水資源基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書

1、指導(dǎo)書目 錄序 言i第一篇 水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)實驗1實驗一 巖石孔隙度測定2實驗二 達西實驗6實驗三 滲壓實驗13實驗四 毛細水上升高度的測定19實驗五 持水度的測定24實驗六 含水率剖面測定28實驗七 給水度的測定34第二篇 水力學(xué)實驗39實驗八 靜水壓強40實驗九 伯努力方程實驗43實驗十 雷諾實驗48實驗十一 沿程阻力系數(shù)測定54第三篇 地下水動力學(xué)實驗58實驗十二 滲流槽60實驗十三 水電比擬64序 言水文水資源專業(yè)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書是按吉林大學(xué)教學(xué)改革項目水資源基礎(chǔ)實驗室開放式教學(xué)模式研究課題的要求編寫的，本書由水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)實驗、水力學(xué)實驗及地下水動力學(xué)實驗三部分組成，共有十三項實驗內(nèi)容。

2、水資源基礎(chǔ)實驗是水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)、水力學(xué)和地下水動力學(xué)三門專業(yè)基礎(chǔ)課程不可缺少的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。靈活掌握這些基礎(chǔ)實驗的目的、原理、方法、過程及數(shù)據(jù)處理方法，可以促進學(xué)生對課堂理論教學(xué)的深入理解，啟發(fā)學(xué)生進行獨立思考、培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識。結(jié)合吉林大學(xué)教學(xué)改革的目標(biāo)和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的思想定位，我們運用現(xiàn)代化的媒體技術(shù)，采用多種表現(xiàn)手段和方法，編寫了本指導(dǎo)書。力求詳細、直觀地將各個實驗的整個內(nèi)容體系和操作過程完整地呈現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生能夠利用該指導(dǎo)書在實驗室老師的幫助下獨立進行實驗，從而提高實驗室的利用效率和實驗教學(xué)效果，改善現(xiàn)有的上實驗課時人多擁擠、多人共用一臺儀器、實驗效果不理想，而平時大量

3、時間空閑的不合理運行模式。良好的運行模式必須要依靠有力的制度規(guī)范。為了保證開放式實驗教學(xué)模式的順利運行，特別制定了開放式實驗教學(xué)要求：（1）做實驗前必須認真閱讀實驗指導(dǎo)書、觀看相關(guān)課件，明確實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗方法步驟、數(shù)據(jù)記錄等。了解實驗設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法。（2）提前與實驗室老師聯(lián)系，了解儀器的空閑時間，嚴格按照預(yù)約的時間到實驗室進行實驗。（3）實驗需分小組進行，并指定組長，按實驗要求進行實驗。（4）遵守實驗室的規(guī)章制度，愛護實驗室的儀器設(shè)備。（5）實驗過程中，如果儀器設(shè)備發(fā)生故障，應(yīng)立即向指導(dǎo)教師報告，以便及時排除故障，保證實驗正常進行。（6）實驗完畢后，將儀器設(shè)備恢復(fù)

4、原狀，清理實驗過程中產(chǎn)生的廢棄物，保持實驗臺的整潔衛(wèi)生狀況。然后將實驗原始記錄交指導(dǎo)教師審閱。并填寫實驗登記表。（7）實驗報告應(yīng)書寫工整、圖表清晰，成果正確，按時交給指導(dǎo)教師批閱。編寫本教材的目的是促進學(xué)生實驗的主動性和積極性，為學(xué)生提供優(yōu)越的實驗環(huán)境和寬松的實驗條件，培養(yǎng)學(xué)生動手能力、分析能力、與創(chuàng)新能力，提高實驗室儀器設(shè)備的利用率，改善實驗室的運行模式。本教材在編寫過程中，對實驗?zāi)康?、實驗原理、儀器結(jié)構(gòu)、實驗步驟、資料整理及思考題等內(nèi)容均作了清楚地介紹，并配合有清晰的彩色實驗儀器結(jié)構(gòu)示意照片和實驗操作過程的視頻材料，有利于學(xué)生自學(xué)，使學(xué)生能夠根據(jù)自己的實際空閑時間狀況，以靈活的方式（包括網(wǎng)

