工程水文計算實習報告

工程水文計算實習報告班級：水保14-1班學號：140214101姓名：張鵬實習目的：驗證并熟練運用所學理論知識；學習水文學的各種調查方法與相應的技能；分析各種水文現象的相互關聯；實習內容：1.懷柔潮河河段自然斷面測流；2.北京郊區(qū)河溪利用方式與評價（定性+定量）；一、實習安排2016年9月28日前辛莊水文站參觀學習，了解水文站的基本組成以及日常工作，進行自然斷面測流實驗2014年10月14日了解白河的基本情況和溪流利用方式調查的基本方法，安排白河調查的任務二、實習目的及意義2.1了解和掌握水文觀測的常用方法和手段，增強實地觀察和動手操作的能力；在水文站里采用流速儀和自制浮標的方法測量河水流速，并簡要分析；2.2了解水文站的基本工作，掌握水文站的基本組成。學習水文站常用的水文觀察方法；2.3對河流調查進行實際的操作，了解河流利用調查的基本流程和方法；三、實習內容3.1水文站參觀與規(guī)則河流斷面測流3.1.1實習地點簡介前辛莊水文站位于北京市懷柔區(qū)。懷柔區(qū)前辛莊水文站是懷柔水庫的入戶站，其流域面積為332km2。最大流量為1972年（洪水將水文站沖毀）估測的1760m3/s，1998年實測的5453m/s。7?21時，降水量150mm在測流時，對于小流域，使用流速儀；對于大流域，使用浮標測流法；對于特大流域，使用比降面積法（上下比降斷面，用糙率計算）。在測含沙量時，需要先取樣，再根據公式推輸沙率。水質監(jiān)測方面，水文站使用物理觀測方法，只負責取樣，將數據送至水文總站。使用自計式雨量計（上弦或者電池）測量降雨，一天一張紙。該雨量線每到10ml就降下來一次（產生虹吸效應），在讀圖時，降雨量線斜率陡，則雨強大；若降雨量線密度大（線密），則雨量大。（圖為實習捕獲的黃辣?。┦褂们斑€要標定虹吸式雨量計，更正數據，校訂時間和降雨量。根據這些數據，測站的工作人員們就可以預測降雨，并將信息發(fā)至防汛辦公室。以前用電碼發(fā)送，現在用網絡填報系統，十分方便。水文站測得多年的數據有凈流量、洪峰流量、枯水期時間等。對航運、灌溉等有重要作用，在南方可防止船舶擱淺；在北方可以防止水太少不能灌溉的現象發(fā)生；對于水土保持的意義，則為通過水土流失治理，得知該流域的水量、水質、水文過程有哪些變化，評價溝道流域治理的效益。因而前辛莊水文站就是一個“把脈江河，服務社會”的國家基站，獲得對國家有很大用處的基礎數據。3.1.2實習過程利用水文站標準斷面進行流量測定：選擇河道比較平直、河床比較穩(wěn)定、斷面比較規(guī)則、水流較為平穩(wěn)的地段。（一）斷面測定過水斷面測量，包括水深測量和測深垂線起點距測量，主要是測量過水斷面的大小。我們組在斷面上布設了五個點，斷面兩邊邊坡到達水下處各有兩個點，中間布設三個點（如下面斷面圖）斷面12345面積（m^2)0.220.730.360.690.2（二）流速儀測流速總體上要遵照在什么地方測水深就在什么地方測速的原則。首先要布設觀測斷面(上一步已做)由于此處水深較淺，所以可以采用一點法，要是水深的地方，可以采用三點法、五點法、十一點法等。采用一點法時，在測水深的每一處測量離水面0.6倍深度處的流速值作為該斷面的平均流速。