上蘭村水文實習(xí)報告

1、上蘭村水文實習(xí)報告二、實習(xí)地點：山西蘭村水文站，汾河二庫天氣：陰轉(zhuǎn)雨三、實習(xí)目的：1 、了解和掌握水文觀測的常用方法和手段，在條件允 許的情況下實地觀察和動手操作；2 、根據(jù)所學(xué)專業(yè)知識，分析當(dāng)?shù)氐膹搅鞒ＴO(shè)計的優(yōu)缺點，了解水土保持的基本工作內(nèi)容及其發(fā)展前景；3 、試驗分析不同植物的截留，和土壤下滲情況。四、蘭村水文站簡介：經(jīng)工作人員介紹，我們得知，蘭村水文站處汾河中上游， 位于太原市西北公里的上蘭村，地理坐標為東經(jīng)112 26,北緯38 00.該站設(shè)立于 1943年5月，1945年9月停測， 1956年4月重建，是我省設(shè)立較早水文站之一。50年來每年向國家提供上萬組水文水資源數(shù)據(jù)，為我省的國民

2、經(jīng)濟建 設(shè)特別是太原市防汛抗旱做出了積極的貢獻。此站是我國重要的水文站，常年承擔(dān)雨、水測報任務(wù)。常規(guī)檢測項目有水位、 流量、含沙量、泥沙顆粒分析、蒸發(fā)、 降水量、水溫、氣溫、冰清、地下水等。斷面上游13公里處建有大型水利工程樞紐汾河二庫，還有著名蘭村泉出 露，天然條件下，多年平均流量 ？ /s,目前泉水已接近枯竭。本站多年平均降水量，最大。本站控流面積 7705平方公里，流域平均寬度公里，實測期內(nèi)多年平均流量？ /S，瞬時最大流量1950 ? /s，歷史調(diào)查洪水洪峰流量 4500 ? /s。五、測量儀器學(xué)習(xí)型蒸發(fā)器：深60cm,上圓柱下圓錐的結(jié)構(gòu)，底面積3000cm2,配有專用測針（游標卡尺原

3、理）精確到，當(dāng)針尖 接觸到水面便發(fā)出報警聲，記錄讀數(shù)。每天早上8點觀測一次，通過計算兩天的讀數(shù)差計算蒸發(fā)量，以應(yīng)用于水量平衡 計算。周圍幾個槽起保護作用，溢出的水通過溢流孔進入溢 流桶。主要作用是通過多年的資料得出大致趨勢。2. 20cm口徑蒸發(fā)器：通過稱重得出相關(guān)數(shù)據(jù)。蒸發(fā)量較大，誤差也 大，直接放在臺秤上稱得蒸發(fā)量，用于地面觀測，安裝在距 地面70cm的高度上。3. 虹吸式雨量計DSJ2:自動記錄液態(tài)降水物的數(shù)量、強 度變化和起止時間的儀器。由承雨器、虹吸、自記和外殼四 個部分組成。在承雨器下有一浮子室，室內(nèi)裝一浮子與上面 的自記筆尖相聯(lián)。雨水流入筒內(nèi)，浮子隨之上升，同時帶動 浮子桿上的自

4、記筆上抬，在轉(zhuǎn)動鐘筒的自記紙上繪出一條隨 時間變化的降水量上升曲線。當(dāng)浮子室內(nèi)的水位達到虹吸管 的頂部時，虹吸管便將浮子室內(nèi)的雨水在短時間內(nèi)迅速排出 而完成一次虹吸。虹吸一次，雨量為10毫米。如果降水現(xiàn)象繼續(xù)，則又重復(fù)上述過程。最后可以看出一次降水過程的 強度變化、起止時間，并算出降水量。每日早八點換紙，紙 張橫坐標為時間，縱坐標為雨量。4. 流量流速測量浮標法：考慮風(fēng)速，不同站不同系數(shù)，本站為。上中 下三個斷面平行，標志針對應(yīng)對對面的標志牌，當(dāng)水流較大 時用浮標測流速，把高粱桿捆 -綁成十字架作為浮標，用浮 標投放器投放，將水面寬度平均分開，岸邊和河中心分別多 次投放測算，一般在白天使用，夜

