《基于C#的河流流量在线监测系统的研发》孟宪萌|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《基于C#的河流流量在线监测系统的研发》

【作　者】孟宪萌

【页 数】 170

【出版社】 武汉：中国地质大学出版社 , 2016.11

【ISBN号】978-7-5625-3912-4

【价 格】48

【分 类】C语言-应用-河流-流量观测-在线监测系统

【参考文献】 孟宪萌. 基于C#的河流流量在线监测系统的研发. 武汉：中国地质大学出版社, 2016.11.

图书目录：

《基于C#的河流流量在线监测系统的研发》内容提要：

本书以C#语言为技术基础，对水文河流流量测验技术进行有机耦合，开发了河流流量在线监测系统，将河流流量的自动在线监测变为可能。全书共分为三大部分，第一部分介绍河流流量监测的技术原理与方法；第二部分对C#程序开发进行介绍；第三部分介绍几种河流流量在线监测系统的开发实例。

《基于C#的河流流量在线监测系统的研发》内容试读

第一章绪论

第一章绪论

第一节背景与意义

水资源作为地球上宝贵的物质资源之一，为人类与自然提供着维系生命的基本保障。人类自古以来就学会了利用水资源进行灌溉、航运、养殖等，为人类社会的发展提供了必不可少的生产生活保障。伴随着工业革命的开始，人类对水资源的开发利用程度不断提高，水资源被用在发电、加工、制造等行业，随之而来的是人类对水资源的需求与日俱增。

历史上，人类就有邻水而居和逐水而居的传统，四大文明古国均发祥于河流冲积而成的平原，说明河流湖泊是人类最早取水的场所，与人类生活最为密切。我国地势西高东低，山地、高原和丘陵约占陆地面积的67%，盆地和平原约占陆地面积的33%。山脉多呈东西和北东-南西走向，陆地地势可划分为三级阶梯。阶梯状分布的特点在广袤的大地上孕育了众多大江大河，其中流域面积超过1000km2的河流就有1500多条。我国东南部被太平洋包围，西北部紧邻欧亚大陆，由于地形原因导致东部和南部水资源丰富，河流湖泊纵横，水患频发；相反，西北地区水资源匮乏。我国是世界第一人口大国，同时又是农业大国和制造大国。随着经济的飞速发展，对水资源的过度开发造成沙漠化严重、河流萎缩，及西北华北地区“有河皆干”的现象。

针对我国南北水资源分布的特点，我国开启了举世瞩目的南水北调工程。在保证南方正常生产生活需求的前提下，将南方的一部分水资源输送到北方。此外，我国各省也纷纷对省内水资源进行详细评估，指导水资源管理和利用，保证水资源的可持续发展。另外，根据河流健康理论，健康的河流应该是有一定的流量规模、通畅的水沙通道、达标的水质和健康的生态系统。流量规模作为最基础的保障，若没有了水，河流的健康便无从谈起。

水文测验工作是水文工作的基础。系统地搜集和整理水文资料的全部技术过程称之为水文测验。水文测验的任务是根据国民经济发展的需要，进行站网规划，布设水文站；采用定位观测、巡回测验、水文调查等方法测定各项水文要素，包括水位、水温、冰凌、地下水位、流量、泥沙、降水、蒸发的观测（或测验）、泥沙颗粒分析、水质的监测和分析；经整编、刊印成水文资料，如水文年鉴等。根据水文测验资料，可以掌握水文要素的变化规律，为水资源评价和开发利用、水资源优化配置、防洪抗旱、水资源保护提供情报，为水利工作的规划设计和管理运用提供水文分析的资料。

为了开展水文测验工作，需要建立相应的水文测站。水文测站按设站的目的可以分为基本站、辅助站、实验站和专用站。

(1)基本站是为综合需要的公用目的，经统一规划而设立，能获取基本水文要素值多年变化资料的水文测站。基本站应保持相对稳定，在规定的时期内连续进行观测，收集的资料应刊入水文年鉴或存入数据库长期保存。基本站也称为国家基本水文测站。

。2

基于C#的河流流量在线监测系统的研发

(2)辅助站是为帮助某些基本站正确控制水文情势变化或为补充基本站网不足而设立的

一个或一组测站。辅助站是基本站的补充，弥补基本站观测资料的不足，在计算站网密度时辅助站一般不参加统计。

(3)实验站是在天然和人为特定实验条件下，为深入研究某些专门问题而设立的一个或一组水文外业试验场所。实验站也可兼作基本站。实验站又可分为国家基本水文实验站和专用水文实验站。

