河流与人类

1. 山东大学通识教育选修课程 河流与人类 张炯 jiongzhang@sdu.edu.cn

2. 第四章 河流观测

3. 本章内容提要 河道水流观测 河流泥沙测验 河道地形观测

4. 河流泥沙测验 • 河流泥沙测验，就是对天然河流泥沙进行直接观测，为分析研究工作和河流工程规划设计搜集基本资料。 • 河流中的泥沙，按其运动属性有悬移质、推移质和床沙三类。这三类泥沙的运动学特性不同，故其测验及计算方法也不同。

5. 悬移质泥沙测验 • 1.含沙量测验 含沙量是指单位体积水样中所含泥沙的质量，即 s = Ms/V 式中：s为含沙量（kg/m3）；Ms为水样中干沙的质量（kg）；V为水样的体积（m3） 横式悬移质采样器

6. 悬移质泥沙测验 • 2.输沙率测验 • 单位时间内通过测验断面的悬移质质量，称为断面悬移质输沙率，常用符号Gs表示，单位为t/s或kg/s。 • 断面悬移质输沙率的测算依据是实测流速及含沙量。由于断面内各点含沙量不同，因此输沙率测验和流量测验相似，也需在断面上布设一定数量的测沙垂线，通过测定各垂线、各测点的流速及含沙量，计算垂线平均流速及垂线平均含沙量，然后计算部分流量及部分输沙率，对各部分输沙率求和即得断面输沙率Gs。 • 在求得断面悬移质输沙率Gs后，除以断面流量Q，即可得到断面平均含沙量。S=Gs/Q

7. 推移质泥沙测验 • 推移质的取样方法，是将采样器放到河底直接采集推移质沙样。 • 由于推移质粒径差别很大，故常将推移质泥沙分为沙质推移质和卵石推移质两类。相应地，推移质采样器可分为沙质推移质采样器和卵石推移质采样器两类。 卵石推移质采样器 沙质推移质采样器（黄河59型） 在天然河道尤其是大江大河中施测推移质，是一件绝非易事的工作。

8. 床沙测验 • 床沙是在特定的水流泥沙条件下所形成的河床物质。床沙测验的基本工作是，采取测验河段河床上的沙样，并进行颗粒分析，绘出颗粒级配曲线。

9. 河道地形观测 • 河道地形资料通常是指以等高线表示的地形图。 • 河道地形可分为岸上地形与水下地形两部分。 • 岸上地形一般测至河道两侧的堤防，施测方法与陆上地形测量相同。 • 水下地形是指水面以下部分的河床地形，虽其施测原理与陆上地形基本相同，但因水下地形复杂而不便观察，且需利用船只在水面上进行探测。

10. 河道地形观测 • 一、控制网的布设 • 河道测量时，首先需沿河道布设平面和高程控制网，以作为地形测量的依据。平面控制通常是沿河流两岸布设小三角锁或导线并与国家控制点相连接。高程控制需视河道尺度与测量精度要求，以国家水准点为起始点，沿河布没所需等级的高程控制网，以作为高程的基本控制。

11. 河道地形观测 • 二、测深断面与测深点布置 • 在水下地形测量中，不可能像陆上地形测量那样，可人为地选择特征地形点作为碎部点，而一般只能按均匀分布的原则布设测深断面和测深点。 • 施测时，在垂直于河流流向每间隔一定距离布设测深断面，在每个测深断面延长方向的两岸上竖立断面标杆，测船以断面标杆为目标沿断面行驶，每隔一定距离测定一个水深，与此同时，用经纬仪或六分仪交会法，或GPS定位法，测定相应测深点的平面位置。

12. 河道地形观测 • 三、测深点水深、高程与水位观测 • 河道水深测量有使用测深杆、测深锤或回声测深仪等多种测量方法。测深杆一般适用于水深在5m以内的浅水区，测深锤可用于水深在10m以内的河道。在水深流急的河流，广泛采用回声测深仪即利用声波在水中传播的原理测定水深。 • 由于河流水面总有一定的纵比降，因而不同断面的水位不同，这就需要根据所观测河段的己知断面水位，按水面比降及断面间距推算出各测深断面的水位。

13. 河道地形观测 • 四、测深点平面位置的测定 • GPS定位法 实测水下地形图示例

14. 谢谢大家！