GB 50179-2015 河流流量测验规范
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 2 测验河段的选择和断面设立

2.2 测验断面布设

2.2.1 水文站按流量测验方法的需要,可分别设立基本水尺断面和相应的流量测验断面。

2.2.2 基本水尺断面的布设应符合下列要求:

1 断面处水流平顺、水面无横比降或横比降很小,无漩涡、回流、死水等发生,地形条件便于人工观测及安装自记水位计和其他观测设备;

2 断面宜垂直于流向,可设在测验河段中央且与测流断面重合或者接近。当基本水尺断面与测流断面不能重合时,两断面的水位应有稳定的关系;

3 基本水尺断面位置一经确定,不宜变动。当遇不可预见的特殊情况必须迁移断面位置时,应进行新旧断面水位比测,比测的水位变幅应达到多年平均水位变幅的75%以上;

4 当河段内有固定分流,分流量超过断面总流量的20%,且两者之间没有稳定关系时,应分别设立水尺断面。

漩涡、回流、水面横比降等均随水位级和流速大小发生变化,增加水位观测误差,影响水位流量关系的规律性。基本水尺断面应避免选在这类水流区内。如能与测流断面(主要指浮标测流或流速仪法测流断面)重合,不仅可节约经费,还可提高资料精度。

基本水尺位置关系到水位-流量曲线的率定和径流量计算,因此本条规定不宜轻易变动断面位置,以保持资料的连续性和正确性。

2.2.3 流速仪法测流断面的布设应符合下列要求:

1 宜选择在河岸顺直、等高线走向大致平行、水流集中的河段中央。当需进行浮标法测流或比降水位观测时,可将浮标法测流断面、比降断面与测流断面重叠布设,配合应用。测验河段客观条件允许时,宜将测流断面、浮标中断面与基本水尺断面重合;

2 按高、中、低水位分别施测流速、流向。流向测量方法应符合本规范B.10节的规定。测流断面宜垂直于断面平均流向,偏角不应超过10°;当受客观条件限制超过10°时,应根据不同时期的流向分别布设测流断面,不同时期各测流断面之间不应有水量加入或分出;

3 低水期河段内有分流、串沟存在且流向与主流相差较大时,宜分别布设垂直于流向不同的测流断面;

4 在水库、堰闸等水利工程的上、下游布设流速仪法测流断面,应避开水流异常紊动影响;

5 受潮汐影响的各类水文站,可按本条第1款~第4款的要求布设测流断面。

2.2.4 浮标法测流断面的布设除应执行本规范第2.2.3条的规定外,还应符合下列规定:

1 浮标法测流的中断面宜与流速仪法测流断面、基本水尺断面重合。当受地形限制有困难时,可分别设置,但与流速仪法测流断面间不应有水量加入或分出;

2 上、下浮标断面应平行于浮标中断面并间距相等,且其间河道地形的变化小;上、下浮标断面的距离应大于最大断面平均流速值的50倍;当受条件限制时,可适当缩短,但不得小于最大断面平均流速值的20倍;

3 当中、高水位的断面平均流速相差悬殊时,可按不同水位级分别设置上、下浮标断面。

浮标法测流的中断面与流速仪法测流断面重合,有助于分析浮标系数,提高其精度。

2 要求上、下游浮标断面间距应大于最大断面平均流速的50倍,是希望将浮标法测速的记时误差控制在2%以内。除非特殊情况,上、下浮标断面间距不宜过短。以浮标法测速的记时误差不超过5%为极限,故允许断面最小间距不得小于最大断面平均流速的20倍。

当断面上有时,应在上、下断面两岸分别设立水尺(或水位计)观测水位,计算水面平均比降。

2.2.5 比降面积法测流断面宜无明显横比降,并应符合下列规定:

1 在比降水位观测河段布设上、中、下三个比降断面,应使上、中断面间距与中、下断面间距相等,比降中断面宜与流速仪测流断面或浮标中断面重合;

2 上、下比降断面的间距应使水面落差远大于落差观测误差。

上、下比降断面间距可按下式进行估算:式中:L——比降断面间距(km);

ΔZ——河道每公里长的水面落差(mm),取中水位的平均值;

Xs——比降测算允许的不确定度,可取10%;

Sm——水准测量每公里线路上的标准差(mm)。视水准测量的等级而定,三等水准为6mm,四等水准为10mm;

Sz——比降水位观测的误差(mm)。中、高水位有防浪静水设备时可按2mm~5mm计。

2.2.6 其他方法测流断面的布设应满足仪器性能适用条件和资料整编要求。

2.2.7 基线布设应符合下列要求:

