水文与水资源学实习报告(完整版)-海洋仪器网资料库

报告编号:YT-FS-8185-31

水文与水资源学实习报告

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After Completing The T ask According To The Original Plan, A Report Will Be Formed T o Reflect The Basic Situation Encountered, Reveal The Existing Problems And Put Forward Future Ideas.

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互惠互利共同繁荣

Mutual Benefit And Common Prosperity

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备注:该报告书文本主要按照原定计划完成任务后形成报告,并反映遇到的基本情况、实际取得的成功和过程中取得的经验教训、揭露存在的问题以及提出今后设想。文档可根据实际情况进行修改和使用。

一、实习时间:XX年10月19日~10月21日

二、实习地点:xx市xx县xx水保站、xx县水文

三、实习目的:

1、了解和掌握水文观测的常用方法和手段,在条

件允许的情况下实地观察和动手操作;

2、根据所学专业知识,分析当地的径流常设计的

优缺点,了解水土保持的基本工作内容及其发展前景;

3、试验分析不同植物的截留,和土壤下渗情况。

四、实习方法:

实地考察:观察水保站和水文站的水文观测设施,

听老师和技术人员讲解其观测对象和使用方法。实际

测量:在水文站里用现有条件测量了河水的流速。查

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阅资料:查阅书籍,了解了更多的水文测量的方法。

五、实习内容:

(一)水文观测的常用方法

水文观测是《水文与水资源学》教学当中的重要讲授内容,通过实习、在课堂所学和自己查阅书籍和资料,对水文观测的手段和方法都有了很多的掌握。水文观测的对象包括很多方面,下面分别简述。

1、降水量:

降水量的观测最常用的方法为利用雨量器进行测定。雨量器有自记式的和非自记式的。自记式雨量器有三种主要类型:沉重式、浮筒及虹吸式、翻斗式。自记雨量器能够自动记录累计降雨量,一般还配有遥测设备,以便实时传送数据。雨量器由于风的影响而具有误差,特别是山岭和森林中。雪的观测误差更大。

对大面积区域进行降雨观测需要根据区域的形状、地形、面积布设较多的点,以取得一个流域的平均降雨资料。最简单的计算一个流域的降水量的方法是算术平均法,适用于雨量器分布均匀密集的情况。另外

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还有泰森多边形法、网格法。

对于林内降雨常用受雨器法,制作一个面积较大的受雨器,布设在标准地内,最后根据公式即可计算得出。

传感器测雨:雷达覆花面广,并具有高度的时空分辨能力,能提供时段小至5分钟和空间小至1km2的雨量估测值。利用红外成象,卫星可以测定地球上广大面积的降雨量。这些方法在国外运用的较多。

2、树冠截留

截留包括很多过程,主要是树干流和树冠截留。一般不直接测定,而是通过林冠水量的平衡方程计算:p=p林内+i+p干

式中:p——降雨量(mm)p林内——林内降雨量(mm) i——林冠截留量(mm) p干——树干流(mm)降雨量和林内降雨的测量方法已经做了叙述,现在介绍树干流的测定方法:

树干流指沿着枝条和分枝流动并最后顺着主干到达地面的那部分水。其测定通常为在树干基部用不透

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水的柔软花做成槽状,承接树干茎流的水,导入到测量装置中,即可得出一棵树的树干净茎流流量,再根据其树冠投影面积,即可换算得出树干流p干。

最后:i = p- p林内-p干

3、蒸发:

蒸发是水转化为水蒸气的过程,一般是作为液态水损失来测定。为了估算可能的蒸发量大小,和作为实际中水面和植物的蒸散的系数调整,现在普遍使用蒸发器,其规格也有多种,林大气象站中的为圆形,直径1.21m,0.255m深,水平设置。

土壤含水量及其蒸发:测量单点的土壤含水量可以用中子仪探测法、电容探测法,或测定反射时间长短的反射仪等间接测定,也可以取土样,称重法直接测出。根据土壤含水量的变化过程可以估算土壤蒸发量。土壤蒸发器是一种用来观测土壤蒸发的设备,直径0.5到2.0m,填有土壤,种有植被,与周围隔离起来,使下渗量为零,这样,测得的重量差即为土壤含水量的变化。土壤蒸发器要求土壤和植被的样本要保

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持不变,即与周围花中的一样。

植物蒸散:在植物树冠高大、太阳辐射较少的地方,蒸腾是蒸法的主要组成部分。对蒸腾作用的直接观测,一种方法是切断植物的一端沉浸在水容器内,观察水的上升量。另一种方法是示踪法,指用能量脉冲确定作物茎干水分输送的速度,或者用氘作为失踪原子进行稀释观测。

4、枯枝落叶拦蓄:

测定枯枝落叶的拦蓄量,可以选取典型的地面,在不破坏原结构条件下搜集单位面积上的枯落物,清楚土壤颗粒后,把它完整地放入一个铁丝网底的花内,下面有收集渗水的集水器,在接受降雨后,水从铁丝网漏下。再与同口径的雨量计接受的雨量相比较,即为枯枝落叶的拦蓄量。

5、入渗:

入渗是水分循环的一个重要过程,测定比较复杂,通常是在一个指定地方对有限面积上灌水,利用入渗仪测定土壤吸收水分的速率。入渗仪有多种类型,如

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环状或筒状入渗仪,喷水入渗仪,张力入渗仪,分别针对不同的研究对象和系统。喷水式入渗仪是用来模拟天然降水的性质,例如雨滴大小分布,雨滴冲击速度,产生连续均匀的雨滴,以及再现暴雨强度分布和历时。

6、河川径流:

