武汉大学水文测验实习报告.docx
《武汉大学水文测验实习报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《武汉大学水文测验实习报告.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
武汉大学水文测验实习报告
武汉大学水文测验实习报告
水文测验实习报告
韦昭华
实验一：
气象要素观测实验....................................................3
1.观测场..............................................................................3
2.百叶箱..............................................................................5
3.气温的测量......................................................................6
4.空气湿度的测量..............................................................8
5.风的测量..........................................................................9
实验二：
水文年鉴查阅和使用................................................10
实验三：
参观汉口水文监测站................................................14
1.降水的观测....................................................................17
2.蒸散发的观测................................................................18
3.参观水情气象遥测系统................................................19
实验四：
流量观测...................................................................21
实验五：
水下地形测量.............................................................27
实验目的：
水文资料是水利水电工程及其它建设工程规划设计的基本依据，而水文资料来源于水文测验。
水文测验包括水位、流量、含沙量、输沙率、降水、蒸发、地下水水位、水质等的测定与收集，这些资料收集工作要借助于水文仪器来进行，
要靠一整套方法来完成。
动手操作仪器，了解水文测验的基本方法等就是水文实习课的基本要求
实验一：
气象要素观测实验
实验目的：
气象学是研究大气中所发生的物理现象和物理过程的科学。
陆地水文学是研究陆地上水文循环规律的科学，包括降水的时空分布，水分的蒸发，以及地表径流和河川径流的形成过程等。
气象观测中空中气象观测和地面气象观测观测两种。
本次实验进行地面气象观测，其指在地面上用目力和用设置在地面的仪器直接进行的观测。
地面气象观测的内容包括云、能见度、天气现象、风、温度、湿度、气压、降水、蒸发、日照及地温等。
观测场的要求：
地点一般设在能较好地反映本地较大范围气象要素特点的地方，四周必须空旷平坦，避免局部地形的影响。
在城市或工矿区，观测场应选择在城市或工矿区最多风向的上风方。
