文工程水文学Word下载.docx

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3）将拉线穿过箱体小孔，再绕过滑轮。

4）将拉线沿绕线的螺旋槽绕两圈，螺旋槽方向是左旋，要掌握螺旋升角的方向从右到左上升。

5）将拉线绕过滑轮，穿过箱体小孔，略微转动轮带紧前面拉线。

6）将拉线套在弹簧的另一端，并拉紧。

d．旋动轮支部件（图3）。

1）旋动轮是上发条用，上发条时应按反时针方向旋动，每日早晨八时上一次。

2）微动轮是对时间的微调机构。

3）绕线轮的作用是将时间的圆周运动转换为直线转动，它的直径为Φ22.72±

0.05毫米，当配以Φ0.20毫米直径的拉线后，其周长为72毫米，相当于记录笔在记录纸上行走6小时的距离。

（4）弹簧的压力作用是将旋动轮，绕线轮，微动轮与发条轴一起旋转，可可使微动轮打滑进行对时，因而对弹簧要求一定压力，如图3，试验一般要求，松变大于120克紧度，小于160克。

图3弹簧要求一定压力

e．记录笔部分有记录笔，笔架，对线螺丝组成，安装可靠与否，关系到整个测量成果，对线螺丝是在上发条时使笔架抬起，笔尖离开记录纸，避免画出多余的线条。

2．全面了解该仪器后，请装上记录纸，在水筒中加水，量其水位变化，请算出该仪器四个比例，各是多少?

3．使用微动轮校正现在的记录时间，记录纸+小格是多少时间?

4．原始资料整理：

每日，早晨八时换一次记录纸，记录24小时水位，时间坐标（横）两侧各加一小时，因而横轴能记26小时水位竖轴长为40cm，如果水位比例1:

1，水位变幅曲线如（图4）整理资料的将a与

，b与

连接如图（5）即可看出逐时水位过程线，若水位用1：

10记录，在记录纸划出大概水位过程线。

你认为在这个水位变幅范围内选出哪种比较好？

（三）HSW-1000DIG型便携式超声波测深仪

1.基本原理：

该仪器是利用回声法进行水深测量的，即由测深仪换能器对水底发射一定脉宽、一定能量的声波脉冲，经水底反射后仪器记录下声波由发射到接收到回波的时间，然后根据水中声速V（约1460米/秒）和声波往返时间T换算出水深h，即：

