工程水文计算实习报告

工程水文计算实习报告班级：水保14-1班学号：140214101姓名：张鹏实习目的：验证并熟练运用所学理论知识；学习水文学的各种调查方法与相应的技能；分析各种水文现象的相互关联；实习内容：1.怀柔潮河河段自然断面测流；2.北京郊区河溪利用方式与评价（定性+定量）；一、实习安排2016年9月28日前辛庄水文站参观学习，了解水文站的基本组成以及日常工作，进行自然断面测流实验2014年10月14日了解白河的基本情况和溪流利用方式调查的基本方法，安排白河调查的任务二、实习目的及意义2.1了解和掌握水文观测的常用方法和手段，增强实地观察和动手操作的能力；在水文站里采用流速仪和自制浮标的方法测量河水流速，并简要分析；2.2了解水文站的基本工作，掌握水文站的基本组成。学习水文站常用的水文观察方法；2.3对河流调查进行实际的操作，了解河流利用调查的基本流程和方法；三、实习内容3.1水文站参观与规则河流断面测流3.1.1实习地点简介前辛庄水文站位于北京市怀柔区。怀柔区前辛庄水文站是怀柔水库的入户站，其流域面积为332km2。最大流量为1972年（洪水将水文站冲毁）估测的1760m3/s，1998年实测的5453m/s。7•21时，降水量150mm在测流时，对于小流域，使用流速仪；对于大流域，使用浮标测流法；对于特大流域，使用比降面积法（上下比降断面，用糙率计算）。在测含沙量时，需要先取样，再根据公式推输沙率。水质监测方面，水文站使用物理观测方法，只负责取样，将数据送至水文总站。使用自计式雨量计（上弦或者电池）测量降雨，一天一张纸。该雨量线每到10ml就降下来一次（产生虹吸效应），在读图时，降雨量线斜率陡，则雨强大；若降雨量线密度大（线密），则雨量大。（图为实习捕获的黄辣丁）使用前还要标定虹吸式雨量计，更正数据，校订时间和降雨量。根据这些数据，测站的工作人员们就可以预测降雨，并将信息发至防汛办公室。以前用电码发送，现在用网络填报系统，十分方便。水文站测得多年的数据有净流量、洪峰流量、枯水期时间等。对航运、灌溉等有重要作用，在南方可防止船舶搁浅；在北方可以防止水太少不能灌溉的现象发生；对于水土保持的意义，则为通过水土流失治理，得知该流域的水量、水质、水文过程有哪些变化，评价沟道流域治理的效益。因而前辛庄水文站就是一个“把脉江河，服务社会”的国家基站，获得对国家有很大用处的基础数据。3.1.2实习过程利用水文站标准断面进行流量测定：选择河道比较平直、河床比较稳定、断面比较规则、水流较为平稳的地段。（一）断面测定过水断面测量，包括水深测量和测深垂线起点距测量，主要是测量过水断面的大小。我们组在断面上布设了五个点，断面两边边坡到达水下处各有两个点，中间布设三个点（如下面断面图）断面12345面积（m^2)0.220.730.360.690.2（二）流速仪测流速总体上要遵照在什么地方测水深就在什么地方测速的原则。首先要布设观测断面(上一步已做)由于此处水深较浅，所以可以采用一点法，要是水深的地方，可以采用三点法、五点法、十一点法等。采用一点法时，在测水深的每一处测量离水面0.6倍深度处的流速值作为该断面的平均流速。具体操作是在某一点处放置水尺，测出水深H，然后在0.6H处放置流速仪（河流中由于水的流动，具有一定的推力，使之不断向前推进，流速仪浸入水流的部分是类似风速仪的装置），每次读数即为流速流速仪测流速水深（cm)38.53837.83734.9距水面0.6h(cm)23.122.822.6822.220.94V（m/s)0.2450.2640.2480.2750.196（三）用浮标法测定流速选取一段河床，平均划分为上、中、下三段，中段作为测流段面，上下断面作为控制断面，同时在河床上段上方选取合适位置作为浮标投放断面（选择标准：便于上游观察者计时，若浮标距上段较近投放，观察者很容易错过浮标流到上段面的时间，导致测出的流速不准确，所以选取时应考虑留给上游观察者较为充分的时间观察与计时）。