水文地质学基础课程实验 实验一、地表水流速量测(毕托管)实验 实验二、给水度、孔隙度、持水度测定实验 实验三、饱水带地下水渗流实验-达西实验 实验四、潜水模拟演示实验 实验五、承压水模拟演示实验 Company Logo
Company Logo www.themegallery.com 水文地质学基础课程实验 实验一、地表水流速量测（毕托管）实验 实验二、给水度、孔隙度、持水度测定实验 实验三、饱水带地下水渗流实验-达西实验 实验四、潜水模拟演示实验 实验五、承压水模拟演示实验
实验一、地表水流速量测(毕托管)实验 一、实验目的 1.通过本次实验,掌握基本的测速工具(毕托管)的性能和使用方 法 2.加深对明槽水流流速分布的认识,并绘制垂线流速分布图,计算 垂线平均流速。 二、仪器设备 毕托管、比压计及水槽简图如图。 B置移A ′比压计 三通管 有机玻璃水 Company Logo
Company Logo www.themegallery.com 实验一、地表水流速量测（毕托管）实验 ❖一、实验目的 1．通过本次实验，掌握基本的测速工具（毕托管）的性能和使用方 法。 2．加深对明槽水流流速分布的认识，并绘制垂线流速分布图，计算 垂线平均流速。 ❖二、仪器设备 毕托管、比压计及水槽简图如图
实验一、地表水流速量测(毕托管)实验 三、实验原理 毕托管是由两根同心圆组成的管体和A、B两个引管所组成。引管A 与毕托管头部顶端小孔相连,引管B与离毕托管头部顶端为3d的断面上 的环形孔相通。A、B引管与比压计相连。由于环形孔与毕托管管体的表 面垂直,因此它所测得的是不含水流动能的总势能z+p/Y;而引管A连 接的顶端小孔由于正对流向,此处为水流的驻点,它所测得的是包括水 流动能在内的总机械能z+p/γ+u2/2g。当比压计测压牌垂直放置时, 测压牌上所反映的两测压管液面差M=(+12+2)-(+2-=即为测点的流速 水头。 为了提高量测的精度,将测压牌倾斜角,若两测压管液面之间的读 数差为AL,则有^h=Δ Lsing,从而可以求得测点的流速表达式 C√2gMh=C√2g△ L sin a 式中:C——流速修正系数,对不同结构的毕托管,其值由实验 率定确定。本实验使用的毕托管,经率定C=0.999。 Company Logo
Company Logo www.themegallery.com ❖三、实验原理 毕托管是由两根同心圆组成的管体和A、B两个引管所组成。引管A 与毕托管头部顶端小孔相连，引管B与离毕托管头部顶端为3d的断面上 的环形孔相通。A、B引管与比压计相连。由于环形孔与毕托管管体的表 面垂直，因此它所测得的是不含水流动能的总势能z+p/γ；而引管A连 接的顶端小孔由于正对流向，此处为水流的驻点，它所测得的是包括水 流动能在内的总机械能z+p/γ +u2/2g。当比压计测压牌垂直放置时， 测压牌上所反映的两测压管液面差 即为测点的流速 水头。 为了提高量测的精度，将测压牌倾斜角，若两测压管液面之间的读 数差为ΔL，则有Δh=ΔLsinα，从而可以求得测点的流速表达式： 式中： C––––流速修正系数，对不同结构的毕托管，其值由实验 率定确定。本实验使用的毕托管，经率定C=0.999。 实验一、地表水流速量测（毕托管）实验 g p u z g p u h z 2 ) ( ) 2 ( 2 2 = + + − + = u = C 2gh = C 2gLsin
实验一、地表水流速量测(毕托管)实验 将所测得的同一垂线各点流速,按选定的比例尺画在坐标纸上。槽 底的流速为零,水面的流速矢端为水面以下各点流速矢端连线向上顺延 与水面相交的那一点。由水深线及各点流速矢端所围成的矢量图,即为 垂线流速分布图,如图所示。显然,流速分布图的面积除以水深h,就是 垂线的平均流速v,其表达式为: h 式中v垂线平均流速(cm/s); W垂线流速分布图的面积(cm2); h—水深(cm)。 Z(cm) Company Logo
