现代水文监测技术PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 水文监测面临的挑战 1

1.1.1 社会发展提出了新目标 1

1.1.2 防洪抗旱提出了新要求 2

1.1.3 水资源管理提出了新需求 2

1.1.4 生态环境保护提出了新任务 2

1.1.5 水工程建设与运行提出了新要求 3

1.1.6 信息化社会提供了技术支撑与保障 3

1.2 水文监测需求 3

1.2.1 防洪安全对水文监测的需求 4

1.2.2 各类工程建设对水文监测的需求 6

1.2.3 最严格水资源管理对水文监测的需求 6

1.2.4 社会对水文监测的其他需求 8

1.3 本书的主要内容 9

第2章 现代水文监测体系 10

2.1 我国水文监测体系发展 10

2.1.1 1949年以前 10

2.1.2 1949—1957年 11

2.1.3 1958—1978年年底 11

2.1.4 1978年年底一2007年 12

2.1.5 2007年以后 13

2.2 国外水文监测体系概况 14

2.2.1 美国水文监测 14

2.2.2 其他国家水文监测简介 18

2.3 现代水文监测体系 19

2.3.1 水文监测体系的组成 19

2.3.2 国内外水文监测体系差异 20

2.3.3 我国水文监测体系存在的问题 21

2.3.4 水文监测体系创新 22

2.4 现有技术标准的发展 25

2.4.1 我国现有标准概况 25

2.4.2 现有主要标准适应性评价 26

第3章 降水与蒸发观测 29

3.1 降水量观测 29

3.1.1 降水量观测要求和方法 29

3.1.2 人工观测降雨量 30

3.1.3 人工观测固态降水量 31

3.1.4 虹吸式雨量计简介 32

3.1.5 翻斗式雨量计 33

3.1.6 称重式雨量计 40

3.1.7 测量水位型雨量计简介 42

3.1.8 光学雨量计 45

3.1.9 雨雪量计 46

3.1.10 雪量计 50

3.1.11 降水量观测数据的输出和记录 51

3.1.12 降水量仪器的安装 51

3.1.13 降水量观测误差简述 52

3.1.14 雷达测雨简介 57

3.2 水面蒸发观测 58

3.2.1 水面蒸发观测要求 58

3.2.2 20cm蒸发器（皿） 59

3.2.3 E601 B型水面蒸发器 60

3.2.4 国外应用的水面蒸发器 61

3.2.5 自动蒸发器 62

3.2.6 大型水面蒸发池 65

3.2.7 蒸发量观测误差简述 65

第4章 水位观测 67

4.1 水位观测方法和要求 67

4.1.1 水位观测方法 67

4.1.2 水位观测要求 67

4.2 水位观测设备 69

4.2.1 水尺 69

4.2.2 水位测针 69

4.2.3 悬锤式水位计 71

4.2.4 浮子式水位计 71

4.2.5 压力式水位计 78

4.2.6 超声波水位计 90

4.2.7 雷达水位计 93

4.2.8 电子水尺 95

4.2.9 磁致伸缩水位计 97

4.2.10 激光水位计 98

4.2.11 触点式报警水位计 99

4.2.12 洪峰水尺 100

4.3 水位观测平台 100

4.3.1 水位观测平台的类型 101

4.3.2 水位观测平台的技术要求 104

第5章 流量测验 106

5.1 流量测验方法和仪器 106

5.1.1 流量测验方法 106

5.1.2 流量测验仪器 106

5.2 流量测验载体的自动化 113

5.2.1 渡河设施设备简介 113

5.2.2 水文缆道 115

5.2.3 水文测船 120

5.2.4 水文测桥 126

5.2.5 测量飞机 130

5.3 常规流量测验 131

5.3.1 流速仪法测流 132

5.3.2 浮标法测流 132

5.4 快速流量测验 132

5.4.1 声学多普勒流速仪法 132

5.4.2 航空摄影法 172

5.5 流量实时在线监测 173

5.5.1 电波流速仪法 173

5.5.2 定点式声学多普勒流速仪法 174

5.5.3 积宽法 180

5.5.4 积深法 182

5.5.5 声学时差法 184

5.5.6 电磁法 190

第6章 泥沙测验 196

6.1 悬移质泥沙常规测验 196

6.1.1 悬移质泥沙测验方法 196

6.1.2 悬移质泥沙测验仪器 196

6.2 现场快速悬移质监测技术 198

6.2.1 现场快速泥沙测量技术 198

6.2.2 光学后向散射测沙 207

6.2.3 激光衍射测沙 213

6.3 推移质泥沙测验 232

6.3.1 概述 232

6.3.2 推移质输沙率测验 236

6.3.3 实测推移质输沙率的计算 240

6.4 河床质泥沙测验 242

6.4.1 河床质取样方法 242

6.4.2 河床质采样仪器 243

6.4.3 河床质泥沙测验 250

6.4.4 床沙颗粒级配分析及沙样处理 250

6.4.5 床沙资料计算 251

6.5 泥沙颗粒级配分析 251

6.5.1 传统泥沙颗粒级配分析技术 251

6.5.2 现代泥沙颗粒级配分析技术 252

