水文实习报告

   一 目的和要求。

   《工程水文学》综合练习也即《工程水文学》课程设计，课程设计的目的是为了巩固所学的知识，全面锻炼学生综合运用所学知识的技能，培养学生勤于动手.独立思考.分析问题和解决问题的能力。

    具体要求如下：

   （一）了解流域概况，熟悉资料的收集.处理.计算.绘图和合理性分析等环节，系统的掌握由暴雨资料推求设计洪水及调洪计算的基本方法和步骤。

   （二）熟练运用山东省现行的一套小流域设计洪水的方法和有关图表的使用。

   （三）掌握水库指标修复的过程，以增加学生在生产第一线的实战能力。

    二 设计任务。

    1由暴雨资料推求设计洪水

    2由设计洪水演算出库洪水

    三 时间安排。

    一周

    具体内容包括如下

    绪论

    本次设计的具体任务为：完成东周水库的设计洪水计算及东周水库设计条件下的防洪特征水位及库容的推求，进而确定出坝顶的高程

    流域概况                                                        

    山东省新泰市东周水库位于泰沂山南区，柴文河上游支流上，流域面积F=189km²，河道干流平均坡度J=0.0042m/m，干流长度L=30.9km。

    由于本流域水文要素观测资料较少，缺乏实测水文资料，本次设计按无资料情况进行。

    水库概况

    东周水库为综合性中型大库，设计总库容为8000万m³，防洪库容为740万m³，兴利库容为6630万m³，设计灌溉面积为13万亩，设计年发电量为130万度。水库上游有三座小（一）型水库，水库距新汶矿区.磁莱铁路约10km，津浦铁路约80km。

    根据国家规范（SDJ12-78），该水库为二等工程，大坝为二级建筑物，由此确定大坝的防洪设计标准为百年一遇（P=1%），千年一遇（P=1%）校核，并以可能最大洪水作为保坝设计洪水。

    水文分析计算

一.水文计算

  (一).设计暴雨的计算

    采用山东省暴雨参数等值线图推求，设计历时取24小时，先求设计标准的点雨量，再有点面关系换算为面雨量。

  1.设计点雨量的计算

  由“山东省多年平均最大24小时降雨量等值线图”及“山东省最大24小时降水变差系数C_V等值线图”，查流域中心处的₂₄，C_V。

查表得出₂₄＝108mm，C_V＝0.55

  由C_S=3.5C_V,P=1%查“P-Ⅲ型曲线模比系数K_P值表”求K_P，由此求得东周水库百年一遇最大24小时设计点暴雨量H_24P H₂₄。

   K_P＝2.96      H_24P＝2.96×108＝319.68mm

  通过长短历史暴雨转换，求得百年一遇最大三日设计点雨量H_3P。

  H_3P＝0.9H₂₄T^m1＝399.6mm

  2.设计面雨量的计算

  流域面积F=189km²，设计历时t_P=24小时，3天，查“山东省点面换算系数表”，可求点面换算系数：K₂₄＝0.972，K_3d＝0.981。由此求得24小时，3天设计面雨量_24P＝0.972×319.68＝310.73mm，_3P＝0.981×399.6＝392.008mm。

  按“山东省泰沂山南北区二小时雨型表”进行日程分配：查得：

    第一天：_1日P=0.35(_3P-_24P)＝0.35×（392.008－310.73）＝28.45mm

    第二天：_2日P=0.65(_3P-_24P)＝0.65×（392.008－310.73）＝52.83mm

    第三天：_3日P=_24P＝310.73mm

（二）.设计净雨量的计算

    根据“山东省暴雨径流关系使用规范表”，东周水库以上流域为大汶河流域，津浦铁路以东山丘地区，且F=189km²小于300km²，由于确定该流域的设计P_a=40mm,I_m=60mm,使用H+P_a～y相关图的第四号线，第四号线关系表1-3。