观测场边缘与四周孤立障碍物高度的十倍以上；距离较大水体（水库、湖泊、河海）的最高水位线，水平距离至少在100m以上。
观测场大小应为25m×25m，如确因条件限制，可为16m（东西向）×20m（南北向）。
场地应该平整，保持有均匀草层。
为保护场地的自然状态，场内要铺设0.3~0.5m宽的小路，只准在小路上行走。
观测场四周应设高度约1.2m的稀疏围栏且四周10m范围内不能种植高杆作物须能保持气流畅通。
要保持场内整洁，经常清除观测场上的杂物。
仪器布置要求：
（1）高的仪器安置在北面，低的仪器顺次安置在南面，东西排列成行；仪器之间，南北间距不小于3m，东西间距不小于4m。
仪器距围栏不小于3m；观测场门最好开在北面，仪器安置在紧靠东西向小路的南面；
2．百叶箱
百叶箱两种：
小百叶箱内部高537mm，宽460mm，深290mm，安置干湿球、最高、最低温度表和毛发湿度表，箱的底板中心，安装一个湿度表支架，干湿球温度表垂直悬挂在支架两侧的环内，球部向下，干球在东，湿球在西，球部中心距地面1.5米高，湿球温度表球部包扎一条纱布，纱布的下部浸到一个带盖的水杯内。
杯口距离湿球球部约3厘米，杯中盛蒸馏水，供湿润湿球纱布用；大百叶箱的内部高612mm，宽460mm，深460mm，安置温度计和湿度计。
百叶箱内外各部分均涂刷白色油漆。
百叶箱应水平地固定在一个特制的支架上，箱门朝正北。
支架应牢固地埋入地下，顶端约高出地面125cm。
百叶箱装在架子上，用角铁和螺钉固定。
多强风的地方，须在四个箱角拉上铁丝纤绳。
（一）定时气温测量
定时气温测量用液体温度表。
液体温度表可分为普通温度表、最高温度表和最低温度表3种。
1、普通温度表
普通温度表是用以测定任一时刻气温的仪器，它是根据水银（或酒精）的热胀冷缩原理制成。
2、最高温度表---测一段时间的最高气温
最高温度表的感应部分内有一玻璃针，伸入毛细管，使感应部分和毛细管之间形成一窄道。
当温度升高时，感应部分水银体积膨胀，产生的压力大于狭管处的摩擦力，故水银仍能够在毛细管和玻璃针之间挤过而上升；当温度下降时，毛细管内的水银收缩，当水银由毛细管流回球部时，在狭窄处的摩擦力超过了水银的内聚力，水银柱就在此处断开，狭管处的水银柱仍留在管内，即水银柱只能随温度的升高而上升，气温下降时它就留在原处不动，于是可以用它测定某段时间内的最高温度。
3、最低温度表---测一段时间的最低气温
最低温度表中的感应液是酒精，毛细管内有一哑铃形游标。
当温度下降时，酒精柱便相应下降，由于酒精柱顶端表面张力的作用，带动游标下降；当温度上升时，酒精膨胀，酒精柱经过游标周围慢慢上升，而游标仍停留在原来位置上，于是它便能测定某一段时间内的最低温度。
注意事项：
ºC。
4.空气湿度的测量
定时湿度测量
定时湿度测量的仪器有干湿球温度表、通风干湿表和毛发湿度表。
实习主要观察了干湿球的温度表
1、干湿球温度表
干湿球温度表是由两支型号完全一样的温度表组成。
温度表是根据水银（酒精）热胀冷缩的特性制成的，分感应部、毛细管、刻度磁板、外套管四个部分。
用两支大小形状完全相同的普通温度表，垂直安放在百叶箱内的支架两侧的环内，球部向下，球部均离地面1.5m。
其中东边的一支用来测量大气温度，叫干球温度表；西边的一支球部缠上湿润的纱布（纱布下端浸在水杯中,杯口距湿球球部约3cm，杯中盛蒸馏水，供湿润湿球纱布用），叫湿球温度表。
当空气未饱和时，纱布上的水分就会蒸发，而蒸发所需要的热量直接取自于流经湿球周围的空气，湿球温度就会低于干球温度。
可以根据当时的外界条件（气压、风速）与干湿球温度差，用相应公式推算出当时空气的湿度。
实际中可以根据事先编制好的湿度查算表查取空气湿度。
空气的水平运动称为风，风向是指风的来向，风速是指空气单位时间内所经过的距离。
测定风向、风速的仪器有EL型电接风向风速计、达因式风向风速计、轻便风向风速仪等。
