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工程水文学实验指导书 工程水文学实验指导书 水利与建筑工程学院水文课组水利与建筑工程学院水文课组 2012 年年 3 月月 前前 言言 本指导书部分内容是在参考和引用河海大学 水文测验学实验指导书 南京水利水文 自动化研究所防汛厂 黄河水文科技有限公司和内蒙古河套灌区管理总局义长灌域管理局徐 宏伟高级工程师等编写的水文仪器使用资料的基础上编写而成 在此 向他们表示感谢 具 体要求如下 1 在实验前 复习课堂所讲有关内容 并且预习实验指示书中有关内容 以保证实验 取得较好效果 2 为帮助同学加深对仪器了解 指导示书中附有部分仪器的原理和部分阅读材料 3 爱护仪器 在未了解仪器性能之前 不得擅自拆卸仪器 各种实验须按指导书中操 作步骤进行 实验结束后应把仪器整理好放回原处 经指导教师同意后才能离开实验室 4 遵守实验室规则 爱护公物 5 实验结束后 认真撰写实验报告 要求按规范的规定进行数据处理 并达到 分析正 确 计算无误 图幅美观 字迹端正 实验报告中的曲线图严格按照工程制图要求进行绘 制 文字说明和计算数据书写应字迹端正 切忌随手乱涂乱划 以作为期末考查的依据 6 说明 本课程实验安排在下列实验室进行实验教学 序号 实验名称 实验地点 负责人 实验一 雨量 蒸发观测 西农校区灌溉实验站 实验二 流量测验实验 西农校区灌溉实验站 实验三 河道水位 流量数据处理 西农校区水 6 楼二层西 水文测验实验室 实验四 水文年鉴使用 西农北校区图书馆 目目 录录 实验一 雨量 蒸发观测 1 一 实验目的 1 二 实验原理 1 三 降水量观测 1 四 蒸发量观测 7 实验二 流量测验 11 一 实验目的 11 二 实验内容 11 三 实验报告 16 实验三 河道水位 流量数据处理 18 一 实验目的 18 二 实验内容 18 三 实验材料 18 四 实验步骤 19 实验四 水文年鉴使用 22 一 实验目的 22 二 实验内容 22 三 实验材料 22 四 实验步骤 22 五 水文资料简介 22 工程水文学实验指导书 1 实验一 雨量 蒸发观测 实验一 雨量 蒸发观测 一 实验目的一 实验目的 掌握降水 蒸发量测仪器的使用操作与资料整理 二 实验原理二 实验原理 水量平衡法和称重法 三 降水量观测三 降水量观测 降水量是指从天空降落到地面上的液态或固态 经融化后 降水 未经蒸发 渗透 流失 而在水平面上积聚的深度 降水量以 mm mm 为单位 取一位小数 配有自记仪器的 作降水量的连续记录并进行 整理 测定降水量的仪器 常规仪器主要有雨量器 虹吸式雨量计或翻斗式遥测雨量计 1 雨量器测定降水量 1 雨量器测定降水量 雨量器 见图 1 由承水器 漏斗 储水筒 外筒 储水瓶组成 并配有与其口径成比例 的专用量杯 图 1 雨量器及量杯图 1 雨量器及量杯 工程水文学实验指导书 2 1 安装 安装 安置在观测场内固定架子上 器口保持水平 距地面高度 70cm 冬季积雪较深地区 应在其附近装一能使雨量器器口距地高度达到 1 0 l 2 米的备份架子 当雪深超过 30cm 时 应把仪器移至备份架子上进行观测 冬季降雪时 须将漏斗从器口内拧下 用旧式雨量器的站 须换承雪口 取走储水瓶 直接用承雪口和储水筒容纳降水 2 观测和记录 观测和记录 液态降水的观测记录 每天 8 时 20 时观测前 12 小时降水量 在观测时要换取储水瓶 把换下的储水瓶取回室内 降水很小或已停止时 也可在观测场内 将水倒人量杯 注意倒 净 然后 用食指和姆指夹住量杯上端 使其自由下垂 或将量杯放在水平的桌面上 视 线与水面平齐 以水凹面最低处为准 读得的刻度数即为降水量 记入观测簿中该时降水量 定时栏 降水量大时 可分数次量取 求其总和 量取完毕 应进行复验 此外 也可用台 秤 直接称量 固态降水的观测记录 将已承接固态降水物的储水筒用备用储水筒换下 盖上盖子后 取回室内 待固态降水物融化后 用量杯量取 也可将固态降水物连同储水筒用台秤称量 称量前须把附着于筒外的降水物和泥土等清除干净 如无台秤 又遇发报观测 则可加入定 量的温水 使固态降水物完全融化 再用量杯量取 但量得的数值须扣除加入的温水水量 观测时间及记录均同液态降水 六小时降水量的观测记录 