上蘭村水文實習報告

1、上蘭村水文實習報告二、實習地點：山西蘭村水文站，汾河二庫天氣：陰轉雨三、實習目的：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 、根據所學專業(yè)知識，分析當地的徑流常設計的優(yōu)缺點，了解水土保持的基本工作內容及其發(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112 26,北緯38 00.該站設立于 1943年5月，1945年9月停測， 1956年4月重建，是我省設立較早水文站之一。50年來每年向國家提供上萬組水文水資源數據，為我省的國民

2、經濟建 設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，常年承擔雨、水測報任務。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，實測期內多年平均流量？ /S，瞬時最大流量1950 ? /s，歷史調查洪水洪峰流量 4500 ? /s。五、測量儀器學習型蒸發(fā)器：深60cm,上圓柱下圓錐的結構，底面積3000cm2,配有專用測針（游標卡尺原

3、理）精確到，當針尖 接觸到水面便發(fā)出報警聲，記錄讀數。每天早上8點觀測一次，通過計算兩天的讀數差計算蒸發(fā)量，以應用于水量平衡 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：通過稱重得出相關數據。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，室內裝一浮子與上面 的自記筆尖相聯(lián)。雨水流入筒內，浮子隨之上升，同時帶動 浮子桿上的自

4、記筆上抬，在轉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。當浮子室內的水位達到虹吸管 的頂部時，虹吸管便將浮子室內的雨水在短時間內迅速排出 而完成一次虹吸。虹吸一次，雨量為10毫米。如果降水現象繼續(xù)，則又重復上述過程。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：考慮風速，不同站不同系數，本站為。上中 下三個斷面平行，標志針對應對對面的標志牌，當水流較大 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子 流速儀旋轉，內置信號裝置產生轉數信號n=總轉速/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。月內日平均水溫的平均值，為 該月的月平均水溫、一年內平均水溫的平均值，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 內容：（一）水文觀測的常用方法水文觀測是水文水利計算教學當中的重要講授內容， 通過實習、在課堂所學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，一般還配有遙測設備，以便實時傳送數據 雨量器由于風的影響而具有誤差，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區(qū)域的形狀、地 形、面積布設較多的點，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 格法。對于林內降雨常用受雨器法，制作一個面積較大的受雨 器，布設在標準地內，最后根據公式即可計算得出。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+ I + P干式中：P降雨量（mm） P林內林內降雨量（mm I 林冠截留量

9、（mm） P干樹干流（mm降雨量和林內降雨的測量方法已經做了敘述，現在介紹 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林內一P干3 、蒸發(fā)：蒸發(fā)是水轉化為水蒸氣的過程，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 植物的蒸散的系數調整，現在普遍使用蒸發(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，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 壞原結構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底的圓筒內，下面有收集滲 水的集水器，在接受降雨后，水從鐵絲網漏下。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，例如雨滴大小分 布，雨滴沖擊速

12、度，產生連續(xù)均勻的雨滴，以及再現暴雨強 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；建立水位和流量關系曲線；把水位資 料轉化為流量資料。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 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。測流處不一定和自記

13、水位計在同一地點，但應盡可能靠 近，使測得的流量能代表水位計的數值。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 質河槽，這樣靜水井可以靠近河流。對于寬闊的沙質河槽， 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量，在泥沙運動中是一 個重要的額參數。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 .質量表達法：泥沙干重與沙和水的總重量之比， Sw=Ws

15、/W質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，如懸移質采樣器、推移質采樣器、床沙質 采樣器。輸沙率：Qs=Q*Cs*k式中：Qs輸沙率； Q流量；Cs懸移質泥沙 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積分，以獲得經過該斷面的輸 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的函數關系得泥沙率定曲線， 兩者關系常呈指數關系：Cs= aQb式中a與b為系數，由回歸分析求得。年內流域產沙量可從流量歷時-泥沙率定曲線求得。流域內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 泥沙總量稱之為產沙量。泥沙輸移比

17、表示當地被沖刷物質到 達下游某一地點的百分比，即產沙量與流域內的總沖刷量之 比。（二）徑流場調查為了觀測土地利用對水量和水質的影響，水文當中常通 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。實際當中也可以根據研究地區(qū)的的坡度、坡長、土 壤等情況作適當調整。在布設徑流小區(qū)時注意應盡量使長邊 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，設置了很多對照組。參觀時發(fā)現，對照組設置合理，一組的試驗區(qū)數目有為 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，在徑流場產生的 徑流量較大時，可以通過分流，只取小部分通過量水設施。 為了使分流具有很高的準確性，安裝設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