内业操作试题及参
一、实测流量、悬移质输沙率计算(20分)
二、
(一)、根据表1提供的资料,计算垂线平均流速、垂线平均含沙量。(4分)
(二)
表1 垂线测速测沙记录表
垂线编号 | 起点距 (m) | 水深 (m) | 相对水深(m) | 测点流速(m/s) | 流向偏角 (°) | 垂线平均流速(m/s) | 测点含沙 量 (kg/m3) | 垂线平均含 沙 量 (kg/m3) | ||
测 深 | 测 速 | 取 样 | ||||||||
2 | 1 | 1 | 48.0 | 3. | 1.0 | 1.25 | 1.58 (1分) | 2.43 | 1.83 (1分) | |
0.8 | 1.43 | 2.36 | ||||||||
0.6 | 1.62 | 1.86 | ||||||||
0.2 | 1.71 | 1. | ||||||||
0.0 | 1.66 | 1.05 | ||||||||
4 | 3 | 2 | 103 | 6.5 | 0.8 | 1.87 | 2.11 (0.5分) | 2.54 | 2.05 (1分) | |
0.6 | 2.12 | 1.98 | ||||||||
0.2 | 2.34 | 1.73 | ||||||||
5 | 4 | 128 | 7.1 | 0.8 | 2.43 | 15 | 2.41 (0.5分) | |||
0.2 | 2.57 | 15 |
(四)
表2 实测流量、悬移质输沙率计算表
垂线编号 | 起点距(m) | 水深(m) | 测深垂线间 | 水道断面 面积(m2) | 流速(m/s) | 流量(m3/s) | 含沙量(kg/m3) | 部分输沙率(kg/s) | |||||||
测深 | 测速 | 取样 | 平均水深(m) | 间距(m) | 测深垂线间 | 部分 | 垂线平均流速 | 部分 | 测速垂线间 | 取样垂线间 | 垂线平均含沙量 | 部分 | |||
左水边 | 12.5 | 0 | 1.13 | 5.5 | 6.22 | ||||||||||
1 | 18.0 | 2.26 | |||||||||||||
2.95 | 30.0 | 88.5 | 94.7 | 1.11 | 105 | 105 | 1.83 | 192 | |||||||
2 | 1 | 1 | 48.0 | 3. | 1.58 | 1.83 | |||||||||
4.22 | 30.0 | 126 | 126 | 1.70 | 214 | ||||||||||
3 | 2 | 78.0 | 4.79 | 1.82 | |||||||||||
5.6 | 25.0 | 140 | 140 | 1.96 | 274 | 488 | 1.99 | 971 | |||||||
4 | 3 | 2 | 103 | 6.5 | 2.11 | 2.05 | |||||||||
6.8 | 25.0 | 170 | 170 | 2.26 | 384 | ||||||||||
5 | 4 | 128 | 7.1 | 2.41 | |||||||||||
6.2 | 30.0 | 186 | 186 | 2.51 | 467 | 851 | 1.86 | 1583 | |||||||
6 | 5 | 3 | 158 | 5.4 | 1.61 | 1.68 | |||||||||
4.34 | 30.0 | 130 | 145 | 1.13 | 1 | 1 | 1.68 | 276 | |||||||
7 | 188 | 3.28 | |||||||||||||
1. | 9.0 | 14.8 | |||||||||||||
右水边 | 197 | 0 |
(三)、由以上计算结果,推求:(3分)
1、水道断面面积; 862 (0.4分)
2、断面平均水深; 4.67 (0.6分)
3、断面流量; 1610 (0.4分)
4、断面平均流速; 1.87 (0.6分)
5、断面输沙率; 3020 (0.4分)
6、断面平均含沙量; 1.88 (0.6分)
(四)、根据各测速垂线测时水位(见表3),采用加权平均法求相应水位。(3分)
表3 测速时水位观测成果表
测速垂线编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
测速水位 (①) | 55.43 | 55.48 | 55.66 | 55.73 | 55.77 |
