《水库水文泥沙观测规范》.docx
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《水库水文泥沙观测规范》
1总则
1.0.1为统一全国水库水文泥沙观测内容和技术要求，保证水库水文泥沙观测成果质量，制定本规范。
水库水文泥沙观测是水库（包括水电站）规划、设计、运行、管理的组成部分。
水库水文泥沙观测的任务是收集水库水文泥沙资料并据以探索水库水沙运动规律，为保证工程安全、发挥工程效益、搞好管理运行、验证和改进工程设计，促进工农业生产和科学研究提供依据。
目前我国现有的水文泥沙观测规范中，尚缺乏统一的、能反映水库特点的水库水文泥沙观测规范。
为了统一水库的水文泥沙观测技术要求，需全面系统地制定一套全国通用的水库水文泥沙观测规范。
1.0.2本规范适用于全国大型及重要的中型水库，其它类型水库可参照执行。
本规范是针对大型水库和重要的中型水库制定的，主要根据全国已建大中型水库水文泥沙观测的经验编写而成。
我国水库根据库容大小分为5类，分类情况见表1。
表1我国水库分类表
水库类型
?
总库容（108m3）
大型水库
?
大
（1）型
>10
?
大
（2）型
1~10
中型水库
0.1~1
小型水库?
?
小
（1）型
0.01~0.1
?
小
（2）型
0.001~0.01
注：
总库容小于104m3时称为塘坝。
重要的中型水库是指防洪、发电、供水、综合利用等功能特别重要或水库泥沙问题突出的中型水库。
1.0.3水库水文泥沙观测规范包括以下技术内容：
1水库淤积测量；
2进、出库水文泥沙测验；
3库区水文测验；
4变动回水区水流泥沙测验；
5坝区水文泥沙测验；
6水库异重流测验；
7水库水文水资源、水环境监测与调查；
8水库水文泥沙测验资料整编；
9其它需要观测项目。
1.0.4水库水文泥沙观测作业前应根据项目要求收集、整理、分析并利用测区内已有资料，制定经济合理的技术方案，编写技术设计书。
作业中应加强内、外业质量检查。
作业后应组织验收，做好资料整理、工程技术报告书或说明书的编写工作。
重大项目的技术设计、成果报告应通过专家审查。
为顺利开展水库水文泥沙观测工作，在水库规划设计阶段，应由规划设计部门对水库各项水文泥沙观测工作进行综合考虑并作出全面规划，在水库工程的规划设计报告中列出水库水文泥沙观测经费，经费的概（预）算应纳入工程总造价和水库运行管理成本中。
水库水文泥沙观测规划设计的内容包括：
观测项目计划、平面和高程控制网布设；水文（水位）站、雨量站、蒸发站和固定断面等的布设；基本观测设施、仪器设备、经费、人员编制、实施计划等。
水库水文泥沙观测根据目的或任务的不同，分为基本观测项目和专业或实验研究项目。
基本观测项目是为水库管理运用和水电站运行，需要连续或间歇性开展的长期观测项目。
包括水库淤积测验、进出库水沙测验、库区水文测验、坝前水文泥沙测验及水库水文水资源、水环境监测与调查。
专业或实验研究项目是为水库管理运用、水电站运行的特殊需要，或为其他水库工程的规划设计、为某项科学实验专题的需要而开展的观测项目。
例如变动回水区水流泥沙测验、水库异重流测验等。
这些项目在进行一定时段的观测之后，确定已达到测验目的的，可以停止观测。
1.0.5观测仪器应进行鉴定，精度和性能指标应达到各类等级的技术要求。
在作业过程中，应按规定检验、校正，保持良好的技术状态，在作业结束后应进行维护，仪器检验、校正的记录应作为原始资料提交。
用于作业的观测仪器、设备，其性能指标和状态直接影响到水库水文泥沙观测成果的精度，因此作业过程中应加强仪器、设备的使用保养。
凡用于作业的仪器、设备须在作业前进行检视或检校，在作业结束后应进行养护。
1.0.6大型水库水文泥沙观测应由具备甲级水文水资源调查评价资质或相应资质的单位承担。
其它类型水库可参照执行。
