jié)雨量計器口保證水平圓水準(zhǔn)應(yīng)調(diào)試居中位置太陽能板

5、感光面朝正南方遙測雨量站安裝調(diào)試步驟：遙測雨量站安裝調(diào)試步驟：遙測雨量站調(diào)試遙測雨量站調(diào)試根據(jù)水文自動測報系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（SL61-2003）要求，在雨量站安裝完成后應(yīng)進(jìn)行雨量計滴定測試，測試要求如下：分辨力（mm）自身排水量（mm）101012.512.525250.1、0.20.4mm4%0.50.5mm4%1.01.0mm4%測試項目測試項目測試內(nèi)容及說明測試內(nèi)容及說明測試結(jié)果測試結(jié)果備注及測試結(jié)論備注及測試結(jié)論雨量計分辨力按被測翻斗傳感器參數(shù)填寫準(zhǔn)備水量應(yīng)大于10mm剩余水量翻斗計數(shù)量等效達(dá)10mm時量杯內(nèi)的剩余水量實際注入水量準(zhǔn)備水量-剩余水量雨量計實際翻斗次數(shù)等效10mm輸出時的翻斗

6、翻動次數(shù)誤差（%）(10.0-實際注入水量)/實際注入水量RTU讀數(shù)以實際翻斗次數(shù)對RTU計數(shù)進(jìn)行符合性比對遙測水文（位）站的基本要求 基礎(chǔ)設(shè)施及設(shè)備選型 水尺（直立式水尺與斜波水尺） 水準(zhǔn)點布設(shè) 水尺引測基本原理 人工水尺與自動監(jiān)測斷面 避雷接地體敷設(shè)要求基礎(chǔ)設(shè)施及設(shè)備選型 按水位觀測標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50138-2010）要求進(jìn)行選址和建設(shè) 目前常用水位計有：浮子式水位計、雷達(dá)水位計、壓阻式水位計、超聲水位計、氣泡式水位計等。 水文站一般設(shè)立3個基本水準(zhǔn)點，3個校核水準(zhǔn)點。根據(jù)監(jiān)測斷面具體情況設(shè)立人工水尺（直立式、斜坡水尺）。浮子式水位計適用于測井人工水尺布設(shè)基本要求 人工水尺布設(shè)應(yīng)與自動水位

7、采集監(jiān)測在同一斷面。如果受地形條件限制，其兩監(jiān)測點的水位差不能大于2cm。 水尺觀測斷面應(yīng)與水流水文向垂直。 人工水尺分為：直立水尺、斜坡水尺、矮樁水尺、懸錘水尺等，一般使用較多的是前兩種。 斜坡水尺尺面刻畫非標(biāo)刻畫，應(yīng)根據(jù)三角形原理進(jìn)行換算確定單位刻畫寬度。 一般依托觀測步道一并澆筑水尺尺床，尺床應(yīng)平整，保持其坡度斜率一至。水尺（直立式水尺與斜波水尺）直立水尺布設(shè)實例水尺斷面應(yīng)與水流流向垂直，直立水尺設(shè)置應(yīng)垂直于水平面、安裝應(yīng)牢固，具抗沖刺能力。如有條件，一般情況是尺面向河岸，緊靠觀測步道。直立水尺尺間銜接上下兩尺觀讀銜接段應(yīng)不小于10cm。直立水尺銜接斜坡水尺及刻畫一般依托觀測步道一并澆筑

8、水尺尺床，尺床應(yīng)平整，保持其坡度斜率一至。氣泡水位計傳感器（氣室）高程確定雷達(dá)水位傳感器高程確定（一）雷達(dá)水位傳感器高程確定（二）水準(zhǔn)點布設(shè)水準(zhǔn)點布設(shè)實例水準(zhǔn)點測量記錄（1）水準(zhǔn)點分為基本水準(zhǔn)點和校核水準(zhǔn)點兩類。各站應(yīng)設(shè)置基本水準(zhǔn)點3個、校核水準(zhǔn)點不少于3個。（2）基本水準(zhǔn)點為永久性高程控制點，應(yīng)設(shè)置在調(diào)查歷史最高洪水位以上0.5m或堤防背河側(cè)高處，且基礎(chǔ)穩(wěn)固的地方，能保證水準(zhǔn)點穩(wěn)定又便于引測，其中1個水準(zhǔn)點宜設(shè)置為明標(biāo)。每個基本水準(zhǔn)點間間隔宜在300至500米之間。（3）校核水準(zhǔn)點布設(shè)在測驗斷面（水位觀測）附近方便引測和穩(wěn)定的地點，宜設(shè)置為明標(biāo)。（4）施工時水準(zhǔn)點的混凝土底層應(yīng)足夠深，確保其