5、晚使用時要綁上火把。測量方法：在上斷面通過浮標投放器投放浮標，此時工 作人員發(fā)出信號，中斷面開始計時，記錄浮標通過中斷面的 位置和到達下斷面所用的時間，浮標流速就是上下斷面的距 離與所用的時間之比，從而計算出流速，再利用面積乘以流 速得到流量。此河流上、下斷面150米，中斷面75米，河寬140米。另外，工作人員利用瞄準儀觀測浮標。A為河流上斷面、B為中斷面、C為下斷面。AC之間距離150mi, B是 中點。螺槳式流速儀：測流速時，由水力推動旋槳式轉(zhuǎn)子 流速儀旋轉(zhuǎn)，內(nèi)置信號裝置產(chǎn)生轉(zhuǎn)數(shù)信號n=總轉(zhuǎn)速/總歷時。蜂鳴器20圈蜂鳴一次，用秒表計時。放在順水流，離 水面處。5. 框式溫度計：精確到C或C

6、。早 8 : 00測量。在中斷面和基本水尺斷 面測量。水深1m時在1m處測量，水深日平均水溫的統(tǒng)計：一點法采用兩次測溫的平均值法測該日的日平均水溫 值。采用兩點法或多點發(fā)測溫記錄資料，利用算術(shù)平均法統(tǒng) 計出該次的河水溫度，然后兩次河水溫度的平均值為該日的 日平均水溫度值。月、年的河水平均溫度。月內(nèi)日平均水溫的平均值，為 該月的月平均水溫、一年內(nèi)平均水溫的平均值，為該年的年 平均水溫。 同樣的辦法，可以統(tǒng)計出如下特征值：多年平 均水溫和正常年平均水溫；歷年最高、最低河流水溫。6. 測泥沙含量一一比重瓶測量時，須將河水充分攪勻后灌入瓶中。通過稱重，得 出水中泥沙與水的重量之比可算出河水的含沙量。六

7、、實習(xí) 內(nèi)容：（一）水文觀測的常用方法水文觀測是水文水利計算教學(xué)當(dāng)中的重要講授內(nèi)容， 通過實習(xí)、在課堂所學(xué)和自己查閱書籍和資料，對水文觀測 的手段和方法都有了很多的掌握。水文觀測的對象包括很多 方面，下面分別簡述。1 、降水量：降水量的觀測最常用的方法為利用雨量器進行測定。雨 量器有自記式的和非自記式的。自記式雨量器有三種主要類 型：沉重式、浮筒及虹吸式、翻斗式。自記雨量器能夠自動 記錄累計降雨量，一般還配有遙測設(shè)備，以便實時傳送數(shù)據(jù) 雨量器由于風(fēng)的影響而具有誤差，特別是山嶺和森林中。雪的觀測誤差更大。對大面積區(qū)域進行降雨觀測需要根據(jù)區(qū)域的形狀、地 形、面積布設(shè)較多的點，以取得一個流域的平均降

8、雨資料。 最簡單的計算一個流域的降水量的方法是算術(shù)平均法，適用 于雨量器分布均勻密集的情況。另外還有泰森多邊形法、網(wǎng) 格法。對于林內(nèi)降雨常用受雨器法，制作一個面積較大的受雨 器，布設(shè)在標準地內(nèi)，最后根據(jù)公式即可計算得出。傳感器測雨：雷達覆蓋面廣，并具有高度的時空分辨能力，能提供時段小至 5分鐘和空間小至1km2的雨量估測值。 利用紅外成象，衛(wèi)星可以測定地球上廣大面積的降雨量。這 些方法在國外運用的較多。2 、樹冠截留截留包括很多過程，主要是樹干流和樹冠截留。一般不直接測定，而是通過林冠水量的平衡方程計算：P=P 林內(nèi)+ I + P干式中：P降雨量（mm） P林內(nèi)林內(nèi)降雨量（mm I 林冠截留量

9、（mm） P干樹干流（mm降雨量和林內(nèi)降雨的測量方法已經(jīng)做了敘述，現(xiàn)在介紹 樹干流的測定方法：樹干流指沿著枝條和分枝流動并最后順著主干到達地 面的那部分水。其測定通常為在樹干基部用不透水的柔軟材 料做成槽狀，承接樹干莖流的水，導(dǎo)入到測量裝置中，即可 得出一棵樹的樹干凈莖流流量，再根據(jù)其樹冠投影面積，即 可換算得出樹干流 P干。最后：I = P P林內(nèi)一P干3 、蒸發(fā)：蒸發(fā)是水轉(zhuǎn)化為水蒸氣的過程，一般是作為液態(tài)水損失 來測定。為了估算可能的蒸發(fā)量大小，和作為實際中水面和 植物的蒸散的系數(shù)調(diào)整，現(xiàn)在普遍使用蒸發(fā)器，其規(guī)格也有 多種，林大氣象站中的為圓形，直徑，深，水平設(shè)置。土壤含水量及其蒸發(fā)：測量