6.5.3 泥沙颗分资料的整理 258

第7章 地下水和墒情监测 262

7.1 地下水监测 262

7.1.1 地下水水位监测 262

7.1.2 地下水水质监测 275

7.1.3 地下水水温监测 284

7.1.4 地下水出水量的监测 287

7.2 墒情监测 288

7.2.1 墒情和土壤含水量 288

7.2.2 土壤含水量表示方法和测量要求 289

7.2.3 土壤含水量测量方法和仪器 290

7.2.4 土壤水分监测仪器的检测 308

第8章 水质现场快速监测和在线自动监测 310

8.1 水质监测方法和仪器 310

8.1.1 水质监测方法 310

8.1.2 水质监测仪器 310

8.2 水质现场快速监测 311

8.2.1 快速检测箱法 311

8.2.2 便携式仪器法 312

8.2.3 综合毒性检测法 315

8.2.4 常用仪器的使用和维护 315

8.3 水质在线自动监测 320

8.3.1 水质在线自动监测系统的组成 320

8.3.2 电极法监测仪 323

8.3.3 湿化学法监测仪 326

8.3.4 光谱法监测仪 331

8.3.5 生物类监测仪 332

第9章 水生态监测 334

9.1 水生态监测基本定义及方法 334

9.1.1 水生态监测概况 334

9.1.2 水生态监测的特点 334

9.1.3 水生态监测主要指标 335

9.1.4 水生态监测主要方法 335

9.2 水生态监测设备 336

9.2.1 采样工具 336

9.2.2 主要分析工具及监测仪器设备 340

9.3 水生态状况调查 346

9.3.1 主要调查内容 346

9.3.2 水生态调查方法 347

9.4 水生态监测断面布设 347

9.4.1 断面布设原则 347

9.4.2 布设方法与要求 348

9.4.3 采样时间与监测频次 348

9.5 采样及检测分析 349

9.5.1 浮游植物监测 349

9.5.2 浮游动物监测 353

9.5.3 着生生物监测 355

9.5.4 底栖生物监测 357

9.5.5 鱼类监测 359

9.5.6 大型水生维管束植物监测 362

9.5.7 叶绿素监测 364

9.5.8 生物样品保存方法 366

9.5.9 质量保证与控制 367

9.6 水生态评价方法 368

9.6.1 指示生物法 368

9.6.2 生物指数法 368

9.6.3 种类多样性指数法 368

9.6.4 生物完整性指数 369

9.7 现代技术在水生态监测中的应用 369

9.7.1 水生态在线自动监测 369

9.7.2 遥感监测 372

9.7.3 分子生物学技术 373

9.7.4 鱼类声学追踪系统 374

第10章 水下地形测量 376

10.1 水下地形测量的内容与要求 376

10.1.1 控制测量 376

10.1.2 水深测量 378

10.1.3 水位控制测量 380

10.1.4 水体边界地形测量 380

10.1.5 水边线测量 381

10.1.6 水文大断面测量 382

10.1.7 数字化测图 383

10.2 水下地形测量技术 384

10.2.1 平面定位 384

10.2.2 水下测深 394

10.2.3 水位观测 402

10.2.4 水下淤泥观测 404

10.3 水下地形测量关键步骤 406

10.3.1 有验潮水下地形测量 406

10.3.2 无验潮水下地形测量 418

10.4 水下地形测量中典型问题的处理 419

10.4.1 问题的提出 419

10.4.2 问题的处理与解决 420

10.5 水下地形数据整理与成图 425

10.5.1 水下地形数据整理 425

10.5.2 水下地形成图 427

第11章 应急监测 431

11.1 应急监测的特点及主要工作内容 431

11.1.1 突发性水事件的特性 431

11.1.2 水文应急监测的特点 432

11.1.3 应急监测的主要任务及监测对象 434

11.1.4 水文应急监测的主要仪器设备 435

11.2 应急监测的组织管理与实施 438

11.2.1 应急监测的组织管理 438

11.2.2 水文应急监测实施 440

11.2.3 水文应急监测报告编制 441

11.3 分洪与溃口洪水监测 441

11.3.1 溃口水位监测及口门宽度测量 442

11.3.2 分洪溃口流量测验 444

11.3.3 溃口最大流量及沿程最大流量计算 450

11.4 堰塞湖监测 452

11.4.1 堰塞湖监测的主要工作内容 453

11.4.2 应急控制网的建立及实施 454

11.4.3 堰塞湖坝体测量 454

11.4.4 堰塞湖水位监测 456

11.4.5 堰塞湖区降水量观测 457

11.4.6 堰塞湖流量监测 457

11.4.7 堰塞湖水体测量 458

11.4.8 下游河道地形测量 459

11.4.9 应用举例：唐家山堰塞湖水文应急监测 460

11.5 冰塞冰坝监测 464

11.5.1 冰塞冰坝监测的主要工作内容 464

11.5.2 冰塞冰坝监测 464

11.5.3 冰坝特征估算 465