在浮标投放断面将浮标扔到水里，浮标就会沿着水往下走，走到上段面的时候，上端面有观察者，当浮标到达上段面时，开始计时，浮标顺水流下，流到中段面时，由于水流作用影响，浮标流动的位置不确定，可能偏左，可能偏右，也可能在中间，中断面的观察者须观察浮标的位置，估一下浮标距岸边的距离，我们通常将这个距离叫起点距。浮标再往下流，流到下段面时，下段面的观察者记录时间，这样从上段面到下断面的距离可知，时间可知，流速即可求得V=S/T。而这个流速指的是从中断面上看的距岸边对应距离的流速（例如30cm的流速、50cm的流速），有了这些距离及其所对应的流速，即可画出整个断面的流速线；同时再测水深（例如30cm处的水深、50cm处的水深），水深可以用断面积水深曲线查的，这样即可画出流速断面分布图和水深断面分布图，将这两个图用测深垂线分开就是一个一个的梯形，用流速乘上每个梯形的面积，得出每一部分的流量，累加起来就是整个断面的流量，即是浮标测流法的全部过程。V=上下观测断面间的距离L/浮标从上断面到下断面经历的时间S实验数据：浮标法测流速浮标距离（m)用时(s)V(m/s)平均速度（m/s)1824.730.3290.2892830.080.2663829.360.272（四）流量计算断面流量等于断面上各部分流量之和。Q=Q1+Q2+……+Qn=V1f1+V2f2+……+Vnfn式中Q--为观测断面的流量Q1,Q2……Qn--为部分断面的流量fi,f2……fn--为部分断面面积流速仪:Q=0.564浮标法:Q=0.636(浮标系数为0.564/0.636=0.887)3.2河流利用调查方法及评价方法（评价标准）3.2.1实习地点简介白河峡谷是从延庆区东北旧县境内的白河堡水库，经过怀柔，流向密云水库的河流大峡谷。峡谷的上半段是白河堡水库到怀柔汤河口。这是一处原始风貌保存相当完整的自然峡谷，与永定河官厅峡谷和拒马河峡谷并称“京都三大峡谷”，而白河峡谷因其壮丽的风景，更有“百里画廊”的美誉。白河峡谷是一处原始风貌保留相当完整的自然峡谷，被形容为“百里画移动图片廊”。峡谷沿途村落相对稀少。3.2.2实习仪器用品1、图件资料（地形图、土地利用等）2、皮尺、罗盘、烧杯、测绳、秒表、pH试纸、温度计3、水质测定试剂盒（溶解氧等）4、调查表格3.2.3调查内容及方法调查内容所涉及的指标分为定性、定量两方面指标：1、定性评价：小组内调查人员通过实地调查，以评价标准为准则，对所调查样点的定性指标进行投票，将所得票数居多的结果作为调查结果并记录。评价标准包括：（1）地貌特征：河床动态变化：河水覆盖河床面积A、100%B、75%—100%C、25%—75%D、小于25%两岸土地利用：A、林地无人为生产、活动B、农田及林地C、农田交通无林地D、建筑用地岸坡结构：A、天然植被护岸B、长草堆石，存在人为护岸，但已有很好的恢复效果C、长草堆石，未出现恢复效果D、浆砌石、干砌石（2）生态特征：岸坡植被覆盖：A、大于90%B、70%—90%C、30%—70%D、小于30%底栖生物生境条件：A、大于50%B、30%—50%C、10%—30%D、小于10%（3）水文特征：气味：A、无味B、微腥C、微臭D、腥臭流速多样性：A、天然跌水，急流，缓流等形式B、A项减少，人工规则性跌水开始出现C、A项消失仅小规模跌水，流速缓慢且基本一致D、无A，流速为0清澈程度：A、无色透明少量天然杂质B、基本无色，少量泥沙，仅不到10%被浮游物覆盖C、有色轻微混浊，覆盖10%—30%D、浑浊，富含厌氧型藻类2、定量评价：以每250米一个调查样点，如遇突发情况则加测一点的原则，将对调查样点所测数据记录于调查表格之中。