Company Logo www.themegallery.com 将所测得的同一垂线各点流速，按选定的比例尺画在坐标纸上。槽 底的流速为零，水面的流速矢端为水面以下各点流速矢端连线向上顺延 与水面相交的那一点。由水深线及各点流速矢端所围成的矢量图，即为 垂线流速分布图，如图所示。显然，流速分布图的面积除以水深h，就是 垂线的平均流速 ，其表达式为： 式中 ––––垂线平均流速（cm/s）； w––––垂线流速分布图的面积（cm2）； h––––水深（cm）。 实验一、地表水流速量测（毕托管）实验 h w v = v v
实验一、地表水流速量测(毕托管)实验 ☆四、实验步骤 1.确定全关阀门,然后接通水泵和涡轮流量数字积算仪的电源。 2.缓慢打开水槽的进水阀门,调节尾门,将水深控制在15厘米左 右。 3.用测针测得水深h。如图所示,在断面垂线上布置5个测点。毕 托管最高点宜在水面以下2厘米,最低点为毕托管的半径(0.4厘米),其 余各点均分布在其中。 4.按所布置的垂线及测点位置逐步进行测量。例如:把毕托管放 到槽底,同时测读固定毕托管测杄标尺上的读数,稍待稳定后,再测读 比压计上的读数V,V1这就完成了第1个测点的工作。然后将毕托管依 次提升,直至水面下2厘米那一点为止。 5.将测得的数据进行分析、整理,并按一定的比例在坐标纸上点 绘垂线上流速分布图。 Company Logo
Company Logo www.themegallery.com ❖四、实验步骤 1．确定全关阀门，然后接通水泵和涡轮流量数字积算仪的电源。 2．缓慢打开水槽的进水阀门，调节尾门，将水深控制在15厘米左 右。 3．用测针测得水深h。如图所示，在断面垂线上布置5个测点。毕 托管最高点宜在水面以下2厘米，最低点为毕托管的半径(0.4厘米)，其 余各点均分布在其中。 4．按所布置的垂线及测点位置逐步进行测量。例如：把毕托管放 到槽底，同时测读固定毕托管测杆标尺上的读数，稍待稳定后，再测读 比压计上的读数 ， 这就完成了第1个测点的工作。然后将毕托管依 次提升，直至水面下2厘米那一点为止。 5．将测得的数据进行分析、整理，并按一定的比例在坐标纸上点 绘垂线上流速分布图。 实验一、地表水流速量测（毕托管）实验 A B
实验一、地表水流速量测(毕托管)实验 ◆五、注意事项 1.测速之前,首先要对毕托管、比压计进行排气。排气方法:将 毕托管置于防气盒中,从比压计三通管注入有一定压力的水流,使水和 空气由毕托管喷岀,沖水约3分钟左右并使毕托管淹没于防气盒中。然后 打开三通管,在大气压强作用下比压计测管中的水面下降,待降到便于 测读的位置时,用止水夹夹紧三通管。待静止稳定后比压计两测管中的 水面应该齐平,否则要稍作整平或重新冲水排气,直至两管水面齐平后 去掉防水盒方可进行测速工作。 2.实验过程中,为防止进气,毕托管不得露出水面。实验结束后 将毕托管放入防气盒静水中,检查是否进气,若比压计两管水面不平, 说明所测数据有误差,应重新冲水排气,重新进行测量。 3.毕托管管体必须正对流向。 4.测读时,视线应垂直于比压计的倾斜面,读取弯液面的最低点 读数,当测管中的水面上下脉动时,读取平均值。 Company Logo
Company Logo www.themegallery.com ❖五、注意事项 1．测速之前，首先要对毕托管、比压计进行排气。排气方法：将 毕托管置于防气盒中，从比压计三通管注入有一定压力的水流，使水和 空气由毕托管喷出，冲水约3分钟左右并使毕托管淹没于防气盒中。然后 打开三通管，在大气压强作用下比压计测管中的水面下降，待降到便于 测读的位置时，用止水夹夹紧三通管。待静止稳定后比压计两测管中的 水面应该齐平，否则要稍作整平或重新冲水排气，直至两管水面齐平后 去掉防水盒方可进行测速工作。 2．实验过程中，为防止进气，毕托管不得露出水面。实验结束后， 将毕托管放入防气盒静水中，检查是否进气，若比压计两管水面不平， 说明所测数据有误差，应重新冲水排气，重新进行测量。 3．毕托管管体必须正对流向。 4．测读时，视线应垂直于比压计的倾斜面，读取弯液面的最低点 读数，当测管中的水面上下脉动时，读取平均值。 实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