拍发绘图报的台站 凡配有遥测雨量计的 采用遥测雨量计 观测专供编报用的 2 8 14 20 时前的六小时降水量 记录记入观测簿该时 RR 栏 若无遥 测雨量计或遥测雨量计发生敢障时 应使用雨量器观测前六小时降水量 记录记入观测簿 见 附表 RR 栏 同时按上述 a 的规定 分别记入 8 时 20 时的定时栏 3 几种特殊情况的处理几种特殊情况的处理 1 在炎热干燥的日子 降水停止后 要及时进行补测 其测得结果应视是否使用遥测 雨量计 而分别记入下一次定时观测的 RR 栏或定时栏中 因服务需要进行补充观测 其处理 方法亦同此 2 20 时降水量观测时和观测前如无降水 而在其后至 20 时正点之间 包括延续至次 日 有降水 或 20 时观测时和观测前有降水 但降水恰在 20 时正点或正点之前终止 遇有 以上两种情况时 应于 20 时正点补充观测一次降水量 并记入当日 2 0 时降水量定时栏 使天气现象与降水量的记录配合一致 3 出现雪暴时 应观测其降水量 4 无降水时 降水量栏空白不填 不足 0 05mm 的降水量记 0 0 纯雾 露 霜 冰 针 雾淞 吹雪的量按无降水处理 但吹雪量必须量取 专供计算蒸发量用 注 1 所用的量杯必须与雨量器的口面积成比例 工程水文学实验指导书 3 2 台秤应经常校验 以保证称量的精度 称量得出的数值 必须扣除储水瓶 筒 的重量 用蒸发 专用台秤时 读数直接为适用于 20cm 口径器具的 mm 值 用普通台秤 单位 克 时 须最后将重量 克 从 气象常用表 第二号 第八表中折合成 mm 值 4 维护 维护 1 每次巡视仪器时 注意清除承水器 储水瓶内的昆虫 尘土 树叶等杂物 2 定期检查雨量器的高度 水平 发现不符合要求时应及时纠正 如外筒有漏水现象 应及时修理或撤换 3 承水器的刀刃口要保持正圆 避免碰撞变形 2 虹吸式雨量计测定降水量 2 虹吸式雨量计测定降水量 虹吸式雨量计 见图 2 由承水器 浮子室 自记钟 虹吸管等组成 1 安装 安装 安装在观测场内水泥或木底座上 并用三根纤绳拉紧 保持器口水平 距地高度以仪 器自身高度为准 按下列顺序安装内部机件 a 将浮子室放在规定的位置上 使导管的漏斗刚好在承水 器流入管的下端 用特制的螺钉将浮子室固定在座板上 b 将自记纸卷在钟筒上 把钟筒 套入钟轴 注意钟筒的小齿轮要与钟轴座上的大齿轮衔接好 c 把虹吸管短端插入浮子室 的侧管里 内有橡皮垫圈 用连接螺帽固定 d 自记笔尖注好墨水 在虹吸管下放置盛水 器 使用前的调节和检查 仪器各部分安装完毕后 按顺序进行调节和检查 a 调整零点 往承水器里倒水 直到虹吸管排水为止 待排水完毕 自记笔若不停在自记纸零线上 就要 拧松笔杆固定螺钉 把笔尖调至零线再固定好 b 用 10mm 清水 缓缓注入承水器 注意 自记笔尖移动是否灵活 如摩擦太大 要检查浮子顶端的直杆能否自由移动 自记笔右端的 导轮或导向卡口是否能顺着支柱自由滑动 c 继续将水 注入承水器 检查虹吸管位置是否正确 一般可先将虹吸 管位置调高些 待 10mm 水加完 自记笔尖停留在自记纸 10mm 刻度线时 拧松固定虹吸管的连接螺帽 将虹吸管 轻轻往下插 直到虹吸作用恰好开始为止 再固定好连接 螺帽 此后 重复注水和调节几次 务必使虹吸作用开始 时自记笔尖指在 10mm 处 排水完毕时笔尖指在零线上 2 观测和记录 观测和记录 自记记录供无翻斗式遥测雨量计的台站 整理各时雨 量及挑选极值用 遇固态降水 凡是随降随化的 仍照常 读数和记录 否则 应将承水器口加盖 仪器停止使用 并 在观测簿备注栏注明 待有液态降水时再恢复记录 图图 2 虹吸式雨量计 虹吸式雨量计 工程水文学实验指导书 4 自记纸的更换 a 无降水时 自记纸可连续使用 8 10 天 用加注 1mm 水量的办法来 抬高笔位 以免每日迹线重迭 b 有降水 自记迹线上升 0 1mm 时 必须换纸 自记记 录开始和终止的两端须作时间记号 可轻抬固定在浮子直杆上的自记笔根部 使笔尖在自记 纸上划一短垂线 若记录开始或终止时有降水 则应用铅笔作时间记号 c 当自记纸上有 降水记录 但换纸时无降水 则在换纸前应作人工虹吸 注水入承水器产生虹吸 使笔尖回 到自记纸 0 线位置 若换纸时正在降水 则不作人工虹吸 自记纸的整理 a 时间差订正 凡 24 