工程水文学实验指导书12-13-1

'《工程水文学》实验指导书《工程水文学》实验指导书适用专业:水利水电工程课程代码:6009579学时:6学分:编写单位:能源与环境学院编写人:付成华系(部)主任:分管院长:-8- 《工程水文学》实验指导书目录实验一降水量的观测…………………………………………………………………………2实验二蒸发量的观测…………………………………………………………………………4实验三断面流量的测量………………………………………………………………………6主要参考文献…………………………………………………………………………………7-8- 《工程水文学》实验指导书实验一降水量的观测1、实验目的和任务（1）实验目的：1)了解雨量器的原理、构造；2)掌握雨量器的使用方；3)掌握降水量观测的基本原理和方法。（2）实验任务：每组同学每位同学模拟完成1周降雨量的观测，要求至少要有2天降雨的观测。1)用喷水壶模拟降水，记录好时间。2)将雨量器放在水平桌面，读出刻度。3)换算成24小时，核对雨量等级。4)画出降水量的柱状图。降雨量记录表星期周一周二周三周四周五周六周日雨量(mm)等级降雨量等级表等级小雨中雨大雨暴雨大暴雨特大暴雨24小时的降水量(mm)<1010-2525-5050-100100-200>2002、实验仪器、设备及材料雨量器及其附属设备图1-1雨量器示意图3、实验原理降水量可采用器测法、雷达探测和利用气象卫星云图估算。器测法用来测量降水量，雷达探测和卫星云图一般用来预报降水量。器测法是观测降水量最常用的方法，观测仪器通常有雨量器和自记雨量计。-8- 《工程水文学》实验指导书雨量器是直接观测降水量的器具。它是一个圆柱形金属筒，由承雨器、漏斗、储水瓶和雨量杯组成。雨量器下部放储水瓶收集雨水。观测时将雨量器里的储水瓶迅速取出，换上空的储水瓶，然后用特制的雨量杯测定储水瓶中收集的雨水，分辨率为0.1mm。当降雪时，仅用外筒作为承雪器具，待雪融化后计算降水量。4、实验步骤（1）安置雨量器。（2）粗略整平。（3）分段定时观测，即把一天分成几个等长度的时段，如分成4段（每段6小时）或分成8段（每段3小时）等，分段数目根据需要和可能而定。一般采用2段制进行观测，即每日8时及20时各观测一次，雨季增加观测段次，雨量大时还需加测。日雨量是以每天上午8时作为分界，将本日8时至次日8时的降水量作为本日的降水量。（4）记录降雨量。（5）完成实验报告。5、实验报告要求每位同学交一份实验报告，包括以下主要内容：（1）实验目的（2）实验原理（3）实验设备、仪器和材料（4）实验步骤（按实际操作过程写）（5）实验过程记录（数据、图表、计算等）（6）实验结果分析及问题讨论6、实验注意事项（1）携带仪器时，应注意检查仪器箱盖是否关紧锁好，拉手、背带是否牢固。（2）打开仪器箱后，要看清楚并记住仪器在箱中的安放位置，避免以后装箱困难。（3）装好仪器后，注意随即关闭仪器箱盖，防止灰尘和湿气进入箱内。仪器箱上严禁坐人。（4）各制动螺旋勿扭过紧，微动螺旋和脚螺旋不要旋到顶端。使用各种螺旋都应均匀用力，以免损伤螺纹。（5）转动仪器时，应先松开制动螺旋，再平衡转动。使用微动螺旋时，应先旋紧制动螺旋。动作要准确、轻捷，用力要均匀。（6）使用仪器时，对仪器性能尚未了解的部件，未经指导教师许可，不得擅自操作。（7）仪器装箱时，要放松各制动螺旋，装入箱后先试关一次，在确认安放稳妥后，再拧紧各制动螺旋，以免仪器在箱内晃动，受损，最后关箱上锁。