水文與水資源學實習報告

為了對河流的泥沙含量進行觀測,常選擇較長的穩定均勻的河段,在掌握泥沙的特性之後,使用相關儀器,採集測量河流中的泥沙含量。對於不同運動形式的泥沙,有不同種類的泥沙採集器,如懸移質採樣器、推移質採樣器、床沙質採樣器。

輸沙率:qs=q*cs*k

式中:qs——輸沙率;q——流量;cs——懸移質泥沙的含沙量。

泥沙輸移:在天然河道中,含沙量隨季節、泥沙來源以及漲水或退水過程而變化,含沙量一般隨著流量的增大而增大。給定點的輸沙率是含沙量與點流速的乘積。由於水流流速在水面處為最大,而含沙量則在臨近河床處為最大,所以輸沙率的計算必須在全斷面內積分,以獲得經過該斷面的輸沙率qs。

通過水流斷面的日輸沙率計算:qs=0.0864qcs

式中:qs——日平均輸沙率; cs——泥沙通量平均含沙量;q——日平均流量。

平均含沙量cs與流量q的函式關係得泥沙率定曲線,兩者關係常呈指數關係:cs=aqb

式中a與b為係數,由回歸分析求得。

年內流域產沙量可從流量歷時-泥沙率定曲線求得。

流域內面蝕與河床侵蝕的總量稱之為總侵蝕量。然而並不是流域內所有的被沖刷起來的顆粒均能達到流域出口,有更大量泥沙則被攔截在湖泊與水庫之中。輸送至流域出口的泥沙總量稱之為產沙量。泥沙輸移比表示當地被沖刷物質到達下游某一地點的百分比,即產沙量與流域內的總沖刷量之比。

(二)徑流場調查

為了觀測土地利用對水量和水質的影響,水文當中常通過修建徑流小區(徑流場)測定不同類型的土地利用的徑流量、泥沙含量等資料。標準的徑流小區規格為22×5m,坡度9゜。實際當中也可以根據研究地區的的坡度、坡長、土壤等情況作適當調整。在布設徑流小區時注意應儘量使長邊垂至於等高線,短邊平行於等高線。

徑流場由保護帶、護埂、承水槽、導水管、觀測室等幾部分組成。水保站里的徑流小區相對集中,設定了很多對照組。參觀時發現,對照組設定合理,一組的試驗區數目有為2區,有的為4區,每一組較為集中,方便對照觀測,但是我們也發現其中有不合理的地方,如區與區之間缺少保護帶,這樣的話對於有林地和無林地的對照就會帶來較大誤差,特別是有林地如果植物長得比較高大,就會影響到周圍的無林地。

主要同坡度坡向的徑流小區對照:自然狀態下的裸地、有工程措施(水平條)的裸地、有農作物(玉米)的土地、有小喬木(刺柏)的土地、有工程措施(魚鱗坑)和小喬木(刺柏)的土地。

另外還有不同坡度的徑流小區的對照、不同坡向徑流小區的對照。

老師讓我們親眼目睹了測坡面徑流量的九孔分水箱(右圖)。九孔分水箱為體積法測徑流量的裝置,在徑流場產生的徑流量較大時,可以通過分流,只取小部分通過量水設施。為了使分流具有很高的準確性,安裝設施時須注意分水箱必須水平,以確保每個孔流出的水量一致。

分水箱上方還安裝了超音波測距儀,解決了體積法只能測到一定時間內徑流總量而不能反映過程的難題。超音波儀工作所需要的電能來自於太陽能電板,把新型能源用到了科學試驗上。

通過對不同小區的流量的分析,就可以得出不同狀態的土地產生的徑流多少,從而得出不同土地利用類型對水分下滲的影響,為水土保持提供理論依據。