工程水文学实验指导书 水利与建筑工程学院水文课组 2012年3月
前言 本指导书部分内容是在参考和引用河海大学《水文测验学实验指导书》、南京水利水文 自动化研究所防汛厂、黄河水文科技有限公司和内蒙古河套灌区管理总局义长灌域管理局标 宏伟高级工程师等编写的水文仪器使用资料的基础上编写而成，在此，向他们表示感谢：具 体要求如下： 1.在实验前，复习课堂所讲有关内容，并且预习实验指示书中有关内容，以保证实验 取得较好效果。 2.为帮助同学加深对仪器了解，指导示书中附有部分仪器的原理和部分阅读材料。 3.爱护仪器。在未了解仪器性能之前，不得擅自拆御仪器，各种实验须按指导书中操 作步骤进行，实验结束后应把仪器整理好成回原处，经指导教师同意后才能离开实验室。 4.遵守实验室规则，爱护公物。 5.实验结束后，认真撰写实验报告。要求按规范的规定进行数据处理，并达到“分析正 确，计算无误、图幅美观，字迹端正”：实验报告中的曲线图严格按照工程制图要求进行绘 制：文字说明和计算数据书写应字迹端正。切忌随手乱涂乱刻，以作为期末考查的依据。 6.说明：本课程实验安排在下列实验室进行实验教学。 序号 实验名称 实验地点 负责人 实验一 喇量、蒸发观测 西衣校区淮溉实验站 实验二 流量测验实验 西农妆区深涿实验站 实验三河道水位、流量数据处里 齿农校仅水6#楼二层西《水文测险实验室》 实验四 水文年鉴使用 西衣北校区图书馆
目录 实验一 雨量、蒸发观测.l 一、实验目的… 二、实验原理 三、降水量观测 1 四、蒸发量观测」 实验二 流量测 ll 一、实验目的. ....h 二、实验内容.1 三、实验报告 16 实验三河道水位、流量数据处理， 18 实验目的 二、实验内名 、实验材料 8 四、实验步凝 19 实验四水文年鉴使用 ,实验目的 二 实验内 三、实验材料. 四、实验步骤422 五、水文资料简介 22
工程水文学实验指导书 实验一 雨量、蒸发观测 一、实验目的 掌握降水、蒸发量测仪器的使用操作与资料整理。 二、实验原理 水量平衡法和称重法 三、降水量观测 降水量是指从天空降落到地面上的液态或固态（经融化后）降水，未经蒸发、渗透、流失 而在水平面上积聚的深度。 降水量以m(m)为单位，取一位小数。配有自记仪器的，作降水量的连续记录并进行 整理。 测定降水量的仪器：常规仪器主要有雨量器、虹吸式雨量计或翻斗式遥测雨量计。 1.雨量器测定降水量 雨量器（见图1）由承水器（漏斗）、储水筒（外筒）、储水瓶组成，并配有与其口径成比例 的专用量杯。 承水器 承雪口 壹10 洞斗 9 量8 储水简 简盖 水瓶 图1雨量器及量
工程水文学实验指导书 1)安装 安置在观测场内固定架子上。器口保持水平，距地面高度70©m。冬季积雪较深地区 应在其附近装一能使雨量器器口距地高度达到1.0-1.2米的备份架子.当雪深超过30c时， 应把仪器移至备份架子上进行观测。 冬季降雪时，须将漏斗从器口内柠下（用旧式雨量器的站，须换承雪口），取走储水瓶， 直接用承雪口和储水简容纳降水。 2)观测和记录 液态降水的观测记录每天8时、20时观测前12小时降水量。在观测时要换取储水瓶。 把换下的储水瓶取回室内（降水很小或己停止时，也可在观测场内），将水倒人量杯（注意倒 净)。然后，用食指和姆指夹住量杯上端，使其自由下垂（或将量杯放在水平的桌面上），视 线与水面平齐，以水凹面最低处为准，读得的刻度数即为降水量，记入观测簿中该时降水量 定时栏，降水量大时，可分数次量取，求其总和。量取完毕，应进行复验，此外，也可用台 秤”直接称量。 固态降水的观测记录将已承接固态降水物的储水筒用备用储水筒换下，盖上盖子后， 取回室内，待固态降水物融化后，用量杯量取。也可将固态降水物连同储水简用台秤称量， 称量前须把附着于简外的降水物和泥士等清除干净。如无台秤，又遇发报观测，则可加入定 量的温水，使固态降水物完全融化，再用量杯量取，但量得的数值须扣除加入的温水水量 观测时间及记录均同液态降水。 