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文檔簡介

1、湖北師范學院城市與環(huán)境學院宜昌水文與地貌實習報告專 業(yè) 地理科學 班 級 1301 姓 名 宋朝清 學 號2021年12月7日一、實習目的1了解和掌握水文觀測的常用方法和技術(shù)手段,在條件允許的情況下,進行動手操作和實地觀察。認真聽取有關(guān)專業(yè)人員的講解與指導,加深對水文儀器的認識,初步掌握一些水文儀器的具體操作流程,提高實際觀察能力與動手操作能力。2通過對野外系列、典型的水文現(xiàn)象的觀察、認識、描述和分析,獲得感性認識,掌握一些野外工作方法和技能,加深對本專業(yè)所學根底理論、知識和方法的理解,進而培養(yǎng)學生專業(yè)性的思維與分析能力,為以后專業(yè)的深入學習與進一步開展打下良好的根基。3通過對三峽大壩等水利工

2、程的見習,了解三峽大壩的概況、水庫建設(shè)對流域水文要素的影響以及水利工程產(chǎn)生的水文效應(yīng)。4通過對三游洞的見習,認識水力作用下形成的巖溶地貌,并了解、分析其形成過程。5通過野外實踐鍛煉,了解團隊協(xié)作的重要性。開闊眼界,激發(fā)學生對本專業(yè)的興趣。同時,增強體質(zhì),適應(yīng)野外工作環(huán)境。二、儀器與設(shè)備流速儀、透明度盤、輕便風速儀、測深桿、手持GPS、地質(zhì)羅盤儀、地質(zhì)錘、放大鏡、干濕球溫度計、水色比照儀、深水溫度計、大小卷尺、標簽紙、土壤水分測量儀、記錄本等。三、實習內(nèi)容實習時間:2021年11月21日2021年11月23日實習地點:宜昌水文站、三游洞、三峽大壩實習內(nèi)容:1水文儀器的認識與使用認識降雨、蒸發(fā)、水

3、位、流速、流量、含沙量等測驗儀器,掌握局部儀器的原理、安裝與使用2水情要素的觀測與統(tǒng)計分析3水文站點的分類、布設(shè)原那么及實際設(shè)立4水循環(huán)的環(huán)境效應(yīng)及水量平衡相關(guān)知識5人類活動:水利工程三峽大壩的建設(shè)及其水文效應(yīng)6巖溶地貌的分類及其形成過程分析實習方法:1實地考察觀察水文站的水文觀測設(shè)施,聽老師和技術(shù)人員講解其觀測對象和使用方法2實際測量在水文站里用現(xiàn)有條件測量河水的流速、水位等3查閱資料查閱書籍,了解更多的巖溶地貌相關(guān)知識與水文測量的方法宜昌水文站宜昌水文站概況長江宜昌水文站位于湖北省宜昌市,始建于1877年,地處長江流域氣候變化的敏感區(qū)。1946年位于長江干流上中游交匯點宜昌濱江公園的宜昌水

4、文站正式設(shè)立,是控制長江上游來水來沙的總控制站。宜昌水文站屬于國家一類根本水文站,地理位置:東經(jīng)117度17分,北緯30度42分,集水面積1005501平方千米,占全流域面積的55%。圖一 宜昌區(qū)域示意圖宜昌水文站根本斷面位于曲率約22千米的一彎曲河道上,年水位變幅約17米,水面寬630-780米。主要開展收集水位、流量、含沙量、降水、水質(zhì)監(jiān)測等水文測驗工程。幾十年來,宜昌水文站這座跨越世紀的百年老站為長江中下游防汛和葛洲壩、三峽工程以及地方建設(shè)收集、提供了數(shù)以噸計的優(yōu)質(zhì)水文資料,被稱為維護健康長江的“偵察兵是長江水文第一批實現(xiàn)信息化的現(xiàn)代化站點。該站警戒水位為53米,保證水位為55.73米,