大中型水库水文泥沙观测，应由具备水文观测、水文资料整编知识和水下地形测量知识的专业技术人员来完成。
1.0.7本规范的引用标准主要有以下标准：
《水位观测标准》
《河流流量测验规范》
《河流悬移质泥沙测验规范》
《国家三、四等水准测量规范》
《河流推移质泥沙及床沙测验规程》
《河流泥沙颗粒分析规程》
《水道观测规范》
《水环境监测规范》
《水文资料整编规范》
《水文调查规范》
《河流冰情观测规范》
《水利水电工程测量规范（规划设计阶段）》
《三、四等导线测量规范》
1.0.8水库水文泥沙观测，除应符合本规范规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2水库淤积测验
2.1一般规定
2.1.1水库淤积测验分为库容变化测验和冲淤变化测验两类。
水库淤积测验包括库容变化测验和冲淤变化测验两类，目的是通过淤积测验资料的分析，了解水库库容的损失以及泥沙淤积分布规律和在不同水、沙条件下的变化规律，以制定水库合理地调水、调沙以及库区整治方案，充分发挥水库效益。
库容变化测验，重点是直接提供水库库容变化资料，满足水库调度运用的需要。
冲淤变化测验，重点是了解泥沙在库内的冲淤数量、形态和分布的变化（同时也提供库容变化资料），为探讨水库泥沙冲淤规律和制定水库合理运用方案提供依据。
2.1.2 水库淤积测验可采用断面法、地形法和混合法施测。
断面法是通过重复测量库区固定断面的成果，反映库区断面形态变化，以计算库容、冲淤数量和分布。
断面法方法简便，测量历时短，提交成果及时，能达到一定精度。
地形法是通过库区地形测量以全面确定库容，根据两次成图求得冲淤数量和分布。
地形法能较准确地反应库区全面情况。
混合法即断面法和地形法的混合采用。
在库区局部库段进行地形测量，其它库段固定断面之间加密临时断面进行断面测量，勾绘地形图，或用其综合成果，据此计算库容、冲淤量及冲淤分布。
2.1.3 水库建库前，应进行一次包括河道水下部分在内的全库区地形测量。
水库投入运用前，须确定水库的调度运行方式，而调度运行方式与水库库容有极其密切的关系。
水库初始库容的大小与精度，直接决定了水库调度运行方式的合理性。
因此，建库前有必要进行一次包括河道水下部分在内的全库区地形测量。
2.1.4水库投入运行后，淤积测验的范围、测次和施测时机的选定，应符合下列规定：
1测验范围，应在水库最高蓄水位以上全库区：
测验的范围，应能满足水库运用对修改库容曲线的要求及水库泥沙研究的不同需要，实测到2次淤积测验之间最高水位影响的范围（包括支流入汇口）；
2测次安排应符合下列要求：
1）水库运行初期，宜每年安排2-3次固定断面测量、每2年安排一次地形测量；
2）水库正常运行期，重要水库每1~3年安排一次固定断面测量，每5~10年安排一次地形测量，或正常库容变化超过3%时安排地形测量；一般水库每3~5年安排一次固定断面测量，每10~20年安排一次地形测量，或正常库容变化超过5%时安排地形测量；
3）多沙河流的大型水库和重要的中型水库，运用初期和正常运用期，宜每年安排3次淤积测验，分别为汛前、汛期和汛后，当汛期发生高含沙洪水时应及时安排淤积测验。
3测验时机的选择，应符合下列要求：
1）一年或多年施测一次的水库，可选择在枯水季节或结冰期施测；
2）一年施测多次的水库，宜选择在水、沙平稳期施测。
观测不宜在水情、沙情非平稳时期进行，因此时水库淤积泥沙沉积尚未稳定且测验误差较大。
冲淤变化测验的历时宜尽量缩短，不应跨经洪峰过程。
如有其它需要而增加测次时，其测验时机的选定，宜和上述测次综合考虑
2.1.5水库库容或岸线发生显着变化时，应及时安排地形测量，并宜同时施测固定断面。
库区淤积严重或库岸变形显着且用断面法进行淤积测量的水库，经过运用几年后应施测一次全库区地形。
在地形测量时同步施测固定断面，可以验证断面法的精度，并作为调整断面布设时的依据。