具體操作是在某一點處放置水尺，測出水深H，然后在0.6H處放置流速儀（河流中由于水的流動，具有一定的推力，使之不斷向前推進，流速儀浸入水流的部分是類似風速儀的裝置），每次讀數即為流速流速儀測流速水深（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）用浮標法測定流速選取一段河床，平均劃分為上、中、下三段，中段作為測流段面，上下斷面作為控制斷面，同時在河床上段上方選取合適位置作為浮標投放斷面（選擇標準：便于上游觀察者計時，若浮標距上段較近投放，觀察者很容易錯過浮標流到上段面的時間，導致測出的流速不準確，所以選取時應考慮留給上游觀察者較為充分的時間觀察與計時）。在浮標投放斷面將浮標扔到水里，浮標就會沿著水往下走，走到上段面的時候，上端面有觀察者，當浮標到達上段面時，開始計時，浮標順水流下，流到中段面時，由于水流作用影響，浮標流動的位置不確定，可能偏左，可能偏右，也可能在中間，中斷面的觀察者須觀察浮標的位置，估一下浮標距岸邊的距離，我們通常將這個距離叫起點距。浮標再往下流，流到下段面時，下段面的觀察者記錄時間，這樣從上段面到下斷面的距離可知，時間可知，流速即可求得V=S/T。而這個流速指的是從中斷面上看的距岸邊對應距離的流速（例如30cm的流速、50cm的流速），有了這些距離及其所對應的流速，即可畫出整個斷面的流速線；同時再測水深（例如30cm處的水深、50cm處的水深），水深可以用斷面積水深曲線查的，這樣即可畫出流速斷面分布圖和水深斷面分布圖，將這兩個圖用測深垂線分開就是一個一個的梯形，用流速乘上每個梯形的面積，得出每一部分的流量，累加起來就是整個斷面的流量，即是浮標測流法的全部過程。V=上下觀測斷面間的距離L/浮標從上斷面到下斷面經歷的時間S實驗數據：浮標法測流速浮標距離（m)用時(s)V(m/s)平均速度（m/s)1824.730.3290.2892830.080.2663829.360.272（四）流量計算斷面流量等于斷面上各部分流量之和。Q=Q1+Q2+……+Qn=V1f1+V2f2+……+Vnfn式中Q--為觀測斷面的流量Q1,Q2……Qn--為部分斷面的流量fi,f2……fn--為部分斷面面積流速儀:Q=0.564浮標法:Q=0.636(浮標系數為0.564/0.636=0.887)3.2河流利用調查方法及評價方法（評價標準）3.2.1實習地點簡介白河峽谷是從延慶區(qū)東北舊縣境內的白河堡水庫，經過懷柔，流向密云水庫的河流大峽谷。峽谷的上半段是白河堡水庫到懷柔湯河口。這是一處原始風貌保存相當完整的自然峽谷，與永定河官廳峽谷和拒馬河峽谷并稱“京都三大峽谷”，而白河峽谷因其壯麗的風景，更有“百里畫廊”的美譽。白河峽谷是一處原始風貌保留相當完整的自然峽谷，被形容為“百里畫移動圖片廊”。峽谷沿途村落相對稀少。3.2.2實習儀器用品1、圖件資料（地形圖、土地利用等）2、皮尺、羅盤、燒杯、測繩、秒表、pH試紙、溫度計3、水質測定試劑盒（溶解氧等）4、調查表格3.2.3調查內容及方法調查內容所涉及的指標分為定性、定量兩方面指標：1、定性評價：小組內調查人員通過實地調查，以評價標準為準則，對所調查樣點的定性指標進行投票，將所得票數居多的結果作為調查結果并記錄。評價標準包括：（1）地貌特征：河床動態(tài)變化：河水覆蓋河床面積A、100%B、75%—100%C、25%—75%D、小于25%兩岸土地利用：A、林地無人為生產、活動B、農田及林地C、農田交通無林地D、建筑用地岸坡結構：A、天然植被護岸B、長草堆石，存在人為護岸，但已有很好的恢復效果C、長草堆石，未出現恢復效果D、漿砌石、干砌石（2）生態(tài)特征：岸坡植被覆蓋：A、大于90%B、70%—90%C、30%—70%D、小于30%底棲生物生境條件：A、大于50%B、30%—50%C、10%—30%D、小于10%（3）水文特征：氣味：A、無味B、微腥C、微臭D、腥臭流速多樣性：A、天然跌水，急流，緩流等形式B、A項減少，人工規(guī)則性跌水開始出現C、A項消失僅小規(guī)模跌水，流速緩慢且基本一致D、無A，流速為0清澈程度：A、無色透明少量天然雜質B、基本無色，少量泥沙，僅不到10%被浮游物覆蓋C、有色輕微混濁，覆蓋10%—30%D、渾濁，富含厭氧型藻類2、定量評價：以每250米一個調查樣點，如遇突發(fā)情況則加測一點的原則，將對調查樣點所測數據記錄于調查表格之中。