5、絡(luò)）完成實驗理論學(xué)習(xí)，了解實驗的整體過程，并能到實驗室進行實驗。本教材編寫過程中得到了水資源系曹劍峰教授、肖長來教授、卞建民副教授、鮑新華副教授的大力支持，在此表示感謝。參加編寫的還有姜紀沂博士。由于編者的水平有限，書中疏漏之處請使用者給予批評指正。 編 者 2005年11月于長春第一篇 水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)實驗水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的科學(xué)。水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)作為水文地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)課程，主要介紹與地下水形成、分布、賦存、運移有關(guān)的基本概念和基本原理。對這些基本概念和基本原理的深入理解，和對基本原理和基本理論的靈活運用，是學(xué)好水文地質(zhì)學(xué)這門課程的基礎(chǔ)，也是運用水文地質(zhì)學(xué)的理論解決實際水文地質(zhì)問題的關(guān)鍵。水文

6、地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)實驗通過室內(nèi)實驗的方式，使學(xué)生能夠親自操作，獲得多項重要的水文地質(zhì)參數(shù)，如孔隙度、給水度、持水度、滲透系數(shù)，以及含水量剖面、毛細上升高度，驗證地下水滲流的基本定律達西定律等。通過這些基本的實驗，可以加深學(xué)生對所學(xué)的基本概念的理解，和對基本理論的掌握。因此，水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)實驗，已經(jīng)成為水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)中不可缺少的一個重要的環(huán)節(jié)。學(xué)生在熟練掌握已有的常規(guī)實驗的基礎(chǔ)上，可以發(fā)揮自己的主觀能動性，結(jié)合專業(yè)問題，自己進行實驗設(shè)計，進行專門的實驗，進而達到在實驗中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，促進學(xué)生的動手能力、設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識的目的。實驗一 巖石孔隙度測定發(fā)作為人類

7、生存不可缺少的水資源由兩大部分組成，一是地表水，另外一部分是廣泛分布于地下的地下水資源。那么，作為水資源的重要組成部分的地下水又是怎樣賦存于地下空間的呢？其實，巖石中存在著不同大小和規(guī)模的空隙，這些空隙為地下水儲存和運動提供了場所和通道。巖石的空隙（松散巖石的孔隙、堅硬巖石的裂隙、可溶巖石的溶穴）空間越大，則可以容納的地下水就越多。為了定量描述巖石空隙空間的大小，提出了空隙度的概念。對于不同性質(zhì)的巖石（松散巖、堅硬基巖、可溶巖），分別用孔隙度、裂隙率、巖溶率來表示。裂隙率、巖溶率大多是通過野外調(diào)查獲得，孔隙度一般在實驗室通過儀器測定得到。下面就讓我們在實驗室內(nèi)來測量一下巖石的孔隙度。一、實驗?zāi)?/p>

8、的通過實驗進一步理解巖石空隙度的物理性質(zhì)，掌握實驗室測定巖石孔隙度的方法。二、實驗原理我們都知道，衡量土的孔隙（包括裂隙在內(nèi)）多少的定量指標(biāo)是用孔隙度來表示的。孔隙度(n)=100 （11）土的孔隙是地下水儲容和運動的空間和場所，對于飽水巖石其孔隙的多少直接反映了含水量的多少，同時無論是飽水帶或包氣帶的巖石，孔隙的多少和性質(zhì)都直接控制、影響著地下水分布和運動規(guī)律，因此，研究巖石孔隙的性質(zhì)和測定巖石孔隙的多少具有十分重要的意義。測定巖石孔隙度的方法很多，有注水法、比重法、野外直接測定法等。我們所采用的是氣壓平衡法來測定巖石的孔隙度，這種方法適用于堅硬巖石和松散巖石，其特點是操作簡單、迅速、精確度

9、高。三、儀器結(jié)構(gòu)實驗所用的儀器是“kc2型氣體法巖石孔隙度儀”，它的結(jié)構(gòu)如圖1所示。巖心室毛細管巖心上蓋密封壓帽水銀腔巖心杯活動金屬板水平軸儀器固定底板硬質(zhì)玻璃半透隔板考克標(biāo)尺圖1 巖石孔隙度儀實驗方法是根據(jù)氣壓平衡的原理，當(dāng)儀器平臥時，密封容器內(nèi)腔與毛細管均為常壓。當(dāng)關(guān)閉巖心室上蓋的考克后，將儀器沿水平軸豎起時，則毛細管內(nèi)的水銀流入空腔，使密封容器內(nèi)氣體壓縮，其壓縮量的大小取決于試樣骨架體積的大小，反映在水銀柱高上，在刻度尺上可讀出數(shù)值。骨架體積越大，反映在水銀柱高度上越高，反之相反。骨架體積的數(shù)值可在由標(biāo)準(zhǔn)體積砝碼測定的vh標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得。因此，首先就要利用已知的一套砝碼去測定孔隙度，并繪