2.2水库控制测量
2.2.1水库控制测量应包括平面控制网测量和高程控制网测量。
水库控制测量是开展水库淤积测量的基础工作，它的任务是在全库区建立平面和高程控制网。
2.2.2水库平面控制网和高程控制网，可结合建库前全库区地形测量时建立，一旦建立不宜随意变更。
2.2.3水库基本平面、高程控制网的布设，应符合下列要求：
1基本平面控制网不应低于五等，重要水库不应低于四等（E级）；
2基本高程控制网不应低于四等，重要水库不应低于三等；
3满足基本控制精度要求的控制网点均可作为水库地形和固定断面测量的首级控制；
4平面和高程控制布网范围应包括水库最高蓄水位的淹没、浸没、塌岸和水库淤积、回水发展可能影响到的地区。
布网形式应适合库区变化，沿库轴方向一岸或两岸布设，宜一次建成网形；
5凡属永久性控制点，应设在水库最高淹没线以上的不受塌岸影响的地区。
2.2.4水库控制系统宜采用现行国家统一系统或与水库枢纽工程采用同一系统。
当水库枢纽工程采用系统与现行国家系统不一致时，应提供两者之间的换算关系。
如平面控制系统可采用1954年北京平面坐标系、1980年西安坐标系或新一代地心坐标系等；高程控制可采用1985国家高程基准、1956黄海高程系统等。
独立、假定系统成果转换为国家统一系统成果，需要增加改算工作量，不利于成果利用。
大型水库工程往往有工程独立的坐标系统，有些是工程的特殊要求，应与国家系统联测并建立坐标系统间的转换关系。
2.2.5水库观测中，长期或经常使用的控制点，应埋设固定标石、编制点之记。
水库淤积测量中，长期或经常使用的控制点有：
基本控制点、地形控制点、测站点。
基本控制点：
指库区首级控制或高于地形控制点的其它控制点，应按国家标准埋设固定标石。
地形控制点：
是在已设首级控制的基础上，作为次级加密控制和地形测图时发展测站点的基础；当测区面积不大时，亦可作为测区首级平面控制。
此外，地形控制点还用于测定断面端点桩、断面控制桩和断面基线终点桩等平面位置，应本着因地制宜、就地取材、坚固实用、能长期保存的原则埋设固定标志。
测站点：
是指架设测量仪器的标点，可不埋设固定标志。
标石、标志编号，不得一标两名或两标、多标同名。
标志、标石埋设后，应编制点之记。
重要控制点宜委托当地人看护。
2.2.6水库控制测量作业应符合现行国家测绘和工程测量的有关标准的规定。
2.3水库地形测量
2.3.1水库地形测量测图比例尺可选用1:
1000、1:
2000、1:
5000、1:
10000、1:
25000等。
同一库段测图比例尺一经选定，不宜变动。
水库地形测量测图比例尺的选用，应能满足较为准确地计算库容及反映水库冲淤变化的需要。
一般图上水面宽度宜为30mm以上200mm以下，80%以上的等高线首曲线应能清晰地勾绘出来、陡峻部位等高线计曲线应能紧密排列通过。
首曲线：
在同一幅地形图上，按基本等高距描绘的等高线，称为首曲线，又称基本等高线。
首曲线采用0.15mm的细实线绘出。
计曲线：
在地形图上,凡是高程能被5倍基本等高距整除的等高线均加粗描绘，这种等高线称为计曲线。
计曲线上注记高程,线粗为0.3mm.。
间曲线：
如果采用基本等高线无法表示局部地貌的变化时，可在两基本等高线之间加一条半距等高线，这条半距等高线称为间曲线。
间曲线采用0.15mm的细长虚线描绘。
采用数字测绘而水库各局部库段水面宽反差特别大时，可考虑分别采用不同比例尺施测。
同一库段测图比例尺一经确定，不宜任意变动，以便各测次对比使用。
2.3.2水库中小比例尺测绘，图幅宜按国际标准分幅、采用高斯正形投影坐标。
比例尺为1:
25000的测图可采用6°分带，比例尺为1：
10000或更大比例尺的测图应采用3°分带。
大比例尺测绘，图幅宜采用矩形自由分幅。
测区长度小于60km或狭长带状库区，可不进行高斯投影，采用任意平面直角坐标系统。