河流的平面型态：每250米记录一次河流的平面型态，分为直线、弯曲、分叉三种，填于表内。河流剖面形态：每250米记录一次河流剖面形态，分为V型、U型、梯形、不规则。河宽：每250米目测一次河道的宽度，或利用河道上的过河桥用皮尺或测绳测量一次河道的宽度。水宽：每250米目测一次河道水面的宽度，或利用河道上的过河桥用皮尺或测绳测量一次河道水面的宽度。流速：采用浮标法，每隔100米测一次流速，在100米河道上选择上、中、下三个观测断面及浮标施放断面，所选择的测量河道应比较顺直，河宽、水深应该无大的变化。上、下断面的间距一般为河宽的4—5倍，用秒表测出浮标由上断面到下断面的时间T，除上、下断面的间距L，即为该河段的水面流速V。浮标所测流速为水面流速，一般比断面平均流速大，所以在使用时要乘以一个浮标系数f=0.8。因此实际流速为：V=f*（L/T）米/秒。护坡材料：每隔100米调查一次河道护坡的材质，如干砌石、浆砌石、土质护坡或其他。水质：每隔100米测量一次水质情况，测量指标包括pH值、溶解氧，操作方法按照试剂盒中的使用说明操作，主要是比色法。缓冲带植被宽：卷尺测量。人造水利工程措施个数：统计人造水利工程措施的种类与个数。有遮蔽水面占水宽比：调查人员在测量水宽的同时，利用卷尺测量水面周边投射的阴影宽度，并在室内进行计算。植被缺口个数：统计所调查样点的植被缺口个数，并进行统计。水温：调查人员将酒精温度计直接插入水体，静待1分钟后，迅速拿出读数。河溪两岸土地利用方式：休憩、农田、交通、建筑等。河岸带植被调查：与调查断面相对应的河岸带中，每隔250米设置一个10米宽的样带测量乔木，了解树种后，用塔尺调查乔木的高度，记录乔木的种类和株数。对于灌木，设置5米宽的样带，目测灌丛的覆盖度，种类和株数。在5米宽的灌木样带中，设置1个1m*1m草本样方，记录其覆盖度。3.2.4实习结果表1.白河定性调查表编号地貌特征生态特征水文特征河剖面形态河床动态变化两岸土地利用岸坡结构岸坡植被覆盖底栖生物生境条件气味流速多样性清澈程度1梯形BBBCABBC2U+VBBBCABA/CC3U+VBBBBABCC4U+U+UCBBBABCC5UCBBBBBCB6梯形CBBBABCC7梯形CBBAABCB8梯形DBBBCBCB9梯形CBABABCB10UCBAABBCB11U+梯形BBABABC+DB12UBBABABCA表2.白河定量调查表编号地貌特征生态特征水文特征水宽河宽人造水利工程措施个数缓冲带植被宽度有遮蔽水面占水宽比植被缺口个数流速（m/s）水温(℃)pH溶解氧(mg/L)1435118.32%80.161661.42455313.35%50.791671.83475516.810%20.8615.571.34415624.415%10.7041661.651011110.540%40.5716.572.26204313.545%10.5167.52.57314014.850%10.2516.571.581337011.253%30.315.562.592338011.018%00.23166.52101424010.030%20.351671.51114+83115.631%30.2816.171123544093%20.4216.571.5表3.