小时内自记钟计时误差达一分钟或以上时自记 纸均须作时间差订正 b 按上升迹线计算出两个正点记号间水平分格线实际上升的格数 即为该时降水量 如换纸时有降水 致使换纸时间内的降水未记录上 这一部分量应作为 换纸所在时段里的降水量 没有上升迹线的各时段空白 c 降雹时耪自记迹线读取各时降 水量 但应在自记纸背面注明降雹起止时间 夜间不守班的站 夜间降雹可只注明情况 d 在降水微小的时候 自记纸上的迹线上升缓慢 只有在累积量达 0 05mm 或以上的那个小时 才计算降水量 其余不足 0 05mm 的各时栏空白 3 维护 3 维护 a 在雨季 每月应将盛水器内的自然排水进行 1 2 次测量 并将结果记在自记纸背面 以备使用资料时参考 如有较大误差且非自然虹吸所造成 则应设法找出原因 进行调整或 修理 b 在初结冰前 应把浮子室内的水排尽 冰冻期长的地区 应将内部机件拆回室内保 管 c 虹吸管与浮子室侧管连接处应紧密衔接 虹吸管内壁和浮子室内不得沾附油污 以 防止漏水或漏气而影响正常虹吸 d 浮子直杆与浮子室顶盖上的直柱应保持清洁 无锈蚀物 两者应保持平行 以减小 摩擦 避免产生不正常记录 e 其它同雨量器见有关规定 3 雪深和雪压的测定 3 雪深和雪压的测定 雪深是从积雪表面到地面的垂直深度 以 cm 为单位 取整数 雪 压是单位面积 cm2 上的积雪重量 以 g cm2为单位 取一位小数 当台站四周视野地面被雪 包括米雪 霰 冰粒 覆盖超过一半时要 观测雪深 在规定的日子当雪深达到或超过 5cm 时要观测雪压 测定雪深用量雪尺或普通米尺 测定雪压用体积量雪器或称雪器 1 观测地段的选择 1 观测地段的选择 雪深 雪压的观测地段 应选择在观测场附近平坦 开阔的地方 入冬前 应将选定的地段平整好 清除杂草 并作上标志 2 量雪尺 2 量雪尺 图 5 量雪尺图 5 量雪尺 工程水文学实验指导书 5 1 量雪尺是一木制的有 cm 刻度的直尺 见图 5 或用普通米尺 2 观测和记录 a 符合观测雪深的日子 每天 8 时在观测地点将量雪尺垂直地插入雪中到地表为止 勿 插入土中 依据雪面所遮掩尺上的刻度线 读取雪深的 cm 整数 小数四舍五入 使用普 通米尺时 若尺的零线不在尺端 雪深值应 注意加上零线至尺端距离的相当 cm 数值 b 每次观测须作三次测量 记入观测 簿相应栏中 并求其平均值 三次测量的地 点 彼此相距应在 10 米以上 丘陵 山地台 站因地形所限 距离可适当缩短 并作出标 记 以免下次在原地重复测量 c 平均雪深不足 0 5cm 记 o 没有积雪 时 雪深栏空白 若 8 时未达到测定雪深的 标准 之后因降雪而达到测定标准时 则应在 14 时或 20 时补测一次 测定方法同上述规定 记录记在当日雪深栏 并在备注栏注明 d 若台站四周积雪面积过半 但观测地段因某种原因而无积雪 则应在就近有积雪的 地方 选择较有代表性的地点测量雪深 雪压同 如因吹雪或其它原因使观测地段的积雪高 低不平时 应尽量选择比较平坦的雪面来测定 丘陵 山地的台站四周积雪达到记录积雪标准 但由于地形影响 测站附近已无积雪 存在时 雪深不测量 雪压同 相应栏空白 但应在备注栏注明 4 体积量雪器 4 体积量雪器 1 体积量雪器 见图 6 是测量雪压用的一种仪器 由一内截面积为 100 cm2的金属筒 小铲 带盖的金属容器和量杯组成 2 观测和记录 观测要求 观测要求 a 每月 5 10 15 20 25 日和月末最后一天 若雪深已达 5cm 或以上时 在雪 深观测 或补测 后 就在观测雪深 的地点附近进行雪压观测 雪深不 足 5cm 时 不观测雪压 如在规 定的观测日期 雪深不足 5cm 或 无积雪 而在随后的其它日子里 雪深达 5cm 或以上 或者在前一 天观测后 又因降雪 使雪深在一 图 6 体积量雪器图 6 体积量雪器 图图 7 7称雪器称雪器 工程水文学实验指导书 6 日间增加了 5cm 或以上时 则均须在该日 8 时观测 或补测 雪深后 补测雪压 b 观测雪 压应取三个样本 并求其平均值 作为该次雪压值 为避免下次在原地重复取样 应在取过 样本的地点作出标记 雪压的测定和计算 雪压的测定和计算 观测前半小时 把量雪器拿到室外 取样前 应把量雪器清理干 净 取样时 拿住把手 将量雪器垂直地插入雪中 直到地面 然后拨开量雪器一方的雪 