《水文与水资源学》实习解析.ppt

1、实习目的 实习内容 2.1 降水量的测定 2.2 坡面径流量的测定 2.3 小流域径流泥沙观测 2.4 自然断面测流 2.5 枯枝落叶层水文作用的测定 2.6 土壤含水量的测定 2.7 土壤孔隙度及容重的测定 2.8 土壤饱和导水率的测定 2.9 蒸发散量的测定 实习地点 实习注意事项,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、通过对野外系列、典型的水文现象观察、认识、描述和分析，不仅获得感性认识，掌握野外工作方法和技能，同时加深对本专业所学基础理论、知识和方法的理解，培养学生专业性的思维与分析能力； 3、通过野外实践锻炼，了解团队协作的重要

2、性，开阔眼界，激发专业兴趣。同时增强体质，适应野外工作环境。,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、水位等。 查阅资料： 查阅书籍，了解了更多的水文测量的方法。,实习内容,2.1 降水量的测定 林外降雨的测定方法、测定仪器 用雨量计观测，主要仪器有雨量筒、虹吸式雨量计、翻斗式雨量计。 林内降雨的测定方法、测定仪器 网格法 受雨器法 树干流的测定 用不透水的柔软材料作成槽状（承接槽），螺旋形地环绕在树于基部，并用塑料管将树干茎流导入测量装置,2.2 坡面径流量的测定,（1）径流场的选择

3、 （2）径流场的组成 （3）径流场的布设 （4）径流量观测方法 （5）径流量的观测仪器 （6）泥沙取样方法 （7）泥沙测定方法 （8）径流量及冲刷量的计算方法,（1）径流场的选择 径流场应选择在地形、坡向、土壤、地质、植被、地下水和土地利用情况有代表性的地段上。 坡面尽可能处于自然状态，不能有土坑、道路、坟墓、土堆等影响径流流动的障碍物。 径流场的坡面应均匀一致，不能有急转的坡度，植被覆盖和土壤特征应一致。 植被和地表的枯枝落叶应保存完好，不应遭到破坏。 径流场应相对集中，交通便利，以利于进行水文气象观测，同时也利于进行人工降雨试验。 （2）径流场的组成 保护带、护埂、承水槽、观测室,（3）径

4、流场的布设 根据地形条件、实验内容、人力状况确定径流场的数目，集中布设。以便于观测和管理。同时，布设一组对照小区。 （4）径流量观测方法 流观测方法可根据径流场可能产生的最大、最小流量选定，一般常用的方法有体积法、量水计法、溢流堰法、混合法 （5）径流量的观测仪器 水尺、浮子式水位计、超声波水位计、量水计、分水箱,2.2坡面径流量的测定,（6）泥沙取样方法 泥沙的取样方法最为常用的是在观测室蓄水池或流水中人工取样，或利用泥沙自动取样测定含沙量。取样器可以采用瓶式或其他形式. 用体积法观测径流时可在雨后一次取样，取样前先测定蓄水池中的泥水总体积，然后对泥水进行搅拌，分层取样。 （7）泥沙测定方法

5、 取样后在室内过滤、烘干、称重，计算泥沙含量。,2.2坡面径流量的测定,（8）径流量及冲刷量的计算方法 净水率（kg/l）=（泥水量干泥重）/泥水样体积 净水量（kg、l）=净水率泥水总量 径流量(mm)=净水量/径流小区面积 径流系数（）径流量/降雨量100 净泥率（kg/l）干泥重/泥水样体积 净泥量净泥率泥水总量 冲刷量（kg/ha）净泥量10000/径流场面积（m2）,2.3小流域径流泥沙观测,研究流域的选择 研究流域的部署 量水断面的选择 量水堰的结构 水位测定 流量计算 泥沙取样与处理,研究流域的选择 根据研究目的，选择自然条件和土地利用情况有代表性的流域，并选择对比流域。研究流域

6、必须是闭合流域。 研究流域的部署 在总体规划部署时，应按大流域套小流域、综合套单项、大区套小区的原则。在小流域的研究方法上，采用单独流域法（流域自身对比法）或并行流域法（平行对比法）。 量水断面的选择 观测断面一般选择在流域出口，以控制全流域的径流和泥沙 观测断面必须选择在河道顺直、沟床稳定、没有支流汇水影响的地方 观测断面应选择在交通方便、便于修建量水设施的地方 量水堰的结构 量水堰由观测室、探井、堰体、引水墙、沉砂池、导水管、水尺,水位测定 在量水堰体上安装的水尺上直接读取水位。 用安装在探井上的水位计观测水位。 水位计的种类 水位计有浮子式、超声波式、压力式。浮子式与超声波式需要安装在探