5、最高水位為55.92米,發(fā)生于1896年9月4日。作為國家重要測報站,宜昌水文站承當著向國家防總、長江防總、及地方防汛部門報汛的重任?,F(xiàn)代化的測報設(shè)備、IS09001-2000標準質(zhì)量管理體系、動船GPS定位、ADCP和微機測流、水位及雨量自記遠傳和固態(tài)儲存、水文信息的網(wǎng)上檢索等使其具備全天候施測的能力,極大地提高了其為民效勞的水平。當雨水經(jīng)漏斗進入測量筒后,筒內(nèi)的浮子隨水位升高。當筒內(nèi)貯滿10或20毫米雨量時,在短時間內(nèi)發(fā)生一次虹吸,將筒內(nèi)的存水一次排出,使浮子重新從零位開始記錄。浮筒上所帶自記筆尖可在鐘筒上畫出降雨量隨時間累積的過程。圖二 虹吸式雨量計意圖其測量器是兩個三角形的翻斗,每次只

6、有其中的一個翻斗正對漏斗口。當翻斗盛滿0.2毫米降水時,由于重心外移而翻到,將盛水倒出,同時使第二個翻斗移到漏斗口下,由翻斗交替次數(shù)和時間的記錄可得降水資料。設(shè)在順直的河道旁,水尺的讀數(shù)加上水尺零點高程相對于基面的高差即得到水位。基面有絕對基面和假定基面兩種,絕對基面是以國家規(guī)定的統(tǒng)一水準基面為準;假定基面是尚未接觸到絕對基面的地方,采用低于河床最低處作為標準。將傳感器固定在河底,用引壓管消除大氣壓力從而直接測得水位。壓力式水位計有兩種,一類為氣泡型,在引壓管中不斷輸氣,用自動調(diào)節(jié)的壓力天平將水壓力轉(zhuǎn)換成機械轉(zhuǎn)角量,從而帶動記錄機構(gòu)。另一類為電測型,它應(yīng)用固態(tài)壓阻器件作傳感器,可直接將水壓力轉(zhuǎn)

7、變成電壓模量或頻率量輸出,用導線傳輸至岸上進行處理和記錄。一種江河水文測速儀器,測定流水中預定測點的時均流速,可用于江、湖、水庫等水體,進行各種高、中、低流速測量。2.3.2走航式ADCP聲學多普勒流速剖面儀目前世界上最先進的河流流速流量實時測量設(shè)備,利用聲學多普勒效應(yīng)進行測流,具有歷時短、采集數(shù)據(jù)量大、不擾動流場等諸多優(yōu)點。測驗設(shè)備實際上包括:ADCP換能器4個探頭以及ADCP操作軟件等兩個主要組成局部,儀器性能十分穩(wěn)定,是一種快速、有效的測流裝置。走航式ADCP主要測量如下數(shù)據(jù):相對流速由“水跟蹤測出,船速由“底跟蹤測出,或由GPS算出,水深由河底回波強度測出,類似于回聲測深儀,船的船行軌

8、跡由船速和計時數(shù)據(jù)算出,或由GPS算出。圖三 ADCP測流系統(tǒng)硬件總體框架圖推移質(zhì)采樣器是采集推移質(zhì)沙樣,測定單位寬度的推移質(zhì)輸沙率的儀器,分為沙質(zhì)推移質(zhì)采樣器和卵石推移質(zhì)采樣器。前者用于沙質(zhì)推移質(zhì)16mm測驗。利用超聲波在水體中傳播水中懸浮微粒介質(zhì)的聲吸收原理,通過測量超聲通過含沙水體的相對衰減量來測量含沙量。聲吸收系數(shù)與懸浮微粒密度、水體密度、流體動力黏滯系數(shù)及微粒粒徑等有關(guān)。超聲測沙儀為在線實時測量河流含沙量的儀器,能夠方便、精確地完成在線測量的任務(wù),但儀器的主要技術(shù)指標目前只見報道。國內(nèi)有幾家單位在研制,目前還未見產(chǎn)品。同位素測沙儀是利用核放射源Cs銫或Am镅元素放射出的射線穿透渾水的

9、衰減情況進行含沙量測量的,由放射源、射線探測器等組成。水中含沙量愈大,射線被泥沙吸收的愈多,進入探測器的射線就俞少,轉(zhuǎn)變成的電信信號就愈小。射線透射強度與含沙量呈一定關(guān)系變化,利用此原理即可通過測量電壓變化來計算出含沙量。水情要素的觀測和統(tǒng)計分析1水位觀測的次數(shù),應(yīng)能完整地控制水位漲落的變化過程,以便滿足日平均水位計算、特值統(tǒng)計、推求流量變化過程和水文情報預報等方面的需要。應(yīng)不漏測峰、谷和明顯的轉(zhuǎn)折點,水位漲落急劇時應(yīng)加密測量的次數(shù)。每日8時為根本定時觀測時間。2水位觀測精度應(yīng)滿足使用要求。在一般水位觀測過程中,水尺讀數(shù)和水位值應(yīng)精確至0.01m。在小落差河段上觀測比降、堰閘水頭或有其他特殊精