河流的平面型態(tài)：每250米記錄一次河流的平面型態(tài)，分為直線、彎曲、分叉三種，填于表內。河流剖面形態(tài)：每250米記錄一次河流剖面形態(tài)，分為V型、U型、梯形、不規(guī)則。河寬：每250米目測一次河道的寬度，或利用河道上的過河橋用皮尺或測繩測量一次河道的寬度。水寬：每250米目測一次河道水面的寬度，或利用河道上的過河橋用皮尺或測繩測量一次河道水面的寬度。流速：采用浮標法，每隔100米測一次流速，在100米河道上選擇上、中、下三個觀測斷面及浮標施放斷面，所選擇的測量河道應比較順直，河寬、水深應該無大的變化。上、下斷面的間距一般為河寬的4—5倍，用秒表測出浮標由上斷面到下斷面的時間T，除上、下斷面的間距L，即為該河段的水面流速V。浮標所測流速為水面流速，一般比斷面平均流速大，所以在使用時要乘以一個浮標系數f=0.8。因此實際流速為：V=f*（L/T）米/秒。護坡材料：每隔100米調查一次河道護坡的材質，如干砌石、漿砌石、土質護坡或其他。水質：每隔100米測量一次水質情況，測量指標包括pH值、溶解氧，操作方法按照試劑盒中的使用說明操作，主要是比色法。緩沖帶植被寬：卷尺測量。人造水利工程措施個數：統計人造水利工程措施的種類與個數。有遮蔽水面占水寬比：調查人員在測量水寬的同時，利用卷尺測量水面周邊投射的陰影寬度，并在室內進行計算。植被缺口個數：統計所調查樣點的植被缺口個數，并進行統計。水溫：調查人員將酒精溫度計直接插入水體，靜待1分鐘后，迅速拿出讀數。河溪兩岸土地利用方式：休憩、農田、交通、建筑等。河岸帶植被調查：與調查斷面相對應的河岸帶中，每隔250米設置一個10米寬的樣帶測量喬木，了解樹種后，用塔尺調查喬木的高度，記錄喬木的種類和株數。對于灌木，設置5米寬的樣帶，目測灌叢的覆蓋度，種類和株數。在5米寬的灌木樣帶中，設置1個1m*1m草本樣方，記錄其覆蓋度。3.2.4實習結果表1.白河定性調查表編號地貌特征生態(tài)特征水文特征河剖面形態(tài)河床動態(tài)變化兩岸土地利用岸坡結構岸坡植被覆蓋底棲生物生境條件氣味流速多樣性清澈程度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.白河定量調查表編號地貌特征生態(tài)特征水文特征水寬河寬人造水利工程措施個數緩沖帶植被寬度有遮蔽水面占水寬比植被缺口個數流速（m/s）水溫(℃)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.白河調查補充表編號土地利用方式河流平面形態(tài)河流剖面形態(tài)喬木（10*10）灌木（5*5）草本（1*1）蓋度護岸方式左右種類株數到岸距離種類株數1AC直線梯形楊樹66無080%C2AC分叉U+V13721%A3AC分叉U+V楊樹718無40%A4AC分叉U+U+U楊樹59榆樹160%A5AC分叉U楊樹臭椿3/216榆，柳，荊條2/1/185%A6AC直線彎曲梯形楊，柳1/10無050%A7AC分叉梯形楊310無070%A8AC不規(guī)則梯形柳24無080%A9AC彎曲梯形柳61無090%A10AC直線U柳21無080%A11AC直線U+梯形柳20無050%C12U3.2.5實習結果分析定性調查分析：河流的河床部分占據河道面積較低，大約為25%-75%左右。