9、長期穩(wěn)定。（5）水準(zhǔn)點高程確定（一個基本水準(zhǔn)點可根據(jù)站點實際情況確定，應(yīng)與地方防洪標(biāo)高為同一系統(tǒng)）、其余水準(zhǔn)點應(yīng)采用三等水準(zhǔn)進(jìn)行引測，應(yīng)有符合相關(guān)規(guī)范的測量記錄計算，并提交測量記錄與處資料）。水尺引測基本原理水面1、水尺零點高程引測應(yīng)采用四等水準(zhǔn)測量。2、測量過程精度應(yīng)以mm計，取用高程以cm計。3、測量誤差應(yīng)滿足水位觀測標(biāo)準(zhǔn)要求。后視前視后視切尺前視P1P2接地地網(wǎng)敷設(shè)要求 接地地網(wǎng)從功能上可分為避雷接地地網(wǎng)和設(shè)備接地地網(wǎng)，從結(jié)構(gòu)上可分為獨立地網(wǎng)和組合地網(wǎng)。 1、避雷接地地網(wǎng)接地電阻要求 10 2、設(shè)備接地地網(wǎng)接地電阻要求 4 3、組合接地地網(wǎng)接地電阻要求 1 ，同時要求首尾連接。避雷接地體

10、敷設(shè)要求1:1040600060003000100100鍍 鋅 扁 鋼 40 4， 加 長 部 分 必須 采 用 搭 接 焊 ， 搭 接 長度 100mm， 且 搭 接 部 分 須 對四 周 滿 焊 。46000600060006000600040 4鍍 鋅 扁 鋼4 50 50鍍 鋅 角 鋼5一 字 形 排 列 加 工 說 明1.施 工 技 術(shù) 要 求 ： 接 地 電 阻 52.接 地 體 的 埋 設(shè) 按 查 勘 選 定 位 置 確 定 ， 埋設(shè) 時 盡 量 選 擇 低 凹 、 潮 濕 的 地 方 。3.接 地 體 的 形 狀 可 根 據(jù) 查 勘 所 選 定 位 置 及周 邊 的 環(huán) 境 ，

11、 接 地 體 統(tǒng) 一 采 用 一 字 形 加工 ， 埋 設(shè) 時 可 采 用 一 字 形 ， 也 可 以 根 據(jù)需 要 采 用 現(xiàn) 場 組 合 成 其 它 形 狀 如 四 邊 形 ， 三 角 形 ， 但 組 合 后 接 地 體 的 各 連 接 點必 須 滿 焊 。4 50 5鍍 鋅 角 鋼接 地 體 垂 直 埋 設(shè) 尺 寸200010003000700接 地 體回 填 料連 接 扁 鋼原 土 壤組合地網(wǎng) 避 雷 器接 地 端 頭水文測流纜道基本概念 水文纜道按牽引索布設(shè)繞線方式分：開口式、閉口式。閉口式的特點是：纜道的循回索與起重索是相互獨立的，互不影響，使纜道的使用、維護(hù)與維修更為方便和安全。

12、適應(yīng)于窄深式河床；但不輪讓游輪入水。開口式的特點是：牽引索兼有“循回、起重、懸索”三種作用；鉛魚（儀器）的升降是通過岸上支架游輪來回運動來操縱。適應(yīng)多種形勢的河道，但地形上必須有足夠的游輪移動空間保證。水文測流纜道基本概念水文纜道的組成：索、架、錨，絞車、鉛魚、控制系統(tǒng)，音響系統(tǒng)，流量測算系統(tǒng)等。索：主索、循回索、起重索。其粗細(xì)根據(jù)纜道跨度、水流流速、鉛魚配重以及鋼繩破斷拉力等因素確定。 主主 索：索：懸索纜道主索是承載行車、鉛魚、泥沙采樣器、流速儀等測驗儀器設(shè)備的載體。 循回索：循回索：用于牽引纜道行車往返水平運動繩索。 起重索：起重索：用于牽引水文纜道的鉛魚、測桿、懸桿、采樣器等升降運動。

13、架：塔架（或樁），塔架從材質(zhì)上分鋼筯砼、鋼塔，從直立形式上分自立塔與自立塔，自立塔靠自身重量直立并克服來自各繩索等各方面的橫向（側(cè)向）拉力，非自立塔則是需要靠拉偏索平衡各方向的外力。塔架形式需根據(jù)河岸地勢、河道地形以及河道寬度等因素確定。水文測流纜道建設(shè)概念及實例 鋼筯砼塔 鋼塔 鋼筯砼樁水文測流纜道建設(shè)概念及實例描：主拉偏錨（主索后臂拉拉線及主索地錨），側(cè)拉偏錨（塔架上、下游側(cè)拉偏索地錨）水文測流纜道建設(shè)概念及實例 水文絞車：是通過帶動巡回索、起重索牽引行車橫向運行、鉛魚垂直運行的機(jī)械裝置。從驅(qū)動方式可公為電動與手動方式。電動絞車手搖絞車水文測流纜道建設(shè)概念及實例 鉛魚：材質(zhì)主要是鉛，作用是