10、度要求時,應(yīng)準確測記至0.005m,時間應(yīng)記錄至分。3根據(jù)觀測對象的特點,必要時應(yīng)將明顯影響水位觀測精度與水位變化的水文氣象要素和現(xiàn)象作為附屬工程,如風力、風向、水面起伏度、流向以及漫流、分流、決口、臨時堤壩、閘門閉啟情況、回水、河干斷流、冰情等。同時進行簡要的觀測和記載,以供分析和資料整編時查證。1絕對基面 以某一海濱地點的特征海水面為水準基面,這個特征海水面的高程定位0.000m,為使不同的河流水位可以比照,目前全國統(tǒng)一采用黃?;妗y站基面 測站最枯水位以下0.5-1米作為起算零點的基面,便于測站日常記錄。3凍結(jié)基面 水文站附近沒有國家水準點或沒有接測條件時,暫時假定的一個水準基準面,作

11、為本站水位和高程起算零點的基準面。暫時使用,以后有接測條件時,應(yīng)更改為標準基面凍結(jié)基面將測站第一次使用的基面凍結(jié)下來,不再改變。不能更改1面積包圍法:假設(shè)一日內(nèi)水位變化較大、且系不等時距觀測或摘錄,那么采用面積包圍法,即將當日0-24小時內(nèi)水位過程線所包圍的面積除以全天時間。其計算公式為: 2算數(shù)平均法:假設(shè)一日內(nèi)水位變化緩慢或水位變化較大但系等時距人工觀測或從自計水位計上摘錄,那么采用算數(shù)平均法計算。水情自動測報系統(tǒng)是利用水情自動遙測系統(tǒng)應(yīng)用傳感器、無線或有線通訊、計算機及遙測遙控等技術(shù),在流域內(nèi)實現(xiàn)實時水情、水資源信息自動數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理入庫等,為防汛指揮和水資源調(diào)度提供信息的一種現(xiàn)代

12、化水情要素統(tǒng)計與分析系統(tǒng)。系統(tǒng)由中心站、中繼站、遙測站、通信信道及處理軟件組成。目前,宜昌水文站采用中央自動測投系統(tǒng)進行水情觀測。表一 宜昌水文站多年洪水位特征統(tǒng)計值年份最頂峰水位1153122715601613178817961860189619051921194519541981在河道選取一個斷面,設(shè)置n+1個橫向測點,相鄰測點間距離分別記為、,。測出每個橫向測點處的水深,記為、,;測出每個橫向測點的流速,記為、,。斷面形狀模擬采用分段線性插值方法,即將相鄰兩個點用直線連接。以測速垂線為分界將過水斷面劃分為假設(shè)干局部,局部面積采用梯形面積計算公式,見公式1。局部平均流速計算見公式2。斷面流

13、量通過公式3得出。局部面積計算公式: 1局部平均流速計算公式: 2斷面流量計算公式: 3其中,為第局部面積;為第局部斷面平均流速;為岸邊流速系數(shù);為斷面流量。通常采取布設(shè)站點測水下大斷面布設(shè)垂線均勻五點法測流速在各垂線上的方法進行,具體可分為以下三種操作方式:1二十五線五點法:在斷面上均勻布設(shè)25條垂線,進行精密測量,分別獲取0.0、0.2、0.6、0.8、1.0倍水深處的流速,每年測量兩次。2十一線兩點法:在斷面上均勻布設(shè)11條垂線,或者在原有二十五線五點法的根底上,精簡垂線至11條。進行常規(guī)測量,分別獲取0.2、0.8倍水深處的流速。3簡測法:只布設(shè)一條垂線,也稱一線一點法,僅獲取0.6倍