  1.设计净雨量的计算方法为：

 第一天：H_1日P+P_a＝28.45＋40＝68.45mm，查表得∑h₁＝12.23mm

 第二天：H_2日P+P_a＝52.83＋28.45＋40＝121.28mm，查表得∑h₂＝49.15mm

          h=∑h₂-∑h₁＝36.92mm

 第三天：H_3日P+P_a＝310.73＋52.83＋28.45＋40＝336.81mm，查表得∑h₃＝336.81mm

        h^′=∑h₃-∑h₂-∑h₁＝287.66mm

 计算结果填入下表：

     表1       逐日设计净雨计算表           单位：mm

              图1                                   图2

  2.设计净雨的时程分配

   为了计算简单，山东省采用先计算逐日净雨量，然后将日净雨量分配到各阶段的方法求得各时段净雨。

净雨分配过程值＝净雨分配百分比×净雨深

由“山东省泰沂市南北区二小时雨型表”，计算设计净雨的时程分配，填入表2。

   表2             设计净雨时程分配计算表

 3.设计洪水过程线的计算

  （1）计算各日瞬时单位线参数M1

  各日根据净雨量及产流量历史的不同，采用不同的单位线。

  该设计流域属于入黄山丘地区，计算公式为

          M₁=0.24F^0.33×J^－0.27×t_C^0.17×h^－0.20

  式中：F--流域面积（km²）

       J--干流平均坡度（m/m）

       T--该日的产流历时（小时）

       h--日净雨量（mm）

  计算结果填入在表3。

    表3        逐日M₁计算表

   M₁＝0.24×189^0.33×0.0042^－0.27×6^0.17×12.33^－0.20＝4.875

   M₂＝0.24×189^0.33×0.0042^－0.27×8^0.17×36.92^－0.20＝4.104

      M₃＝0.24×189^0.33×0.0042^－0.27×22^0.17×287.66^－0.20＝3.233

  （2）推求各日采用的单位线

   查“山东省山丘地区.山丘平原混合区瞬时单位线参数M与2小时单位线表”，得各日F=100km²,h=10mm,△t=2小时的单位线（也可进行时段转换而得到。将其乘以F/100=1.89,便得到设计流域采用的单位线（F=189km²,h=10mm,t=2小时）。

   按照倍比定理，用单位线求各时段净雨产生的地面径流过程，即拿第一天为例6.59/10乘单位线各流量值净雨为6.59mm的地面径流过程，列于表，依次类推，求得各时段净雨产生的地面径流过程。

   第三天，当M₃＝3.2时，由于表数有限，查山东省山丘地区，山丘平原混合区瞬时单位线参数M₁与1.0小时单位线关系表，查得F＝100km²，h＝10mm，△t＝1h单位线须根据单位线时段转换，转换成△t＝2h的单位线，如下表，表4

   按叠加假定将每一横栏同时刻流量叠加，得地面径流过程见表7，由于每100km²加基流量1m³/s，故东周水库F＝189100km²基流量为1.89m³/s，然后将地面，地下径流过程叠加，即得到最后一栏设计洪水过程值。

（3）设计洪水过程线的计算

   首先求出各时段净雨形成的部分径流过程，将其叠加，即求得地面径流过程，加入基流(按每100km²加基流量1m³/s)，求得设计洪水过程线，最后绘出洪水过程线图。

  4.设计洪水计算成果汇编

  通过分析论证，设计洪水过程采用瞬时单位线法，计算成果填入下面的汇编表中（表5），以便相互比较。

  设计洪量:[1.89+1.89+(8932.665×2)]×7200/20000=6432.8

  当设计标准为P＝0.1％，C_V＝0.55，查K_P＝4.2，₂₄×4.2＝463.7

  所以₂₄＝110.4。

  同理，PMP即P＝0.01％时，K_P＝5.41，₂₄＝170

            表5            东周水库设计洪水

计算成果汇编表

二.水库调洪演算

  利用单辅助曲线法，将P=1%的设计洪水过程线进行调洪演算，基本原理参阅课本。

表6

见下页图6

1.计算并且绘制单辅助曲线

  表7

                         图7

2.单辅助曲线调洪演算

表8

 3.求设计调洪库容V_m,设计洪水位G_m，最大下泄流量q_m

  根据q_m＝1050m³/s，查东周水库特性曲线表，得最大库容V_总=3325.5万m³已知起调库容V＝800万m³/s，则设计调洪库容V_设洪＝2525.5万m³/s，以q_m＝1050m³/s，查图得设计洪水位Z_设洪＝224.1m。 

  4.求坝顶高程

      坝顶高程=G_m+h_爬+△h=224.1＋0.89＋2.81＝227.8

      式中：h_爬=0.89m,△h=2.81m。

  因校核洪水未做，此次设计坝顶高程就取设计条件下的。但在实际工作中，必须加以比较后确定。

  小结

为期一周的 《工程水文学》课程设计接近了尾声，虽然过程中难免会被困难困住，但能把所学的知识融会贯通完成设计，仍然获益不少。

通过了解流域概况，熟悉资料的收集、处理、计算、绘图和合理性分析等环节，系统的掌握由暴雨资料推求设计洪水及调洪计算的基本方法和步骤，并掌握或运用山东省现行的一套小流域设计洪水的方法和有关图表的使用及水库指标复核验算的过程。从而增加和锻炼了我们在生产第一线的实战能力。