h=VT/2。

其中水中声速V随水温和盐度的变化而变化，那么实际水深H应为：

H=Lh+E，其中L为声速修正系数（见表1），E为换能器入水深度。

表1常用水声修正系数

2.主要技术指标

（1）超声波频率：

100KHz；

（2）发射功率：

约10W；

（3）声波开角：

≤15º

；

（4）测量精度：

±

1％H±

0.05米（H：

水深）；

（5）显示：

4位液晶显示器

（6）最大显示水深：

99.99米（7）显示分辨率：

0.01米；

（8）适应介质：

淡水或海水；

（9）声速修正系数：

0.7～1.3；

（10）换能器入水深度修正：

0～2米；

（11）数据输出：

TTL电平10位通用异步串行输出；

（12）数据传输波特率：

2400；

3.使用操作

（1）开机

插上换能器插头仪器即自动开机进入工作状态；

如果仪器正处于待机状态（注：

这是一种节能方式，即仪器不显示，不工作）,按下“复位/开机”键进入工作状态（见图6）。

仪器进入工作状态后，将顺序显示E、L值，（注意：

如果E、L值设置不正确，请立即修改。

）然后显示H0.00，进入测

深状态。

（2）修改L、E的值：

在测深状态时按下“确认/加1”（▲）键，仪器显示HELP，进入功能设置状态，其中某位字符一亮一灭的“闪烁”表示光标落在该位上。

每按一下“选择”（◤）键，光标则向左移动一位，此时按一下“确认/加1”（▲）键即进入该位所代表的状态。

此时如果在100秒之内无任何操作仪器则自动“关机”（进入待机状态）。

在功能设置状态下每个字符的含义见表2。

表2功能选择表

（3）测深

该仪器导流罩为无方向的半球形（当流速较大或水流紊乱时建议使用导流罩），加长悬杆采用了市面可方便购到的φ19×

0.8装饰用不锈钢管，由管接头旁边的三个紧定螺丝加以固定，换能器电缆可从该钢管内串过也可从管接头的豁口处引出，用户可直接使用也可接上加长悬杆使用（见图7）。

测量时将电缆插头插入主机插座，旋紧插头压帽，仪器开机后自动进入测深状态。

仪器若在功能设置状态则按􀀖

键将光标移到H上再按􀀘

键回到测深状态。

测量前一定要确认L、E值已被正确设置，然后将换能器置入水中，换能器入水深度要和设置的E值相一致。

此时仪器显示即为实际水深。

使用时应

将悬杆垂直于水面，并注意在声波束的开角（15º

）内，不得有障碍物（见图8）。

若主机显示Px.xx，则说明水深已超出100米的显示器显示范围。

三、记录表

实验二流量测验

1.了解流速仪的主要构造及其作用、仪器的性能。

2.掌握流速仪的装配步骤与保养方法。

3.了解流速仪测流的基本方法。

LS25-3C型旋浆流速仪是一种新改型仪器，采用磁电转换原理，无触点式测量，信号采集数多，灵敏度高，防水，防沙性能好，仪器结构紧凑，是一种大量程的流速仪。

适用于一般河流，水库、湖泊、河口、水电站、溢港道等高、中、低流速测量。

配用HR型流速测算仪。

（一）主要技术指标

1测速范围：

V＝0.04-10m／s

2仪器的起转速：

Vo≤0.035m／s

3临界速度：

Vk≤0.12m／s

4每转四个信号

5旋浆水力螺距：

K=250mm（理论）

6检定公式全线均方差：

M≤1.5％

信号接收处理：

HR型流速仪测算仪（适应线性关系）

7测流历时：

20s、50s、l00s或1~999s任意设置

8测量数位：

四位有效数

9显示查询方式：

显示内容有时间、K值、C值、历时T、流速V、信号数等。

10参数设置及保存：

可调校时间及设置K、C、T值等参数，设置后参数在掉电状态能长期

（二）仪器结构

本仪器按工作原理可分为：

感应，传信，测算，尾翼部份。

仪器测流时的安装方式有悬杆，转轴和测杆等几种。

1．感应部份为一个双叶螺旋浆，安装于支承系统上灵敏地感应水流速度的变化。

旋浆的转速与水流速度之间的函数关系由流速仪检定水槽实验得出。

2．传信部份由磁钢，接收电子器件一霍尔传感器构成，浆叶旋转带动磁钢转动。

3．HR型流速测算仪控制板由89CXX系列单片机及有关电路组成，液晶显示采用的是二线式串行接口方式的显示模块。

4．尾翼部件为一个十字形，供仪器在水平和垂直方向定向。

5．仪器悬挂附件（按水流条件和测验设备选用）