把小铲沿量雪器口插入 连同量雪器一起拿到容器上 再抽出小铲 使雪样落入容器内 加盖拿回室内 等雪融化后 再用量杯测定其容量 取样时 要注意清除样本中夹入的泥土 杂草 所取样本不应包括雪下地面上的水层 和冰层 但应包括积雪面上或积雪层中的冰层 有这种情况时应在观测簿备注栏中注明 当雪深超过取样的量雪器金属筒高度时 应分几次取样 在取上层雪样时 注意不要破 坏下层雪样 雪压计算公式为 100 2 M cmgp M为样本重量 克 分母 100 为量雪器内截面积 cm2 例 某样本经融化后 水的容积等于 440 cm3 因 1 cm3的水等于 1 克重 M 440 1 440 克 所以 雪压 4 4 100 440 2 cmgp 记录时 将 M 值记入观测簿当日样本重量栏 见附表 p 值记入雪压栏 取一位小数 三次平均值填入平均栏中 3 维护 每次观测后 必须将仪器擦净 并防止金属筒的刀刃口变形 变钝 5 称雪器 5 称雪器 1 称雪器称雪器 见图 7 是由带盖的圆筒 秤和小铲组成的一种测量雪压的仪器 2 观测和记录观测和记录 观测要求 观测要求 同体积量雪器 雪压的测定和计算 雪压的测定和计算 观测前半小时 把称雪器拿到室外 每次取样前应先清洁称雪器 检查秤的零点 把带盖的空圆筒挂在秤钩上 使秤锤上的刻线与秤杆上的零线吻合 这时秤 杆应当水平 平衡标志是秤杆上的指针与提手正中缺口相合 如果秤的零点不准时 须移动 秤锤位置 使它平衡 并把秤锤的新位置作为零点 取样时 将圆筒 锯齿形的一端 向下垂直插入雪中 直到地面 然后拨开圆筒一边的雪 把小铲插到圆筒底沿下面 连同圆筒一起拿起 再将筒翻转 擦净粘在筒外的雪 把筒挂在 秤钩上 移动秤锤 直到秤杆水平为止 读出秤锤准线对应于秤杆上的刻度数 取一位小数 取样操作过程中的注意事项与体积量雪器同 雪压计算公式 m S M cmgp 50 9 550 2 工程水文学实验指导书 7 S 为称雪器圆筒内截面积 50 cm2 m 为秤杆刻度数 M 为样本重量 g 因秤杆上每一刻度单位 即十个小格 等于 50g 故 M 值用秤杆刻 度数 m 乘 50 而得 例 某样本秤杆刻度数 m 5 9 则 9 5 50 9 550 22 cmgcmgp 雪压 记录时 可将 m 值 秤杆刻度数 直接填入观测簿雪压栏 并求其三次平均值填入平均栏 样本重量栏空白不填 3 维护 维护 观测后必须将仪器擦净 秤杆上的两个三棱刀要经常保持清洁 涂油防锈 注意维护 锯齿圈 防止变形 四 蒸发量观测四 蒸发量观测 小型水面蒸发器和 E601B 型水面 蒸发器是观测水面蒸发量的仪器 水 文气象部门均可使用 1 小型蒸发器 1 小型蒸发器 小型蒸发器 见图 8 为一口径 20cm 高约 10cm 的金属圆盆 口缘 镶有内直外斜的刀刃形铜圈 器旁有一倒水小咀 为了防止鸟兽饮水 器口附有一个上端向 外张开成喇叭状的金属丝网圈 1 安置 1 安置 在观测场内的安置地点竖一圆柱 柱顶安一圈架 将蒸发器安放其中 蒸发器口缘保 持水平 距地面高度为 70cm 冬季积雪较深地区的安置同雨量器 2 观测和记录 2 观测和记录 每天 20 时进行观测 测量前一天 20 时注入的 20mm 清水 即今日原量 经 24 小时蒸发 剩余的水量 记入观测簿余量栏 然后倒掉余量 重新量取 20mm 干燥地区和干燥季节须 量取 30mm 清水注入蒸发器内 并记人次日原量栏 蒸发量计算式如下 蒸发量 原量 降水量 余量 蒸发器内的水量全部蒸发完时 记为 200 如原量为 300mm 记为 300 此种情况应 避免发生 平时要注意蒸发状况 增加原量 结冰时用称量法测量 其它季节用杯量法 用和蒸发器口径相配合的量杯 或称量法均 可 称量后应补足 20mm 的水量 如结冰后有风沙 在观测时 应先将器内冰面上积存的尘沙清扫出去 然后称量 称 图 8 小型蒸发器及蒸发罩图 8 小型蒸发器及蒸发罩 工程水文学实验指导书 8 量后 须用水再将冻着在冰面上的尘沙洗去 再补足 20mm 的水量 有降水时 应取下金属丝网圈 有强烈降水时 应随时注意从器内取出一定的水量 以防水溢出 取出的水量应及时记入观测簿备注栏 并加在该日的 余量 中 因降水或其它原因 致使蒸发量测定值成为负值时 记为 0 0 为使计算蒸发量准确和方便起见 在多雨季节应增设一个蒸发用的雨量器 