10、制出標(biāo)準(zhǔn)的vh曲線。四、實驗步驟1.繪制vh標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)曲線是利用體積已知的一套砝碼代替樣品繪制而成，具體步驟：(1)打開考克（放氣）和巖心室上蓋，將體積為0.5cm3的砝碼放入巖心室中，然后擰緊上蓋（每次擰緊程度相同），關(guān)閉考克。(2)用食指適量的堵住毛細管的擴大開口一端，抬起活動金屬板，沿水平軸豎起，使毛細管中的水銀慢慢地流入巖心室底部（水銀下降速度太快會導(dǎo)致毛細管破裂，或使水銀柱斷開），當(dāng)活動板架恢復(fù)原位時，也要注意這個問題。(3)立起活動板架后，待水銀柱穩(wěn)定后，讀出水銀柱高（cm）。每一個砝碼讀三次，取其平均值。如果當(dāng)活動板架立起后水銀柱持續(xù)下降，說明有漏氣現(xiàn)象，這時可將密封圈、上蓋螺

11、旋、考克涂上少量的凡士林油進行處理。(4)增加砝碼，重復(fù)測出不同體積砝碼所對應(yīng)的水銀柱高度，將數(shù)值列入表11中，并以體積v為橫坐標(biāo)，水銀柱高度h為縱坐標(biāo)，繪制v-h標(biāo)準(zhǔn)曲線，如果測得準(zhǔn)確，做出的曲線非常光滑而有規(guī)律。作出標(biāo)準(zhǔn)曲線后，就要測巖樣骨架的體積（vs）。2.巖樣骨架體積vs的測定將砝碼取出，將待測巖樣放入巖心室中，仍按上述方法進測量。巖樣的骨架體積用所對應(yīng)的水銀柱高度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出。3.巖樣總體積v的測定可用排開水銀法，蠟封排水法，直接測量等方法求得。4.計算孔隙度n用vn代表孔隙體積，則： （12） （13）五、資料整理及思考題（1）將數(shù)據(jù)，計算結(jié)果列入表11。表11巖樣水銀柱平

12、均高度h(cm)巖樣骨架體積vs(cm3)巖樣總體積v(cm3)孔隙體積vn(cm3)孔隙度n(%)（2）繪制vh標(biāo)準(zhǔn)曲線。（3）結(jié)合本次測量結(jié)果說明孔隙度大小與那些因素有關(guān)，為什么?（4）對于疏松巖石為什么顆粒越粗，孔隙度越小?（5）研究巖石孔隙度的水文地質(zhì)意義有那些? 實驗二 達西實驗前面我們已經(jīng)知道了地下水儲存在巖石的空隙中，那么地下水在巖石空隙中是怎樣運動（滲流或滲透）的呢？也就是地下水運動的基本規(guī)律是什么呢？早在1856年，法國水力學(xué)家達爾西（darcy）通過大量的實驗，得到了水在孔隙介質(zhì)中運動的線性滲透定律達西定律。達西定律表述的是通過過水?dāng)嗝娴牧髁颗c水力梯度、過水?dāng)嗝婷娣e和介質(zhì)的

13、滲透性質(zhì)之間的關(guān)系。為了定量描述巖石的滲透性質(zhì)，提出了滲透系數(shù)的概念。巖石滲透系數(shù)是定量描述巖石透水性能的物理指標(biāo)，巖石空隙越大、連通性越好，則滲透系數(shù)越大，單位時間內(nèi)通過過水?dāng)嗝娴乃吭蕉?。滲透系數(shù)在數(shù)值上等于水力坡度為1時的滲流速度。所以滲透系數(shù)具有速度的單位。滲透系數(shù)是諸多有關(guān)水文計算問題（水井涌水量、礦坑涌水量及水庫、渠道滲流量等）中不可缺少的、重要的水文地質(zhì)參數(shù)。滲透系數(shù)可以通過抽水試驗、物理模擬、數(shù)值模擬等不同的方法求得?，F(xiàn)在我們來進行達西實驗。一、實驗?zāi)康模?）掌握實驗室測定孔隙介質(zhì)滲透系數(shù)的方法，加深對巖石滲透系數(shù)的認識。（2）驗證達西定律，從而提高對直線滲透定律的理解。在野外

