《水文测验》教学大纲
一、课程编号：0101006
二、课程名称：水文测验 (Hydrometry)
三、学分、学时：2.5学分；授课学时：32；实验学时：12
四、教学对象：水文水资源工程专业本科(四年制)
五、开课单位：水资源环境学院水文水资源系
六、先修课程：英语、数学分析、数学模型、大学物理、水化学分析、计算机基础、
水力学、概率论与数理统计。
七、课程性质、作用、教学目标(含知识、能力、素质的要求)
水信息采集学为陆地水文专业的技术基础课之一，包括水信息采集与水文数据处理两大部分。
它的主要作用是使学生掌握水信息采集和水文数据处理的基本概念、基本理论、基本方法和进行基木技能的训练，并使学生了解学科的发展方向。有助于学生更好地学习后续的专业课，并为今后从事水信息采集、水文数据处理方面的教学、科研、生产工作打下一定的基础。
八、教学内容基本要求
1.初步掌握测站布设的基本原理、内容及方法；
2.掌握各种水文仪器(如，水位计、流速仪、采样器等)的性能及使用方法；
3.掌握各种水文要素观测、测验的方法及组织工作，并能较熟练地掌握实测数据的处理、计算；
4.掌握在各种条件下水位、流量、泥沙数据处理的原理、方法和进行数据处理的步骤。
5.初步了解水信息采集误差的分析。
6.了解实测期以前的水信息采集方法及应用。
7.了解遥感技术及自动遥测技术在水信息技术方面的应用。
8.了解水文信息与水质信息采集的异同点。
九、实践性环节的内容、要求
1．对实验的要求
(1)目的：
实验课为本课程教学中极为重要的环节，通过实验使同学进一步了解各种水信息采集仪器的结构、性能，掌握各种仪器的使用、操作方法，一方面使同学增加感性认识加深所学理论知识，验证所学的理论；另一方面，也培养同学的操作能力，加强基本技能的训练。
(2)要求：
1)同学在实验课之前，必须复习课堂讲解的内容，预习实验指示书中有关部分，以保证实验课取得应有的效果；
2)按规定完成实验的任务，有些必须做分析报告的实验每人要完成一份报告；
折装仪器时，要求每个同学能独立地进行折装。
3)实验课，一般每次二学时。
2．教学实习(结合生产进行)
(1)目的：
1)加强专业实践能力的培养，训练、提高学生的操作实践能力；
2)结合水文测站的生产实践，初步掌握测站的主要测验业务和技能，并加深对书本理论的理解。
(2)要求：
1)通过在站实践，增进对水文现象的感性认识；
2)必须掌握基本技能的训练，包括各种水文要素的观测，测验的方法，观测、测验报表的填写和成果的计算(符合规范的要求)，学会水文情报的报汛业务等；
3)结合教学、科研进行试验研究。培养分析问题、解决问题的能力；
4)通过实习，对学生进行热爱专业及培养高尚的道德情操的思想教育。
3．课程设计(水文数据处理)
(1)目的：
使学生对水文数据处理有一次全面的系统的实践，除了进一步培养学生的基本技能的训练外，还通过具体数据处理过程，培养分析问题、解决问题的能力。
(2)要求：
通过对某一站年实际数据的分析、计算、定线、推流，初步掌握受混合影响的水位流量关系的数据处理方法；悬移质泥沙数据处理的定线方法。并能进一步了解测验工作与数据处理工作的互相关系。
4．对习题或作业的要求
(1)目的：
习题或作业是使学生巩固和加深理解所学的基本概念、基本原理和基本方法，培养学生分析问题、解决问题能力、提高计算及绘图的技能、训练严肃认真的科学作凤的重要环节，是完成工程师的基本训练必不可少的。
(2)要求：
学生应认真对待习题或作业，要有实战的观念。具体要求如下：
1)计算正确，并按规范的要求进行数据处理，达到符合生产上的要求；
2)图幅安排合理，绘图达到清楚美观；
3)字迹清楚，说明完备；
4)习题安排、习题布置采取下列四种方式：
5)结合讲课布置习题。
6)设习题课，在习题课中布置(数据处理部分作业)。