垂线平均流速(②) | 1.58 | 1.82 | 2.11 | 2.41 | 1.61 |
测速垂线代表水面宽(③) | 50.5 | 27.5 | 25.0 | 27.5 | 54.0 |
(4)=②*③ | 79.79 | 50.05 | 52.75 | 66.28 | 86.94 |
(5)=①*②*③ | 4423 | 2777 | 2936 | 3694 | 4849 |
Z=∑(5)/∑(4)=18678/336=55.62 m (0.5分)
三、
水文资料整编(30分)
四、
根据某站2006年2月24日~3月14日的逐时水位、单沙及实测流量资料,定线、推流并计算2月28日平均水位、日平均流量、日平均含沙量和日平均输沙率。
(一)、资料
1、某站2006年2月24日~3月14日逐时水位、实测流量、单样含沙量成果资料列入表4。
表4 实测水位、流量和单样含沙量表
时间 | 水位(m) | 实测流量(m3/s) | 单沙(kg/m3) | 时间 | 水位(m) | 实测流量(m3/s) | 单沙(kg/m3) | |||||
月 | 日 | 时分 | 月 | 日 | 时分 | |||||||
2 | 24 | 8 | 28.70 | 0.009 | 3 | 2 | 15.57 | 33.01 | 5030 | |||
9.20 | 72 | 1250 | 20 | 32.88 | ||||||||
14 | 78 | 3 | 2 | 70 | ||||||||
20 | 95 | 8 | 63 | 0.065 | ||||||||
25 | 2 | 29.15 | 10 | 61 | ||||||||
8 | 32 | 0.014 | 14 | 42 | ||||||||
9.30 | 35 | 1680 | 16.07 | 30 | 3970 | |||||||
14 | 48 | 4 | 4 | 04 | ||||||||
18 | 70 | 8 | 02 | 0.058 | ||||||||
22 | 94 | 10 | 00 | |||||||||
26 | 2 | 30.19 | 14 | 04 | ||||||||
6 | 41 | 5 | 0 | 20 | 4200 | |||||||
8 | 53 | 0.053 | 8 | 40 | 0.045 | |||||||
8.55 | 59 | 2790 | 14 | 60 | 4810 | |||||||
12 | 73 | 6 | 2 | 84 | ||||||||
16 | 91 | 8 | 33.00 | 0.030 | ||||||||
20 | 31.16 | 14 | 10 | |||||||||
27 | 0 | 35 | 20 | 16 | ||||||||
4 | 41 | 7 | 0 | 20 | 5150 | |||||||
8 | 46 | 0.062 | 8 | 14 | 0.025 | |||||||
9 | 47 | 3670 | 14 | 10 | ||||||||
14 | 52 | 20 | 32.94 | |||||||||
20 | 67 | 8 | 2 | 80 | 4400 | |||||||
28 | 3 | 32.00 | 4550 | 8 | 0.017 | |||||||
8 | 42 | 0.063 | 20 | 08 | ||||||||
10.15 | 56 | 4990 | 9 | 8 | 31.72 | |||||||
12 | 67 | 20 | 31.40 | 3050 | ||||||||
18 | 33.00 | 5710 | 10 | 8 | 10 | 0.015 | ||||||
20 | 08 | 20 | 30.78 | |||||||||
3 | 1 | 0 | 24 | 0.096 | 22 | 72 | 2530 | |||||
4 | 35 | 11 | 8 | 42 | 0.016 | |||||||
8 | 45 | 0.112 | 20 | 08 | ||||||||
11 | 56 | 12 | 4 | 29.86 | ||||||||
16.30 | 63 | 0.117 | 8 | 80 | ||||||||
16.39 | 60 | 6090 | 20 | 56 | ||||||||