这一雨量 器只在蒸发量观测的同时进行观测 如在观测当时正遇降水 在取走蒸发器时 应同时取走 该雨量筒中储水瓶 放回蒸发器时 也同时放回储水瓶 量取的降水量 记入观测簿蒸发量 栏中的 降水量 栏内 炎热干燥的日子 当降水停止后 这雨量筒内的雨量也应作补充观测记录 3 维护 3 维护 1 每天观测后均应清洗蒸发器 洗后要倒净余水 并换用干净水 冬季结冰期间 可 10 天换水 1 次 2 应定期检查蒸发器是否水平 有无漏水现象 并及时纠正 2 E 601 型蒸发器 2 E 601 型蒸发器 1 主要规格及技术参数 1 主要规格及技术参数 1 测针最大量程 70mm 2 测针最小刻度 0 1mm 3 蒸发桶器口直径 618 2mm 4 蒸发桶器深 600mm 5 溢流桶内径 196 1mm 6 电源 DC3V 7 环境温度 40 50 2 构造 2 构造 E 601B 型蒸发器 见图 9 主要由蒸发桶 围圈 溢流桶和测针等组成 1 蒸发桶 蒸发桶 是一器口面积为 3000 cm2且具有园锥底的玻璃钢园桶 园锥体部分的高度 8 7cm 蒸发桶口缘成里直外斜的刀刃形 在桶壁上装有测针插座观测时测针插在插座孔中 静水盒安装在桶内壁 冰期观测时可取下 极为方便 桶壁刻有红色水面线标志 指示蒸发 桶中在加水或取水后水面应保持的高度 红色水面线距器口 7 5cm 桶壁上嵌有溢流管 用 橡皮管和溢流桶相连接 以排泄蒸发桶内因暴雨而溢出的水量 2 围圈 2 围圈 是装置在蒸发桶外围的环套 用以减少太阳辐射及溅水对蒸发的影响 它 由四个相同的 其周边稍小于四分之一的圆周的弧形水槽组成 水槽用较厚的白铁皮制成 宽 20cm 内外壁高度分别为 137cm 和 15 0cm 每个水槽的外壁上开有排水孔 孔口下缘离 水槽底高度为 13 0cm 为防止水槽变形 在内外壁之间的上缘设有撑档 每个水槽均应按 蒸发桶的同样要求涂上白漆 围圈内的水面应与蒸发桶内的水面接近 3 溢流桶 3 溢流桶 用金属或其它不吸水的材料制成 它用来承接因暴雨从蒸发桶溢出的 水量 用量尺直接观测桶内水深的溢流桶 应做成口面积为 300 cm 2圆柱桶 不用量尺观测 的 所用的溢流桶的形式不拘 其大小以能容得下溢出的水量为原则 放置溢流桶的箱要求 耐久 干燥和有盖 须注意防止降落在胶管上的雨水顺着胶管流入溢流桶内 不出现暴雨的 工程水文学实验指导书 9 地方 可以不设置溢流桶 4 测针 4 测针 是应用螺旋测微器原理制成 见图 10 具有准确 简单 可靠的特点 测微螺杆借助于置紧螺丝固定于刻度盘上 旋动刻度盘带动测微螺杆旋转 使测杆在螺 丝套中作轴向移动 整个测针部件安装在蒸发桶外插座孔上 旋转刻度盘 则测针上下移动 使针尖接触水面 可使读数精确到 0 1mm 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 静水器用固定螺丝与插杆相连 可以上下调整其位置 恰使静水器底没入水 中 支架杆上下绝缘 针尖接触水面前无音响信号 当针尖一触水面 BG1产生基极电流 产生振荡 由音响器向工作者报以针尖触水信号 测得蒸发桶内的准确液位 5 音响器原理图 5 音响器原理图 音响器工作原理见图 11 3 安置 3 安置 E 601 型蒸发器 安置在观测场 内靠近小型蒸发器的地方 安置时 力求少挖动原土 蒸发桶放入坑内 必须使器口水平 桶外壁与坑壁间的 空隙 应用原土填回捣实 围圈与蒸 发桶必须密合 围圈与地面之间 应 取与坑中土壤相接近的土料来填筑土 圈 其高度应低于蒸发桶口缘约 75cm 在土圈外围 还应有防塌设施 可用预制弧形混凝 土块拼成 或沿土圈外围打入短木板桩等 各部分具体安装尺寸 4 观测和记录 4 观测和记录 每日 20 时进行观测 观测时先调整测针针尖与水面恰好相接 然后从游标尺上读出水 面高度 读数方法 通过游尺零线所对标尺的刻度 即可读出整数 再从游尺刻度线上找出 图图 11 音响器工作原理图 音响器工作原理图 图 10 E 601B 型蒸发器测针图 10 E 601B 型蒸发器测针 图 9 E 601B 型蒸发器结构图 9 E 601B 型蒸发器结构 1 音响器音响器 2 插座插座 3 测针测针 4 蒸发桶蒸发桶 5 围圈围圈6 橡皮管橡皮管7 溢流桶溢流桶 工程水文学实验指导书 10 