1 测站使用经纬仪、全站仪、测距仪或平板仪交会法等施测起点距时,基线宜垂直于测流断面,基线起点应设置在断面上。当受地形条件限制时,基线可不垂直于断面。基线长度应使断面上最远一点的仪器视线与断面线的夹角大于30°,特殊情况下不应小于15°。不同水位时水面宽度相差悬殊的测站,可在岸上和河滩上分别设置高、低水位相应的基线;

2 测站使用六分仪交会法施测起点距时,布置基线应使六分仪两视线的夹角大于或等于30°,小于或等于120°。基线两端至近岸水边的距离宜大于交会标志与枯水位高差的7倍。当一条基线不能满足上述要求时,可分别设置高、低水位交会基线;

3 基线长度宜取10m的整倍数,用钢尺或校准过的其他量具往返测量两次的不符值不应超过1/1000。

2.2.8 高程基点布设应符合下列规定:

1 当断面上的地形有坚固高大建筑物可使用极坐标交会法施测起点距时,应在断面上设置高程基点,高度应使仪器对最远一点视线的俯角不小于4°,特殊情况下应不小于2°;当受地形等条件限制时,高程基点可设在断面上、下游附近;

2 高程基点应设在坚固的岩石或标桩上,其高程应采用四等水准测定;当基点高程与最高洪水位的高差小于5m时,应采用三等水准测量高程。

2.2.9 当基线、断面位置确定后,需要布设基线桩、断面桩、断面标志桩等测量标志时,应按下列规定设置:

1 基线桩宜设在基线的起点和终点处,并可采用基线起点桩兼作断面桩;高水位的基线桩应设在历年最高洪水位以上;

2 各种水尺断面和测流断面应在两岸分别设立永久性断面桩;高水位的断面桩应设在历年最高洪水位以上0.5m~1.0m处;漫滩较远的河流,可设在洪水边界以外;有堤防的河流,可设在堤防背河侧的地面上;

3 各种测流方法布设的测流断面两岸应设立坚固、醒目的断面标志。当河面较窄时,可在同一岸设立两个断面标志桩,两桩的间距应为近岸标志桩到最远测点距离的5%~10%,并不得小于5m;使用缆道、桥梁等建筑物测流的测站可不设立;

4 当河面特别宽且采用六分仪定位时,宜在两岸设立醒目的基线标志。

本款的规定是为了保证测距的必要精度。采用六分仪测距时,要求仪器测得的水平角(β)在基线垂直于断面时β>30°,基线不垂直于断面线时,120°>β>30°。实现上述要求的必要条件有二:一是增长基线,二是限制施测最远点的起点距。但前者因地形条件,仪器性能、通视情况,不可能无限制增长,因此较有效的措施是采用后者,即在两岸布设基线。

2.2.10 采用卫星定位系统定位的临时断面可不设断面标。

卫星定位系统可预置断面并可记录过程定位信息,此时非经常性断面可不设断面标。

2.2.11 水文测验河段应设立水文保护标志。在通航河道应根据需要设立安全标志,并应符合航道或海事管理部门的有关规定。

2.2.12 漫滩严重的河流,可在滩地固定垂线上设标志杆,其顶部应高出历年最高洪水位。用辐射线或方向线法固定测速、测深垂线位置的测站,在岸上设置固定标志时,应使每一辐射线或方向线与测流断面的夹角不小于30°,同一视线内前后两标志的距离不得小于由近岸标志到固定测速、测深垂线距离的5%~10%,且不得小于5m(图2.2.12)。

图2.2.12 辐射线及方向线

用辐射线或方向线确定测深、测速垂线位置的方法宜用于垂线位置固定不变、河面不太宽的情况。当河面较宽时,可将辐射外交点的标志选在附近山尖或其他高大建筑物的固定目标上,其他标志桩的顶端可悬挂旗子或别的醒目标志。标志桩的直径一般不宜过粗,以测线位置上能看清楚为准。

2.2.13 各类水文站应在建站初期进行测站考证,并编制测站考证簿。测站考证簿应逢0逢5年份全面修订一次,遇有变动,应在当年对变动部分进行补充修订;内容变动较多的站,应全面修订一次。流域或省级水文机构应统一测站考证簿格式。测站考证簿应包括下列内容:

1 测站位置;

2 设站目的;

3 测站沿革;

4 流域概况及自然地理情况;

5 基本水尺断面、比降水尺断面和测流断面等布设与变动情况;

6 基面、引据水准点、基本水准点、校核水准点和水尺零点高程及其变动情况,水准点点之记情况;

7 测验设施设备与变动情况;

8 观测项目及其变动情况;

9 水位、流量等水文要素测验的时制及水位、流量历年最大最小特征值;

10 区域内暴雨洪水调查情况;

11 测验河段及其附近河流形势与测站位置图,测站地形图、大断面图,测验设施布设图,水文站上下游一定范围内主要水利工程基本情况表及分布图。