14、確定滲透系數(shù)常用的方法有：井孔抽水、注水及試坑滲水、壓水試驗等方法。這些方法所得資料可靠，精度高，但效率低，成本高。在室內(nèi)常用達西儀、戚姆儀及滲壓儀、滲流槽等實驗方法測定?，F(xiàn)在我們采用達西儀來測定巖石的滲透系數(shù)。二、實驗原理達西通過大量實驗，得到圓筒過水?dāng)嗝娴臐B流量q與圓筒斷面f和水力坡度i成正比，并和土壤的透水性能有關(guān)，所建立基本關(guān)系式如下： ； 或式中：v-為滲流簡化模型的斷面平均流速；k-為巖石的滲透系數(shù)，反映了孔隙介質(zhì)透水性能。三、儀器結(jié)構(gòu)馬氏瓶試樣筒測壓板測壓管供水管排水管排水孔水槽量筒吸球過濾板測壓孔達西儀共由四部分組成（見圖2）圖2 達西儀1.供水器裝置（馬氏瓶）：以法國物理學(xué)家

15、mariotte的馬利奧特瓶裝置，是一種能控制水位又能自動連續(xù)補給水的量測裝置。2.滲透裝置（試樣筒）：有機玻璃圓筒，上部設(shè)有進水孔，底部裝有過濾板，下端有出水孔，供測量滲流量用。側(cè)面有三個測壓孔。3.測壓裝置（測壓板和測壓管）：在測壓板上裝有三根58mm帶刻度的玻璃管，分別與試樣筒上的三個測壓孔連接，用于測定三個斷面上的測壓水位。三個測壓管用膠管分別與試樣筒相應(yīng)的管孔連結(jié)。4.排水裝置：在測壓板上均勻分布有一系列的圓孔，用于調(diào)節(jié)排水水位。其它設(shè)備有：100m1的量筒、水槽、漏斗、搗捧、裝樣杯、秒表、溫度計、管夾、膠皮管及吸氣球等。達西儀適用于砂土的滲透系數(shù)測定。四、實驗步驟1.檢查儀器設(shè)備是

16、否齊全、完好。膠管與儀器連結(jié)處是否漏氣漏水或堵塞。2.裝樣：巖樣有兩種，即原狀樣和擾動樣。原狀樣就是在野外取來土柱直接裝到滲透裝置（有機玻璃圓筒）內(nèi)；擾動樣則要按天然容重分層搗實，盡量接近天然狀態(tài)，否則就沒有實驗意義了。裝樣前，在過濾篩板上放二層銅絲網(wǎng)，然后裝樣，每裝35cm厚時，用搗捧輕擊數(shù)次，并測定試樣的孔隙度或容重，使其結(jié)構(gòu)盡量符合實際狀態(tài)。重復(fù)上述過程，直至試樣超過最上一個測壓孔以上5cm為止。3.飽和試樣（因達西定律是飽水帶重力水運動的基本定律）：先將排水水位調(diào)節(jié)高于試樣水面，飽和試樣時要自上而下進行注水（便于排氣），打開供水管夾，待試樣表面出現(xiàn)水膜時（即飽和了），立即關(guān)閉供水夾，觀

17、察試樣筒及三個側(cè)壓管水位是否在同一水平面上（因此時試樣筒與測壓管是u型連通器），如果測壓管水位不在同一水平面上，則說明有氣泡存在或測壓管被堵塞，這時需要排氣，排氣的方法有兩種，即將測壓板傾斜或用吸耳氣球從偏高或偏低水位的管中吸出氣泡，達到水平，各測壓管水位差1mm為準(zhǔn)。4.實驗測定：打開供水管夾（實驗過程中保持常水頭供水），調(diào)節(jié)排水水位（不能高于供水水位），當(dāng)測壓管水位穩(wěn)定后(30秒鐘內(nèi)水位變動o/t鍵，預(yù)熱2030分鐘。2.稱鋁盒重（待取樣用）。3.裝樣：試樣最好是取直徑稍大于土柱儀的原狀試樣，邊削邊裝入圓筒中。擾動試樣要分層裝，每裝35cm厚時，用搗棒輕擊數(shù)次，并測定試樣的孔隙度或容重，使