1:
5000～1:
25000比例尺是国家规定的基本比例尺地形图，因此应按国际分幅标准进行分幅，考虑到水库的特殊要求，也可采用正方形或矩形分幅。
1:
500～1:
2000比例尺，多为工程性用图，采用矩形或正方形分幅则更为方便实用。
表2.3.2水库地形图分幅
测图比例尺
图幅分幅
国际分幅
正方形或矩形
（cm×cm）
经度
纬度
1:
25000
7′30.0″
5′0.0″
50×50；50×60
1:
10000
3′45.0″
2′30.0″
50×50；50×60
1:
5000
1′52.5″
1′15″
50×50；50×60
1:
2000
37.5″
25″
50×60；50×50；40×50
1:
1000
50×60；50×50；40×50
1:
500
50×60；50×50；40×50
测图比例尺和图幅划分，一经确定，不要任意变动，以便各测次对照。
2.3.3水库地形平面定位宜采用GPS、全站仪等先进的测量设备和方法，也可采用符合测量精度要求的测量设备和方法。
其它测量方法包括：
表2.3.3水库水下地形测量平面定位方法及适用范围
平面定位方法
适用范围
备注
前方交汇法
1:
500～1:
25000
后方交汇法
1:
5000～1:
25000
经纬仪视距极坐标法
1:
5000～1:
25000
近岸处少数测点可以采用
经纬仪配合激光测距极坐标法
1:
500～1:
25000
无反射棱镜的激光测距法仅适用于1:
5000～1:
25000测图
经纬仪配合电磁波测距极坐标法
1:
500～1:
25000
包括全站仪法
无线电定位法
1:
1000～1:
25000
DGPS定位法
1:
500～1:
25000
根据DGPS标称精度确定
2.3.4水库水深测量，宜以回声测深仪测深为基本方法，测锤测深和测杆测深为辅助方法，也可采用多波束测深系统及遥感等方法测深。
在流速不小于1.0m/s、水深不大于5.0m的单一小面积水域测图，因水体中含有气体或水生植物而影响回声仪正常测深的，可使用测深锤、杆等简单设备测深，其它水域宜尽量采用仪器测深。
2.3.5
表2.3.5水库地形测量各种比例尺测图的基本等高距
测图比例尺
地形分类
平坦 地
丘陵
山地
等高距（m）
1：
25000
2
2或5
5或10
1：
10000
1
2或5
5或10
1：
5000
1
1或2
2或5
1：
2000
0.5或1
1
1或2
1：
1000
0.5或1
1
1或2
1：
500
0.25或0.5
1
1或2
注：
在比较平坦的地区，基本等高距不足以充分反映实际地形时，可以适当加密。
在比较平坦的地区，基本等高距不足以充分反映实际地形时，可以加绘间曲线。
但同一图幅内，不应采用两种基本等高距。
2.3.6
表2.3.6 水库地形图基本精度
地形类别
地面
倾角
测点图上点位
中误差（mm）
测点高程
中误差（m）
等高线高程中误差
岸上
水下
平坦地
＜6°
0.5
±h/4
h/2
1h
丘陵或山地
≥6°
0.75
±h/3
1h
2h
注：
h为基本等高距。
水下地形点平面、高程中误差可按表中数据放大一倍。
2.3.7
表2.3.7 水库地形碎部测点密度（m）
测图比例尺
岸上点间距
水下点间距
水下断面间距
1：
25000
200-300
150-250
300-500
1：
10000
80-150
60-100
200-250
1：
5000
50-80
40-80
80-150
1：
2000
20-40
15-25
20-50
1：
1000
10-20
12-15
15-25
1：
500
5-8
5-10
8-10
注：
当河宽小于断面间距时，水下断面间距和测点间距均应适当加密。
平滩区间水下测点间距可放宽50%、断面间距可放宽20%。