（1）转轴部件：

与悬索安装仪器，适用于测船测量较低的流速，可使仪器迎合流向。

（2）十悬杆部件：

与悬索安装仪器，适用于测船测量较高的流速：

可使仪器在垂直方向对准水流方向。

（3）测杆部件：

（CG20型）供浅水河道，涉水测流安装仪器，并兼测水深用。

（三）工作原理及计算方法

当水流作用到仪器的感应元件一－浆叶时，浆叶即产生旋转带动转动部份中的磁钢转动。

接收电子器件一霍尔传感器，在外磁场作用下，电压不断变化，根据磁电转换原理，转换成电脉冲信号。

经由导线传递到计数器，浆叶每转1/4转发出一个脉冲信号，仪器发计一次信号，HR型流速测算仪将信号数直接转换成流速。

实践表明其转率“n”与流速“V”之间存在一定函数关系V＝f（n）。

在临界速度Vk以下至起转速Vo之间，函数呈曲线关系。

而临界流速Vk以上则为一线性关系。

每架仪器检定结果，均附有曲线图和如下检定公式。

V＝Kn+C

式中：

V一流速（m/s）

n一浆转率（等于旋浆总转数N与相应的测速历时“T之比，即n=N/T（1/s）

K一水力螺距（m）

C一常数（m/s）

注：

系数K、C值与浆叶和支承系统的摩擦阻力等因素有关。

水流速度的测定，实际上是测量在预定时间内流速仪旋浆的转数（N）。

仪器旋浆每转发出四个信号，因此信号数乘1/4即为总转数。

如果流速小于临界流速Vk，则可在放大的曲线图上根据旋浆的转率“n”查得相应流速．

（四）仪器的安装与使用

1.安装流速仪

（1）用测杆工作时，先把测杆装配成套，把仪器套在预定水深位置上，并用固杆螺丝固紧．测杆的上部安装与仪器轴向一致的方向标。

（2）用悬杆工作时与悬索配用安装仪器．适用于测船测量较高的流速，可使仪器在垂直方向对准水流方向回摆角为300。

（3）联接电路：

把仪器上的传输线固紧在测杆或钢丝绳上，将三芯插头插入HR测算仪即可工作（特别注意：

插拔插头应在断电时进行）。

（4）仪器工作完毕，用干毛巾擦干水分，一般应及时拆洗，以备下次使用。

2.HR型流速测算仪使用方法

（1）面板操作键介绍（见图一）

a）电源开关（有点的一端按下为开）

b）液晶显示器窗口。

c）信号接口插座。

d）K值指示灯（此灯亮时显示器显示的数据为K值）。

e）C值指示灯（此灯亮时显示器显示的数据为C值）。

f）T值指示灯（此灯亮时显示器显示的数据为T值）。

g）模式键：

操作此键，可显示时间、K值、C值、T值及流速等参数。

h）位选键：

操作此键，可对参数的任一数位进行选择，凡被选择到的数位（将闪烁），可通过置数键，对其进行设置或修改。

i）当通过位选键选定参数的某一数位后，每按一下置数键，可使该数位的数字加一。

j）测量键：

操作此键，启动仪器进入流速测量状态。

k）复位键：

操作此键，系统复位，显示器显示时间。

l）电池盒：

手指压在背后电池盒盖，同时往下滑动，即可将其打开。

（2）直接使用：

（本仪器出厂前已将流速仪的K、C值输入，时间T设定为50秒．）

a）打开申池盒，装上电池（注意盒内正负极性），打开电源开关，如不显示时间，按一下复位键。

b）按一下测量键，测算仪开始工作（必须在流速仪接入并开始旋转后，如未接入流速仪，则显示两个零），显示器窗左边显示的是时间，右边显示的是信号数。

测流历时一到，HR型流速测算仪自动计算出流速一一显示器显示为[U=X.XXX]，单位为m/s，并伴有音响提示。

在显示流速时，操作位选键可查看记录的测流历时及信号累计数，再操作位选键则返回到显示流速状态。

如需要连续测量，只要再按一下测量键即可进入下一次测流。

（3）查询、设置修改参数

a）查询参数

（a）操作每按一下该键，时间、K值、C值、T值及流速等参数将依此出现在显示器窗口。

（b）在显示流速状态下操作模式键，可使流速和测流历时、信号数交替显示。

b）设置修改参数

（a）修改时间：

如果显示器不在时间状态，操作模式键，使显示器处于时间状态：

[t—XX.XX.XX]。

按第一次位选键后，显示器显示：

[三—XX．XX．XX]，并且时间的首位数闪烁。

此时操作置数键可对闪烁的数位进行修改，修改完成后，再按一次位选键，下一数位又将出现闪烁，同样又可用置数键对其进行修改……，直到最后一位（操作中，若不对闪烁数位进行修改，可直接按一下位选键，使闪烁移至下一位待修改）。