实验一、地表水流速量测(毕托管)实验 今六、实验成果 1.已知数据 水槽宽度B=10(cm)。毕托管直径d=0.8(cm)。比压计倾斜角a= 30°。重力加速度g=980(cm/s2) 2.实测数据与计算 槽底测针读数厘米;测针尖接触水面时的读数_厘米; 测针量得水深h=_厘米。 3.将所测得实验数据填入实验记录表(1-1)中。 4.根据已知数据和实测与计算的数据在坐标纸上点绘垂线上流速 分布图。 Company Logo
Company Logo www.themegallery.com ❖六、实验成果 1．已知数据 水槽宽度B=10(cm)。毕托管直径d=0.8(cm)。比压计倾斜角α＝ 30°。重力加速度g=980(cm/s2)。 2．实测数据与计算 槽底测针读数 厘米；测针尖接触水面时的读数 厘米； 测针量得水深h= 厘米。 3．将所测得实验数据填入实验记录表（1-1）中。 4．根据已知数据和实测与计算的数据在坐标纸上点绘垂线上流速 分布图。 实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
实验一、地表水流速量测(毕托管)实验 表1-1垂线流速分布测定表 半托管 h 测点测杆读|测点到 斜比压计读数 Vlsi a 测点 槽底高 流速u 垂线平均流速 数、|度 (cm/) (cm/s) 2 水面 Company Logo
Company Logo www.themegallery.com 表1-1 垂线流速分布测定表 实验一、地表水流速量测（毕托管）实验 A − B Lsin u h = L= 测点 编号 毕托管 测杆读 数 （cm） 测点到 槽底高 度（cm） 斜比压计读数 （cm） （cm） 测点 流速u （cm/s） 垂线平均流速 A （cm/s） （cm） B （cm） 1 2 3 4 5 水面
实验一、地表水流速量测(毕托管)实验 ☆七、思考问题 1.毕托管、比压计排气不净,为什么会影响量测精度? 2.为什么必须将毕托管正对来流方向?如何判断毕托管是否正对 了流向? 3.比压计安放位置的高低,是否影响量测数据?为什么? Company Logo
Company Logo www.themegallery.com 实验一、地表水流速量测（毕托管）实验 ❖七、思考问题 1．毕托管、比压计排气不净，为什么会影响量测精度？ 2．为什么必须将毕托管正对来流方向？如何判断毕托管是否正对 了流向？ 3．比压计安放位置的高低，是否影响量测数据？为什么？
实验二给水度、孔隙度、持水度测定实验 一、实验目的 1.加深理解松散岩石的孔隙度、给水度和持水度的概念。 2.熟练掌握实验室测定孔隙度、给水度和持水度的方法。 3.熟悉给水度仪并对仪器进行标定。 4.测定三种松散岩石试样的孔隙度、给水度和持水度。 二、仪器设备 1.给水度仪。 2.十二指肠减压器,或大号吸耳球,用以抽吸气体。 3.量筒(25m)和胶头滴管。 4.松散岩石试样:砾石(粒径为5~10mm,大小均匀,磨圆好); 砂(粒径为0.45mm~o.6mm);砂砾混合样(指把上述砂样完全充填 进砾石样的孔隙中得到的一种新试样)。 Company Logo
Company Logo www.themegallery.com 实验二 给水度、孔隙度、持水度测定实验 ❖一、实验目的 1．加深理解松散岩石的孔隙度、给水度和持水度的概念。 2．熟练掌握实验室测定孔隙度、给水度和持水度的方法。 3．熟悉给水度仪并对仪器进行标定。 4．测定三种松散岩石试样的孔隙度、给水度和持水度。 ❖二、仪器设备 1．给水度仪。 2．十二指肠减压器，或大号吸耳球，用以抽吸气体。 3．量筒(25ml)和胶头滴管。 4．松散岩石试样：砾石（粒径为5~10mm，大小均匀，磨圆好）； 砂（粒径为0.45mm~0.6mm）；砂砾混合样（指把上述砂样完全充填 进砾石样的孔隙中得到的一种新试样）