10、單點的土壤含水量可以用中 子儀探測法、電容探測法，或測定反射時間長短的反射儀等 間接測定，也可以取土樣，稱重法直接測出。根據(jù)土壤含水 量的變化過程可以估算土壤蒸發(fā)量。土壤蒸發(fā)器是一種用來 觀測土壤蒸發(fā)的設(shè)備，直徑到，填有土壤，種有植被，與周 圍隔離起來，使下滲量為零，這樣，測得的重量差即為土壤 含水量的變化。土壤蒸發(fā)器要求土壤和植被的樣本要保持不 變，即與周圍環(huán)境中的一樣。植物蒸散：在植物樹冠高大、太陽輻射較少的地方，蒸 騰是蒸法的主要組成部分。對蒸騰作用的直接觀測，一種方 法是切斷植物的一端沉浸在水容器內(nèi)，觀察水的上升量。另 一種方法是示蹤法，指用能量脈沖確定作物莖干水分輸送的 速度，或者用

11、氘作為失蹤原子進行稀釋觀測。4 、枯枝落葉攔蓄:測定枯枝落葉的攔蓄量，可以選取典型的地面，在不破 壞原結(jié)構(gòu)條件下搜集單位面積上的枯落物，清楚土壤顆粒 后，把它完整地放入一個鐵絲網(wǎng)底的圓筒內(nèi)，下面有收集滲 水的集水器，在接受降雨后，水從鐵絲網(wǎng)漏下。再與同口徑 的雨量計接受的雨量相比較，即為枯枝落葉的攔蓄量。5 、入滲：入滲是水分循環(huán)的一個重要過程，測定比較復(fù)雜，通常是在一個指定地方對有限面積上灌水，利用入滲儀測定土壤 吸收水分的速率。入滲儀有多種類型，如環(huán)狀或筒狀入滲儀， 噴水入滲儀，張力入滲儀，分別針對不同的研究對象和系統(tǒng)。 噴水式入滲儀是用來模擬天然降水的性質(zhì)，例如雨滴大小分 布，雨滴沖擊速

12、度，產(chǎn)生連續(xù)均勻的雨滴，以及再現(xiàn)暴雨強 度分布和歷時。6 、河川徑流：河川徑流是沿某一給定的天然河槽的流量，也是水循環(huán) 的組成部分，包括基流（地下水出流）、壤中流、飽和層坡面流。河川徑流的觀測一般包括：取得高于某一基準面的 連續(xù)的水位資料；建立水位和流量關(guān)系曲線；把水位資 料轉(zhuǎn)化為流量資料。觀測流量的站稱為測流站， 測流站用自記水位記每隔 15 分鐘測水位一次，測站零點應(yīng)至少和相距一定距離的三個永久水準基點相互參證。測流斷面的選擇原則是，在大洪水發(fā)生時也也能進入現(xiàn) 場，水流始終被控制在河槽里，水力條件不受影響。人工測 流要求選河段的順直段，同時流速在可以精確測到的范圍之 內(nèi)。測流處不一定和自記

13、水位計在同一地點，但應(yīng)盡可能靠 近，使測得的流量能代表水位計的數(shù)值。浮標法測流水位觀測：傳統(tǒng)的自記水位是在靜水井中放一個浮筒， 與自記記錄儀相連，資料可以從數(shù)字圖表上獨得，或由機器 在穿孔紙上得到。浮筒式自記水位適用于狹窄而下切的沙礫 質(zhì)河槽，這樣靜水井可以靠近河流。對于寬闊的沙質(zhì)河槽， 靜水井必須置于距主流一定距離的岸灘。流量測驗：測站的流量是通過對水位計附近斷面的流速 和水深測量算出來的。流速是用流速儀對橫斷面的各條垂線 進行觀測而得，垂線之間的距離應(yīng)以每條垂線所代表的流量 不超過斷面總流量的10 %為準，流速儀掛在用絞車控制的纜 索上，在淺水中它也可裝在觀測桿上由觀測員用手操作，每 條垂

14、線的深度用纜索或測量深桿測量，其他流速觀測方法可 用浮標、裝備流速儀、測速桿或超聲波裝置，垂線在河底為 零及至水邊或接近水面達到最大，平均流速一般在距水面水 深處。通常在水深小于時以水深處代表平均流速，當(dāng)水深大 于時取和水深處流速的均值。在洪水時期水深觀測困難時， 可僅測接近水面的流速，水深可在洪水過后補測，用標準流 速曲線上讀得系數(shù)以估算垂線平均流速。7 、含沙量：含沙量是反映水流挾帶泥沙的數(shù)量，在泥沙運動中是一 個重要的額參數(shù)。常用的含沙量有三種表達方法：體積表 示法：Sv為泥沙的體積（Vs）與泥沙和水總體積（V）之比 =Vs/ V .質(zhì)量表達法：泥沙干重與沙和水的總重量之比， Sw=Ws

