兰村水文站实习报告.docx

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兰村水文站实习报告

兰村水文站实习报告

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ﻩ

一、实习时间:

２０１1年１0月11日

二、实习地点:

山西兰村水文站,汾河二库天气：

阴转雨

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、兰村水文站简介：

经工作人员介绍,我们得知,兰村水文站处汾河中上游，位于太原市西北22．５公里的上兰村，地理坐标为东经11２°26′,北纬38°0０′.该站设立于１943年5月，194５年9月停测,195６年4月重建，是我省设立较早水文站之一。

50年来每年向国家提供上万组水文水资源数据,为我省的国民经济建设特别是太原市防汛抗旱做出了积极的贡献。

此站是我国重要的水文站，常年承担雨、水测报任务。

常规检测项目有水位、流量、含沙量、泥沙颗粒分析、蒸发、降水量、水温、气温、冰清、地下水等。

断面上游13公里处建有大型水利工程枢纽——汾河二库,还有著名兰村泉出露，天然条件下,多年平均流量４.2㎥/ｓ，目前泉水已接近枯竭。

本站多年平均降水量491．4ｍｍ，最大７67．６mm。

本站控流面积77０5平方公里,流域平均宽度36.1公里,实测期内多年平均流量１4.3㎥／s,瞬时最大流量１95０㎥／s,历史调查洪水洪峰流量4５0０㎥／s。

五、测量仪器学习

1.Ｅ60１型蒸发器:

深60cm，上圆柱下圆锥的结构,底面积3000cm²,配有专用测针（游标卡尺原理）精确到0．1mｍ,当针尖接触到水面便发出报警声，记录读数。

每天早上8点观测一次,通过计算两天的读数差计算蒸发量，以应用于水量平衡计算。

周围几个槽起保护作用，溢出的水通过溢流孔进入溢流桶。

主要作用是通过多年的资料得出大致趋势。

2．20cm口径蒸发器:

通过称重得出相关数据。

蒸发量较大,

误差也大,直接放在台秤上称得蒸发量,用于地面观测,安装

在距地面7０cｍ的高度上。

3.虹吸式雨量计DSJ２:

自动记录液态降水物的数量、强度变化和起止时间的仪器。

由承雨器、虹吸、自记和外壳四个部分组成。

在承雨器下有一浮子室,室内装一浮子与上面的自记笔尖相联。

雨水流入筒内,浮子随之上升,同时带动浮子杆上的自记笔上抬,在转动钟筒的自记纸上绘出一条随时间变化的降水量上升曲线。

当浮子室内的水位达到虹吸管的顶部时,虹吸管便将浮子室内的雨水在短时间内迅速排出而完成一次虹吸。

虹吸一次,雨量为10毫米。

如果降水现象继续,则又重复上述过程。

最后可以看出一次降水过程的强度变化、起止时间,并算出降水量。

每日早八点换纸,纸张横坐标为时间，纵坐标为雨量。

4.　流量流速测量

①浮标法:

考虑风速,不同站不同系数,本站为0.８5。

上中下三个断面平行,标志针对应对对面的标志牌，当水流较大时用浮标测流速,把高粱杆捆绑成十字架作为浮标,用浮标投放器投放，将水面宽度平均分开,岸边和河中心分别多次投放测算，一般在白天使用,夜晚使用时要绑上火把。

测量方法：

在上断面通过浮标投放器投放浮标,此时工作人员发出信号,中断面开始计时,记录浮标通过中断面的位置和到达下断面所用的时间,浮标流速就是上下断面的距离与所用的时间之比,从而计算出流速，再利用面积乘以流速得到流量。

此河流上、下断面150米,中断面75米，河宽1４0米。

另外,工作人员利用瞄准仪观测浮标。

A为河流上断面、B为中断面、C为下断面。

AＣ之间距离15０m,B是中点。

②螺桨式流速仪:

测流速时，由水力推动旋桨式转子流速仪旋转,内置信号装置产生转数信号n=总转速／总历时。

蜂鸣器２０圈蜂鸣一次,用秒表计时。

放在顺水流，离水面0.６m处。

５.框式温度计:

精确到０.１℃或０.2℃。

早８︰００测量。

在中断面和基本水尺断面测量。

水深>1m时在１ｍ处测量,水深<１ｍ时在半深处，不少于０．5m,不接触河底。

把观读的水温及时记录在专用表格内。

 　日平均水温的统计：

一点法采用两次测温的平均值法测该日的日平均水温值。

采用两点法或多点发测温记录资料,利用算术平均法统计出该次的河水温度,然后两次河水温度的平均值为该日的日平均水温度值。

 　月、年的河水平均温度。

月内日平均水温的平均值，为该月的月平均水温、一年内平均水温的平均值，为该年的年平均水温。

 　同样的办法,可以统计出如下特征值:

多年平均水温和正常年平均水温；历年最高、最低河流水温。

６.测泥沙含量——比重瓶

测量时，须将河水充分搅匀后灌入瓶中。

通过称重,得出水中泥沙与水的重量之比可算出河水的含沙量。

六、实习内容:

（一）水文观测的常用方法

水文观测是《水文水利计算》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:

雷达覆盖面广,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水的柔软材料做成槽状,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持不变，即与周围环境中的一样。

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圆筒内,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,资料可以从数字图表上独得,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。

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，解决了体积法只能测到一定时间内径流总量而不能反映过程的难题。

超声波仪工作所需要的电能来自于太阳能电板,把新型能源用到了科学试验上。

通过对不同小区的流量的分析,就可以得出不同状态的土地产生的径流多少，从而得出不同土地利用类型对水分下渗的影响,为水土保持提供理论依据。

径流小区流出的水中含有一定的泥沙,通过对泥沙的观测可以得出不同土地利用类型的侵蚀量大小，为水土保持方案的制定提供理论支持。

泥沙观测的方法常在通往分水箱的管道中插入一个采样器（６71２型）,采样器可以自动记录每次取样的泥沙含量,操作较为简单。

但是在观察时我们也发现了不好的方面,那就是采样器上已经积累了很厚的泥土,看来是长期无人清理了,这样容易是采样器受堵，无法取得水样,或者泥沙含量不准确。