通过这次课程设计，巩固了所学的课堂知识，全面锻炼了我们综合运用所学知识的技能，培养了大家勤于动手、独立思考、分析问题和解决问题的能力。全体同学互帮互助，遇到问题探讨、商议，对待这次课程设计态度认真、共同进推，为以后的实践工作打下了坚实的基础。 

第二篇：水文测验实习报告

水文测验实习报告

一、实习目的

1、通过本次实习，对流速仪法和浮标法两种测流速的方法加以学习，了解两种方法所用到的仪器，及其使用特点、使用条件。

2、通过所测得的数据，针对不同方法，学会对相关水文要素如流量的计算。

3、通过实习，学会对水文要素的资料收集，并加以分析，发现问题，解决问题。

4、通过该次实习，把理论性的知识与具体实践相结合，为之后的学习奠定基础。

二、实验原理

1、流速仪法测流原理

流速仪测速原理是利用水流冲动流速仪的旋桨，同时带动转轴转动，在装有信号的电路上发出信号，便可知在一定时间内的旋转次数，流速愈大，转轴转得愈快。流速与转速间存在一定的函数关系，这种关系是厂家在仪器出厂之前，把流速仪放在特定的检定水槽里，通过实验方法来确定流速与转速间的函数关系。关系式如下：

其转速n与流速v有如下线性函数关系：

v=a+b×n

式中v-某点流速

n-流速仪旋浆的转速（每秒的转数）

a—流速仪常数

b—旋浆水力螺距

a、b是通过水槽实验事先率定的，为定值。

对于流速仪旋浆的转速n (转/秒)

n＝R/T

式中 R－时段T内旋浆总转数

T－测速历时（秒）因为天然水流为紊流，为消除水流脉动对测量精度的影响，按水文测验规范规定，测速历时T一般不短于100秒，本次测验测速历时T为100秒。

而旋浆每20转一个信号，设总信号数Z，则总转数R：R=Z*20。

欲要测整个断面上的流量，需在该断面上布置若干条测速垂线，测速垂线的数目视水面宽度、水深和测量精度而定。

又因每条垂线上的流速随水深不同而变化，为求各垂线平均流速，需在每条测速垂线上选定若干个测点。垂线上流速测点的数目和位置，要根据水深大小、水流情况来定。

本次测验选用测杆悬吊，当水深大于1米时可用五点法测流速，即在相对水深分别为0.0、0.2、0.6、0.8、1.0处施测。

本次测流在测流断面上布设了四条垂线，中间采用了三点法（0.2，0.6，0.8），两边2条采用了两点法（0.2、0.8）。以求精确。

之后便可进行相应的垂线平均流速V m的计算，其公式为：

一点法:vm =v0.6 或 vm =（0.90～0.95）v0.5

二点法:vm = ( v0.2+ v0.8)/2

三点法:vm = ( v0.2+ v0.6+ v0.8)/3

五点法:vm = (v0.0+3v0.2+3v0.6+2v0.8+ v1.0)/10

各式中 vm 为垂线平均流速

v0.0、v0.2…v1.0 为各相对水深处的测点流速。

此次实习中流量测验方法为面积～流速法(流速仪法测流)

需把整个过水断面划分成若干小面积；求出每个小面积上的部分流量；然后求各部分流量之和，即得总流量。故需先求出各部分的面积的平均流速。

对于中间部分面积的平均流速，即相邻两垂线间平均流速的平均值

vi = ( vm( i-1)+ vmi)/2

对于岸边部分面积的平均流速

v1=αvm1 vn+1=αvmn

式中

v1 、vmn －距岸边最近的垂线平均流速

α －岸边系数，斜坡岸边取0.67～0.75；陡岸为0.8～0.9；死水边为0.5～0.67

在计算划分出的各部分面积时，岸边部分按三角形、矩形计算，中间部分按梯形计算。 据此便可算出各部分的流量qi=AiVi其中Ai为各部分的面积，Vi为各部分面积的平均流速。 则总流量Q=∑qi。

流速仪法测流速的优势有：测量精度高，量程宽，可测弱流，也可测强流；无机械转动部件，不存在泥沙堵塞或水草、杂物缠绕等问题，最适用于泥沙悬浮物含量高，水草等漂浮物多的河流中测量。

2、浮标法测流速原理

浮标法测流速的原理是采用一块木头或装有少量水的瓶，在木头上或瓶口上插小旗作为浮标，利用手表测定浮标通过在海湾或河流中相距一定距离的两点的时间即可求出水流虚流速。通常用每秒钟内的米数来表示这一速度。利用上述方法只能测出表层的流速。如要测出深层水的流速，就使用上下两个瓶子，此时上面的浮瓶流速代表两个瓶子的平均速度。测出表面水流的平均速度后，就可求得深处瓶的水流虚速度。