白河调查补充表编号土地利用方式河流平面形态河流剖面形态乔木（10*10）灌木（5*5）草本（1*1）盖度护岸方式左右种类株数到岸距离种类株数1AC直线梯形杨树66无080%C2AC分叉U+V13721%A3AC分叉U+V杨树718无40%A4AC分叉U+U+U杨树59榆树160%A5AC分叉U杨树臭椿3/216榆，柳，荆条2/1/185%A6AC直线弯曲梯形杨，柳1/10无050%A7AC分叉梯形杨310无070%A8AC不规则梯形柳24无080%A9AC弯曲梯形柳61无090%A10AC直线U柳21无080%A11AC直线U+梯形柳20无050%C12U3.2.5实习结果分析定性调查分析：河流的河床部分占据河道面积较低，大约为25%-75%左右。河流的左岸为公路，右岸为山地。乔木以柳树、毛白杨为主，灌木主要为荆条，榆树，草本植物为芦苇。河流内有鱼生长，底栖生境良好。河流水流无气味，但是受到人为活动的影响河流形成了多个新滩。河流水流随着河床宽度变化呈现多样性变化，河流水流整体偏清澈。定量调查分析：河流的水面宽受到人工改造的影响，变化比较大。最宽处为56m，最窄处为11m。而河宽整体保持在30-50m左右变化。河道上人工水利设施较多。在河流的右岸有较窄的植被缓冲带，大约宽度为10m。河流上植被生长较为良好，有植被遮蔽水面占40%。植被缺口数也较少，所以在该段河流上植被生长良好，水土流失情况较弱。利用浮标测流进行了流速的测定，受到河流的弯曲程度和形态变化的影响。速度变情况较大，最大为0.86m/s最小为0.16m/s。同时形成的几个较为小的池塘，池塘内流速为0m/s。调查时间为10月左右，河流水温大致为16℃左右。通过快速检验盒对河流内的基本水质指标进行了检测，初步了解了河流水质情况。河流PH保持在7，而河流的溶解氧受到影响较大最大为2.5最小值为1。河流补充调查表：河流大致以直线走向和分叉走向为主，调查河流段前半段主要是直线走向，后半段多分叉，甚至形成小池塘。剖面主要为梯形和U形，主要也是受到人为的影响。河流两岸植被生长状况良好草本植被覆盖度约为80%左右。左侧护坡因为上方为公路，所以均为浆砌石护坡类型。右侧为山地，植被生长良好。10*10m样方的乔木数为5株左右，而5*5m的灌木样方中灌木很少。3.2.5思考题怀柔区的河溪利用方式：共有九大类，分别为：捕捞，养殖，耕种，筑坝，灌溉，水库，旅游，引水，采石。具体情况：1）沿河溪耕种，种植作物以玉米，蔬菜，以及板栗为主，其中板栗主要以经济林的形式分布于距离河道较近的山坡上。2）饲养与捕捞，根据饲养源与捕捞源不同分为两类，一类直接在天然河道中捕捞，另一类则在人工修建的水库中或引水而成的鱼塘中养殖并捕捞。饲养的品种以鸭类，鹅类以及虹鳟鱼为主，这主要得益于怀柔地区河水矿物质含量高且水温恒定适宜。3）引水，目的主要是解决当地居民的用水问题，以及方便农地的灌溉。4）修建水坝，同时打造人文景观，发展有当地特色的旅游业。5）兴修水库，保证怀柔区农业生产用水及灌溉以及北京城区城市生活用水。2.怀柔区河溪利用方式的演变趋势：保持传统产业，摒弃破坏生态平衡及植被的产业，发展旅游业等第三产业。耕种河边两侧土地、修渠坝以引水灌溉庄稼和经济林是怀柔区农村长期以来的利用方式,而且怀九河与怀沙河的板栗文化还需要河水的进一步浇灌才能得以加深和加厚,因而耕种与灌溉两种方式将作为传统的河溪利用方式被保存下来,并可以长期发展。随着地方环保行动的加强和居民环境意识的提高,电器捕鱼将会因为破坏生态平衡而渐渐衰退;开挖干枯河段的河床卵石会破坏河岸带和河流阶堤上天然植被,将会被取缔;在河溪上养殖鸭鹅成为一种传统而保存,而养殖虹鳟鱼将作为怀柔区的特色品牌而兴起,并渐渐形成规模化。资料表明怀柔区虹鳟鱼养殖实现了种苗供应覆盖面、商品产量、销售量三个全国第一。修水库和引自来水将因生产的发展和生活的需要而得到