精选水文与水资源学实习报告.docx

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精选水文与水资源学实习报告

　　　　　XX（XX）/实习报告

精选水文与水资源学实习报告

　　一、实习时间：

XX年10月19日～10月21日

　　二、实习地点：

xx市xx县xx水保站、xx县水文站

　　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、实习方法实地考察：

观察水保站和水文站的水文观测设施，听老师和技术人员讲解其观测对象和使用方法。

实际测量：

在水文站里用现有条件测量了河水的流速。

查阅资料：

查阅书籍，了解了的水文测量的方法。

　　五、实习内容

（一）水文观测的常用方法

　　水文观测是《水文与水资源学》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：

雷达覆花面广，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花做成槽状，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，即与周围花中的一样。

　　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花内，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，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，而含沙量则在临近河床处为，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。

　　老师让我们亲眼目睹了测坡面径流量的九孔分水箱（右图）。

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。

　　截留量主要是枝叶吸附的水量，其值的大小取决于降水前枝叶表面的干湿状况和质地，由实验可知，降水前在同一小区域的各种植物的干湿状况大体相同，因此木本植物中国槐、樱桃、刺槐树叶的质地能吸附的水分，草本植物中白菊、黄花蒿能吸附的水分。

截留量高的植物，能将少于雨水对地表的冲刷，因此相对于截留量低的植物更具有水土保持作用。

　　3、土壤下渗速率的测定为了测定不同土壤类型的水分下渗速率，我们分别在农地、草地、林地中选取了若干个点，测量水分下渗1cm所需要的时间，实验结果见小表

　　对每一种土地类型的下渗时间数据取平均值：

农地下渗1cm所需时间：

42.5s

　　草地下渗1cm所需时间：

120.9s

　　林地下渗1cm所需时间：

244.7s

　　由计算结果可以明显看出，下渗1cm，农地所需的时间最短，草地较长，林地最长。

土壤对于下渗的影响，主要是土壤的透水性能和前期含水量，由于本地秋冬季节不同类型土壤中水分含量相差不大，因此，可以证明农田的透水性较好，林地最差。

在水土保持中，若降水量较大，则农田可能产生的壤中流较大，土壤结构容易受到较大的破坏；而林地土壤保持得，草地次之。

　　六、实习体会本次实习共三天，野外部分两天，在之前我们还前面进行了《土壤侵蚀原理》的实习，都在同一地点，但课程内容不一样所以实习的内容也不一样。

第一天上午主要是对水保站里的各种水文观测方法的熟悉，实地参观了气象站、径流小区，看到了水保站里的很多设备及其使用，x老师给我们讲到了每一种设备观测的对象、方法，和它的有缺点，让我们课堂上学到的知识有一个实践的机会，有些有和书本上的不完全一样，让我们思考，通过这个过程，对水文观测的方法有了更深的了解和记忆。

第一天下午我们做了一些试验，测量了不同植物的截流量、土壤的下渗速率等。

　　第二天我们参观了水文站，秦站长为我们演示了流速仪法测流速。

天气已经比较冷了，树叶落了满地，站长衣服穿得比较薄，但一点不觉得冷样的，满脸发红，两只大手熟练得操作着仪器，精神让我们感动。

然后我们又自己用简单的方法测量了流速。

　　第三天我们小组做了讨论，整理了数据。

这次实习的住宿条件不是很好，晚上不脱衣服睡在床上也觉得冷，但吃的很好，又便宜又吃得饱。

周围没有好的景色，让我们感到了水土保持就是这样一个非常现实的事业，在有限的条件里做着基本的科学工作，它的作用却非常巨大。

x老师对我们做了很多的指导，一直带领着我们上坡下坎，对大家也非常好。

水保，让人走过了很多的山山水水，让人的性格也跟自然一样，心胸宽广、脚踏实地。