河川径流是沿某一给定的天然河槽的流量,也是水循环的组成部分,包括基流(地下水出流)、壤中流、饱和层坡面流。河川径流的观测一般包括:①取得高于某一基准面的连续的水位资料;②建立水位和流量关系曲线;③把水位资料转化为流量资料。

观测流量的站称为测流站,测流站用自记水位记每隔15分钟测水位一次,测站零点应至少和相距一定距离的三个永久水准基点相互参证。

测流断面的选择原则是,在大洪水发生时也也能进入现场,水流始终被控制在河槽里,水力条件不受影响。人工测流要求选河段的顺直段,同时流速在可以精确测到的范围之内。测流处不一定和自记水位计

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在同一地点,但应尽可能靠近,使测得的流量能代表水位计的数值。

浮标法测流

水位观测:传统的自记水位是在静水井中放一个浮筒,与自记记录仪相连,资料可以从数图表上独得,或由机器在穿孔纸上得到。浮筒式自记水位适用于狭窄而下切的沙砾质河槽,这样静水井可以靠近河流。对于宽阔的沙质河槽,静水井必须置于距主流一定距离的岸滩。

流量测验:测站的流量是通过对水位计附近断面的流速和水深测量算出来的。流速是用流速仪对横断面的各条垂线进行观测而得,垂线之间的距离应以每条垂线所代表的流量不超过断面总流量的10%为准,流速仪挂在用绞车控制的缆索上,在浅水中它也可装在观测杆上由观测员用手操作,每条垂线的深度用缆索或测量深杆测量,其他流速观测方法可用浮标、装备流速仪、测速杆或超声波装置,垂线在河底为零及至水边或接近水面达到最大,平均流速一般在距水面

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0.6m水深处。通常在水深小于0.76m时以0.6m水深处代表平均流速,当水深大于0.76m时取0.2m和0.8m 水深处流速的均值。在洪水时期水深观测困难时,可仅测接近水面的流速,水深可在洪水过后补测,用标准流速曲线上读得系数以估算垂线平均流速。

7、含沙量:

含沙量是反映水流挟带泥沙的数量,在泥沙运动中是一个重要的额参数。常用的含沙量有三种表达方法:①体积表示法:sv为泥沙的体积(vs)与泥沙和水总体积(v)之比=vs/ v .②质量表达法:泥沙干重与沙和水的总重量之比,sw=ws/w.③质量和体积混合表达法:泥沙干重与沙和水的总体积之比。泥沙的常用表达方式是每立方米多少公斤,如我国的黄河,是世界上含沙量最大的河流,其年平均含沙量为37.6kg/m3。

为了对河流的泥沙含量进行观测,常选择较长的稳定均匀的河段,在掌握泥沙的特性之后,使用相关仪器,采集测量河流中的泥沙含量。对于不同运动形

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式的泥沙,有不同种类的泥沙采集器,如悬移质采样器、推移质采样器、床沙质采样器。

输沙率:qs=q*cs*k

式中:qs——输沙率;q——流量;cs——悬移质泥沙的含沙量。

泥沙输移:在天然河道中,含沙量随季节、泥沙来源以及涨水或退水过程而变化,含沙量一般随着流量的增大而增大。给定点的输沙率是含沙量与点流速的乘积。由于水流流速在水面处为最大,而含沙量则在临近河床处为最大,所以输沙率的计算必须在全断面内积分,以获得经过该断面的输沙率qs。

通过水流断面的日输沙率计算:qs=0.0864qcs

式中:qs——日平均输沙率; cs——泥沙通量平均含沙量;q——日平均流量。

平均含沙量cs与流量q的函数关系得泥沙率定曲线,两者关系常呈指数关系:cs=aqb

式中a与b为系数,由回归分析求得。

年内流域产沙量可从流量历时-泥沙率定曲线求

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得。

流域内面蚀与河床侵蚀的总量称之为总侵蚀量。然而并不是流域内所有的被冲刷起来的颗粒均能达到流域出口,有更大量泥沙则被拦截在湖泊与水库之中。输送至流域出口的泥沙总量称之为产沙量。泥沙输移比表示当地被冲刷物质到达下游某一地点的百分比,即产沙量与流域内的总冲刷量之比。

(二)径流场调查

为了观测土地利用对水量和水质的影响,水文当中常通过修建径流小区(径流场)测定不同类型的土地利用的径流量、泥沙含量等资料。标准的径流小区规格为22×5m,坡度9゜。实际当中也可以根据研究地区的的坡度、坡长、土壤等情况作适当调整。在布设径流小区时注意应尽量使长边垂至于等高线,短边平行于等高线。

径流场由保护带、护埂、承水槽、导水管、观测室等几部分组成。水保站里的径流小区相对集中,设置了很多对照组。参观时发现,对照组设置合理,一

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组的试验区数目有为2区,有的为4区,每一组较为集中,方便对照观测,但是我们也发现其中有不合理的地方,如区与区之间缺少保护带,这样的话对于有林地和无林地的对照就会带来较大误差,特别是有林地如果植物长得比较高大,就会影响到周围的无林地。

主要同坡度坡向的径流小区对照:自然状态下的裸地、有工程措施(水平条)的裸地、有农作物(玉米)的土地、有小乔木(刺柏)的土地、有工程措施(鱼鳞坑)和小乔木(刺柏)的土地。

另外还有不同坡度的径流小区的对照、不同坡向径流小区的对照。

老师让我们亲眼目睹了测坡面径流量的九孔分水箱(右图)。九孔分水箱为体积法测径流量的装置,在径流场产生的径流量较大时,可以通过分流,只取小部分通过量水设施。为了使分流具有很高的准确性,安装设施时须注意分水箱必须水平,以确保每个孔流出的水量一致。

分水箱上方还安装了超声波测距仪,解决了体积

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