水文与水资源工程教学实习指导

11水文与水资源工程教学实习指导前言第一章气象及水均衡要素观测要求§1.1气象观测§1.2原位观测试验第二章野外调查的基本要求§2.1遥感图像解译§2.2地表水与地下水调查§2.3与水有关的生态环境地质调查第三章水文地质测绘的基本操作技术§3.1观测点与观测路线要求§3.2流量的测量§3.3地下水位的观测§3.4水样采取§3.5民井简易抽水§3.6钻孔抽水试验§3.7渗水试验§3.8泉的观测记录§3.9水井的观测记录§3.10地表水（河流）的调查第四章抽水试验2§4.1基本要求§4.2抽水试验孔布置要求§4.3稳定流抽水试验要求§4.4非稳定流抽水试验要求§4.5抽水试验资料整理及参数确定方法§4.6报告提纲第五章地下水动态观测与资料分析§5.1地下水动态观测工作基本要求§5.2观测点的布置要求§5.3地下水动态观测项目§5.4地下水动态观测资料整编与分析第六章启发性教学阶段的基本技能训练§6.1潮水峪凤山组泥质砾屑灰岩裂隙水赋存条件分析§6.2东部落寒武系府君山组灰岩岩溶裂隙水形成条件分析§6.3潘庄寒武系张夏组灰岩岩溶裂隙水成因分析§6.4亮甲山奥陶系下统灰岩岩溶裂隙水形成条件与富集规律§6.5黑山嘴断裂构造低温热水泉的成因分析§6.6大石河河谷地表水、地下水形成与分布的调查分析§6.7吴庄背斜、花厂峪北沟溶洞成因分析§6.8大石河谷冲积层渗水试验§6.9燕塞湖水库调查第七章独立性教学阶段的基本技能训练3§7.1孔隙水区的水文地质测绘§7.2岩溶区的水文地质测绘§7.3基岩裂隙水区的水文地质测绘§7.4碎屑岩类孔隙裂隙水区的水文地质测绘§7.5环境水文地质测绘第八章创造性教学阶段的基本技能训练§8.1实际材料图的编制§8.2综合水文地质图的编制§8.3地下水化学图的编制§8.4地下水等水位线图的编制§8.5环境水文地质图的编制§8.6资料整理及报告编写第九章白城实习基地概况§9.1地理位置及社会经济概况§9.2区域地形地貌概况§9.3区域地质概况§9.4水文地质概况§9.5抽水试验场地概况第十章秦皇岛实习基地概况§10.1自然地理与社会经济概况§10.2地貌§10.3地质概况4§10.4水文地质条件§10.5区域水资源附表1抽水试验水位观测记录表附表2抽水试验水位恢复观测记录表附表3抽水试验水量记录表附表4抽水试验堰高记录格式附表5三角堰堰高(H)—流量(Q)关系参考文献前言水文与水资源工程专业、勘察技术与工程专业（水文地质与环境地质方向）生产实习的主要内容包括资料收集与分析、气象观测、水均衡试验场观测、现场调查、抽水试验；启发性教学阶段、独立性教学阶段及创造性教学阶段的基本技能训练。由于实习内容、实习方法、实习要求等方面均发生了较大的变化，原有的实习指导书已经不能满足目前的教学实习需要，迫切需要一本具有综合性、实用性的教学实习指导。对此，本专业教师积极收集教学实习素材，参考以前有关实习指导书和有关资料，历时两年，编写了这本教学实习指导。实践教学是本专业教学体系的重要组成部分，也是培养综合性高素质人才的重要途径。实践教学不仅仅是使学生获得感性认识和掌握基本方法、基本技术的必要教学环节，其更深刻的内涵是通过实践教学，培养学生学会科学思考和掌握正确的分析方法，锻炼创造性解决实际问题的能力。这就要求实践教学在进行基本知识、基本工作方法和基本技能训练的同时，要树立以培养学生能力为中心的教学理念。这是编写本教材的基本指导思想。这本实习教材主要包括三个方面的内容。1.以进行基本工作方法及基本技能训练为主线的教学内容，包括基本资料的收集与分析、气象观测、水均衡试验场观测、水点调查（地表水——河、湖、水库，地下水——井、泉）、水位及流量观测、抽水试验设计与实施、综合调查点观测与定位方法等，以地下水及与地下水有关的研究为核心内容。52.