在没有仪器设备的情况下，还可用目测判定风力。
本次实习只观察了电接风向风速计。
（一）电接风向风速计
EL型电接风向风速计是由感应器、指示器、记录器三部分组成的有线遥测仪器。
感应器安装在室外的杆子上（离地面10~12m），指示器和记录器则安装于室内。
感应器分上下两部分，上部是一组测风速的风杯（风速器），下部是风向标。
指示器中风速指示部分装有电流表，用于指示风速数值；风向指示器设有8个灯盘，其上装有8个小灯泡，分别与8个方位块用电缆连接，用于指示方位。
记录器由8个风向电磁铁一个风速电磁铁、自记钟、自记笔、笔挡、电路接成板五部分组成。
实验二水文年鉴的查阅和使用
实验目的：
收集水文资料是水文分析计算的基本工作之一.水文资料的来源有水文年鉴,水文手册,水文图集和各种水文调查资料等。
实验工具：
一、水文年鉴
水文站网观测整编的资料，按全国统一规定，分流域、干支流及上下游，每年刊布一次，称为水文年鉴。
水文年鉴的主要内容包括：
测站分布图；水文站说明表及位置图；测站的水位、流量、泥沙、水温、冰凌、水化学、降水量、蒸发量等资料。
我国水文年鉴按流域分为10卷，74册。
本次实验，我拿到的是1961年第6卷第5、6册长江中游干流区。
我选出的水文站为东河英山站：
1、该站所使用的基面：
吴淞基面
2、该站当年的平均水位:
102.63m
/s
5、该站当年最大流量为6月9日460
/s
，年径流深为516.6mm，年径流模数为16.41分米立方每秒。
我选出一个雨量站：
明山站4月
1、该站当年的年雨量值：
1012.3mm
2、该站当年的逐日降水摘录表
日期
降雨
1日
0
2日
0
3日
4日
0
5日
0
3、该站当年分段降水量摘录表
日期
降雨
1日
0
2日
0
3日
0
4日
0-2
2-8
5日
0
从分段资料中计算1--5日的日雨量，并与逐日雨量表上的相应数值作比较。
数据处理：
英山站水文数据处理
∵Q平均=10.8∴×108m3/yr
跟查得的年径流总量基本一致
两者所得数据一致
二、水文手册和水文图集
水文手册和水文图集是全国及各地区水文部门，在分析研究全国各地区所有水文站资料的基础上，通过地区综合编制出来的。
它给出了全国或某一地区的各种水文特征值的等值线图、经验公式、图表、关系曲线等。
利用水文手册，便可计算无资料地区的水文特征值。
水质资料天然水体的特征和性质，除在数量上描述外，还要从水的质量上描述。
后者即水质问题，它研究天然水体中各种物质的成分及其含量。
在灌溉、工业、生活用水及养殖等方面，都要了解水中有害物质的含量。
在防治水污染工作中，更需要掌握水中有害物质的变化情况。
实验三：
参观汉口水文监测站
基本情况
长江委长江中游水文水资源勘测局汉口水文站（简称汉口站）建于1865年1月。
新中国成立后，通过几代水文工作者的辛勤努力，收集了大量准确可靠的水文资料，为国民经济建设做出了重要贡献。
汉口站是控制长江干流在汉江入汇后水情变化的水文重要控制站，负责收集基本的水文资料为工农业生产和其它国民经济建设服务，为防汛减灾提供水文信息。
管辖4个水位站和1个流量断面。
站址位于武汉市汉口江滩三期，基本水尺位于武汉关苗家码头左侧（东经114°17′、北纬30°35′），流量断面位于汉口武汉港三十七码头，控制流域面积1488036km2，距河口1136km。
历史最高水位为29.73米（1954年8月18日），最大流量为 76100 秒立米（1954年8月22日）。
全站有25名正式职工（男职工20人、女职工5人），其中船员7人、测员17人，平均年龄42岁；高级工程师1人、工程师5人、助理工程师3人、高级技师1人、技师6人、高级技术工人9人。
测站测流断面上游1.7公里处有武汉长江二桥，上游6.8公里处有支流汉江从左岸入汇，上游8.4公里处有武汉长江大桥，再上游有东荆河、金水分别从左右岸来汇。