(4)专用站是为科学研究、工程建设、工程管理运用、专项技术服务等特定目的而设立的水文测站。它可兼作基本站或辅助站，其观测项目和年限依设站目的而定。这类站不具备或不完全具备基本站的特点。

河流流量的监测是水文测验中的一个重要组成部分，是河流健康评判的重要依据，是与河流相关的一系列水利工程水利规划实施的前提和基础，只有准确、方便、快速地对河流流量开展测量，上述工作才有开展的可能。

第二节基本流量站网布设的原则

一、一般规定与要求

按规划设立的流量站网必须达到以下几点要求：

(1)按规定的精度标准和技术要求收集设站地点的基本水文资料。

(2)为防汛抗旱、水资源管理提供实时水情资料。

(3)插补延长网内短系列资料。

(4)利用空间内插或资料移用技术，能为网内任何地点提供水资源的调查评价、开发和利用，涉水工程的规划、设计、施工，科学研究及其他公共所需要的基本水文数据。

(5)满足其他项目站网定量计算的需要。

二、流量站网的分类

由于河流有大小、干支流的区分，因此设在不同河流上的流量站网的布设原则也不相同。将天然河道上的流量站根据控制面积大小及作用，分为大河控制站、区域代表站和小河站。

1.大阿控制站

控制集水面积为3000（湿润地区）~5000（干旱地区）km以上大河干流的流量站，称为大河控制站。大河控制站的主要任务，是为江河治理、防汛抗旱、水资源管理、制定水资源开发规划以及编制重大工程兴建方案等系统地收集资料。在整个站网布局中，居首要地位。大河控制站按线的原则布设。

确定大河干流流量站位置应综合考虑以下几个因素：

(1)任何相邻测站之间的流量特征值应保持适当的递变率，缺乏水文资料的地区也可以采

第一章绪论

·3。

用流域面积递变率代替。

(2)满足重要城镇和重要经济区的防洪、水资源管理、开发利用及水工程规划、设计、施工的需要。

(3)出入国境处和入海处，省（自治区、直辖市）的交界处。

(4)大支流的入汇处及满足大型湖泊、水库的调蓄需求。

(5)重要水功能区和重要水资源保护区。

(6)重点水土流失区和大型引退水工程上下游。

(7)三角洲河口区、主要出海水道及重要分流水道处。

(8)满足一定的通信、交通和生活条件。

2.区城代表站

其余天然河流上设立的流量站，称为区域代表站。区域代表站的主要作用是控制流量特征值的空间分布，探索径流资料的移用技术，解决水文分区内任一地点的流量特征值，或流量过程资料的内插与计算问题。区域代表站按照区域原则布设。

选择布设代表站的河流和河段位置应综合考虑以下几个因素：

(1)有较好的代表性和测验条件。

(2)能控制径流等值线明显的转折与走向，尽量不遗漏等值线的高低中心。

(3)测站控制集水面积内的水工程少。

(4)无过大的空白地区。

(5)综合考虑满足防汛抗旱，水资源管理、水工程规划、设计和管理运用等需要。

(6)湿润地区集水面积为200~3000km2之间，干旱地区集水面积为500~5000km2之间，且易发生洪水灾害和有防汛需要的山区河流。

(7)集水面积大于1000km2的跨省（自治区、直辖市）界河流，且省（自治区、直辖市）界以上集水面积超过该河流面积的15%，有水资源管理、保护的需要；跨市、县界河流及小于1000km2的河流宜根据有水资源管理的需要。

(8)中小流域水环境、水资源保护的需要。

(9)农业灌区、工矿企业、大型居民区等的用水需求。(10)尽量照顾交通和生活条件。

3.小河站

干旱区集水面积在500km2以下，湿润区集水面积在300km2以下的河流上设立的流量站，称为小河站。小河站的主要任务是为研究暴雨洪水、产流、汇流和产沙、输沙的规律而收集资料。在大中河流水文站之间的空白地区，往往也需要小河站来补充，满足地理内插和资料移用的需要。因此，小河站是整个水文站网中不可缺少的组成部分。小河站按分类原则布设。

小河站站址的选择应符合以下几点要求：

(1)代表性和测验条件较好。

(2)人类活动影响程度小。

(3)面上分布均匀。

(4)按面积分级布站时，要兼顾到坡降和地势高程的代表性。

第一章绪论

·5·

式中，nm为大河干流布设流量站数目下限：L。为相关半径（描述同一条河流上流量特征值相关系数随距离变化灵敏程度的参数)(k);Cv为系列的变差系数，由于研究河段有多个流量站的径流系列，能够计算出各自的变差系数，此处可取较大者；为内插允许相对误差。