修改完成后，再按一次位选键，显示器显示的时间即为修改后的时间。

如果使时间处于修改状态后，又不想修改时间，可操作模式键退出。

（b）设置K值：

操作模式键，使显示器显示：

[＝0．XXXX]，K值状态（此时K值指示灯亮），按下位选键，显示器显示：

[三＝0.XXXX]，并且小数点后第一位数闪烁，操作置数键，置入所需数值。

再按下位选键，小数点后第二位将闪烁，再操作置数键，置入第二位所需数值。

重复这一过程，直到最后一位数置入，最后再按下位选键使显示器显示所置入的K值。

如发现显示的K值与要置的数据有误时，可重新操作位选键及置数键，重新设置。

（c）设置C值：

[C—0．XXXX]C值状态（此时，C值指示灯亮）。

按下位选键，显示器显示：

[三C—0．XXXX]，并且小数点后第一位数闪烁，以下置数过程与上述设置K值置数过程相同。

（d）设置测流历时T

[-t-XXX]T值状态（此时T值指示灯亮）。

[三-t-XXX]，并且T值的首位数闪烁进入T值设置状态。

此时操作第一次置数键，显示器显示[三-t-XXX]，操作第二次置数键时，显示器将显示[三-t-100]，操作第三次置数键时，显示器将显示[三-t-100]。

若想设置此种历时T（20s，50s，100s）之一时，可在显示到该历时T时，连续操作位选键，使显示器上闪烁位移出设置状态即可。

例如：

要将T值设置为50s，首先操作模式键，使显示器显示[-t-XXX]，再操作位选键，使显示器显示[三-t-XXX]，首位出现闪烁，操作置数键，当显示器显示[三-t-050]时，再连续按三次位选键，闪烁位移出消失，设置成功。

若需要设置任意历时T值，则置数方法是：

按上述操作到当显示器显示[三-t-100]时，百位数1闪烁，此时按一次置数键，即进入置任意历时T值状态，百位数将加1，变成2，连续按置数键，可一直加到9、0后，又重1开始循环……百位数确定后，再按一次置数键使十位数闪烁，又同样用置数键可设置十位数。

同理，个位数的设置也一样。

置数完成后，操作位选键，使闪烁位消失，则设置任意历时T值成功。

以上设置后的参数在掉电状态下能长期保存。

（五）仪器的使用注意事项

（1）仪器结构上的改进，在高速测流作用下其旋转部分也不易脱落。

正确拆卸方法是拧下身架上的密封螺母，松开止紧螺钉，（注意牛皮垫圈脱落）松开轴座支部件，从身架上取出仪器旋转部件，然后将旋转部件的磁钢支部件取下，取出并套支部件，把轴套和旋浆轴分开，一切零件洗净后，旋浆孔内注入仪器油，并按拆卸的相反顺序装好。