（8）仪器搬动时，对于长距离或难行地段，应将仪器装箱，再行搬站。在短距离和平坦地段，先检查连接螺旋，再收拢脚架，一手握基座或支架，一手握脚架，竖直地搬移，严禁横扛仪器进行搬移。（9）小件工具用完即收，防止遗失。7、思考题（1）测定降水量的方法有哪些？比较说明各种降水量观测方法的优缺点。-8- 《工程水文学》实验指导书实验二蒸发量的观测1、实验目的和任务（1）实验目的：1)掌握水面蒸发、土壤蒸发的特性及影响因素；2)掌握水面蒸发量观测的方法；3)掌握蒸发量观测的基本原理和方法。（2）实验任务：每位同学利用蒸发器模拟观测水面蒸发，至少完成读数3次。2、实验仪器、设备及材料E－601B蒸发器1台、蒸发桶及其附属设备。3、实验原理水面蒸发是最简单的蒸发方式，蒸发量常用蒸发水层的深度(mm)来表示。水面蒸发量常用蒸发器进行观测。E-601型蒸发器主要由导线、扬声器和测针等部分组成。通过扬声器把测针刚好接触蒸发器里水面的信息传出来，让读数者可以精确读取蒸发器里水面的高度，从而测量到水面蒸发的数据。图2-1E-601型蒸发器4、实验步骤（1）安置蒸发器。（2）装入清水，测量水面初始读数。（3）使用螺旋缓慢均匀用力调节水面指示针，刚好听到扬声器发音，立刻停止旋转，此时针尖与水面刚好相接，读取水面高度并做好记录。（4）通过取水变化水面高度，继续读取水面高度并记录。（5）计算蒸发量。蒸发量＝前一日水面高度＋降水量（以雨量器观测值为准）－测量时水面高度（6）完成实验报告。-8- 《工程水文学》实验指导书5、实验报告要求每位同学提交一份实验报告，应包括以下主要内容：（1）实验目的（2）实验原理（3）实验设备、仪器和材料（4）实验步骤（按实际操作过程写）（5）实验过程记录（数据、图表、计算等）（6）实验结果分析及问题讨论6、实验注意事项（1）各制动螺旋勿扭过紧，微动螺旋和脚螺旋不要旋到顶端。使用各种螺旋都应均匀用力，以免损伤螺纹。（2）转动仪器时，应先松开制动螺旋，再平衡转动。使用微动螺旋时，应先旋紧制动螺旋。动作要准确、轻捷，用力要均匀。（3）使用仪器时，对仪器性能尚未了解的部件，未经指导教师许可，不得擅自操作。（4）仪器装箱时，要放松各制动螺旋，装入箱后先试关一次，在确认安放稳妥后，再拧紧各制动螺旋，以免仪器在箱内晃动，受损，最后关箱上锁。7、思考题（1）蒸发器测量水面蒸发的原理？（2）水面蒸发的蒸发器折算系数K值与哪些因素有关？-8- 《工程水文学》实验指导书实验三断面流量的测量1、实验目的和任务（1）实验目的：1)掌握流速－面积法测量河道断面流量的方法；2)了解流速仪的结构及测量点流速的原理；3)掌握流速仪测量断面测点流速的方法。（2）实验任务：利用仪器观测，每位同学至少完成读数4次。2、实验仪器、设备及材料每组旋杯式流速仪1台，水尺，水准仪3、实验原理河道断面测量，是在断面上布设一定数量的测深垂线，如图3-1所示。测得每条测深垂线的Di和水深Hi，从施测的水位减去水深，即得各测深垂线处的河底高程，便可绘制断面图(图3-1)。流速仪是用来测定水流中任意指定点沿流向的水平流速的仪器。我国采用的主要是旋杯式（图3-2）和旋浆式（图3-3）两类。由感应水流的旋杯器（旋杯或旋桨），记录信号的计数器和保持仪器正对水流的尾翼等三部分组成。当仪器放入水中时，旋杯或旋桨受水流冲动而旋转，流速越大，旋转越快。