一根与标尺上某一刻度线相吻合的刻度线 游尺上这根刻度线的数字 就是小数读数 如果由于调整过度 使针尖伸入到水面之下 此时必须将针尖退出水面 重新调好后 始能读数 蒸发量 前一日水面高度 降水量 以雨量器观测值为准 测量时水面高度 蒸发量 前一日水面高度 降水量 以雨量器观测值为准 测量时水面高度 观测后应即调整蒸发桶内的水面高度 水面如低 高 于水面指示针尖一厘米时 则需 加 汲 水 使水面恰与针尖齐平 每次加水或汲水后 均应用测针测量器中水面高度值 记 入观测簿次日的蒸发 原量 栏 作为次日观测器内水面高度的起算点 如因降水 蒸发器 内有水流入溢流桶时 应测出其量 使用量尺或 3000 cm 2口面积的专用量杯 如使用其它量 杯或台秤 则须换算成相当于 3000 cm 2口面积的量值 并从蒸发量中减去此值 遇测针损坏又无备件时 可用量杯量入或量出一定水量 使水面与指示针尖齐平 再根据量入或量出的水量换算 成蒸发量 冬季结冰期很短或偶尔结冰的地区 结冰时可停止观测 各该日蒸发量栏记 B 待 某日结冰融化后 测出停测以来的蒸发总量 记在该日蒸发量栏内 冬季结冰期较长的地区 整个结冰期停止观测 应将器内的水汲净 以免冻坏蒸发器 5 维护 5 维护 1 蒸发用水的要求 应尽可能用代表当地自然水体 江 河 湖 的水 在取自然水 有困难的地区 也可使用饮用水 井水 自来水 器内水要保持清洁 水面无漂浮物 水中 无小虫及悬浮污物 无青笞 水色无显著改变 如不合此要求时 应及时换水 蒸发器换水 时 换入水的温度应与原有水的温度相接近 要经常清除掉入器内的蛙 虫 杂物 2 蒸发器及其附属用具均应妥善使用 3 每年在汛期前后 长期稳定封冻的地区 在开始使用前和停止使用后 应各检查 一次蒸发器的渗漏情况和防锈层或白漆是否有脱落现象 如果发现问题 应进行添补或重新 涂刷 4 应定期检查蒸发器的安置情况 如发现高度不准 不水平等 要及时予以纠正 工程水文学实验指导书 11 实验二 流量测验 实验二 流量测验 一 实验目的一 实验目的 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 二 实验内容二 实验内容 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 10 m s 2 仪器的起转速 Vo 0 035 m 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 工程水文学实验指导书 12 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 四 仪器的安装与使用 1 安装流速仪 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型流速测算仪使用方法 1 面板操作键介绍 见图一 工程水文学实验指导书 13 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 工程水文学实验指导书 14 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 操作模式键 使显示器显示 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 操作模式键 使显示器显示 t XXX T 值状态 此时 T 值指示灯亮 按下位选键 显示器显示 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 工程水文学实验指导书 15 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 五五 仪器的使用注意事项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 仪器结构 仪器结构 1 外隔套 2 内隔套 3 球轴承 4 浆轴支部件 5 轴座支部件 6 并套支部件 7 磁纲座支部件 8 密封螺母 9 止紧螺钉 10 牛皮垫圈 11 身架 12 浆叶 13 浆套 14 轴承圈 15 弹簧垫圈 16 并紧螺钉 17 防水垫圈 18 信号支部件 19 连接螺钉 20 防松螺钉 21 