六小时降水量的观测记录拍发绘图报的台站，凡配有遥测雨量计的，采用遥测雨量计 观测专供编报用的2,8,14,20时前的六小时降水量，记录记入观测簿该时R歌栏。若无遥 测雨量计或遥测雨量计发生敢障时，应使用雨量器观测前六小时降水量，记录记入观测簿（见 附表)R栏；同时按上述a)的规定，分别记入8时，20时的定时栏。 3)几种特殊情况的处理 (1)在炎热干燥的日子，降水停止后，要及时进行补测，其测得结果应视是否使用遥测 雨量计，而分别记入下一次定时观测的欧栏或定时栏中（因服务需要进行补充观测，其处理 方法亦同此)。 (2)20时降水量观测时和观测前如无降水，而在其后至20时正点之间（包括延续至次 日)有降水：或20时观测时和观测前有降水，但降水恰在20时正点或正点之前终止。遇有 以上两种情况时，应于0时正点补充观测一次降水最，并记入当日20时降水量定时栏， 使天气现象与降水量的记录配合一致。 (3)出现雪暴时，应观测其降水量。 (4)无降水时，降水量栏空白不填。不足0.05m的降水量记0.0.纯雾、露、霜、冰 针、雾淞、吹雪的量按无降水处理*，但吹雪量必须量取，专供计算蒸发量用。 注：1所用的量杯必须与雨量器的口面积成比例。 2
工程水文学实验指导书 2.台秤应经常校验，以保证称量的精度。称量得出的数值，必须扣除储水瓶（筒）的重量。用蒸发 专用台秤时，读数直接为适用于20cm口怪器具的mm值：用普通台秤（单位：克）时须最后将重量（克 从《气象常用表》（第二号）第八表中折合成mm值。 4)维护 ()每次巡视仪器时，注意清除承水器、储水瓶内的昆虫、尘土、树叶等杂物。 (2)定期检查雨量器的高度、水平，发现不符合要求时应及时纠正：如外筒有漏水现象， 应及时修理或撤换。 (③)承水器的刀刃口要保持正圆，避免碰撞变形 2.虹吸式雨量计测定降水量 虹吸式雨量计（见图2）由承水器、浮子室、自记钟、虹吸管等组成。 1)安装 安装在观测场内水泥或木底座上，并用三根纤绳拉紧。保持器口水平，距地高度以仪 器自身高度为准 按下列顺序安装内部机件：（®）将浮子室放在规定的位置上，使导管的漏斗刚好在承水 器流入管的下端，用特制的螺钉将浮子室固定在座板上：b)将自记纸卷在钟筒上，把钟简 套入钟轴，注意钟筒的小齿轮要与钟轴座上的大齿轮衔接好，（©）把虹吸管短端插入浮子室 的侧管里（内有橡皮垫圈），用连接螺帽固定。(d)自记笔尖注好墨水，在虹吸管下放置盛水 器。 使用前的调节和检查：仪器各部分安装完毕后，按顺序进行调节和检查：()调整零点， 往承水器里倒水，直到虹吸管挂水为止：待排水完毕，自记笔若不停在自记纸零线上，就要 拧松笔杆固定蝶钉，把笔尖调至零线再固定好。b)用10m清水，缓缓注入承水器，注意 自记笔尖移动是否灵活；如摩擦太大，要检查浮子顶端的直杆能否自由移动，自记笔右端的 导轮或导向卡口是否能顺者支柱自由滑动。（©）继续将水 注入承水器，检查虹吸管位置是否正确。一般可先将红吸 }一东水醛 管位置调高些，待10m水加完，自记笔尖停留在自记纸 10nm刻度线时，拧松同定虹吸管的连接螺相，将虹吸管 轻轻往下插，直到虹吸作用恰好开始为止，再周定好连接 白记的 螺帽。此后，重复注水和调节几次，务必使虹吸作用开始 时自记笔尖指在10mm处，挂水完毕时笔尖指在零线上。 子 2)观测和记录 自记记录供无翻斗式遥测雨量计的台站，整理各时雨 量及挑选极值用。遇固态降水，凡是随降随化的，仍照常 盛水器 读数和记录。否则，应将承水器口加盖，仪器停止使用（并 在观测簿备注栏注明)，待有液态降水时再恢复记录。 图2虹吸式雨量计