20 | 40 | 13 | 8 | 40 | 0.017 | |||||||
3 | 2 | 0 | 33.29 | 20 | 24 | |||||||
8 | 23 | 0.080 | 14 | 8 | 10 |
11 | 20 | 14 | 04 | 1440 | ||||||||
14 | 09 | 20 | 28.98 |
(二)、要求
1、用适宜的比例尺在50×75的米厘格纸上根据该站的测站特性正确绘制水位流量关系曲线。
2、计算(各项结果必须列出详细计算过程)。
(1)、根据所提供资料推算2月28日流量过程;
(2)、用时间加权法计算2月28日日平均水位、日平均流量;
(3)、用流量加权法计算2月28日日平均输沙率;
(4)、用(2)、(3)的结果计算2月28日日平均含沙量。
参:
1、点绘水位过程线和水位流量关系曲线
2、计算2月28日流量过程及日平均水位、流量、输沙率、含沙量。
(结果见附表所列)
附表
月 | 日 | 时分 | 水位(m) | 权数 | 积数 | 总数 | 日平均水位(m) | 瞬时流量(m3/s) | 权数 | 积数 | 总数 | 日平均流量(m3/s) | 单沙(kg/m3) | 断沙(kg/m3) | 积数 | 总数 | 日平均输沙率(kg/s) | 日平均含沙量(kg/m3) |
2 | 28 | 0 | 31.86 | 3 | 95.79 | 95.79 | 32.61 | 4230 | 3 | 13170 | 13170 | 5260 | 0.062 | 0.061 | 810 | 810 | 388 | 0.074 |
3 | 32.00 | 5 | 161.05 | 256.84 | 4550 | 5 | 23975 | 37145 | 0.063 | 0.062 | 1490 | 2300 | ||||||
8 | 42 | 2.25 | 73.10 | 329.94 | 5040 | 2.25 | 11542 | 48687 | 0.063 | 0.062 | 739 | 3039 | ||||||
10.15 | 56 | 1.75 | 57.08 | 387.02 | 5220 | 1.75 | 9258 | 57945 | 0.067 | 0.066 | 630 | 3669 | ||||||
12 | 67 | 6 | 197.01 | 584.03 | 5360 | 6 | 33210 | 91155 | 0.071 | 0.070 | 2530 | 6199 | ||||||
18 | 33.00 | 2 | 66.08 | 650.11 | 5710 | 2 | 11520 | 102675 | 0.083 | 0.082 | 974 | 7173 | ||||||
20 | 08 | 4 | 132.63 | 782.74 | 5810 | 4 | 23500 | 126175 | 0.088 | 0.087 | 2140 | 9313 | ||||||
3 | 1 | 0 | 24 | 5940 | 0.096 | 0.095 | ||||||||||||
(2)
(3)
三、雨、水情拟、译报(15分)
1.某雨量站61314400,7月13日2时~8时降雨105mm,日雨量为125mm,8时天气为阴,则编码为:
P 61314400 07130800 P6 105 PD 125 WS 8 NN (3分)
报文发出后,发现日雨量应为135mm,原编码需修正重发,则现编码为:
RP 61314400 07130800 P6 105 PD 135 WS 8 NN (2分)
2. 某河道站61102000,6月15日8时水位为36.88m,水势涨,查线流量为11600m3/s,应立即编报,则A格式编为:
H 61102000 06150800 Z 36.88 ZS 5 Q 11600 QS 1 NN (3分)
该站于13时24分水位涨至36.92m,水势持平,应再编报一次洪峰,则A格式编码为:
H 61102000 06151324 Z 36.92 ZS 6 HS 6 NN (不编报流量) (2分)
3. 7月13日8时,某河道站61200800,水位为203.86m,水势涨,查线流量为206m3/s,另一河道站61200300水位为207.14m,水势平,查线流量为280m3/s。若同时报送给2个站的水情信息,则B格式编码为:
BH 07130800 Z ZS Q QS (1.5分)
ST 61200800 203.86 5 206 1 (0.5分)
ST 61200300 207.14 6 280 1 (0.5分)
NN (0.5分)
当日9时,接到上级通知,需要该河道站(61200800)10日8时至13日8时每6小时的流量过程,其流量分别为543、483、370、206 m3/s,则C格式编码为:
CH 61200800 07100800 DRH06 Q 543 483 370 206 NN (2分)
四、水文预报(7分)
已知某流域控制断面6小时10mm单位线(见表5);时段长Δt=6小时的地面净雨:h1=10mm,h2=0.0mm,h3=30mm。
请列表计算该断面地面径流过程。
表5 某流域控制断面单位线(净雨10mm)
时段(Δt=6小时) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
q(m3/s) | 0 | 15 | 80 | 45 | 20 | 8 | 0 |
时段
(Δt=6小时) | 净雨 (mm) | q1 (m3/s) | q2 (m3/s) | q3 (m3/s) | Q (m3/s) |
0 | 10 | 0 | 0 | ||
1 | 0 | 15 | 0 | 15 | |
2 | 30 | 80 | 0 | 0 | 80 |
3 | 45 | 0 | 45 | 90 | |
4 | 20 | 0 | 240 | 260 | |
5 | 8 | 0 | 135 | 143 | |
6 | 0 | 0 | 60 | 60 | |
7 | 0 | 24 | 24 | ||
8 | 0 | 0 |
某流域集水面积为2360 km2,流域内设有A、B、C、D、E共5个雨量站,雨量站分布及按泰多边形法求得的相应控制面积如图1所示,2006年各站年降水量分别为2275.6mm、2130.0mm、2200.4mm、2158.1mm、2178.8mm。根据地区综合分析成果,该流域年降水量统计参数,Cv=0.30,Cs=2.5Cv(假定该流域年降水量的概率分布符合皮尔逊Ⅲ型分布,皮尔逊Ⅲ型频率曲线模比系数Kp值见表6)。
(1)计算该流域2006年平均年降水量。
(2)分析该流域2006年降水量大致为多少年一遇?
图1 雨量站分布及相应控制面积示意图
表6 皮尔逊Ⅲ型频率曲线模比系数Kp值表(Cv=0.30,Cs=2.5Cv)
P(%) | 0.01 | 0.1 | 0.2 | 0.33 | 0.5 | 1 | 2 | 5 | 10 | 20 | 50 | 75 | 90 | 95 | 99 |
Kp | 2.62 | 2.25 | 2.14 | 2.05 | 1.98 | 1.86 | 1.73 | 1.55 | 1.40 | 1.24 | 0.96 | 0.78 | 0.65 | 0.58 | 0.47 |
⑴ 流域平均年降水量 (3分)
P=(504×2275.6+537×2130+416×2200.4+435×2158.1+468×2178.8)/2360=2188.4mm
⑵ 模比系数K=2188.4/1265.0=1.73 (4分)
根据K值及题中所给参数Cv、Cs值查附表得P=2%
T=1/P=1/0.02=50年,即该流域2006年降水量大致为50年一遇。
六、水力学计算(6分)
图2为某水库的溢流坝,水流由断面1-1流至断面2-2时的水头损失,上游水面及下游底板高程如图所示,坝下断面2-2的水深h2=1.2m,求该断面的平均流速v2。(提示:运用恒定流能量方程;断面1-1、2-2均视为渐变流断面;α1取1.0,α2取1.1)
答案:
1、应用恒定流能量方程求v2,步骤如下:
⑴ 选择两个渐变流断面即断面1-1、2-2。(0.5分)
⑵ 选择代表点。在断面1-1、2-2上,水面均为大气压,且水流为明渠流,故代表点应选在断面1-1、2-2的水面一点,该处相对压强为零。(0.5分)
⑶ 选择基准面。以计算方便为准,选择下游底板为基准面。(0.5分)
⑷ 列出断面1-1、2-2的能量方程(4.5分)
根据所选基准面和代表点,有
z1=15m,,,z2=1.2m,,α2=1.1,
将上列各值代入能量方程得
15+0+0=1.2+0++
即坝下流速v2等于15m/s。