7、井上，压力式水位计直接投入水中观测。 平均水位的计算 如果一日内水位变化不大，或虽有变化但观测时距相等时，可以用算术平均法求得日平均水位。如果一日内水位变化较大，观测时距又不相等，可用面积包围法计算平均水位，即将一日024时的水位过程线所包围的面积除以24小时。,泥沙取样与处理 用泥沙采样器取泥水样 a.采取水样：用采样器在预先设定好的垂线和测点上取泥水样，取样时应同时观测水位及取样处的水深，并测定取样垂线的起点距。取水样可与测流同时进行。 b.泥水样处理：泥水样处理有过滤法和比重瓶法两种。 方法取样部位（h为水深） 5点法 水面，0.2h,0.6h,0.8h,河底 3点法 0.2h,0.6h

8、,0.8h 2点法 0.2h,0.8h 1点法 0.5h或0.6h,xcl型拉式泥沙采样器,2.3小流域径流泥沙观测,断面输沙率 五点法m=(0v0.0+30.2v0.2+30.6v0.6+20.8v0.8+1.0v1.0)/10V 三点法m=(0.2v0.2+0.6v0.6+0.8v0.8)/(v0.2+v0.6+v0.8) 二点法m=(0.2v0.2+0.8v0.8)/(v0.2+v0.8) 一点法m=k10.5或m=k20.6 式中m为垂线平均含沙量，i为相对水深处的含沙量，vi为相对水深处的流速，V为垂线平均流速，k1、k2为由试验测得的系数。 求得垂线平均含沙量后，可由下式计算断面输

9、沙率： s=m1Q0+(m1+m2)Q1/2+(m2+m3)Q2/2+(mn-1+mn)Qn-1/2+mnQn,测流断面的选择 断面测定 过水断面测量 水深测量 流速测定 流量计算,2.4 自然断面测流,测流断面的选择 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。 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。 水深测量多用水尺、测深杆、测深锤、测深铅鱼，在大河上多用超声波测定水深。水深的测量在测深垂线上进行，与流速测量同时进行。 测深垂线起点距是指测深垂线与测流断面起点间的距离，有断面索法和经纬仪法。,流速测定 用流速仪测定流速时，

10、首先要选择测速垂线，并在测速垂线上选择测点测定流速。选择的基本原则是：基本河槽较河滩多设测速垂线，在断面地形有剧烈转折和流速有显著变化的地方应多设测速垂线。测速垂线选好后，在每根测速垂线上选择测点测定流速。 测速垂线设定表 河宽 1000m 测速垂线数 5 6-10 10-15 15-20 20-30 30,流速测定 流速测点设定表 垂线水深 方法名称 测点位置 h3m 5点法 水面,0.2h,0.6h,0.8h,河底,用浮标法测定流速 选择观测断面：要求河道平直、通顺、水流平稳、断面稳定。 在观测断面上下游23-30米处分别选择上观测断面和下观测断面 在上观测断面上游10米左右处设浮标投放断

11、面。在下观测断面处架设经纬仪。测流开始前需要对测流面进行测量。 在浮标投放断面处投放浮标，当浮标到达上观测断面时开始计时，并在下观测断面处用经纬仪确定浮标在观测断面处的具体位置（确定测深起点距），并确定测定水深。当浮标到达下观测断面时，停止计时。确定浮标从上观测断面到下观测断面所经历的时间。,V=上下观测断面间的距离L/浮标从上断面到下观测断面经历的时间S 流速计算 五点法 V=(V0.0+3V0.2+3V0.6+2V0.8+V1.0)/10 三点法 V=(V0.2+2V0.6+V0.8)/4 二点法 V=(V0.2+V0.6)/2 一点法 V= V0.6 或 V=k1V0.0 (k1=0.8

12、40.87) 或V=k2V0.2 (k2=0.780.84),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,Q2Qn-为部分断面的流量 fi为部分断面面积,2.4 自然断面测流,2.5 枯枝落叶层水文作用的测定,在林地内设置0.2m0.2m的小样方。在样方内，首先测定枯枝落叶层厚度（cm）。然后，把样方内所有枯枝落叶取下来，清除土壤颗粒，分别称重，并且从每个小样方内，用铝盒采样35个，然后将它们烘干称重，测得枯枝落叶层的干重和含水量。 枯枝落叶层持水量和截留量的测定，将从林地的一定面积内的枯枝落叶清除土壤碎粒