下游1.5公里有天兴洲横亘江心，其面积约17.5平方公里，水位在26.5~27.0m以上时，沙洲将淹没，中低水位形成南北两槽，沙洲逐渐向上下延伸，洲尾为一大弯道。
下游左岸有武湖水汇入，再下游有倒、举、巴、浠等水及张渡湖入汇，右岸有梁子湖、富水等来汇，再下游有鄱阳湖入汇，由此对测验断面水流有不同程度的影响。
汉口站测验项目齐全，目前有水位、流量、水温、悬移质单位含沙量、悬移质输沙率、悬移质颗粒分析、河床质颗粒分析、推移质颗粒分析、降水、蒸发、风向风力、气温、气压、湿度、辐射、水质监测等16个观测项目；除此之外，还负责汉江汉川、长江黄石港、码头镇等水位站的管理工作；并负责汉口水情分中心（皇庄、大同、沙洋、泽口、潜江、岳口、仙桃、汉川、汉口、黄石港和码头镇）11个水文、水位站的收转发水雨情及日常维护工作。
随着国家加大对水文的投入，在上级的重视关怀下，汉口站被首批列入国家重要水文达标站。
其测报手段不断更新进步，观测条件大大改善；报汛手段由原来的人工递送改变到现在的水位远传，自发自收；2005年7月1日，实现了水位、雨量自动采集、自动传输和自动转发。
近年来，先后采用了微机辅助测流系统、GPS定位导航，超声波回声仪测深，ADCP测流等先进仪器设备，大大提高了测洪报汛能力，水文测报技术逐步向科学化、信息化、自动化方向迈进。
近几年测报工作完成情况及取得的成绩
汉口站严格遵照《生产、科研任务》的内容，认真执行水文规范、技术补充规定和《水文测验任务书》、《水情任务书》来完成当年的测报工作；每年测站（站长）与中游局（局长）签定《工作目标责任状》。
在中游局领导和各职能部门的支持下，全体职工弘扬抗洪精神，立足本职，以防汛测报为中心，以安全生产、成果质量为重点，团结协作，克服重重困难，顽强拼搏，共同努力，全面完成了年初制订的各项工作计划和上级下达的各项生产、科研任务。
汉口站1996年荣获国家防总6时报汛先进单位、1996年、1997年荣获水文局先进集体、1997、1998年评为水文局局级文明单位、1998荣获长江委抗洪先进集体、2004年度水文局资料成果质量获水文站优胜一等奖、2005年成果质量优胜杯评比中荣获水文站优胜奖，部分职工受到部、局表彰。
1.降水的观测
实验目的：
河水来源于降水。
我国大部分地区的降水以降雨为主，北方地区冬季以降雪为主。
降水量以降落在地面上的雨或雪、雹等融化后的深度表示，以mm为单位。
降水量可采用器测法、雷达探测和利用气象卫星云图估算。
器测法用来测量降水量，雷达探测和卫星云图一般用来预报降水量。
实验工具介绍：
1、雨量器
雨量器是直接观测降水量的器具。
它是一个圆柱形金属筒，由承雨器、漏斗、储水瓶和雨量杯组成。
承雨器口径为20cm，安装时器口一般距地面70cm，筒口保持水平。
雨量器下部放储水瓶收集雨水。
观测时将雨量器里的储水瓶迅速取出，换上空的储水瓶，然后用特制的雨量杯测定储水瓶中收集的雨水，分辨率为0.1mm。
当降雪时，仅用外筒作为承雪器具，待雪融化后计算降水量。
用雨量器观测降水量的方法一般是采用分段定时观测，即把一天分成几个等长度的时段，如分成4段（每段6小时）或分成8段（每段3小时）等，分段数目根据需要和可能而定。
一般采用2段制进行观测，即每日8时及20时各观测一次，雨季增加观测段次，雨量大时还需加测。
日雨量是以每天上午8时作为分界，将本日8时至次日8时的降水量作为本日的降水量。
2.蒸散发的观测
（2）E-601型蒸发器
E-601型蒸发器主要由蒸发桶、水圈、溢流桶和测针等四部分组成。
E-601型蒸发器埋入地下，使仪器内水体和器外土壤之间的热交换较接近自然水体的情况。
其水圈的作用不仅有助于减轻溅水对蒸发的影响，而且起到了增大蒸发器面积的作用，溢流桶用来接因暴雨而由蒸发桶溢出的水量，测针专用于测量蒸发器水面高度，整个测针在使用时套到蒸发桶中的测针座上，测针上有划分到毫米的刻度，并装有游标尺，可使读数读到0.1毫米。