14、配重。其造形要求是流線形，目的是減小水流阻力。其大小得根據(jù)纜道跨度、水流流速確定。水文測流纜道建設(shè)概念及實例 轉(zhuǎn)向輪及預(yù)埋件水文測流纜道建設(shè)概念及實例水文測流纜道建設(shè)概念及實例纜道繩索直向、游輪布設(shè)應(yīng)根據(jù)實地情況布設(shè)。在條件許可的情況下，采用地溝方式布設(shè)較為美觀。水文站建設(shè)符屬設(shè)施及實例（1）斷面樁應(yīng)設(shè)置在調(diào)查歷史最高洪水位以上0.5米，高出地面300mm左右。各斷面設(shè)置2個,位于各斷面左右兩岸。（2）斷面標(biāo)應(yīng)設(shè)立在規(guī)定的功能斷面上，標(biāo)志牌表面應(yīng)為熒光材料，標(biāo)志牌尺寸及高度、基礎(chǔ)型式及埋深原則按照施工設(shè)計圖施工，基礎(chǔ)穩(wěn)定。各斷面設(shè)置2個,位于各斷面左右兩岸。（3）各站基線樁應(yīng)使用經(jīng)緯儀或平板儀

15、交會法施測起點距，基線垂直于基本斷面進(jìn)行設(shè)置，基線的起點恰在斷面上，基線長度應(yīng)使斷面上最遠(yuǎn)一點的儀器視線斷面的夾角大于300?；€樁設(shè)在基線的起點和終點處?；€長度應(yīng)取10m的整倍數(shù)，用鋼尺或校正過的其他量尺往返測量兩次，往返測量不符值應(yīng)不超過1/1000。水文測流纜道建設(shè)概念及實例 水文纜道驅(qū)動方式（控制系統(tǒng)）：全自動、半自動。水文測流纜道建設(shè)概念及實例 水文纜道信號系統(tǒng)：水文纜道信號系統(tǒng)主要是實現(xiàn)行車運行的水平距離即起點距、鉛魚（或采樣器）垂直升降的高度即水深（以上簡稱水文纜道的運行參數(shù)）以及流速儀轉(zhuǎn)動速度等參數(shù)的測量與記錄計算的設(shè)備。水文測流纜道建設(shè)概念及實例流速信號傳輸系統(tǒng)：分為無線、

16、有線。需根據(jù)纜道的結(jié)構(gòu)、跨度與當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、水質(zhì)條件等因素以及建設(shè)經(jīng)驗來確定。無線電連接測速無線電連接測速信號實例信號實例有有線連接測速線連接測速信號信號示意圖示意圖河道流量基本概念與計算方法 河道流量表示在某一時刻通過某一河道斷面的水體體積（簡單講是：測流斷面面積與斷面平均流速之積）。 流量測算系統(tǒng)：分為全自動、半自動、人工計算等方式。其計算結(jié)果應(yīng)滿足河道流量測驗規(guī)范要求。系統(tǒng)集成基本概念及實例流速采集傳感器水位傳感器流量自動處理終端機(jī)雨量傳感器GPRS/GSM通訊模塊衛(wèi)星通訊終端太陽能電池數(shù)據(jù)采集終端機(jī)（RTU）蓄電池充電控制器本次水文站建 設(shè)的系統(tǒng)集成是要求將水位、雨量、流量通過GPRS、衛(wèi)

17、星實時傳輸?shù)娇h、市（州）和省平臺。與前期不同的是增加了流量監(jiān)測要素的自動采集與傳輸。太陽能電池流速（水位）采集傳感器數(shù)據(jù)終端單元（DTU）超短波電臺（透明傳輸）超短波電臺（透明傳輸）數(shù)據(jù)采集終端機(jī)（RTU）水位采集傳感器流量自動處理終端機(jī)充 電 控 制器蓄電池?zé)o線電連接測速傳感器示意圖無線電連接測速傳感器示意圖雨量、水位和流量自動采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雨量、水位和流量自動采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 能夠?qū)崿F(xiàn)流量監(jiān)測要素自動采集與傳輸?shù)脑O(shè)備，就目前而言有固定電波流速儀（測中高水水面流速)、H-ADCP（測中低水層流速）以及水位流量關(guān)系曲線（靠水文纜道實測推求). 流量自動采集設(shè)備的集成分為有線與無線兩種方式。固定電波流速儀安裝方式（行車） 將固定電波流速 儀安裝在行車上，初期由行車帶動進(jìn)行多垂線測量，與此同時采用流速儀進(jìn)行同步測量，然后進(jìn)行率定分析。通過率定分析找出流速系統(tǒng)系數(shù)及代表垂線后可固定于代表垂線進(jìn)行自動采集與傳輸。 監(jiān)測數(shù)據(jù)采用無線或有線方式傳到岸上“流量自動處理終端”后隨水位同時發(fā)到接收站中心平臺。固定電波流速儀安裝方式（專用纜道） 將固定電波流速儀安裝在專用纜道上，先根據(jù)河道水流特性預(yù)設(shè)傳感器監(jiān)測位