以培养、引导学生进行创造性思维为特色的教学内容，通过20多年的实践教学，在教学基地设计了9条典型实践教学路线，制定了相应的教学内容；同时设计了引导、观察、提问、讨论、总结的教学步骤，要求学生认真观察、独立思考、多角度分析，大胆推理，培养学生进行创造性思维的能力。3.以发挥学生进行创造性思维为重点的教学内容。为完成这个阶段的教学，设计了学生独立进行范围为60km2的水资源调查、试验、外业、内业整理和总结、编图、编制报告的教学内容，在教学中强调学生的主体地位，充分调动学生学习的自主性、培养学生的创新意识和创新能力。本教学实习指导主要供水文与水资源工程专业和勘查技术与工程专业（水文地质与环境地质方向）的师生实习使用，也可供其它有关专业的实习作为参考。本教学实习指导由肖长来、曹剑峰和卞建民编著，由肖长来统稿，曹剑峰定稿。本指导书以曹剑峰、侯杰、卢文喜、王敏等人编写的《柳江盆地水文地质实习指导书》（1996年）和肖长来编写的《白城实习基地水文与水资源工程专业实习讲义》（2002年）为基础，充分吸收了我校多年来的实践教学经验和研究成果，并参考了有关科研成果和文献。其中第1章~第5章、第9章由肖长来编写，第6章~第8章由曹剑峰、肖长来和卞建民编写，第10章由肖长来、卞建民编写，附表由肖长来设计。硕士研究生张力春、兰盈盈、张文静、王静和郑佳绘制了书中的大部分图表，并校对了初稿中的表格和文字。本教学实习指导编写过程中，得到学校教务处、环境与资源学院、白城市地下水试验研究站、秦皇岛北山地质实习基地的有关领导和专家的大力支持，特别是得到环境与资源学院院长林学钰院士、教务处副处长迟宝明教授的悉心关怀，在此深表谢意。因时间水平所限，书中不当之处在所难免，请广大读者及时提出宝贵意见，以使本书能得到进一步提高、完善。编者2004年10月第一章气象及水均衡要素观测要求气象观测：要求了解各种气象要素的主要观测仪器、相应的观测方法和常用的记录格式，掌握各种气象要素特别是与水资源密切相关的降水、蒸发、气温等要素的统计分析内容和方法。水均衡要素观测：通过测定包气带含水率、湿度、水动力参数，确定入渗系数和蒸发系数等。了解各种测试仪器的测试原理，掌握观测及测试方法，能够利用观测得到的资料分析、计算有关水均衡参数。6§1.1气象观测气象站是进行气象观测的基本机构，也是气象部门对外提供气象信息的基层机构。气象站按不同的标准可分为各种种类。按性质分，有气候站、天气站、农业气象站、航危站、日射站、天气雷达站、海洋气象站、专业（温场、盐场、林场和水库等）气象站、流动气象站（如为跨越长距离的重大活动或体育赛事所设立）等有人气象站，以及无人自动气象站等。按站所的地形特点可以分为高山气象站、海岛气象站、山地气候站等。而按照气象观测资料的处理和交流特征，由气象专门机构主管的气象站又划分成一般气象观测站、基本气象观测站、基准气象观测站、辐射观测站、高空探测站、高空探测交换站、酸雨观测站和天气雷达布点站等。气象观测一般采用定时观测，即按规定的时次为积累气候资料进行定时气象观测。自动观测项目每天进行24次定时观测；人工观测项目，昼夜守班站每天进行02、08、14、20时四次定时观测，白天守班站每天进行08、14、20时三次定时观测。气象站主要观测项目包括降水、蒸发、气温、地温、日照、风速、风向、湿度、气压等。基准站使用自动气象站后仍然保留每日进行气压、气温、湿度、风向、风速等项目24次人工定时观测。1.1.1气温和地温热量资源指农业生产可利用的热量，它来源于太阳辐射，通常用温度指标加以表示，包括大气温度(气温)和土壤温度（地温）。(1)气温气温即大气的温度。通常指的是离地面1.5m左右、处于通风防辐射条件下温度表读取的温度。气温是大气热力状况的数量度量。气温的变化特点通常使用平均温度和极端值——绝对最高温度、绝对最低温度来表示，地理位置、海拔高度、气块运动、季节、时间以及地面性质都是影响气温分布和变化的因素。气温观测采用温度表（计），通常放置于百叶箱内。百叶箱壁用双层百叶木片做成，一面向内倾斜，一面向外倾斜，空气可自由流通。百叶片宽26mm，厚6mm。