测杆上有针尖，用摩擦轮升降测针，可使针尖上下移动对准水面。
针尖的外围水面上套一杯形静水器，器底有孔，使水内外相通，用固定螺丝与插杆相连，且能上下调整水器的位置，恰使静水器底没入水中。
用测针观测读数读到0.1mm，每次观测应测量2次，在第一次读数后，应使测针的插杆转一个角度（小于180度）再读第二次，两次读数之差如果不大于0.2mm，即取其平均值，否则应重测。
E-----日蒸发量;
P-----日累积降雨量;
H1、H2-----分别为上次和本次测得的蒸发器内水面高度;
H3-----溢流桶内的水深;
C------溢流桶与蒸发器面积的比值
由于蒸发器的蒸发面积远较天然水体为小，其受热条件、上空的湿度以及风力的影响等与大水体有显著的差异，测得的蒸发量与江河、湖泊、水库等自然水体的蒸发量有一定的差别，所以蒸发器观测的数值不能直接作为大水体的水面蒸发值，必须通过折算才能求出自然水面的实际蒸发量。
据研究，当蒸发池的直径大于3.5m时，其蒸发量与天然水体较为接近，因此可用20m2或100m2的大型蒸发池的蒸发量池E与蒸发器的蒸发量器E之比作为折算系数，即器池E
Ek=（2-1）
实际资料分析表明，E-601型的蒸发接近天然，其折算系数常在1.00附近，而80cm蒸发器及20cm蒸发皿的折算系数一般小于1.00，折算系数K随着蒸发器直径而变，也与蒸发器的类型、季节变化、地理位置等因素有关。
实际工作中，根据当地实测资料分析。
水文年鉴中所刊布的蒸发资料是蒸发器的观测资料，使用时应注意蒸发器的型号，并进行折算。
3.参观水情气象遥测系统
气象水情遥测系统
该系统硬件有测站和主控计算机两大部分组成，测站为智能性的野外工作站，全部传感器与采集处理单元置于观测现场，计算机与测站的连接采用有线遥测方式，所有对测站的操作通过人-----机界面，由主控计算机自动完成。
测站可以脱离主控计算机独立工作，此时测站为存储状态，也可以与主控计算机连接工作于在线状态，此时主控计算机既可以定时或随机向测站调用数据，测站也可以根据需要主动向计算机发送报警信息;测站工作环境：
温度-15--60，温度100%。
采集单元全封闭，防水，并有防雷措施;数据存储：
测站可连续存储三天;测站功耗：
测站的用电设备为：
采集器、传感器和通信接口，总体耗能300mA;测站供电：
测站采用12VDC供电，可以用蓄电池或太阳能电池后备，可以保证在220V交流电断电后，且基本无日照的情况下，测站可连续工作两天以上;测站维护：
测站构成模块化，全部电源、传感器、通信线与采集单元的连接用分立航空插头，配有清晰的接线图，维护方便;通信方式：
有线遥测;
实验四：
流量测验
实验目的
1了解如何正确使用流速仪,知道如何测得点流速和如何通过测点流速来计算流量.
①断面测量
河道断面测量，是在断面上布设一定数量的测深垂线，测得每条测深垂线的Di和水深Hi，从施测的水位减去水深，即得各测深垂线处的河底高程，便可绘制断面图。
1.水深测量
测深垂线的数目和位置要求达到能控制断面形状的变化,以便能正确地绘出断面图。
一般主槽较密,滩地较稀,测深垂线的位置应能控制河床变化的转折点。
测量水深的方法随水深,流速大小,精度要求不同而异。
通常采用测深杆,测深锤（或铅
鱼）,回声测深仪等施测。
测深杆是一种精度较高的测深方法,当水深小于5m,流速小于3.0m/s时,应尽量采用。
测深锤（或铅鱼）用于流速和水深都较大的情况。
回声测深仪一般适用于水深较大,含沙量小的江河湖库。
2.起点距测量
起点距是指断面上测深垂线到断面起点桩的水平距离。
起点距可用断面索法和仪器交会法测定。
断面索法,如图5-2,是一种架设在横断面上的钢丝缆索上系好表示起点距的标志,直接读得各测深垂线起点距的一种方法,适用于河宽不大,有条件架设断面索的测站。
