《工程水文學》
實驗指導書
適用專業: 水利水電工程
課程**: 6009579
學時: 6 學分
編寫單位: 能源與環境學院
編寫人付成華
系(部)主任
分管院長
實驗一降水量的觀測2
實驗二蒸發量的觀測4
實驗三斷面流量的測量6
主要參考文獻7
1、實驗目的和任務
（1）實驗目的：
1)了解雨量器的原理、構造；
2)掌握雨量器的使用方；
3)掌握降水量觀測的基本原理和方法。
（2）實驗任務：
每組同學每位同學模擬完成1周降雨量的觀測，要求至少要有2天降雨的觀測。
1)用噴水壺模擬降水，記錄好時間。
2)將雨量器放在水平桌面，讀出刻度。
3)換算成24小時，核對雨量等級。
4)畫出降水量的柱狀圖。
降雨量記錄表
降雨量等級表
2、實驗儀器、裝置及材料
雨量器及其附屬裝置
圖1-1 雨量器示意圖
3、實驗原理
降水量可採用器測法、雷達探測和利用氣象衛星雲圖估算。器測法用來測量降水量，雷達探測和衛星雲圖一般用來預報降水量。器測法是觀測降水量最常用的方法，觀測儀器通常有雨量器和自記雨量計。
雨量器是直接觀測降水量的器具。它是乙個圓柱形金屬筒，由承雨器、漏斗、儲水瓶和雨量杯組成。雨量器下部放儲水瓶收集雨水。
觀測時將雨量器裡的儲水瓶迅速取出，換上空的儲水瓶，然後用特製的雨量杯測定儲水瓶中收集的雨水，解析度為0.1mm。當降雪時，僅用外筒作為承雪器具，待雪融化後計算降水量。
4、實驗步驟
（1）安置雨量器。
（2）粗略整平。
（3）分段定時觀測，即把一天分成幾個等長度的時段，如分成4 段（每段6 小時）或分成8 段（每段3 小時）等，分段數目根據需要和可能而定。一般採用2 段制進行觀測，即每日8 時及20 時各觀測一次，雨季增加觀測段次，雨量大時還需加測。日雨量是以每天上午8 時作為分界，將本日8 時至次日8 時的降水量作為本日的降水量。
（4）記錄降雨量。
（5）完成實驗報告。
5、實驗報告要求
每位同學交乙份實驗報告，包括以下主要內容：
（1）實驗目的
（2）實驗原理
（3）實驗裝置、儀器和材料
（4）實驗步驟（按實際操作過程寫）
（5）實驗過程記錄（資料、圖表、計算等）
（6）實驗結果分析及問題討論
6、實驗注意事項
（1）攜帶儀器時，應注意檢查儀器箱蓋是否關緊鎖好，拉手、揹帶是否牢固。
（2）開啟儀器箱後，要看清楚並記住儀器在箱中的安放位置，避免以後裝箱困難。
（3）裝好儀器後，注意隨即關閉儀器箱蓋，防止灰塵和濕氣進入箱內。儀器箱上嚴禁坐人。
（4）各制動螺旋勿扭過緊，微動螺旋和腳螺旋不要旋到頂端。使用各種螺旋都應均勻用力，以免損傷螺紋。
（5）轉動儀器時，應先鬆開制動螺旋，再平衡轉動。使用微動螺旋時，應先旋緊制動螺旋。動作要準確、輕捷，用力要均勻。
（6）使用儀器時，對儀器效能尚未了解的部件，未經指導教師許可，不得擅自操作。
（7）儀器裝箱時，要放鬆各制動螺旋，裝入箱後先試關一次，在確認安放穩妥後，再擰緊各制動螺旋，以免儀器在箱內晃動，受損，最後關箱上鎖。
（8）儀器搬動時，對於長距離或難行地段，應將儀器裝箱，再行搬站。在短距離和平坦地段，先檢查連線螺旋，再收攏腳架，一手握基座或支架，一手握腳架，豎直地搬移，嚴禁橫扛儀器進行搬移。
（9）小件工具用完即收，防止遺失。
7、思考題
（1）測定降水量的方法有哪些？比較說明各種降水量觀測方法的優缺點。
實驗二蒸發量的觀測
1、實驗目的和任務
（1）實驗目的：
1)掌握水面蒸發、土壤蒸發的特性及影響因素；
2)掌握水面蒸發量觀測的方法；
3)掌握蒸發量觀測的基本原理和方法。
（2）實驗任務：
每位同學利用蒸發器模擬觀測水面蒸發，至少完成讀數3次。
2、實驗儀器、裝置及材料
e－601b蒸發器1臺、蒸發桶及其附屬裝置。
3、實驗原理
水面蒸發是最簡單的蒸發方式，蒸發量常用蒸發水層的深度(mm)來表示。水面蒸發量常用蒸發器進行觀測。e-601型蒸發器主要由導線、揚聲器和測針等部分組成。
通過揚聲器把測針剛好接觸蒸發器裡水面的資訊傳出來，讓讀數者可以精確讀取蒸發器裡水面的高度，從而測量到水面蒸發的資料。
圖2-1 e-601 型蒸發器
4、實驗步驟
（1）安置蒸發器。
（2）裝入清水，測量水面初始讀數。
（3）使用螺旋緩慢均勻用力調節水面指示針，剛好聽到揚聲器發音，立刻停止旋轉，此時針尖與水面剛好相接，讀取水面高度並做好記錄。
（4）通過取水變化水面高度，繼續讀取水面高度並記錄。
（5）計算蒸發量。
蒸發量＝前一日水面高度＋降水量（以雨量器觀測值為準）－測量時水面高度
（6）完成實驗報告。
5、實驗報告要求
每位同學提交乙份實驗報告，應包括以下主要內容：
（1）實驗目的
（2）實驗原理
（3）實驗裝置、儀器和材料