7)结合课程设计布置。
8)部分习题可在教学实习中完成。
十、多媒体教学手段运用的内容、要求及占用学时(或学时比例)
采用Authwere 7.0 软件平台制作的多媒体教学课件，Windows 2000或XP支持即可。约75％内容需要使用。
十一、教材及参考书
英语教材：Xie Yuebo，《Collection of Water Information and Data Processing》，自编教材，第二版，2004.03。
中文教材：谢悦波，水文测验学，国家“十五”重点教材，待出版。
参考书：
(1)水利部水文司，水文测验规范，南京，河海大学出版社，1994.7
(2)水利部水文司，ISO标准手册16，明渠水流测量，北京，中国科学技术出版社，1992.8
(3)水利部水文司，水环境监测规范，北京，中国水利水电出版社，1998.11
(4)詹道江，叶守则合编，工程水文学，北京，中国水利水电出版社，1999.11
(5)水利部水文局，国标水文测验名词与术语，北京，中国计划出版社， 1987.12
(6)水利部水文局，水文站网规划译文集，北京，中国计划出版社， 1986.11
(7)胡凤彬等，湿润地区水文站网规划论文选集，南京，河海大学出版社， 1989.7
(8)胡凤彬，水文站网规划，南京，河海大学出版社，1993.4
(9)林传真、舒大兴参，流量测验译文集，北京，科学技术出版社， 1992.5
(10)WMO， Guide to Hydrological Practices， Vol.1， Data Acquisition and
Processing，北京，水利电力出版社，1987.11
(11)WMO， Guide to Hydrological Practices， Vol.1， Analysis， Forecasting，
and other Applications，北京，水利电力出版社，1988.4
(12)长委水文局，水文测验学术讨论会论文选集，贵阳，贵州人民出版社，1983.7
(13)长委水文局，水文测验误差研究文集，贵阳，贵州人民出版社，1984.6
(14)长委水文局，水文测验误差研究文集 (二)，北京，学术期刊出版社，1987.10
(15) 詹道江、谢悦波合编，古洪水研究及应用。北京，水力电力出版社，2000.10
十二、考核方式
考试。
十三、教学大纲说明
(说明包括：课程的重点、难点,与其他课程或教学环节的分工和联系,以及其他要说明的问题。)
大纲中包括必修和选修两部分：1至7章为必修课内容，3.4节、第8章为选修内容。
1. 绪论
扼要的阐述水信息采集的任务、工作内容、发展概况，使同学明确本课程的研究对象及在国民经济建设中的作用，从而使学生对本课程学习树立正确的认识与态度。
2. 水文测验站网及测站
(1)水文站网、水质站网一一讲清“测站”与“站网”两个慨念(及其区别与联系)，着重介绍流量站网布设的原则，其他作一般介绍；
(2)水信息采集河段选择与查勘一一河段选择作为本章讲解的重点，并着重讲清“测站控制”概念。一般介绍河段查勘的内容、步骤。
(3)测站设立一一着重介绍断面布设的要求。
3. 实时水信息的采集
3.1 水位
(1)着重讲“基面”与水位观测的关系。
(2)水位观测设备和方法一一着重介绍机械型自记水位计的基本原理，其结构等在实验课讲解。
(3)水位观测成果的计算及水位数据的处理为本章重点。着重讲日平均水位计算的方法及适用条件，水位频率表统计。讲清保证率水位的概念，并结合做习题，掌握水文观测数据整理及数据处理。
3.2 流量
(1)流量概述一一一般叙述流量测量的目的，方法(分类)，讲清流量定义，着重讲测流次数确定的原则。
(2)流速面积法测定流量