旋杯式流速仪每秒的转数和测量点的流速成正比，测量到旋杯式流速仪的每秒转数后，按厂家所给的校正公式计算出测量点的流速，在一个过流断面上按一定规律布置若干个测量点，由测点流速推求垂线平均流速，由垂线平均流速推求部分面积上的平均流速，部分平均流速和部分面积相乘得部分流量，各部分流量之和即为全断面流量。图3-1断面测量示意图图3-2LS68-2型旋杯式流速仪图3-3LS25-1型旋桨式流速仪流速与流速仪的转数之间的函数关系：V=KN/T+C其中，K和C是仪器出厂时已经确定的系数；N－流速仪在测速历时T时间内的总转数；T－测速历时。-8- 《工程水文学》实验指导书4、实验步骤（1）实验前的准备工作：对实验前的课堂内容进行复习，熟悉测流的基本原理。（2）将尾翼用固尾螺丝紧固在身架上，将旋桨放在转轴套上，转轴套上、下用铜悬杆连接，上面接钢丝绳。（3）将六芯电缆上的密水插头端接在插座上，用扳手固紧才能防水，线的另一端接在显示器上。电池盒内装四节干电池（注意“＋”、“－”极），接入显示器后接电源插座。（4）K值选择：从流速仪检定公式中找出仪器的K值，然后将K值选择开关置于相应挡位。（5）C值选择：它是专门用来预置流速仪C值的。横线上方是用50s测流时预置C值，有两个挡位；横线下方是用100s测流时预置C值，有四个挡位供选择。使用时，首先从流速仪检定公式中找出仪器的C值，然后按四舍五入的原则将C值选择开关置于相应挡位。（6）直读挡：当测点测流流速大于0.2m/s时，将流速开关置于该挡位，启动复零开关。（7）计数挡：当测流流速低于0.2m/s时，用此挡位。（8）测流向：将流向开关置于“开”为止，等指针平稳后即可读取流向值，流向值最好取几次的平均值，流向耗电较大，必须随测随开，由于流向开关对测速有影响，故不宜在测速时开动流向开关。（9）仪器用完后，流速开关拨到“电源关”上，流向开关置于“关”上。（10）每组每位同学完成读数4次，分布在2条测深垂线上。（11）假定两条测深垂线间的面积，计算断面流量。（12）完成实验报告。5、实验报告要求每位同学提交一份实验报告，应包括以下主要内容：（1）实验目的（2）实验原理（3）实验设备、仪器和材料（4）实验步骤（按实际操作过程写）（5）实验过程记录（数据、图表、计算等）（6）实验结果分析及问题讨论6、实验注意事项（1）携带仪器时，应注意检查仪器箱盖是否关紧锁好，拉手、背带是否牢固。（2）打开仪器箱后，要看清楚并记住仪器在箱中的安放位置，避免以后装箱困难。（3）装好仪器后，注意随即关闭仪器箱盖，防止灰尘和湿气进入箱内。仪器箱上严禁坐人。（4）各制动螺旋勿扭过紧，微动螺旋和脚螺旋不要旋到顶端。使用各种螺旋都应均匀用力，以免损伤螺纹。转动仪器时，应先松开制动螺旋，再平衡转动。使用微动螺旋时，应先旋紧制动螺旋。动作要准确、轻捷，用力要均匀。（5）使用仪器时，对仪器性能尚未了解的部件，未经指导教师许可，不得擅自操作。（6）仪器装箱时，要放松各制动螺旋，装入箱后先试关一次，在确认安放稳妥后，再拧紧各制动螺旋，以免仪器在箱内晃动，受损，最后关箱上锁。（7）仪器搬动时，对于长距离或难行地段，应将仪器装箱，再行搬站。在短距离和平坦地段，先检查连接螺旋，再收拢脚架，一手握基座或支架，一手握脚架，竖直地搬移，严禁横扛仪器进行搬移。（8）小件工具用完即收，防止遗失。7、思考题-8- 《工程水文学》实验指导书（1）旋杯式流速仪测量断面测点流速的原理？主要参考文献：[1]魏永霞、王丽学.工程水文学.北京：中国水利水电出版社，2005.[2]詹道江、叶守泽.工程水文学.北京：中国水利水电出版社，2003.-8-'