（4）實驗步驟（按實際操作過程寫）
（5）實驗過程記錄（資料、圖表、計算等）
（6）實驗結果分析及問題討論
6、實驗注意事項
（1）各制動螺旋勿扭過緊，微動螺旋和腳螺旋不要旋到頂端。使用各種螺旋都應均勻用力，以免損傷螺紋。
（2）轉動儀器時，應先鬆開制動螺旋，再平衡轉動。使用微動螺旋時，應先旋緊制動螺旋。動作要準確、輕捷，用力要均勻。
（3）使用儀器時，對儀器效能尚未了解的部件，未經指導教師許可，不得擅自操作。
（4）儀器裝箱時，要放鬆各制動螺旋，裝入箱後先試關一次，在確認安放穩妥後，再擰緊各制動螺旋，以免儀器在箱內晃動，受損，最後關箱上鎖。
7、思考題
（1）蒸發器測量水面蒸發的原理？
（2）水面蒸發的蒸發器折算係數k值與哪些因素有關？
1、實驗目的和任務
（1）實驗目的：
1)掌握流速－面積法測量河道斷面流量的方法；
2)了解流速儀的結構及測量點流速的原理；
3)掌握流速儀測量斷面測點流速的方法。
（2）實驗任務：
利用儀器觀測，每位同學至少完成讀數4次。
2、實驗儀器、裝置及材料
每組旋杯式流速儀1臺，水尺，水準儀
3、實驗原理
河道斷面測量，是在斷面上布設一定數量的測深垂線，如圖3-1 所示。測得每條測深垂線的di 和水深hi，從施測的水位減去水深，即得各測深垂線處的河底高程，便可繪製斷面圖(圖3-1)。
流速儀是用來測定水流中任意指定點沿流向的水平流速的儀器。我國採用的主要是旋杯式（圖3-2）和旋漿式（圖3-3）兩類。由感應水流的旋杯器（旋杯或旋槳），記錄訊號的計數器和保持儀器正對水流的尾翼等三部分組成。
當儀器放入水中時，旋杯或旋槳受水流衝動而旋轉，流速越大，旋轉越快。旋杯式流速儀每秒的轉數和測量點的流速成正比，測量到旋杯式流速儀的每秒轉數後，按廠家所給的校正公式計算出測量點的流速，在乙個過流斷面上按一定規律布置若干個測量點，由測點流速推求垂線平均流速，由垂線平均流速推求部分面積上的平均流速，部分平均流速和部分面積相乘得部分流量，各部分流量之和即為全斷面流量。
圖3-1 斷面測量示意圖
圖3-2 ls68-2 型旋杯式流速儀圖3-3 ls25-1 型旋槳式流速儀
流速與流速儀的轉數之間的函式關係：
v=kn/t+c
其中，k和c是儀器出廠時已經確定的係數；n－流速儀在測速歷時t時間內的總轉數；t－測速歷時。
4、實驗步驟
（1）實驗前的準備工作：對實驗前的課堂內容進行複習，熟悉測流的基本原理。
（2）將尾翼用固尾螺絲緊固在身架上，將旋槳放在轉軸套上，轉軸套上、下用銅懸杆連線，上面接鋼絲繩。
（3）將六芯電纜上的密水插頭端接在插座上，用扳手固緊才能防水，線的另一端接在顯示器上。電池盒內裝四節乾電池（注意「＋」、「－」極），接入顯示器後接電源插座。
（4）k值選擇：從流速儀檢定公式中找出儀器的k值，然後將k值選擇開關置於相應擋位。
（5）c值選擇：它是專門用來預置流速儀c值的。橫線上方是用50s測流時預置c值，有兩個擋位；橫線下方是用100s測流時預置c值，有四個擋位供選擇。
使用時，首先從流速儀檢定公式中找出儀器的c值，然後按四捨五入的原則將c值選擇開關置於相應擋位。
（6）直讀擋：當測點測流流速大於0.2m/s時，將流速開關置於該擋位，啟動復零開關。
（7）計數擋：當測流流速低於0.2m/s時，用此擋位。
（8）測流向：將流向開關置於「開」為止，等指標平穩後即可讀取流向值，流向值最好取幾次的平均值，流向耗電較大，必須隨測隨開，由於流向開關對測速有影響，故不宜在測速時開動流向開關。
（9）儀器用完後，流速開關撥到「電源關」上，流向開關置於「關」上。
（10）每組每位同學完成讀數4次，分布在2條測深垂線上。
（11）假定兩條測深垂線間的面積，計算斷面流量。
（12）完成實驗報告。
5、實驗報告要求
每位同學提交乙份實驗報告，應包括以下主要內容：
（1）實驗目的
（2）實驗原理
（3）實驗裝置、儀器和材料
（4）實驗步驟（按實際操作過程寫）
（5）實驗過程記錄（資料、圖表、計算等）
（6）實驗結果分析及問題討論
6、實驗注意事項
（1）攜帶儀器時，應注意檢查儀器箱蓋是否關緊鎖好，拉手、揹帶是否牢固。
（2）開啟儀器箱後，要看清楚並記住儀器在箱中的安放位置，避免以後裝箱困難。
（3）裝好儀器後，注意隨即關閉儀器箱蓋，防止灰塵和濕氣進入箱內。儀器箱上嚴禁坐人。
（4）各制動螺旋勿扭過緊，微動螺旋和腳螺旋不要旋到頂端。使用各種螺旋都應均勻用力，以免損傷螺紋。轉動儀器時，應先鬆開制動螺旋，再平衡轉動。
使用微動螺旋時，應先旋緊制動螺旋。動作要準確、輕捷，用力要均勻。
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