百叶箱离地面要有一定的高度标准，一般是1.5m左右；箱门朝北，安置在固定的架子上，架底高出地面1.25m。箱门前面安置一个小矮梯。在百叶箱里一般放有温度表(最高温度表、最低温度表)及湿度表等。天气预报中每天报告的最高温度或最低温度，就是根据百叶箱中温度表的观测数据而确定的。平均气温是空气温度的平均值。因要求不同，故有各种计算方法。在地面气象观测中，一般以一日内各次定时气温观测值的平均值作为日平均气温。按候、旬、月和年等的逐日平均气温的平均值，分别作为候、旬、月和年等的平均气温。当观测资料有多年7时，亦可计算出任一指定时段内的历年平均气温，如历年一月平均气温，即是各年一月平均气温的平均值。最高气温是一定时间或一定空间内空气温度的最高值，例如大陆上一日内最高气温一般出现在14时前后。最低气温是一定时间或一定空间内空气温度的最低值，例如大陆上一日内最低气温一般出现在拂晓前后。极端气温是极端最高气温与极端最低气温的统称。极端最高气温是指多次最高气温值中的极大值，极端最低气温是指多次最低气温值中的极小值。就一地而言，有候、旬、月、年和历年的极端最高气温和极端最低气温，均由逐日最高、最低气温值中选出。最热月气温指一年中气温最高的月份的各日平均气温的平均值。最冷月气温指一年中气温最低的月份的各日平均气温的平均值。气温日变化是二日内气温高低的变化，一般指一日中气温的周期性变化。一日内气温最高值与最低值的差称为气温日较差，它反映了一日内气温变化的幅度。气温年变化是一年内气温高低的变化，一般指一年中气温的周期性变化。一年内最热月气温与最冷月气温的差值称为气温年较差，它反映了一年内气温变化的幅度。温度变幅是气温变化的幅度，有日变幅和年变幅之分。日变幅是指一日内最高气温与最低气温之差，年变幅是指一年内最高气温与最低气温之差。（2）地温地温是指地面温度和地中温度。地面温度用地面温度表测定，其感应部分水银管的上半部分暴露在空气中，而下半部分则埋入土壤中；这样测出的温度已不是气温，而是大气与地表结合部的温度状况。地中温度指地表面以下一定深度处的土壤温度，用曲管地温表、直管地温表或插入式地温表测定。气象站一般观测地面以及地面以下5cm，10cm，15cm，20cm，40cm，80cm，160cm和320cm深度的地温，以及地面每天的最高、最低温度。从地面到20cm深度每天观测4次，40cm及以下每天观测一次，因为地下深处地温的日变化很小。1.1.2降水降水主要指从云中下降的液态或固态水，如雨、雪、冰雹等。降水量观测项目一般包括测记降雨、降雪、降雹的水量；单纯的雾、露、霜可不测记。必要时部分站还应测记雪深、冰雹直径、降水强度、初霜和终霜日期等特殊观测项目。水量的观测时间以北京时间为准，记起止时间者，观测时间记至分；不记起止时间者，记至小时。每日降水以北京时间8时为日分界，即从昨日8时至今日8时的降水为昨日降水量。降水量为一定时段内，降落在平地上（假定无渗漏、蒸发、流失等）的降水所积成的水层厚度（如为固态降水则须折合成液态水计算），以mm表示。气象站主要采用雨量器来测定降水量。雨量器由承雨器、储水筒、储水器和器盖等组成，并配有专用量雨杯。雨量器是一个直径20cm的金属圆筒。筒高58cm，分为上下两节，下节高35cm，里面装有一个储水瓶。把储水瓶中的水倒进特制的量杯，就可以知8道当日的降雨量（水深）。应用能自记雨量的自记雨量器，可以测量各个时段中降水的强度。雨量器和自记雨量计的承雨器口内径采用200mm，允许误差为0~0.6mm。雨量器的安装高度为0.70m，自记雨量计的安装高度为0.70m或1.20m；杆式雨量器的安装高度不超过3.0m。降雨分级标准见表1-1。表1-1雨量等级用语12h降水总量/mm24h降水总量/mm小雨、阵雨5.00.1--9.9中雨5.0--14.910.0--24.9大雨15.0--29.925.0--49.9暴雨30.0--69.950.0--99.9大暴雨70.0--139.9100.0--249.9特大暴雨