1)断面测量一一掌握各扼要介绍水深、起点距测量的方法，(有的使用的仪器已在测量学课程中介绍，有的放在实验课上详细介绍)，着重讲解测深垂线布设的原则及测距误差的分析；
介绍测深偏角改正及水位涨落改正的基本原理和方法，大断面计算的方法。结合作习题掌握大断面计算方法。
2)流速测量一一流速分布，本章重点之一，讲清“流速脉动”、“流量模”的概念，从水力学观点，重点分析流速分布的规律；一般介绍，流向测量的目的、使用的仪器、施测方法、及数据整理方法。
3)流速仪测流一一为本章重点。
A 重点讲述流速仪的流量计算方法，结合布置习题，要求掌握流量计算的方法；
B 分析流速系数，加深了解流速分布研究的意义；
C 讲清“相应水位”的概念及计算方法。
4)比降面积法测流——说明重要性与作用，可作为一般介绍。
5)多普勒剖面测流仪——简要介绍使用原理。
6)浮标法测流一一介绍浮标测流的原理及流量计算方法；浮标系数的确定作一般介绍。
7)航空测流法——简要介绍航空测流法的原理。
8)积宽法测流一一讲清积宽法测流的概念。着重介绍动船法测流的基本原理；流量计算及有关改正系数作一般介绍。缆道积宽法测流流量计算及有关改正系数作一般介绍。
(3)水力学法测定流量
1)量水建筑物测流一一着重介绍量水建筑物测流的特点，各种方法作一般的介绍。
2)水电站蜗轮测流一一主要介绍蜗壳测流的原理，水电站测流的其他方法也顺便的简介。
(4)化学法测定流量——介绍其测流的原理。
(5)物理法测定流量——介绍其测流的原理。
1)超声波法测流——介绍其测流的原理。
2)光学法测流——介绍其测流的原理。
3)电磁法测流——介绍其测流的原理。
3.3 泥沙测验
(1)扼要叙述泥沙测验的目的、内容、河流泥沙来源及影响因素，河流泥沙分类，举例加
以说明，以认识泥沙测验的重要性。
(2)河流泥沙运动特性一一扼要叙述泥沙脉动，悬沙分布，并与流速脉动及分布联系，讲
清“全沙”的概念。
(3)悬移质泥沙测验为本章重点。
简要介绍悬移质泥沙测验的仪器，结合实验课参观介绍详细了解各种仪器的结构；
悬移质输沙率测验及输沙率计算为重点；
悬移质单沙测验一一讲清“单沙”的概念，单沙测次的确定；
悬沙水样处理一一简要叙述，综合在实习过程中，掌握其方法、步骤等。
(4) 推移质输沙率测验及河床质测验一一本节作一般简要介绍、或让学生自学；
讲清“基本输沙率”慨念。
(5) 泥沙颗粒分析一一直接分析法作简要叙述。
3.4 潮水河水信息采集*(此章属于一般选修内容)
(1)讲清潮沙、潮流现象的一些概念或定义，介绍“潮流界”“潮区界”两概念。
着重分析潮汐成因，它与测流的关系；其它一般介绍。
(2)潮水位观测及数据处理着重介绍“时差订正”“潮位订正”及“月潮间隙”。
(3)潮流量测验与计算为本章重点。
着重介绍潮流量测验、计算与一般河道流量测验、计算的不同之处。
(4)潮流量数据处理着重介绍其基本原理，方法作一般介绍。
(5)潮输沙率测验与计算一一可与潮流量测验计算比较，并与一般河道输沙率测验对照，简要介绍。
3.5 水质信息采集
(1)掌握水质监测的基本方法；
(2)了解地面水采样、水体污染源调查的过程。
3.6 水信息采集自动遥测技术
(1)掌握自动遥测技术的基本原理及要求；
(2)了解国内外自动遥测技术的应用趋势。
3.7 遥感、卫星技术在水信息采集中的应用
(1)了解遥感、卫星技术在水信息采集中的应用；
(2)掌握遥感、卫星技术在水信息采集中的原理和方法。
4实测期以前水文信息的采集
4.1 历史洪水调查
(1)讲清历史洪水调查在我国应用的意义及可能性；
(2)掌握历史洪水的调查方法。
4.2 古洪水研究
(1)了解古洪水一一真实地给出流域上大洪水的编年史，研究的意义；
(2)掌握古洪水研究的原理和方法；
(3)主要掌握古洪水平流沉积物(Slackwater)的方法；