河流的左岸為公路，右岸為山地。喬木以柳樹、毛白楊為主，灌木主要為荊條，榆樹，草本植物為蘆葦。河流內有魚生長，底棲生境良好。河流水流無氣味，但是受到人為活動的影響河流形成了多個新灘。河流水流隨著河床寬度變化呈現多樣性變化，河流水流整體偏清澈。定量調查分析：河流的水面寬受到人工改造的影響，變化比較大。最寬處為56m，最窄處為11m。而河寬整體保持在30-50m左右變化。河道上人工水利設施較多。在河流的右岸有較窄的植被緩沖帶，大約寬度為10m。河流上植被生長較為良好，有植被遮蔽水面占40%。植被缺口數也較少，所以在該段河流上植被生長良好，水土流失情況較弱。利用浮標測流進行了流速的測定，受到河流的彎曲程度和形態(tài)變化的影響。速度變情況較大，最大為0.86m/s最小為0.16m/s。同時形成的幾個較為小的池塘，池塘內流速為0m/s。調查時間為10月左右，河流水溫大致為16℃左右。通過快速檢驗盒對河流內的基本水質指標進行了檢測，初步了解了河流水質情況。河流PH保持在7，而河流的溶解氧受到影響較大最大為2.5最小值為1。河流補充調查表：河流大致以直線走向和分叉走向為主，調查河流段前半段主要是直線走向，后半段多分叉，甚至形成小池塘。剖面主要為梯形和U形，主要也是受到人為的影響。河流兩岸植被生長狀況良好草本植被覆蓋度約為80%左右。左側護坡因為上方為公路，所以均為漿砌石護坡類型。右側為山地，植被生長良好。10*10m樣方的喬木數為5株左右，而5*5m的灌木樣方中灌木很少。3.2.5思考題懷柔區(qū)的河溪利用方式：共有九大類，分別為：捕撈，養(yǎng)殖，耕種，筑壩，灌溉，水庫，旅游，引水，采石。具體情況：1）沿河溪耕種，種植作物以玉米，蔬菜，以及板栗為主，其中板栗主要以經濟林的形式分布于距離河道較近的山坡上。2）飼養(yǎng)與捕撈，根據飼養(yǎng)源與捕撈源不同分為兩類，一類直接在天然河道中捕撈，另一類則在人工修建的水庫中或引水而成的魚塘中養(yǎng)殖并捕撈。飼養(yǎng)的品種以鴨類，鵝類以及虹鱒魚為主，這主要得益于懷柔地區(qū)河水礦物質含量高且水溫恒定適宜。3）引水，目的主要是解決當地居民的用水問題，以及方便農地的灌溉。4）修建水壩，同時打造人文景觀，發(fā)展有當地特色的旅游業(yè)。5）興修水庫，保證懷柔區(qū)農業(yè)生產用水及灌溉以及北京城區(qū)城市生活用水。2.懷柔區(qū)河溪利用方式的演變趨勢：保持傳統產業(yè)，摒棄破壞生態(tài)平衡及植被的產業(yè)，發(fā)展旅游業(yè)等第三產業(yè)。耕種河邊兩側土地、修渠壩以引水灌溉莊稼和經濟林是懷柔區(qū)農村長期以來的利用方式,而且懷九河與懷沙河的板栗文化還需要河水的進一步澆灌才能得以加深和加厚,因而耕種與灌溉兩種方式將作為傳統的河溪利用方式被保存下來,并可以長期發(fā)展。隨著地方環(huán)保行動的加強和居民環(huán)境意識的提高,電器捕魚將會因為破壞生態(tài)平衡而漸漸衰退;開挖干枯河段的河床卵石會破壞河岸帶和河流階堤上天然植被,將會被取締;在河溪上養(yǎng)殖鴨鵝成為一種傳統而保存,而養(yǎng)殖虹鱒魚將作為懷柔區(qū)的特色品牌而興起,并漸漸形成規(guī)?；ＹY料表明懷柔區(qū)虹鱒魚養(yǎng)殖實現了種苗供應覆蓋面、商品產量、銷售量三個全國第一。修水庫和引自來水將因生產的發(fā)展和生活的需要而得到