11.6 突发性水污染事件监测 466

11.6.1 突发性水污染事件的分类及特点 466

11.6.2 应急监测的作用及基本要求 467

11.6.3 应急监测的组织管理和工作形式 468

11.6.4 应急监测的主要方法 471

11.6.5 现场应急监测的主要仪器 472

11.6.6 移动应急监测实验室 472

11.6.7 应急监测的质量保证 474

11.6.8 应急监测的成果处理及报告编制 475

第12章 水文巡测组织与实施 477

12.1 巡测优先的技术路线 477

12.2 流量巡测的技术基础 477

12.2.1 水位－流量关系单值化模型 478

12.2.2 水位－流量关系多项式模型 483

12.2.3 水位－流量关系绳套线模型 486

12.2.4 其他经典水位－流量关系模型 486

12.2.5 美国水位－流量关系模型 487

12.3 泥沙巡测的技术基础 488

12.3.1 悬移法泥沙与流量异步测验 488

12.3.2 现场快速泥沙测验技术——声学多普勒测沙技术 489

12.4 测验方式的选择 492

12.4.1 测验方式分类 492

12.4.2 确立测验方式的基本原则 492

12.4.3 测验方式与测验精度 493

12.4.4 测验方式方法分析 494

12.5 巡测方案的制定 494

12.5.1 测区划分 494

12.5.2 巡测方式 495

12.5.3 巡测时机 495

12.5.4 巡测路线 496

12.5.5 巡测要求 496

12.5.6 巡测资源配置 496

12.6 暴雨洪水调查 497

12.6.1 调查的目的 497

12.6.2 调查的方法与内容 497

12.6.3 洪水调查 498

12.6.4 暴雨调查 501

第13章 水文自动测报系统 504

13.1 水文自动测报系统的基本概念 504

13.2 数据采集传输的方法和设备 506

13.2.1 数据采集传输的方法 506

13.2.2 数据采集设备 508

13.3 信息传输技术 517

13.3.1 概述 517

13.3.2 信道及其特点 517

13.3.3 通信设备及路由 520

13.3.4 组网 523

13.3.5 中心站数据传输 523

13.4 供电 524

13.4.1 中心站的供电 524

13.4.2 测站的供电 524

13.4.3 超短波中继站的供电系统 529

13.5 避雷 529

13.5.1 雷电的分类 529

13.5.2 水文自动测报系统的防雷设计要求 530

13.5.3 水文自动测报系统中常用的防雷措施 531

13.6 水文数据存储 535

13.6.1 在站数据存储 535

13.6.2 数据下载 536

第14章 水文数据处理与管理 538

14.1 概述 538

14.1.1 水文数据的类型 538

14.1.2 水文数据的处理、传输与存储 538

14.1.3 水文数据的特点与管理 539

14.1.4 水文数据处理与存储流程 540

14.2 水文资料整编 541

14.2.1 概述 541

14.2.2 水位资料整编 542

14.2.3 流量资料整编 545

14.2.4 泥沙资料整编 568

14.2.5 水文资料整编技术 577

14.2.6 水文资料审查的主要方法 586

14.2.7 中小河流水文资料整编 586

14.3 水文年鉴及汇编 587

14.3.1 水文年鉴 587

14.3.2 水文年鉴汇编 588

14.3.3 汇编质量控制 589

14.4 水文数据库 589

14.4.1 水文数据库总体架构 589

14.4.2 水文数据库物理模型 591

14.4.3 水文数据库逻辑模型 592

14.4.4 水文数据库存储内容 593

14.4.5 水文数据库管理 593

14.4.6 水文数据库应用与服务 596

14.5 信息共享平台 599

14.5.1 平台总体架构 599

14.5.2 平台功能结构 600

14.5.3 信息共享服务体系 601

14.5.4 共享服务内容 602

第15章 展望 603

15.1 水文监测的发展动力 603

15.2 水文监测的发展趋势 604

15.3 智慧水文监测体系 605

15.3.1 体系结构 605

15.3.2 天基监测 606

15.3.3 空基监测 608

15.3.4 陆基监测 609

15.4 面雨量和水面蒸发自动监测 613

15.4.1 高分辨区域面雨量自动监测系统 613

15.4.2 TRMM与GPM 614

15.4.3 水面蒸发自动监测 616

15.5 水位－流量自动监测 617

15.5.1 非接触水体测流法 617

15.5.2 粒子成像测速法 618

15.6 泥沙测验 619

15.7 水质监测 620

15.8 水下地形测量 621

15.8.1 水下机器人 621

15.8.2 机载激光测深 621

15.8.3 高分辨率测深侧扫声呐和多波束测深组合系统 622

15.8.4 三维激光扫描仪 623

15.9 水生态监测 624

参考文献 625