（2）球轴承是仪器的关键元件，其工作条件要求十分清洁和充分润滑，它关系到仪器的测量精度，特别是低速部份。

（3）仪器清洗后，回装应注意旋转部分，与静止部份应有0.2mm间隙。

（4）仪器清洗剂为120#汽油．润滑油为8#仪表油．不得改用其它油类。

（5）在含沙量较大或水深，流急时的河道测流时，为了避免仪器进水进沙，在安装仪器时应在并套支部表面和丝扣外涂一层黄油。

（6）HR型流速测算仪与流速仪之间插头连线，使用中如有损坏，在重新连接时，不能错接．并应特别注意各线之间不能短路，以免造成信号电路损坏。

（7）如果HR型流速测算仪在末接入信号插头时能正常工作，但接上信号插头后工作异常（如显示器不显示等），则应及时取下信号插头进行检查否则将损坏仪器。

（8）如果在开机或工作中出现异常现象时，可操作复位键重新启动，重新启动后，显示器应显示时间。

如复位后仍不能正常工作，此时应检查电池电压，若电压低于5.1V，则需更换电池。

（9）如果长期不使用，将电池取出，以防电池漏液腐蚀器件。

三、实验报告

用流速仪法测出渠道流量、测速垂线布置如下：

a．测出水深，确定流速仪位置

b．量出H1，H2，H3，H4距离（起点距）

c．用一点法测出流速

d．计算出部分流量

e．算出流量Q

f．实验设备：

流速仪、秒表、计算器，联杆、电线，测深测速记载及流量计算表。

实验七水文年鉴使用

通过本实验，掌握查阅流域水文年鉴卷、册表的刊印情况，掌握水文年鉴的使用方法。

根据选定水文站，完成下列任务：

（1）查阅水文年鉴，了解水文年鉴卷、册表的刊印情况。

（2）摘录某年逐日平均水位，逐日平均流量。

（3）摘录某场洪水水位、流量，绘制该场洪水的水位、流量过程线。

三、实验材料

水文年鉴，方格纸，绘图笔。

四、实验步骤

1.从水文年鉴卷册索引图上，找到你所需要查找的流域位置。

根据查找流域位置，从图上可以查到，该流域属哪一卷和哪一册。

2.阅读分册资料说明部分，从资料索引表上，可以查到所需资料在哪一页。

3.根据上述线索，可查找到所需资料。

五、水文资料简介

水文资料是水文分析计算的依据，因此在进行水文分析计算前，应尽可能搜集有关水文资料，使资料更加充分，搜集水文资料可借助于水文年鉴、水文手册和水文图集、水文数据库等。

（一）、水文年鉴

水文资料的主要来源，是各水文测站观测和整编的资料。

国家基本水文站网历年测验整编的水文资料成果，按照统一的格式和规定，由主管单位逐年刊印成册称为水文年鉴。

水文年鉴按水系情况，统一编目，全国共分10卷，74分册。

水文年鉴的主要内容有：

①水文年鉴卷册索引；

②资料说明部分，包括水位和水位站一览表与分布图、降水量和水面蒸发测站一览表与分布图；

③正文部分有水位、流量、泥沙、水温、冰凌、水化、降水、水面蒸发等资料（如逐日平均水位表、逐日平均流量表、实测流量成果表和洪水要素摘录表等）。

通常水文年鉴作为内部资料发行至各级水利机关、学校和科研单位，各地水文部门还将水文特征值摘录汇编成《水文特征值统计资料》册供查用。

我国水文年鉴的发行工作已经于20世纪80年代末停止，目前取而代之的是水文资料数据库。

表1全国各流域水文年鉴卷、册表

卷号

卷名

分册数

1

2

3

4

5

黑龙江流域水文资料

辽河流域水文资料

海河流域水文资料

黄河流域水文资料

淮河流域水文资料

6

9

7

8

10

长江流域水文资料

浙闽台河流水文资料

珠江流域水文资料

藏滇国际河流水文资料

内陆河湖水文资料

20

水文年鉴卷册索引图见附图和附录C－F。

如果需要使用近期尚未刊布的水文资料或查阅原始观测记录，可向有关流域机构或水文部门搜集。

《水文年鉴》中未刊布专用站的水文资料，需要时应向主管部门索取。

（二）、水文手册和水文图集

水文测站布设是有限的，有相当多的河段上无水文测站，因此，小河流上水利水电工程的规划设计常遇到水文资料缺乏的情况。

为此各省（区）水利部门在分析历年水文资料的基础上进行地区综合，找出水文特征值的地区规律，用等值线图、经验公式或表格的形式表示出来，编印成各省（区）的《水文手册》或《水文图集》。