相关半径可采用式(1-5)计算：

△L

L0==1j=1

(1-5)

∑∑1nm

其中：

2[Q.w-a1[Q,-a1

ri=

(1-6)

tQ0-0F>to-r

a=+2Q

(1-7)

Q-f>Q0

(1-8)

式中，△L,为i、j两相关点之间的距离(km);r,为i、j两相关点之间的相关系数；i、j为同一条河流上的测站序号，且≠j；m为河流上已布设的测站数；Q、Q为第i、j流量站的特征流量(m/s):Q、Q,为第i、j流量站的特征流量的均值(m3/s);T为流量站特征流量观测序列长度。

四、区域原则

根据气候、下垫面等自然地理因素或年降水与径流关系以及流域模型的产、汇流参数等因素综合考虑进行水文分区，在水文分区内选择代表性较好的流域布设测站，这就是区域原则。适用于流域面积为200~5000km2(南方河流可为200~3000km2)的中小流域。这些站的资料可以用来进行相似河流的水文计算或移用到下垫面条件相似的无资料地区。

在进行具体分区时，要根据各地实际情况而定。以下一些地点是较好的水文区界：高的分水岭，对潮湿空气起阻碍作用，使迎风面与背风面的降水发生明显变化；地形转折点，如平原、丘陵、山区的分界处；植被条件变化界，如林区、草原区、农业区等分界处；地质条件显著变化界及较大面积的湖泊区、沼泽区的区界等。

区域代表站布设测站数目上限的计算公式为：

F

(1-9)

其中：

L21n(1+λ)

fm≥n(1+x)+lnRs-lnRm

(1-10)

式中，nm为研究区域内布设流量站网的数目上限；F为研究区域的面积(km);fmm为每站控制的最小面积(km):Rm为研究区域内最小年径流深(mm);Rm.为研究区域内最大年径流深(mm):入为特征流量的递变率；L为研究区域内最小、最大径流深线间的平均距离(km)。

·6

基于C#的河流流量在线监测系统的研发

根据区域原则内插精度要求，在概化流域形状和测站布设位置后，推导出测站数目下限的计算公式为：

F

nmin≥

(1-11)

其中：

fariInC

(1-12)

Ci-E

式中，nmm为研究区域内布设流量站网的数目下限；fmx为每站控制的最大面积(km);Cv为系

列的变差系数：E为内插允许相对误差；。为年径流相关函数与各流域中心之间的距离相关关

系的一个参数。

x值可用经验公式(1-13)计算：

p=e÷

(1-13)

式中，ρ为各站之间年径流相关函数，可通过实测资料计算。

五、分类原则

该原则适用于小河。这类河流数目不少，用区域原则布站不经济。虽然这类小河流域特性差异较大，但小流域的植被、土壤、地质等因素比较单一，占主导地位的某单项因素可较灵敏地直接影响径流的形成和变化。流域越小，单项因素的影响越显著。因此，应按下垫面分类原则来布站，即按自然地理条件如湿润地区、沙漠、黄土高原等划分大区；按植被、土壤、地质等下垫面因素进行分类；同一类型按流域面积大小分级，并考虑流域坡度、形状等因素进行布站。布站的数量以能妥善确定产、汇流参数的要求为准。据此布设的小河站所收集的资料可移用到无资料的相似小河上。

此外，在站网规划时还应考虑国民经济开发远景、水源开发价值及设站历史较长测站的处理等。布站时的一般原则是：边远地区、暂不开发地区的站网密度可稀些；洪水组成复杂地区可密些：尽可能保留历史较长的站，以利于资料系列的延长。

由于一个地区小河数目很多，如果下垫面变化复杂，可能会布设很多小河站。卡拉谢夫法认为，小河站的数目以区域代表站和大河控制站站数之和的15%~30%为宜。

第三节水文测验河段的选择与勘测

一、理想的测验河段标准

一般河道站，理想测验河段的标准包括以下几种：

(1)水流集中，河槽不应很宽，便于布设测验设施。

(2)测验断面应尽可能地接近测站控制。对于山区河流，在保证测验工作安全的前提下，尽可能选在石梁、急滩、卡口、弯道等断面控制的上游。

(3)河床稳定，无冲淤变化或冲淤变化较小。

···试读结束···