2.3.8水库地形测量水位观测，应符合下列规定：
1水位测点或水尺零点高程可采用水准仪法、三角高程法或其它方法以不低于五等水准精度施测；
2测区内已有水尺时可在基面考证清楚后直接采用；
3水位测点、水尺位置应能控制水位沿程及沿时序的转折变化。
当采用三角高程法单向接测水位时，应采用变换仪器高或水位桩位置正倒镜观测两次以上且观测较差不大于五等水准精度限差方式施测，取其平均值作为采用水位或水尺零点高程。
2.3.9水库地形测量用于水下测点高程推算的水位，应符合下列规定：
1近坝库段水位落差及测时涨落变化不大于0.1m时可直接采用坝前水位；
2测区上下游水位落差及测时涨落变化不超过0.2m时，可采用上下游水位与施测时间插补或直接采用平均水位；
3测区上下游水位落差及测时涨落变化超过0.2m时，应采用上下游水位与施测时间合理插补。
水位直接用于推算水下地形点高程，因此水位观测精度异常重要。
采用适当方法插补的水位，要能保证正常情况下水下地形测点相应水位推算误差不大于0.1m。
2.4水库固定断面测量
2.4.1水库固定断面布设，应符合下列规定：
1固定断面应布设在自坝址至最远淤积末端以上1～2个断面的全部库段。
相邻的梯级水库，断面布设应与上级水库的尾水相衔接；
2固定断面布设应控制弯道、卡口、扩散段、收缩段、深潭段、陡坡段、最宽库段和最窄库段，同时避开支沟入汇口；
3固定断面方向宜垂直于水位变幅内的地形等高线走向；
4水库固定断面的断面间距可为0.5～3.0km，宜使断面法与地形法计算的运行水位下库容相对误差在5%以内，应能控制库区平面和纵向的转折变化，正确地反映淤积部位和形态；
5固定断面应与已有水文测验断面重合；
6分期开发的水库，固定断面布设宜适用于各期需要；
7库区固定断面应在干支流分别布设，自大坝向上游顺序编号。
断面编号既经确定，不应改变。
当断面调整或增加时，须特别注意编支号，不应重复；
8固定断面一经布设，不宜变动。
水库固定断面布设前，应在现有地形图上定出断面位置和方向，再经实地勘测修正，编制断面布设方案。
1如果进库站以下至淤积未端间自由河段较长，由于河道冲淤量较大，影响沙量平衡计算，或需要验证计算水面曲线者，还应在自由河段布置适当数量的断面，以控制河道冲淤变化；
2避开支沟后，不足以控制库容或冲淤数量时，可加设支沟断面；
3库区地形变化不规则的水库，可按垂直主流线方向平行布设；大型水库，可划分为若干库段，在同一库段内各固定断面尽可能平行布设，两断面夹角应不大于200；
4固定断面布设的密度，应能控制库区地形变化，正确地反映淤积部位和形态。
水库运用初期，断面布置宜较密，观测一段时期后，通过资料分析，可以精简断面。
如遇水库泄空冲刷，三角洲面形成新河槽，或需测定淤积尾部段，原布设断面不足，可增设临时河槽断面。
弯道段应适当加密布设断面。
2.4.2
表2.4.2水库固定断面测量精度表
测图
比例尺
控制精度
比例尺
点位中误差
（图上mm）
高程中误差
（m）
平原
山地
平原
丘陵地
山地
1：
10000
1：
10000
±0.75
±1.0
±0.3
±0.7
±1.7
1：
5000
1：
5000
±0.75
±1.0
±0.3
±0.7
±1.7
1：
2000
1：
2000
±0.6
±0.8
±0.2
±0.6
±1.0
1：
1000
1：
1000
±0.6
±0.8
±0.2
±0.6
±1.0
1：
500
1：
500
±0.6
±0.8
±0.2
±0.6
±1.0
断面测量水下测点定位精度可放宽100%、高程精度可放宽50%。
2.4.3水库固定断面测量的起点距，可采用六分仪、经纬仪、激光测距仪、红外测距仪、全站仪、微波定位仪及GPS等仪器设备及相应方法施测。
表2.4.3各类仪器施测范围表
仪器种类
测图范围
测量方法
六分仪
1:
25000～1:
5000
角度交会法