图5-2测角交会法测定起点距示意图
Φ式中D-------起点距，m；L-------基线长度，m；Φ----基线与经纬仪视线间的夹角，º
②流速测量
1.流速仪测速原理与点流速测定
流速仪是用来测定水流中任意指定点沿流向的水平流速的仪器。
我国采用的主要是旋杯式（图5-3）和旋浆式（图5-4）两类。
它们由感应水流的旋杯器（旋杯或旋桨），记录信号的计数器和保持仪器正对水流的尾翼等三部分组成。
当仪器放入水中时，旋杯或旋桨受水流冲动而旋转，流速越大，旋转越快。
根据每秒转数和流速的关系，便可计算出测点流速。
流速仪转子的转速n与流速v的关系，在流速仪检定槽中通过实验率定，其关系式一般为v=Kn+C,式中K、C分别为仪器检定常数与摩阻系数。
测流时，对于某一测点，记下仪器的总转数N和测速历时T，求出转速n=N/T，由式即可求出该测点的流速v。
为消除流速脉动的影响，要求T>100s。
2．流速垂线及测速点布置
流速仪测速时必须在断面上布设测速垂线和测速点，以计算测量断面面积上的流速。
测速的方法，根据布设垂线、测点的多少繁简程度而分为精测法、常测法和简测法。
流速仪测速垂线的数目主要是根据水面宽度和水深而定，具体规定见表5-1。
表5-1我国精测法、常测法最少测速垂线数目的规定
在每条测速垂线上，流速随水深而变化，为求得垂线平均流速，须在各测速垂线不同水深点上测速。
垂线上测点的数目和位置根据水深和对精度的要求而定，见表5-2。
表5-2精测法测速点的分布
2.实验仪器
流速仪（LS-25-1型旋浆式）、测深杆、秒表、钢卷尺、计数器等。
1、用钢卷尺和测深杆量出所测横断面图；2、布置测速垂线，布置3根；3、用钢卷尺量出各测速垂线的起点距；4、用测深杆测水深；5、测垂线上各点流速，各测量数字汇入表1中，这里规定一根垂线上测三点，即0.2h、0.6h和0.8h。
注意各流速均要求测两遍，以检查是否出错；为了避免流速的脉动影响，每点每次测速历时不得少于100秒。
6、流量计算，按表2进行。
假定水面高程28.00米，m=0.9。
断面数据宽:
112cm，深50cm，a=30cm
T（s）
N（n）
V（m/s）
①
801
①
662
②
805
②
511
∵V①=1/2（V①+V①
V②=1/2（V②+V②
∴V1=aV①
V2=1/2（V①+V②
V3=aV②
∵A1=0.5x0.3x0.5=0.075m2
A2=0.5x（112-30x2）x50=0.13m2
A3=0.5x0.3x0.5=0.075m2
∴Q1=V1xA1=0.047m3/s
Q2=V2xA2=0.111m3/s
Q3=V3xA3=0.043m3/s
∴Q总=Q1+Q2+Q33/s
V断面平均=Q总/A总
实验五：
水下地形测量实习报告
实验目的：
为了研究河床、海岸的演变，确定河道整治方案，修建闸坝等水工建筑物，要有水下地形资料。
水下地形测量与陆地地形测量一样，首先确定点的平面位置，再确定点的高程。
定位测量可采用经纬仪，六分仪进行：
高程即测深可用回声测深仪进行。
一、实习方法
1.测深点的布设
在水下地形测量中，河床高深起伏情况是看不见的，一般只能按均匀分布的原则布设测深点。
在垂直于河流流向的每隔一定距离布设测深断面（在河道弯曲处，侧身断面可设成辐射线的形式）。
在每个测深断面延长方向的两岸上树立断面标杆，测船以断面标杆为目标眼断面行驶，每隔一定距离测定一个水深，与此同时用经纬仪或六分仪交汇法测定测深点的平面位置。
2.水位观测和测点高程
为了求得河床测点的高程，要观测水位与水深，以水位减水深即得测点高程。
由于水位的涨落随时间而异，严格地说，计算每个测点的高程应该用测量该点水深时的水位。
但这是难以做到的，实际上也不需要这样高的精度。
一般做法是每测一个断面观测一次水位，或在测量开始和结
升级会员 