兰村水文站实习报告

1、无一、实习时间：2011 年 10 月 11 日二、实习地点：山西兰村水文站，汾河二库天气：阴转雨三、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、兰村水文站简介：经工作人员介绍，我们得知，兰村水文站处汾河中上游，位于太原市西北22.5公里的上兰村， 地理坐标为东经11226， 北纬3800.该站设立于1943年 5 月，1945 年 9 月停测，1956 年 4 月重建，是我省设立较早水文站之一。50年来每年向国

2、家提供上万组水文水资源数据， 为我省的国民经济建设特别是太原市防汛抗旱做出了积极的贡献。此站是我国重要的水文站， 常年承担雨、 水测报任务。 常规检测项目有水位、流量、含沙量、泥沙颗粒分析、蒸发、降水量、水温、气温、冰清、地下水等。断面上游 13 公里处建有大型水利工程枢纽汾河二库， 还有著名兰村泉出露，天然条件下，多年平均流量 4.2 /s,目前泉水已接近枯竭。本站多年平均降水量 491.4mm,最大 767.6mm。 本站控流面积 7705 平方公里，流域平均宽度 36.1 公里， 实测期内多年平均流量 14.3 /s， 瞬时最大流量 1950/s，历史调查洪水洪峰流量 4500 /s。五

3、、测量仪器学习1.E601 型蒸发器：深 60cm，上圆柱下圆锥的结构，底面积 3000cm，配有专用测针（游标卡尺原理）精确到 0.1mm，当针尖接触到水面便发出报警声，记录读数。每天早上 8 点观测一次，通过计算两天的读数差计算蒸发量，以应用于水量平衡计算。周围几个槽起保护作用，溢出的水通过溢流孔进入溢流桶。主要作用是通过多年的资料得出大无致趋势。2. 20cm 口径蒸发器：通过称重得出相关数据。蒸发量较大，误差也大，直接放在台秤上称得蒸发量，用于地面观测，安装在距地面 70cm 的高度上。3.虹吸式雨量计 DSJ2：自动记录液态降水物的数量、强度变化和起止时间的仪器。由承雨器、虹吸、自记

4、和外壳四个部分组成。 在承雨器下有一浮子室， 室内装一浮子与上面的自记笔尖相联。雨水流入筒内，浮子随之上升，同时带动浮子杆上的自记笔上抬， 在转动钟筒的自记纸上绘出一条随时间变化的降水量上升曲线。 当浮子室内的水位达到虹吸管的顶部时， 虹吸管便将浮子室内的雨水在短时间内迅速排出而完成一次虹吸。虹吸一次，雨量为 10 毫米。如果降水现象继续， 则又重复上述过程。 最后可以看出一次降水过程的强度变化、起止时间，并算出降水量。每日早八点换纸，纸张横坐标为时间，纵坐标为雨量。4. 流量流速测量浮标法：考虑风速，不同站不同系数，本站为 0.85。上中下三个断面平行，标志针对应对对面的标志牌，当水流较大时

5、用浮标测流速，把高粱杆捆绑成十字架作为浮标，用浮标投放器投放，将水面宽度平均分开，岸边和河中心分别多次投放测算，一般在白天使用，夜晚使用时要绑上火把。测量方法测量方法：在上断面通过浮标投放器投放浮标，此时工作人员发出信号，中断面开始计时，记录浮标通过中断面的位置和到达下断面所用的时间，浮标流速就是上下断面的距离与所用的时间之比，从而计算出流速，再利用面积乘以流速得到流量。此河流上、下断面 150 米，中断面 75 米，河宽 140 米。另外，工作人员利用瞄准仪观测浮标。A 为河流上断面、 B 为中断面、 C 为下断面。 AC 之间距离 150m，B 是中点。无螺桨式流速仪：测流速时，由水力推动

6、旋桨式转子流速仪旋转，内置信号装置产生转数信号 n=总转速总历时。 蜂鸣器 20 圈蜂鸣一次， 用秒表计时。放在顺水流，离水面 0.6m 处。5.框式温度计：精确到 0.1或 0.2。早 800 测量。在中断面和基本水尺断面测量。 水深1m 时在1m 处测量，水深1m 时在半深处，不少于 0.5m，不接触河底。把观读的水温及时记录在专用表格内。日平均水温的统计：一点法采用两次测温的平均值法测该日的日平均水温值。 采用两点法或多点发测温记录资料， 利用算术平均法统计出该次的河水温度，然后两次河水温度的平均值为该日的日平均水温度值。月、年的河水平均温度。月内日平均水温的平均值，为该月的月平均水温、

7、一年内平均水温的平均值，为该年的年平均水温。同样的办法，可以统计出如下特征值： 多年平均水温和正常年平均水温；历年最高、最低河流水温。6.测泥沙含量比重瓶测量时，须将河水充分搅匀后灌入瓶中。 通过称重，得出水中泥沙与水的重量之比可算出河水的含沙量。无六、实习内容：（一）水文观测的常用方法水文观测是水文水利计算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

8、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：雷达覆盖面广，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

9、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IP 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材料做成槽状，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，即可换算得无出树干流 P 干。最后：I = P P 林内P 干3、蒸发：蒸发是水转化为

10、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

11、不变，即与周围环境中的一样。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圆筒内，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，

12、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。无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：取得高于某一基准面的连续的水位资料；建立水位和流量关系曲线；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

13、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

14、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最大，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

15、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：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 .质量表达法：泥沙干重与沙和水的总重量之比，Sw=Ws/W.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，是世界上含沙量最大的河流，其年平均含沙量为 37.6kg/m3。无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

16、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最大，而含沙量则在临近河床处为最大，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

17、：CsaQb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 225m，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

18、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。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