锥头螺钉 工程水文学实验指导书 16 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 工程水文学实验指导书 17 工程水文学实验指导书 18 实验三 河道水位 流量数据处理 实验三 河道水位 流量数据处理 一 实验目的一 实验目的 掌握河道月 年平均水位的统计和应用临时曲线法推求指定日期日平均流量的方法 二 实验内容二 实验内容 1 统计某站 1980 年月 年平均水位 2 用临时曲线法推求某站指定日期的日平均流量 三 实验材料三 实验材料 1 某站 1980 年逐日平均水位表 见表 1 2 某站 1980 年实测流量成果 见表 2 3 某站 1980 年部分水位摘录表 见表 3 表 1 某站 1980 年逐日平均水位表 表内水位 冻结基面以上米数 0 000m 大连基面以上米数 m 日 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1 1051 18 1050 53 1051 49 1050 33 1050 96 1053 97 1053 97 1054 06 1053 90 1053 92 1052 38 1050 57 2 1051 18 1050 46 1051 40 1050 33 1051 05 1054 04 1053 94 1053 97 1053 91 1054 12 1052 09 1050 60 3 1051 01 1050 46 1051 48 1050 35 1051 08 1054 07 1053 87 1054 12 1053 97 1054 16 1051 99 1050 98 4 1050 90 1050 51 1051 69 1050 34 1050 75 1053 99 1053 84 1054 05 1053 91 1054 15 1051 84 1051 45 5 1050 89 1050 61 1051 85 1050 35 1050 79 1053 99 1053 83 1053 93 1054 02 1052 81 1051 45 1051 94 6 1050 90 1050 72 1051 79 1050 36 1051 12 1054 02 1053 89 1053 65 1053 92 1051 57 1051 35 1052 16 7 1050 94 1050 79 1051 76 1050 27 1051 13 1054 02 1053 93 1053 48 1053 89 1051 55 1050 93 1051 91 8 1051 00 1050 81 1051 76 1050 27 1051 13 1053 98 1053 90 1053 38 1053 96 1051 67 1050 71 1051 92 9 1051 07 1050 82 1051 76 1050 44 1051 07 1054 01 1053 94 1053 37 1053 89 1051 75 1050 68 1052 00 10 1051 13 1050 84 1051 71 1050 57 1053 02 1053 99 1053 98 1053 49 1053 92 1052 20 1050 69 1052 11 11 1051 13 1050 89 1051 60 1050 63 1053 80 1054 02 1053 95 1053 67 1053 94 1052 35 1050 74 1052 32 12 1051 14 1050 94 1051 58 1050 86 1053 96 1054 02 1054 00 1053 72 1053 92 1052 41 1050 72 1052 28 13 1051 15 1051 07 1051 62 1050 60 1054 04 1053 98 1054 01 1053 74 1053 95 1052 55 1050 67 1052 29 14 1051 15 1051 18 1051 71 1050 52 1053 81 1054 05 1053 99 1053 80 1053 98 1052 65 1050 55 1052 30 15 1051 10 1051 26 1051 