水位测量和水深测量

出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《工程测量实用技术手册》第288页（1994字）

水面高程就是水位，测深时的水面高程称为工作水位，水下地形点的高程就是测深时的水位减去水深求得的，水深是指水面至水底的垂直距离。但是河流的水位受各种因素影响而时刻变化，为了准确反映一个河段上的水面坡降，需要测定该河段上各处同一时刻的水位，这种水位称为同时水位或瞬时水位。由于大量降水或融雪影响，河水超过滩地或漫出两岸地面时的水位，称为洪水位。

1．水位测量

(1)工作水位测量

如果作业时间短，河流水位比较稳定，可以直接测定水边线的高程作为计算水下地形点高程的起算数据。如果作业时间较长，河流水位变化不定时，则应设置水尺随时进行观测，以保证提供测深时的准确水面高程。

(2)同时水位测定

为了了解河段上的水面坡降，必须测定同时水位。对于较短河段，为了测定其上、中、下游各处的同时水位，可由几个人约定同一时间分别在这些地方打下与水面齐平的木桩，再用四等水准测量从邻近的已知水准点引测确定各桩顶的高程，即得各处的同时水位。

在较长河段上，各处的同时水位通常由水文站或水位站提供。如果各站没有同一时刻的直接观测资料，可根据水位过程线和水位观测记录，按内差法求得同一时刻的水位。

(3)洪水调查测量

洪水位一般通过测定洪水痕迹高程来确定。洪水调查测量应选择适当河段进行，在选择河段时应注意以下几点：

1)调查河段应当稍长，两岸最好有古老村落和若干易受洪水浸淹的建筑物。

2)当为了满足某一工程设计需要进行洪水调查时，所调查河段应尽量靠近工程地点。

3)为了确保洪水流量推算的正确性，所调查河道应比较顺直，各处断面形状相近，有一定落差。同时应考虑无大的支流汇入，无分流和严重跑滩现象，不受建筑物大量引水、排水、阻水和变动回水的影响。

4)在弯道处，由于水流受离心力的影响，凹岸水位往往高于凸岸水位而出现横比降。在调查时应在两岸多调查一些洪水痕迹，取两岸洪水位的平均值作为标准洪水位。

2．水深测量

水深测量的目的是利用水位与水深的差值求得水下地形点的高程。水深测量的常用工具有测深杆、测深锤和回声测深仪等。

测深杆一般用长6～8m，直径5cm左右的竹竿制成。从杆底端起，以不同颜色相间标出每分米分划，整米处也标记。底部有一直径10～15cm的铁制底盘，用来防止测深时测杆下陷影响测深精度。一般测深杆使用在水深5m以内，流速和船速不大的情况下。测深锤也称水坨，由重约4～8kg的铅锤和10m左右的测绳组成。铅锤底部有一凹槽，测深时槽内涂上牛油，可以验证测锤是否到底，也可粘取水底泥沙判明水底泥沙性质。测绳以分米为间隔，整米处扎以皮条。测深锤适用于水深15m以内，流速为1m／s的河道测深。

回声测深仪是根据超声波能在均匀介质中匀速直线传播，遇到不同介质面发生发射的特性设计制造的一种测深仪器。测深仪可根据声波在水中的传播速度和声波传播时间自动转换为水深，并可以数字或图像形式表示。假设声速v，往返时间t和水深h的关系为：

回声测深仪种类很多，按照使用要求不同，可分为便携式和固定式。按照显示方式可分为直读式和记录式。在使用时要注意以下两个主要问题：

(1)水温影响改正

考虑声速随温度变化，在测深时应进行水温改正。一般采取调整电机转速，使测深时的转速n适应于现场水温下的声速v，达到自动改正以求得正确水深的目的。

(2)换能器的安置

由于水中气泡能阻止和吸收超声波，为避免气泡干扰，换能器应固定在离开船头约为船长1／3～1／2处，并浸入水面0．5m左右。此时在所测水深中应加入换能器的吃水深度。