武汉大学水文测验实习报告.docx

1、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.32.百叶箱.53.气温的测量.64.空气湿度的测量.85.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.141.降水的观测.172.蒸散发的观测.183.参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

2、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

3、。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 25m25m，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 0.30.5m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

4、，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

5、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

6、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：C。4. 空气湿度的测量定时湿度测量

7、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

8、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 1012m），指示器和记录器则安装于室内。感应器分上下两部分，上

9、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；

10、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 /s5、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02日03日4日05日0 3、该站当年分段降水量摘录表日期降雨1日02日03日04日0-22-85日0

11、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=10.8 108 m3/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

12、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11417、北纬3035），流量断面位于汉口武汉港三十七码头，

13、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26.527.0m以上时，沙洲将淹没，中低水

14、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。

15、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）

16、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

17、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

18、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

19、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

20、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EEk =（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

21、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

22、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

23、和如何通过测点流速来计算流量. 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

24、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 式中 D-起点距，m； L-基线长度，m； -基线与经纬仪视线间的夹角， 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

25、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T100s。 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

26、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0.2

27、h、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=30cmT（s）N（n）V（m/s）801662805511 V=1/2（V+V V=1/2（V+VV1=aV V2=1/2（V+V V3=aV A1=0.5x0.3x0.5=0.075 m2A2=0.5x（112-30x2）x50=0.13 m2A3=0.5x0.3x0.5=0.075 m2 Q1=V1xA1=0.047 m3/sQ2=V2xA2=0.111 m

28、3/sQ3=V3xA3=0.043 m3/sQ总=Q1+Q2+Q33/sV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