但在该此次实习中，需根据每个浮标的虚流速及浮标通过中断面的起点距，推求断面各垂线的虚流速。

由于每个浮标经过中断面时的起点距，不是固定的，不能直接求出断面各垂线上的虚流速，应在虚流速分布图上内插求得。

水面虚流速的计算方法为：

用秒表观测浮标由上断面流到下断面的历时t，得水面虚流速：

Vj=L/t

式中 L－上下浮标断面间距（米）

t－各浮标经上下断面的时间（秒）

Vj －水面虚流速（米/秒）

将水面虚流速与过水断面积（计算方法同流速仪法）相乘，计算出断面虚流量，用浮标系数加以修正，得到断面实际的流量 。

即测流断面流量＝浮标系数Kj×断面虚流量Qj

浮标系数Kj :一般湿润地区大、中河流取0.85～0.90，小河取之间0.75～0.85；干旱地区大中河流可取0.80～0.85，小河取0.70～0.80。

其总流量的计算方法同流速仪法。

浮标法适用于流速仪测流困难或超出流速仪测速范围的洪水较大，水流急剧涨落，水流流向紊乱，水中漂浮物较多等情况的流量测验。这是一种最简单和最易作到的方法。

三、实习步骤

1、流速仪法测流的步骤

(1)选择测量地点及测量断面

流速-面积法测量地点应满足以下条件：

1)水流的流动均匀，不易产生涡漩；

2)测量地点上流侧明渠的直线长度应为其宽度的5倍以上，下流侧明渠的直线长度应为宽度的2倍以上；

3)明渠的形状整齐，底部尽量不要有淤积；

4)当明渠的水位发生变化时，测量截面的形状不应有急剧的变化；

5)水流流动方向与测量截面垂直。

(2)分布垂直测线

该次实习中流量的测量采用了流速-面积法，需要将测流断面用垂直测线分部成几个部分，测量各个划分出的截面的水位和其中的流速，以相应地计算出截面面积和截面上的平均流速。水深和流速的测线分布，由明渠的宽度决定，有采用在整个明渠宽度按一定的间隔平均分布的，一般对于宽度在10米以下的明渠，平均分布的测线间隔为0.1-0.15倍的明渠宽度。

（3）断面测量

断面测量包括测线间距（部分宽）测量和水深测量。在测桥上测流时测线间距一般在布置测线时设置固定标志，在进行先关测量。在水深测量是采用测秆测深，在混凝土衬砌的断面上测流，测量时应保持垂直状态。

（4）流速测量

在测量垂线平均流速时我们采用了积点法。即根据垂线流速分布规律，施测垂线上若干个有代表性的测点流速，由此可推算出垂线平均流速。

（5）根据测量原理进行先关数据的整理计算。

2、浮标法测流的步骤

（1）选择测量地点及测量断面的方法同流速仪法。

（2）在浮标投放断面投放浮标；

（3）当浮标通过上断面时，上断面观测员发出信号，通知中断面观测员用秒表开始计时；

（4）当浮标通过中断面时，中断面观测人员发出信号，通知中断面观测人员测定浮标通过中断面的位置（距离起点距）；

（5）当浮标通过下断面时，下断面观测人员发出信号，通知观测人员停表，测记浮标运行的历时。

（6）根据测量原理进行先关数据的整理计算。

四、实验结论

《水文测验实习》是水文与水资源工程专业必修的实践教学环节，是水文工作的基础，它与生产密切结合，实践性很强。而通过此次实习，我深刻认识到学习不仅是书本理论知识的掌握，更加要注重实践能力的培养，同时我也认识到了课本当中知识与实际应用之间的差异，没有经过此次实习之前，虽然学过一部分相关知识，但没有

宏观上的认识，掌握的知识点比较零散，无法真正理解，心中存在大量疑惑，但经过此次实践之后，让我很好的将课堂上学习的知识点都前后衔接起来，对水文测验的整个流程有了总体的认识，了解了主要仪器设备的结构、原理和使用方法，与此同时，此次实习以组为单位，这也加强了我的团队合作的意识，此外还培养了我们的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力。这些都将为我们的下一步学习打下实践基础，为学习水文科学和今后从事与本专业相关的技术工作打下一定的基础。

五、存在问题

最后，我想对水文测验实习提出自己小小的建议，我希望实习工作可以加入更多实际测验内容，比如对水位、流速、含沙量的实际测验，让同学们可以亲身体验其中的过程，更好的弥补自身知识的不足。