(4)采用古洪水平流沉积尖灭端进行古洪水水位的确定；
(51)区分洪水的现代均衡断面、古洪水行洪时期的均衡断面及古洪水次洪断面。
4.3 历史洪水、古洪水的流量确定
(1)要求了解在无水文测站条件下，采用几种特殊的方法如：水位流量关系曲线法、比降面积法、控制断面法、水力学模型法等较为准确的确定历史洪水、古洪水的流量。
5 水信息采集误差分析
(1)要求：
1)通过误差理论的学习，结合流速面积法，初步了解和掌握误差传播分析；
2)掌握测流方法的精简分析。
(2)误差分类一一介绍系统误差，随机误差，常用几种误差：绝对误差、相对误差、精度、标准差，相对均方误差的定义。
(3)理论误差一一误差的概率分布：正态分布与t分布简介，随机误差的传播理论。
(4)误差方程及应用一一流速面积法测流的误差，国际标准化组织推荐的各种不确定度，量水堰测流的误差。
(5)系统误差分析方法一一从频率分析，从随机误差特性分析、t检验法、符号检验法、流量计算方法的系统误差。
(6)综合误差的分析和估算一一几种随机误差的综合、系统误差的综合，系统误差与随机误差的综合，举例。
(7)测流方法的精简分析一一有精测数据时，常测法的精简分析，无精测数据时，常测法的精简分析，简测法的精简分析，流量间测的分析。
(8)着重介绍水中分析法的基本原理(包括半粒径计、比重计、移液管法等)；介绍消光法的基本原理；
泥沙颗粒分析成果计算一一着重了解公式中各种符号的意义；
结合进行颗分的实验，掌握水中分析法进行泥沙颗分的方法及计算。
6 流量数据处理
(1)简述流量数据处理的目的、途径、工作内容。
(2)水位流量关系的分析一一为本章重点之一。
讲清“稳定”与“不稳定”水位流量关系的概念，与测站控制的关系；
重点分析人工渠道的水位流量关系，推出水位与流速、面积、流量的关系式；
由一般水位与流速、面积、流量的关系式，引用至天然河道分析天然河道的稳定与不稳定的水位流量关系的特性。要求学生能掌握这些特性，以便于定线时考虑。
(3)受各种因素影响的水位流量关系为本章重点之一。着重介绍各种影响因素的水位流量关系的基本原理一一导出其数据处理的基本方程式(水力因素型)，并对受冲淤及混合影响的水位流量关系分析，其他作一般叙述。
(4)天然河道水位流量关系定线推流，重点介绍下列方法：
1)单一线法
2)水力因素型：校正因素法、落差法、抵偿河长法；
3)时序型：连时序法、临时曲线法、改正水位法。
其他作一般介绍。
(5)堰闸站推求流量的方法
扼要说明堰闸站测流的特点及一般步骤；
重点介绍堰闸站流量数据处理的基本原理方法(区分不同流态)；
着重介绍水力发电站与电力抽水站推求流握的基本原理；
简要介绍其推流的方法。
(6)介绍国际标准.水位流量关系的检验与流量不确定度的估算公式。
(7)水位流量关系的高、低水延长及插补一一重点介绍水力学法进行高水延长，其他作一般介绍。
(8)流量数据处理的合理性检查及特性统计一一讲清“弦线离差”及“径流量”“径流模数”“径流深”等概念；与水位数据处理对照，简要叙述流量特征值统计方法；介绍合理性检查的方法。
7 泥沙数据处理
(1)悬移质输沙率数据处理为本章重点。
1)实测悬沙的分析一一着重说明单沙的作用；
2)推求断面平均含沙量的方法，重点介绍单断沙关系(各种型式)；
3)悬沙数据处理的合理性分析作一般介绍。
(2)推移质输沙率数据处理作简要介绍，若时间不够，可让学生自学。
(3)泥沙颗粒级配数据处理一一着重介绍公式符号的意义。
8 计算机进行水文数据处理的方法(此章属于选修课的必选内容)。
(1)简要介绍计算机数据处理的概况；
(2)插值法；
(3)单一线的拟合；
(4)复杂水位流量关系用电子计算机模拟方法；
(5)逐日表，洪水要素摘录表及数据处理；
(6)简单介绍水文资料系统。
(7)潮水河水信息采集