71 1052 12 1053 78 1054 05 1053 93 1053 79 1053 96 1052 68 1050 52 1052 33 16 1051 10 1051 24 1051 60 1053 48 1053 65 1054 05 1053 93 1053 75 1053 93 1052 56 1050 55 1052 33 17 1051 11 1051 19 1051 58 1053 66 1053 67 1053 97 1053 90 1053 75 1053 93 1052 55 1050 61 1052 24 18 1051 12 1051 22 1051 60 1053 71 1053 97 1053 93 1054 00 1053 82 1053 96 1052 61 1050 64 1052 11 19 1051 07 1051 29 1051 66 1053 72 1054 07 1053 91 1053 96 1053 90 1053 97 1052 68 1050 64 1052 10 20 1051 03 1051 30 1051 64 1053 71 1054 06 1053 91 1053 94 1054 00 1053 91 1052 70 1050 68 1052 11 21 1051 02 1051 28 1051 63 1053 72 1054 08 1053 87 1053 84 1053 93 1053 94 1052 66 1050 83 1051 98 22 1051 01 1051 27 1051 65 1053 70 1054 08 1053 85 1053 65 1053 93 1053 98 1052 65 1050 72 1051 64 工程水文学实验指导书 19 23 1051 00 1051 32 1051 59 1053 44 1054 06 1053 87 1053 91 1053 93 1053 90 1052 69 1050 60 1051 39 24 1051 01 1051 39 1051 49 1053 71 1054 10 1053 94 1054 00 1053 91 1053 99 1052 58 1050 62 1051 38 25 1051 01 1051 45 1051 49 1053 69 1054 10 1054 00 1053 91 1053 89 1053 89 1052 44 1050 63 1051 58 26 1050 94 1051 51 1050 93 1053 59 1054 07 1054 01 1053 87 1053 90 1053 97 1052 44 1050 68 1051 83 27 1050 88 1051 53 1050 36 1052 46 1054 11 1054 00 1053 97 1053 86 1054 03 1052 48 1050 60 1051 91 28 1050 92 1051 54 1050 35 1050 79 1054 00 1053 96 1053 99 1053 93 1054 09 1052 45 1050 65 1051 79 29 1050 91 1050 34 1050 90 1054 03 1053 95 1053 90 1053 89 1054 04 1052 49 1050 55 1051 70 30 1050 76 1050 30 1050 81 1054 02 1053 94 1053 92 1053 85 1053 97 1052 50 1050 57 1051 83 31 1050 63 1050 29 1054 04 1054 07 1053 89 1052 51 1052 09 表 2 某站 1980 年实测流量成果 实测时间 起止 断面 面积 流速 m s 水深 m 实测 号数 月 日 时分 时分 断面 位置 测验 方法 基本水尺 水位 m 流量 m 3 s m 2 平均最大 水面 宽度 m 平均 最大 水面 比降 10 4 112 9 13 8 00 9 00 基 流速仪498 16108 123 0 88 1 22 245 0 50 1 70 113 15 15 30 16 30 基 流速仪498