18、其結(jié)果盡量符合實地的狀態(tài)(否則是沒有生產(chǎn)或科研意義)。重復(fù)上述過程直至試樣與土柱儀筒口一樣高為止。4.飽水和釋水：打開供水夾。自下而上向土柱中充水。待試樣表面出水膜時，立即停止供水。打開排水管夾，排水24小時，排盡土柱儀中自由重力水。沖水與排水過程均要緩慢進行。5.取樣秤重：24小時排水穩(wěn)定后，記錄最終水位，分別在2、4、6、8、10、12、14及16號孔取試樣1030g左右，裝入已知重量()的鋁盒內(nèi)；立即蓋好盒蓋(蓋及盒號應(yīng)相符)，擦凈盒外余土雜物，用天秤稱得盒及濕土重量(g1)，然后打開盒蓋放入烘箱，在105溫度下恒溫4小時以上，烘干。6.將烘干后的鋁盒分別蓋好相應(yīng)的盒蓋，放入干燥器，冷卻

19、至室溫，稱得盒和干樣重量(g2)。五、資料整理及思考題1將稱得盒重、盒及濕樣重、盒及干樣重量按孔號分別填入記錄表（51）。并按公式計算含水率()，100%將各孔試樣計算的含水率填入表(51)。表51孔號盒號盒重g0(克)盒及濕樣重g1(克)盒及干樣重g2(克)水分重g1-g2干樣重g2-g0含水率2468101214162.繪制剖面水分分布曲線h，首先分別測得取樣各孔至釋水后最終靜止水位的距離(cm)，設(shè)水位為原點，以距離為縱座標(biāo)，以含水率()為橫座標(biāo)，繪制h曲線。曲線上值變化不大的孔段范圍內(nèi)，的平均值即為持水度。3.分析h一曲線的特征和拐點，確定持水度(最大分子持水度)、毛管水及支持毛管水帶

20、的分布高度(cm)。實驗六 含水率剖面測定巖土中的水分含量多少是隨著深度而發(fā)生變化的。含水率剖面是描述某一時刻包氣帶中，水分分布規(guī)律的土壤水分剖面。具有實際意義的含水率剖面，常常是在野外用中子水分儀沿中子測孔測得。一、實驗?zāi)康?.掌握用中子水分儀測定含水率剖面的方法。2.學(xué)會整理資料，能繪制出含水率剖面圖并進行分析。根據(jù)中子水分儀在野外測得水分分布規(guī)律，將土壤水分剖面分為四個帶。1.土壤表層帶：位于土壤表層，含水量受外界影響變化很大，當(dāng)降雨或有水源補給時，含水率會明顯增大。當(dāng)干旱蒸發(fā)時，水分減少，甚至形成土壤表層干裂。2.持水帶：土壤含水量隨深度變化不大，接近田間持水量。3.支持毛管水帶：土壤

21、水幾乎全為毛管水，含水量隨深度變化很大，其大小受顆粒大小級配影響。4.飽水帶：位于潛水面之下，與支持毛細水帶緊密連接，土壤孔隙基本被自由重力水充滿，含水率不再增加，達到飽和。二、實驗原理中子水分儀的工作原理：利用中子源發(fā)出快中子，這些快中子與土壤中構(gòu)成物質(zhì)的原子核相互碰撞，便慢化成慢中子和熱中子。不同物質(zhì)的慢化能力是不同的。原子核質(zhì)量越大的物質(zhì)，慢化能力越差。氫是所有原子核中質(zhì)量最小的，因此慢化能力較別的物質(zhì)大得多。土壤中含氫越多，中子就慢化得越快。這樣，在中子源周圍形成一個隨著土壤含氫量增多，體積變小，但熱中子密度變大的“熱中子云球”。探則這個“熱中子云球”的密度，就能知道土壤含氫量的多少，