其主要内容包括：

①本区自然地理和气候资料；

②降水、径流、暴雨、洪水、泥沙、水质、地下水、冰情等水文要素特征值统计表和等值线图、分区图；

③计算各种水文要素特征值和设计值所需要的经验公式、关系曲线；

④对上述内容并附有计算方法说明和计算实例。

利用《水文手册》和《水文图集》，可以估算出无资料地区的水文特征值。

在使用《水文手册》和《水文图集》时，应注意到各地区之间的差异，并结合实际情况作必要的修正。

但随着暴雨洪水资料的增多和对暴雨洪水规律认识的不断提高，特别是1975年8月河南省特大暴雨洪水发生后，水利电力部修订颁布了《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（试行）》和《水利水电工程设计洪水计算规范（试行）》，原有的水文手册或水文图集已不能完全适应新的要求。

因此，1978年在原水利部统一部署下，全国各省（区）进行了资料整理和分析工作，在此基础上于80年代中期都编制了本省（区）的《暴雨洪水图集》或《暴雨洪水查算手册》，又可统称为《暴雨径流查算图表》。

它包括了由暴雨计算设计洪水的一整套图表及经验公式、经验参数等。

各省（市、自治区）编制的《暴雨径流查算图表》在无实测流量资料系列的地区，可作为今后中小型水库（一般用于控制流域面积在1000km2以下的山丘区工程）进行安全复核及新工程设计洪水计算的依据。

几年来的实践表明，《暴雨径流查算图表》已达到满足推算设计洪水精度的要求，并已成为全国各地推算无资料地区中小型工程设计洪水的主要依据。

此外，自1980~1985年间，在全国范围第一次开展了水资源的调查评价工作。

编制出版了《中国水资源评价》。

各大流域及各省（区）也都将水资源分析成果编印成册。

主要载有：

本地区自然地理和气候资料；

降雨、蒸发、径流、泥沙等水文要素的等值线图；

水文特征值统计表等，可供无资料流域的年径流估算等查用。

（三）、水文资料数据库

我国的水文年鉴发行工作至八十年代末基本上停止，以后各省、市、自治区都在建立自己的水文资料数据库，并逐步实施全国联网，作为面向社会的水文资料的查询系统。

数据库是指存储在计算机内有结构的数据的集合，形象地说就是存储数据的“仓库”。

但是仅有大量的数据是没有意义的，还必须应用计算机系统对这些数据进行维护和管理，使数据库能够接受和完成用户访问数据库的各种要求，这就是数据库的管理系统，它是一个管理数据库的软件。

水文数据库就是一个由数据库、数据管理系统和用户所构成的数据库系统。

我国水文数据库由基本水文数据库和若干专用数据库组成，并用网络联结成分布式系统。

一级结点库是中央一级的国家结点库，设于水利部水文水利调度中心。

主要职能是：

制定本结点库建库规划及实施计划，完成库系统总体设计，进行网络控制、维护、管理、录入或转储全国性的综合信息、文件目录、索引及其他应该存储的数据，实现与二级结点库的纵向信息交换和与国家数据库群的横向信息交流及联接。

二级结点库是分设于流域水文部门和省（区）水文水资源勘测局的区域性结点库。

主要职能为：

制定本结点库的建库规划及实施计划，负责辖区内测站所有水文数据的收集、处理、录入、存储，与中央一级结点库及其他二级结点库联库，实现纵向和横向的数据交换，开展数据库技术服务。

三级结点库是设于流域水文机关和省（区）水文分局（勘测大队）的局部网络结点，负责各测站原始水文数据的收集、处理、存储等。

工作站结点设于频繁使用水文数据的部门和单位，如水利部门的水资源评价系统，防汛部门的水文情报信息服务系统等。

水文数据库应用软件应具有以下功能：

①在数据录入和计算整编的基础上，实现对年鉴数据和计算机整编成果两种数据类型的输入、存储功能；

②按地区、水系、测站及用户给定条件实现本地结点库和网络查询功能；

③制表、绘图、显示、拷贝等各种方式的输出功能；

④数据完整性、一致性、安全性等维护功能；

⑤对系统及用户的管理功能；

⑥文本编辑功能；

⑦系统标准化接口及与外部系统接口功能；

⑧联机求助及网络管理功能。