13、后称重，然后把样品经过20分钟人工降雨或浸人水中2040分钟后称重，测得其最大持水量。 枯枝落叶层的截留水量=最大持水量-自然状态时含水量,2.6 土壤含水量的测定,土壤含水量的测定方法有： 土钻法 负压计法 电阻法 中子法 Y射线法 时域反射仪法等。,2.6 土壤含水量的测定,土钻法 仪器设备：烘箱，铝盒，土钻，天平（感量0.01g）。 测定步骤：在野外土壤水分观测点用土钻取样装入铝盒，每个观测点应作三次重复。在室内将装有土样的铝盒称重，称量出铝盒加湿土的质量W湿。揭开铝盒盖，放人烘箱中，在105下烘至恒重（约12h），从烘箱中取出铝盒，盖好盒盖，称量，即铝盒加烘干土的重量W干。,结果计算：

14、 重量含水量=(W湿-W)/( W干-W)100% 式中：W湿湿土铝盒重g W干干士铝盒重g W铝盒重g 体积含水量重量含水量土壤容重（g/cm3）,2.6 土壤含水量的测定,中子仪法 参观中子仪的使用方法 负压计法 参观负压计（张力计）的使用方法 时域反射仪法 参观时域反射仪（TDR）的使用方法,2.7 土壤孔隙度及容重的测定,仪器设备：200cm3环刀（高5.2cm，半径3.5cm）或其他规格的环刀、天平（感量0.0lg及0.lg）、小刀、铁锹、烘箱、铝盒、瓷盘、滤纸等。 测定步骤：选定代表性测定地点，挖掘土壤剖面，根据剖面发生层次或机械分层，用环刀采取土样，每层土壤应不少于三个重复。采样

15、过程中必须保持环刀内土壤结构不受破坏，注意环刀内不要有石块或粗根侵入。待取出环刀后，用锋利的削刀切去环刀两端多余的土，使环刀内的土壤体积与环刀容积相等，最后将环刀两端用盖子盖好，分别放入塑料袋内并写好标签，带回室内备用。,2.7 土壤孔隙度及容重的测定,在室内将环刀的上、下盖取下，一端换上带网孔并垫有滤纸的底盖，并将该端放人盛薄层水的瓷盘中，盘内水深保持在23mm之间，放置812h或更长时间。至环刀上部的滤纸湿润后从磁盘中取出环刀，擦干环刀外的水分并立即称重W1。称重后将此环刀连同湿土放水中浸泡，水面高度至环刀上沿，浸泡3-4小时以环刀上面的滤纸充分湿润为止，此时重新擦干环刀外面的水分称重W2

16、,然后将环刀连同土样一起放在105的烘箱中烘至恒重W3 结果计算:毛管孔隙度(W1-W3)/V100 总孔隙度(W2-W3)/V100 非毛管孔隙度总孔隙度毛管孔隙度 土壤的容重=(W3-环刀重)/v 式中V环刀容积cm3,2.8 土壤饱和导水率的测定,土壤饱和导水率是指当土壤被水分充分饱和后，在单位水头作用下单位时间单位面积上渗透的水量。 仪器设备：环刀、（200cm3、7.ocm,高5.2cm。）、量筒（100及50ml）、烧怀（100ml）、漏斗、漏斗架、秒表等。 测定步骤：在室外用环刀取原状土，取样方法与容重测定相同。在室内将环刀下端换上有网孔且垫有滤纸的底盖并将该端浸入水中，同时注意

17、水面不要超过环刀上沿至土壤充分饱和为止。一般砂土浸16h，壤土浸812h，粘土浸24h。然后将环刀取出，在上端套上一个空环刀，接口处用胶布封好，再用熔蜡粘合，严防从接口处漏水，然后将结合的环刀放在漏斗上，架上漏斗架，漏斗下面承接有烧杯。在上面的空环刀中保持恒定水头5cm。加水后从漏斗滴下第一滴水时开始计时，测定单位时间内渗入烧杯中的水量，测定到在单位时间内渗出水量相等时为止,即达到稳渗时为止。,2.8 土壤饱和导水率的测定,结果计算：饱和渗透速度V V（mmmin）10Qn/STn 式中Qn为达到稳渗时单位时间内渗出的水量ml S为环刀的面积cm2 Tn为单位时间min 饱和导水率 Ks=VL/(h+L) 式中 L为土层的厚度（即环刀的高度）cm h为土层上水头高cm,2.9 蒸发散量的测定,快速称重法： 将林木枝条（包括叶片）剪下，立即用1/1000精度的天平称重，然后将枝条挂回原处，经过一段时间后重新称重。两次称重的重量差就是该时段内的蒸散量。 单位时间内枝条减少的重量，就是蒸腾强度，然后求得单位林地面