22、而土壤中絕大部分的氫存在于水中，這樣就間接地測出土壤含水量了。中子源旁有一塊體積確定的熱中子探測器，它能將進入探測器的熱中子轉(zhuǎn)換成光電信號并通過電子線路將其個數(shù)記錄下來，這樣土壤中含氫量大，儀器記錄到的計數(shù)就多。我們知道每一個水分子含有二個氫原子，而土壤中的氫大部分來自水中，這樣熱中子計數(shù)和土壤含水量之間就存在著一種確定的關(guān)系，我們在標(biāo)定中通過回歸的方法找出這種關(guān)系，就能計算出含水量。為了適應(yīng)土壤的多樣性和復(fù)雜性，我們采用了如下三種典型的土壤率定曲線。用于砂質(zhì)、粉砂質(zhì)、礫石質(zhì)土壤時為：用于壤土?xí)r為； 用于粘土?xí)r為：式中：土壤體積含水率(以小數(shù)計)；r實測土壤中的檢測器計數(shù)(每秒計數(shù))；rw在水

23、中的標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)(每秒計數(shù))；rrw稱為計數(shù)比。使用中子水分儀測定土壤水分剖面時，首先要選有代表性的地點，正確地埋置鋁導(dǎo)管，盡量使導(dǎo)管外壁與土壤緊密接觸。過四、五天，待土壤情況穩(wěn)定后再進行測量。鋁管內(nèi)千萬不能進水，以防探頭損壞。利用中子水分儀求得的土壤水分含量，并不是一個測位的點值，在一般情況下是半徑為1015cm球體內(nèi)的平均值，顯然測點的間距越小越能比較真實地反映土壤水分的連續(xù)變化。但間距太小對測試精度來說也沒有太大的意義。因此，實驗中測點間距采用10cm制，既可以保證測試球體的部分重合，使結(jié)果成為一個相當(dāng)平滑的剖面，測量時間也不致拖得太長。當(dāng)測點距地表埋深較淺時，乃至小于作用球體半徑的情況下，

24、中子會逸出土壤而損失，測得的土壤水分含量偏小。此時可以采用烘干法測定030cm土層的含水率。圖61 智能中子土壤水分儀三、儀器結(jié)構(gòu)（見圖6-1）l520型智能中子土壤水分儀是集多種高技術(shù)于一體的野外土壤含水量測量儀器。測量時只要將探頭放入預(yù)先埋設(shè)好的導(dǎo)管內(nèi)，半分鐘左右就能得到一個土壤層的含水量值。整個測量過程不用取樣，精確、快速，測深不限，不受水分物理狀態(tài)(如冰凍)的影響。該儀器主要用于田間土壤水分測量，觀察水分分層分布情況及動態(tài)變化，作物的需水量研究，節(jié)水灌溉研究，嚴寒地區(qū)凍土水分測量，及某些部門的長期土壤水分資料積累等方面，也可用于其他物料的水分測量。儀器內(nèi)部采用單片計算機系統(tǒng)，直接顯示含

25、水量值，所有計算貯存自動完成，可根據(jù)被測量的土壤狀況輸入10條多項式標(biāo)定曲線供計算用，并可隨意調(diào)用。測量的結(jié)果可顯示或打印出來，并可和微機聯(lián)機通訊。主要結(jié)構(gòu)有：圖62 中子水分儀示意圖1探頭中子源：l520型中子水分儀使用30mci(11gbq)241镅鈹三層不銹鋼封裝柱狀同位素中子源。鋰玻璃探測器：其外形象一塊 圓形玻璃，用硅脂粘合在光電倍增管前端，每當(dāng)熱中子和探測器中鋰發(fā)生核反應(yīng)時，便會產(chǎn)生很弱的閃光，它對熱中子的探測效率很高，不易損壞，而且壽命極長。光電倍增管：光電倍增管是光電轉(zhuǎn)換器件，探測器接受到熱中子并發(fā)出閃光時，光子會在光陰極上打出一些電子，這些電子在光電倍增管內(nèi)經(jīng)過多級放大，便輸

26、出一個個脈沖信號，最后被電子線路接收記錄。光電倍增管外殼是由玻璃制造，所以要注意防止猛烈震動而受到損壞。2標(biāo)準(zhǔn)防護容器：它是由含氫量很高的復(fù)合聚乙烯材料制成。有兩個作用：快中子經(jīng)過它時大部分已被慢化和吸收了，容器外的劑量率低于國家允許標(biāo)準(zhǔn)，保證了使用者的身體健康。 做標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)。如果外界原因(溫度影響等)使測量計數(shù)率減小或增加，那么標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)率也會以相同的比率變化，其計數(shù)率比應(yīng)不受外界因素影響，采用計數(shù)率比可減小系統(tǒng)誤差，提高測量的準(zhǔn)確性。3主機面板各鍵功能。主機面板共有21個鍵，現(xiàn)將其功能簡述如下：09數(shù)字鍵、小數(shù)點鍵、正負號鍵:用于數(shù)據(jù)輸入和應(yīng)答儀器的提示。在測量態(tài)時，當(dāng)出平均值提示符p，按數(shù)