激光测距仪
1:
25000～1:
2000
交会定位、极坐标法
微波仪
1:
25000～1:
1000
交会定位
GPS
1:
25000～1:
500
直接定位
红外测距仪
1:
25000～1:
100
交会定位、极坐标法
全站仪
1:
25000～1:
100
极坐标法
经纬仪
1:
25000～1:
200
角度交会法
2.4.4
表2.4.4水库固定断面水下最大测点间距表
测图比例
最大测点间距（m）
1:
10000
100
1:
5000
50
1:
2000
20
1:
1000
10
1:
500
5
水库固定断面的测点间距应从严掌握，当水面宽小于500m时测点应适当加密。
在陡坎、深泓及河床变化特殊处测点应加密，应能测出河床真实形态。
一般近陡岸50m内点距在图上不能大于5mm。
非直线航行时，测深记录纸上的最深点、特征点不能插补，应在附近复测最深点、特征点。
2.4.5水库固定断面水深测量，宜以回声测深仪测深为基本方法，测锤测深和测杆测深为辅助方法。
2.4.6固定断面水位接测，当上、下游断面间水面落差小于0.1m时，可数个断面接测一处；水面落差大于0.1m时，应逐个断面接测。
水位应按五等水准精度要求接测。
固定断面测量须接测相应时间、位置的断面水位，作为计算测深点高程的依据。
当水库水位变化稳定时，如回水范围内与坝前同时水位差小于0.1m，断面水位可直接采用坝前水位或邻近水位站水位。
此时，水位站应加密水位观测次数。
测断面时，水位涨落超过0.1m时，应测开始和终了时水位，取2次水位的平均值，作为计算水位。
在山区、陡坡或水准仪接测水位有困难时，才可用经纬仪或全站仪等仪器接测水位。
其具体方法可采用单点双测法或双点单测法进行，其测量较差按五等水准精度限差执行。
2.4.7水库固定断面宜两岸埋设永久性固定断面标志，固定断面标志平面不低于二级图根点精度、高程不低于五等水准精度。
固定断面标志的埋设，应符合下列规定：
1固定断面标志宜埋设在水库最高设计水位以上稳定处；
2固定断面标志类型可分为石标、石柱、石刻等。
一般地区均应埋石标、石柱；芦苇、树林密集及控制稀少地区宜设标志杆、架；
3埋设的固定断面标志，应绘制点之记。
水库固定断面的标石、标注、标杆的制作规格及材料如表2.4.6
表2.4.6水库固定断面标志制作规格及材料表
标志类型
规格（cm）
材料说明
标石
25×25×60
钢筋混凝土结构
标柱
10×10×120
钢筋混凝土结构
标杆
高8～12m
直径φ=12cm，厚5mm，空心钢管
标架
高8～12m
60mm×60mm×5mm角钢三角架
石刻
25×25×1.0
利用自然岩石刻记，标框面积25×25cm，刻深1cm
2.5淤积物组成测验
2.5.1在水库淤积测验的同时，宜选择有代表性的部分固定断面进行淤积物组成测验。
淤积物组成测验，是研究水库冲淤规律和库区沙量平衡的重要资料，淤积物一般在水库淤积测量时取样并进行泥沙颗粒级配分析。
2.5.2淤积物组成测验取样范围应与水库淤积测验范围相同。
各测次的取样断面，应根据淤积的分布来选择，可每间隔1-2个固定断面进行取样分析。
取样断面应相对固定。
淤积物组成测验，按照冲淤分布情况，沿库段选有代表性的取样断面。
取样断面应根据水库不同运用方式，可在全库段选定（如蓄清排浑运用、滞洪排沙运用的水库），也可只在淤积三角洲局部库段选定（如蓄水运用的水库）。
2.5.3
表2.5.3断面取样点数
宽度（m）
<500
500～1000
>1000
取样点数（个）
1～3
3～5
>5
2.5.4淤积物取样，宜取得表层下0.1～0.2m以内的沙样，每个样品取样数量应满足颗粒分析的要求。
2.5.5当淤积物为暴露的沙卵石时，
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