工程水文学实验指导书 自记纸的更换：（④无降水时，自记纸可连续使用8-10天，用加注1mm水量的办法来 拾高笔位，以免每日迹线重选。(b)有降水（自记迹线上升≥0.lmm)时，必须换纸。自记记 录开始和终止的两端须作时间记号，可轻抬固定在浮子直杆上的自记笔根部，使笔尖在自记 纸上划一短垂线：若记录开始或终止时有降水，则应用铅笔作时间记号。（©）当自记纸上有 降水记录，但换纸时无降水，则在换纸前应作人工虹吸（注水入承水器产生虹吸），使笔尖回 到自记纸“0”线位置。若换纸时正在降水，则不作人工虹吸。 自记纸的整理：(a)时间差订正。凡24小时内自记钟计时误差达一分钟或以上时自远 纸均须作时间差订正。)按上升迹线计算出两个正点记号间水平分格线实际上升的格数， 即为该时降水量。如换纸时有降水，致使换纸时间内的降水未记录上，这一部分量应作为 换纸所在时段里的降水量。没有上升迹线的各时段空白，（©）降苞时耪自记迹线读取各时降 水量，但应在自记纸背面注明降雹起止时间（夜间不守班的站，夜间降雹可只注明情况），(@ 在降水微小的时候，自记纸上的迹线上升缓慢，只有在累积量达0.05mm或以上的那个小时， 才计算降水量。其余不足0.05mm的各时栏空白， 3)维护 )在雨季，每月应将盛水器内的自然排水进行1-2次测量，并将结果记在自记纸背面， 以备使用资料时参考。如有较大误差且非自然虹吸所造成，则应设法找出原因，进行调整或 修理。 b)在初结冰前，应把浮子室内的水排尽，冰冻期长的地区，应将内部机件拆回室内保 ©)虹吸管与浮子室侧管连接处应紧密衔接，虹吸管内壁和浮子室内不得沾附油污，以 防止漏水或漏气而影响正常虹吸。 d浮子直杆与浮子室顶盖上的直柱应保持清洁，无锈蚀物：两者应保持平行，以减小 摩擦，避免产生不正常记录。 )其它同雨量器见有关规定。 3.雪深和雪压的测定 雪深是从积雪表面到地面的垂直深度，以cm为单位，取整数：雪 压是单位面积(cm上的积雪重量，以gcm为单位，取一位小数。 当台站四周视野地面被雪（包括米雪、霰、冰粒）覆盖超过一半时要 观测雪深：在规定的日子当雪深达到或超过Sm时要观测雪压。 测定雪深用量雪尺或普通米尺：测定雪压用体积量雪器或称雪器。 1)观测地段的选择 雪深、雪压的观测地段，应选择在观测场附近平坦、开阔的地方 入冬前，应将选定的地段平整好，清除杂草，并作上标志。 2)量雪尺 y 图5量雪尺 4
工程水文学实验指导书 (1)量雪尺是一木制的有cm刻度的直尺（见图5，或用普通米尺。 (2)观测和记录 )符合观测雪深的日子，每天8时在观测地点将量雪尺垂直地插入雪中到地表为止（勿 插入土中)，依据雪面所遮掩尺上的刻度线，读取雪深的cm整数，小数四舍五入。使用普 通米尺时，若尺的零线不在尺端，雪深值应 注意加上零线至尺端距离的相当cm数值。 b)每次观测须作三次测量，记入观测 簿相应栏中，并求其平均值。三次测量的地 点，彼此相距应在10米以上（丘陵、山地台 站因地形所限，距离可适当缩短)，并作出标 记，以免下次在原地重复测量。 c)平均雪深不足0.5cm记o:没有积雪 时，雪深栏空白。若8时未达到测定雪深的 图7称雪器 标淮，之后因降雪而达到测定标准时，侧应在14时或20时补测一次：测定方法同上述规定， 记录记在当日雪深栏，并在备注栏注明。 山若台站四周积雪面积过半，但观测地段因某种原因而无积雪，则应在就近有积雪的 地方，选择较有代表性的地点测量雪深（雪压同）。如因吹雪或其它原因使观测地段的积雪高 低不平时，应尽量选样比较平坦的雪面来测定。 丘陵、山地的台站四周积雪达到记录积雪标准，但由于地形影响，测站附近已无积雪 存在时，雪深不测量（香压同），相应栏空白，但应在备注栏注明。 4.体积量雪器 1)体积量雪器（见图6）是测量雪压用的一种仪器。由一内截面积为100m的金属简、 小铲、带盖的金属容器和量杯组成。 2)观测和记录 观测要求：(a)每月5,10， 15,20,25日和月末最后一天， 若雪深已达5cm或以上时，在雪 深观测（或补测）后，就在观测雪深 的地点附近进行雪压观测，雪深不 足5cm时，不观测雪压，如在规 定的观测日期，雪深不足5cm(或 无积雪)，而在随后的共它日子里， 雪深达5cm或以上，或者在前 天观测后，又因降雪，使雪深在 图6体积量雪器