27、字鍵選擇曲線方程。復(fù)位鍵:用于整機恢復(fù)初態(tài)，這時提示hello。監(jiān)控鍵:在監(jiān)控態(tài)時提示pp，它是各種狀態(tài)的出入口。當(dāng)欲從一種狀態(tài)變成另一種狀態(tài)，必須通過監(jiān)控鍵來轉(zhuǎn)換。標(biāo)定鍵:在標(biāo)定態(tài)可查看和修改曲線方程系數(shù)。測量鍵:在初態(tài)按測量進入標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，測量標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)，在監(jiān)控態(tài)，按測量進入測量態(tài)，提示輸入測量次數(shù)、測量管號、測量深度并進行測量。重復(fù)鍵: 在重復(fù)態(tài)時將做無限重復(fù)計數(shù)。清零鍵:將所有水分值存貯單元變?yōu)榱?，其他系?shù)不變，連按兩次有效。顯示鍵:提示輸入管號，深號，然后顯示測量得到的水分值。打印鍵:提示輸入打印機類型代號和打印范圍，然后將測量值打印輸出。結(jié)束鍵:關(guān)機前按結(jié)束鍵能使所有的信息可靠地保存。四

28、、實驗步驟開機：輸入曲線方程系數(shù)，一次輸入后即自動貯存，以后不必再輸。注意輸入值要精確到小數(shù)點后二位，否則可能會影響到計算精度。如采用直線方程，只要將2次項以上的系數(shù)置為0即可。由于技術(shù)原因，再次顯示系數(shù)時負號不再出現(xiàn)。清零：根據(jù)情況決定是否清除上次測量的結(jié)果。測標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)：按復(fù)位鍵，儀器回到初態(tài)，這時將探頭放置在防護容器中，下墊聚乙烯墊板，測量地點最好每次都相同，并且1米內(nèi)含氫物質(zhì)(植物，水等)盡量要少，這樣不會因環(huán)境因素影響到標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)。將探頭置于容器內(nèi)測標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)，一般半天一次即可。測量計數(shù)：用腳輕輕踩住墊板使之和儀器分開，將儀器放在導(dǎo)管上，打開線夾將探頭順著導(dǎo)管放至欲測深度，這時即可進行測量

29、了。將探頭置于欲測深度進行測量，之后自動計算，顯示并存貯在相應(yīng)的存貯器單元。將探頭放至另一深度，重復(fù)上述步驟，直至完成測量。為了使電纜線上的深度標(biāo)記和實際深度一致，我們規(guī)定導(dǎo)管露出地面的高度為10厘米，這時電纜線上指示的深度就是實測的深度。每一根管測完以后，將探頭拉回容器，這時如聽到”咔嗒”一聲，說明探頭已自動鎖好，可轉(zhuǎn)移至其他測管去測量關(guān)機。顯示或打印出測量的結(jié)果。打印是一組組輸出的，如80行打印輸出是10個一組。五、資料整理及思考題1. 填寫實驗記錄表（61）2.繪制含水率剖面圖（以深度為縱坐標(biāo)，體積含水量為橫坐標(biāo)），并進行分帶。實驗七 給水度的測定給水度是衡量含水層所能夠給出水的能力的一個指標(biāo)，是地下水資源評價、動態(tài)預(yù)報、水文地質(zhì)計算及滲流研究中十分重要的水文地質(zhì)參數(shù)。給水度的確定方法有數(shù)值模擬方法、物理實驗方法和水文分析計算方法。此處，我們將通過實驗室物理實驗的方法確定給水度。一、實驗?zāi)康?.掌握實驗室測定給水度的方法，加深對給水度概念的理解。2.掌握巖石容水度、持水度、給水度三者之間的關(guān)系。二、實驗原理給水度是衡量潛水含水層給水性能大小的一個重要指標(biāo)。早在二十世紀四十年代，蘇聯(lián)學(xué)者就提出：在重力作用下，單位體積飽水巖石所排出重力水的體積，稱為重力給水度。即： (71)；七十年代，著名的地下水水力學(xué)家j.bear提出新概念潛水水位下降單