15、/W質(zhì)量和體積混合表達法：泥沙干重與沙和水的總體積之比。泥沙的常用表達方式是每立方米多少公斤，如我 國的黃河，是世界上含沙量最大的河流，其年平均含沙量為 http:/ 。為了對河流的泥沙含量進行觀測，常選擇較長的穩(wěn)定均 勻的河段，在掌握泥沙的特性之后，使用相關(guān)儀器，采集測 量河流中的泥沙含量。對于不同運動形式的泥沙，有不同種 類的泥沙采集器，如懸移質(zhì)采樣器、推移質(zhì)采樣器、床沙質(zhì) 采樣器。輸沙率：Qs=Q*Cs*k式中：Qs輸沙率； Q流量；Cs懸移質(zhì)泥沙 的含沙量。泥沙輸移：在天然河道中，含沙量隨季節(jié)、泥沙來源以 及漲水或退水過程而變化，含沙量一般隨著流量的增大而增 大。給定點的輸沙率是含沙量

16、與點流速的乘積。由于水流流 速在水面處為最大，而含沙量則在臨近河床處為最大，所以 輸沙率的計算必須在全斷面內(nèi)積分，以獲得經(jīng)過該斷面的輸 沙率Qs。通過水流斷面的日輸沙率計算：Qs=式中：Qs日平均輸沙率；Cs 泥沙通量平均含沙量；Q日平均流量。平均含沙量Cs與流量Q的函數(shù)關(guān)系得泥沙率定曲線， 兩者關(guān)系常呈指數(shù)關(guān)系：Cs= aQb式中a與b為系數(shù)，由回歸分析求得。年內(nèi)流域產(chǎn)沙量可從流量歷時-泥沙率定曲線求得。流域內(nèi)面蝕與河床侵蝕的總量稱之為總侵蝕量。然而并 不是流域內(nèi)所有的被沖刷起來的顆粒均能達到流域出口，有 更大量泥沙則被攔截在湖泊與水庫之中。輸送至流域出口的 泥沙總量稱之為產(chǎn)沙量。泥沙輸移比

17、表示當(dāng)?shù)乇粵_刷物質(zhì)到 達下游某一地點的百分比，即產(chǎn)沙量與流域內(nèi)的總沖刷量之 比。（二）徑流場調(diào)查為了觀測土地利用對水量和水質(zhì)的影響，水文當(dāng)中常通 過修建徑流小區(qū)（徑流場）測定不同類型的土地利用的徑流 量、泥沙含量等資料。標準的徑流小區(qū)規(guī)格為22X 5m坡度9。實際當(dāng)中也可以根據(jù)研究地區(qū)的的坡度、坡長、土 壤等情況作適當(dāng)調(diào)整。在布設(shè)徑流小區(qū)時注意應(yīng)盡量使長邊 垂至于等咼線，短邊平行于等咼線。徑流場由保護帶、護耿承水槽、導(dǎo)水管、觀測室等幾部 分組成。水保站里的徑流小區(qū)相對集中，設(shè)置了很多對照組。參觀時發(fā)現(xiàn)，對照組設(shè)置合理，一組的試驗區(qū)數(shù)目有為 2區(qū)， 有的為4區(qū)，每一組較為集中，方便對照觀測，但是

18、我們也 發(fā)現(xiàn)其中有不合理的地方，如區(qū)與區(qū)之間缺少保護帶，這樣 的話對于有林地和無林地的對照就會帶來較大誤差，特別是 有林地如果植物長得比較高大，就會影響到周圍的無林地。主要同坡度坡向的徑流小區(qū)對照：自然狀態(tài)下的裸地、有工程措施（水平條）的裸地、有農(nóng)作物（玉米）的土地、有小喬木（刺柏）的土地、有工程措施（魚鱗坑）和小喬木（刺柏）的土地。另外還有不同坡度的徑流小區(qū)的對照、不同坡向徑流小 區(qū)的對照。九孔分水箱為體積法測徑流量的裝置，在徑流場產(chǎn)生的 徑流量較大時，可以通過分流，只取小部分通過量水設(shè)施。 為了使分流具有很高的準確性，安裝設(shè)施時須注意分水箱必 須水平，以確保每個孔流出的水量一致。分水箱上方還安裝了超聲波測距儀，解決了體積法只能 測到一定時間內(nèi)徑流總量而不能反映過程的難題。超聲波儀 工作所需要的電能來自于太陽能電板