工程水文学实验指导书 日间增加了5cm或以上时，则均须在该日8时观测（或补测）雪深后，补测雪压。6)观测雪 压应取三个样本，并求其平均值，作为该次雪压值。为避免下次在原地重复取样，应在取过 样本的地点作出标记 雪压的测定和计算：观测前半小时，把量雪器拿到室外。取样前，应把量雪器清理干 争。取样时，拿住把手，将量雪器垂直地插入雪中，直到地面。然后拨开量雪器方的雪 把小铲沿量雪器口插入，连同量雪器一起拿到容器上，再抽出小铲，使雪样落入容器内， 加盖拿回室内。等雪融化后，再用量杯测定其容量。 取样时，要注意清除样本中夹入的泥土、杂草。所取样本不应包括雪下地面上的水层 和冰层，但应包括积雪面上或积雪层中的冰层。有这种情况时应在观测簿备注栏中注明。 当雪深超过取样的量雪器金属筒高度时，应分几次取样。在取上层雪样时，注意不要破 坏下层雪样。 雪压计算公式为：p(g/cm)=10 M为样本重量（克），分母100为量雪器内截面积(m。 例：某样本经融化后，水的容积等于440cm。因1cm的水等于1克重，M=440× 1=4,所.雪压n-4gm. 记录时，将M值记入观测薄当日样木重量栏（见附表）：p值记入雪压栏，取一位小数： 三次平均值填入平均栏中。 (3)维护 每次观测后，必须将仪器擦净，并防止金属筒的刀刃口变形、变钝 5.称雪器 1)称雪器（见图）是由带盖的圆筒、科和小铲组成的一种测量雪压的仪器。 2)观测和记录 观测要求：同体积量雪器。 雪压的测定和计算：观测前半小时，把称雪器拿到室外。每次取样前应先清洁称雪器 检查秤的零点，把带盖的空圆简挂在秤钩上，使秤锤上的刻线与秤杆上的零线吻合。这时秤 杆应当水平，平衡标志是秤杆上的指针与提手正中缺口相合，如果秤的零点不准时，须移动 秤锤位置，使它平衡，并把秤锤的新位置作为零点。 取样时，将圆筒（锯齿形的一端）向下垂直插入雪中，直到地面。然后拨开圆筒一边的雪。 把小铲插到圆简底沿下面，连同圆简一起拿起，再将简翻转，擦净粘在简外的雪，把筒挂在 秤钩上，移动秤缝，直到秤杆水平为止，读出秤锤准线对应于秤杆上的刻度数，取一位小数。 取样操作过程中的注意事项与体积量雪器同。 g1cm)=-50x5.9=m 雪压计算公式： 350 6
工程水文学实验指导书 S为称雪器圆筒内截面积(50cm: m为秤杆刻度数： M为样本重量(g。因秤杆上每一刻度单位（即十个小格）等于50g,故M值用秤杆刻 度数m乘50而得。 例：某样本秤杆刻度数m=5.9,则 雪压 pg1cm2)=50x5.9 50 =5.9(g1cm2) 记录时，可将m值（秤杆刻度数）直接填入观测簿雪压栏，并求其三次平均值填入平均栏 样本重量栏空白不填。 3)维护 观测后必须将仪器擦净，秤杆上的两个三棱刀要经常保持清洁，涂油防锈，注意维护 锯齿圈，防止变形。 四、蒸发量观测 小型水面蒸发器和E601B型水面 蒸发器是观测水面蒸发量的仪器，水 文气象部门均可使用： 1.小型蒸发器 小型蒸发器（见图8）为一口径 20cm、高约10cm的金属圆盆，口缘 图8小型蒸发器及蒸发罩 镶有内直外斜的刀刃形铜圈，器旁有一倒水小咀。为了防止鸟兽饮水，器口附有一个上端向 外张开成喇叭状的金属丝网圈。 1)安置 在观测场内的安置地点竖一圆柱，柱顶安一圈架，将蒸发器安放其中。蒸发器口缘保 持水平，距地面高度为70cm。冬季积雪较深地区的安置同雨量器。 2)观测和记录 每天20时进行观测，测量前一天20时注入的20mm清水（即今日原量）经24小时蒸发 剩余的水量，记入观测薄余量栏。然后倒掉余量，重新量取20mm(干燥地区和干燥季节须 量取30mm)清水注入蒸发器内，并记人次日原量栏。蒸发量计算式如下： 燕发量=原量+降水量余量 蒸发器内的水量全部蒸发完时，记为P200(如原量为300mm,记为>300)。此种情况应 避免发生，平时要注意燕发状况，增加原量。 结冰时用称量法测录，共它季节用杯量法（用和蒸发器口径相配合的量杯）或称量法均 可。称量后应补足20mm的水量. 如结冰后有风沙，在观测时，应先将器内冰面上积存的尘沙清扫出去，然后称量。称