水文與水資源學實習報告

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一、實習時間：**年10月19日～10月21日

二、實習地點：**市**縣**水保站、**縣水文站

三、實習目的：

1、了解和掌控水文觀測的常用方法和手段，在條件允許的狀況下實地觀測和動手操作;

2、依據所學專業知識，分析當地的徑流常設計的優缺點，了解水土保持的基本工作內容及其進展前景;

3、試驗分析不同植物的截留，和土壤下滲狀況。

四、實習方法：

實地考察：觀測水保站和水文站的水文觀測設施，聽老師和技術人員講解其觀測對象和運用方法。實際測量：在水文站里用現有條件測量了河水的流速。查閱資料：查閱書籍，了解了更多的水文測量的方法。

五、實習內容：

(一)水文觀測的常用方法

水文觀測是《水文與水資源學》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許多的掌控。水文觀測的對象包括許多方面，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。

對大面積區域進行降雨觀測需要依據區域的外形、地形、面積布設較多的點，以取得一個流域的平均降雨資料。最簡約的計算一個流域的降水量的方法是算術平均法，適用于雨量器分布勻稱密集的狀況。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，最末依據公式即可計算得出。

傳感器測雨：雷達覆花面廣，并具有高度的'時空辨別技能，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，衛星可以測定地球上廣闊面積的降雨量。這些方法在國外運用的較多。

2、樹冠截留

截留包括許多過程，主要是樹干流和樹冠截留。一般不徑直測定，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(mm)p干——樹干流(mm)

降雨量和林內降雨的測量方法已經做了表達，現在介紹樹干流的測定方法：

樹干流指沿著枝條和分枝流淌并最末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松軟花做成槽狀，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潔凈莖流流量，再依據其樹冠投影面積，即可換算得出樹干流p干。

最末：i=p-p林內-p干

3、蒸發：

蒸發是水轉化為水蒸氣的過程，一般是作為液態水損失來測定。為了估算可能的蒸發量大小，和作為實際中水面和植物的蒸散的系數調整，現在普遍運用蒸發器，其規格也有多種，林大氣象站中的為圓形，直徑1.21m，0.255m深，水平設置。

土壤含水量及其蒸發：測量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，稱重法徑直測出。依據土壤含水量的改變過程可以估算土壤蒸發量。土壤蒸發器是一種用來觀測土壤蒸發的設備，直徑0.5到2.0m，填有土壤，種有植被，與四周隔離起來，使下滲量為零，這樣，測得的重量差即為土壤含水量的改變。土壤蒸發器要求土壤和植被的樣本要保持不變，即與四周花中的一樣。

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。對蒸騰作用的徑直觀測，一種方法是切斷植物的一端沉醉在水容器內，觀測水的上升量。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，清晰土壤顆粒后，把它完整地放入一個鐵絲網底的花內，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：

入滲是水分循環的一個重要過程，測定比較繁復，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汲取水分的速率。入滲儀有多種類型，如環狀或筒狀入滲儀，噴水入滲儀，張力入滲儀，分別針對不同的討論對象和系統。噴水式入滲儀是用來模擬自然降水的性質，例如雨滴大小分布，雨滴沖擊速度，產生連續勻稱的雨滴，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自然河槽的流量，也是水循環的組成部分，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：①取得高于某一基準面的連續的水位資料;②建立水位和流量關系曲線;③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肯定距離的三個永久水準基點相互參證。

測流斷面的選擇原那么是，在大洪水發生時也也能進入現場，水流始終被掌握在河槽里，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。測流處不肯定和自記水位計在同一地點，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。對于寬敞的沙質河槽，靜水井需要置于距主流肯定距離的岸灘。

流量測驗：測站的流量是通過對水位計四周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，流速儀掛在用絞車掌握的纜索上，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0.6m水深處。通常在水深小于0.76m時以0.6m水深處代表平均流速，當水深大于0.76m時取0.2m和0.8m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：①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.②質量表達法：泥沙干重與沙和水的總重量之比，sw=ws/w.③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37.6kg/m3。

為了對河流的泥沙含量進行觀測，常選擇較長的穩定勻稱的河段，在掌控泥沙的特性之后，運用相關儀器，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：在自然河道中，含沙量隨季節、泥沙來源以及漲水或退水過程而改變，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與點流速的乘積。由于水流流速在水面處為最大，而含沙量那么在接近河床處為最大，所以輸沙率的計算需要在全斷面內積分，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=0.0864qcs

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，由回來分析求得。

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。然而并不是流域內全部的被沖刷起來的顆粒均能達到流域出口，有更大量泥沙那么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(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。標準的徑流小區規格為22×5m，坡度9゜。實際當中也可以依據討論地區的的坡度、坡長、土壤等狀況作適當調整。在布設徑流小區時留意應盡量使長邊垂至于等高線，短邊平行于等高線。

徑流場由愛護帶、護埂、承水槽、導水管、觀測室等幾部分組成。水保站里的徑流小區相對集中，設置了許多對比組。參觀時發覺，對比組設置合理，一組的試驗區數目有為2區，有的為4區，每一組較為集中，方便對比觀測，但是我們也發覺其中有不合理的地方，如區與區之間缺少愛護帶，這樣的話對于有林地和無林地的