14、水深處的流速,一般不采用。流速計算公式:五點法: 兩點法:一點法:1根本工作原理在工作時,ADCP向水體發(fā)射固定頻率的超聲短脈沖,這些短脈沖碰到水體中的散射體浮游生物、泥沙等就會發(fā)生散射。從散射體返回的信號在頻率上與發(fā)射波之間的頻率改變,稱作多普勒頻移。根據(jù)這一頻移的大小和符號正負,可計算水流相對于ADCP的速度。而從每個波速接收到的回波信號可得到水流的東向、北向和垂向速度分量。同時,向水底發(fā)射底跟蹤脈沖,測出測船的運動速度以及水深,然后將水流相對速度扣除船速便得到水流的絕對速度。多普勒頻移方程: 4式中,為多普勒頻移;為發(fā)射頻率;超聲波在水體中的傳播速度,與溫度、含鹽度有關(guān);為水流的運動速度

15、。從方程可知,發(fā)射頻率為,只要測定聲速和頻移,即可求出水流速度。從理論上講,ADCP流量測量原理與傳統(tǒng)人工船測、橋測、纜道和涉水測量的根本原理相同。它們都是在測流斷面上布設(shè)多條垂線,在每條垂線處測量水深并測量多點的流速從而得到垂線平均流速,從而得到整個斷面的流量。 圖四 ADCP走航測量圖2流量流速計算ADCP基于如下公式計算流量: 5流量河流斷面面積河流斷面某點處流速矢量作業(yè)船船跡上的單位法線矢量河流斷面上微元面積公式5可以重新寫為: 6跨斷面航行時間垂向單位矢量將沿航跡的斷面離散為個微斷面,那么: 7微斷面處水深相應(yīng)于微斷面的流量時間平均步長斷面內(nèi)總的微斷面數(shù)目相應(yīng)于每一微斷面的深度平均流

16、速矢量深度平均流速的方向分量由下式算出方向分量類似: = 8 表層平均流速向分量 中部平均流速向分量 底層平均流速向分量 垂線平均流速的計算分為中層、表層和底層三局部,中部平均流速由ADCP直接測出,其值為所有有效單元所測流速之平均。方向流速分量由下式算出方向分量類似: 9單元中所測的向流速分量有效單元的數(shù)目 圖五 ADCP數(shù)據(jù)處理流程圖1過濾法過濾法測量含沙量的步驟:取河流水樣,量水樣容積,沉淀泥沙,濃縮水樣,將水樣過濾后析出泥沙,烘干沙樣后稱取沙樣質(zhì)量,根據(jù)沙樣質(zhì)量和水樣容積計算含沙量。2烘干法烘干法測量含沙量的步驟:取河流水樣,量水樣容積,沉淀濃縮水樣,烘干烘杯并稱質(zhì)量,將濃縮水樣倒入烘

17、杯,烘干、冷卻,最后稱量沙和烘杯質(zhì)量減去烘杯質(zhì)量即為沙的質(zhì)量,根據(jù)沙樣質(zhì)量和水樣容積計算含沙量。烘干法測量含沙量被認為是目前較為準確的方法之一,也是應(yīng)用最為廣泛的測定含沙量的方法,其設(shè)備簡單、方法易行、精度較高,結(jié)果常被作為評價其他方法的標準。3置換法置換法測量步驟:取河流水樣,量水樣容積,沉淀濃縮水樣,將濃縮水樣倒入比重瓶,測定比重瓶裝滿濃縮水樣后的質(zhì)量即瓶加渾水質(zhì)量及渾水溫度,根據(jù)式10計算泥沙質(zhì)量: 10式中:為泥沙密度;為清水密度;為同溫度下瓶加清水質(zhì)量g;為置換系數(shù)。用此方法測量含沙量所用設(shè)備較為簡單,測量方法較為快速,但是置換法在含沙量較小時比烘干法的測量精度低。 圖六 宜昌水文站

18、年均含沙量隨時間變化1超聲反射法將探頭與水面接觸,向含沙水流發(fā)射超聲波,超聲波遇到沙時產(chǎn)生反射波,反射回來的超聲波又被探頭接收,并被轉(zhuǎn)換成電脈沖信號,經(jīng)放大電路放大后,由計數(shù)電路將電脈沖的數(shù)量記下來,所記下的數(shù)量與脈沖數(shù)成比例,即與沙粒成比例,從而可測含沙量。該法對低含沙量水流特別靈敏,且測量精度較高,只是測量范圍較窄。2超聲衰減法超聲波在媒質(zhì)中傳播時,由于媒質(zhì)對聲波的散射、吸收以及超聲波自身的擴散因素,其能量振幅、聲強等隨距離增大而逐漸減小的現(xiàn)象,稱為超聲波的衰減。根據(jù)超聲波在含沙水流中的衰減規(guī)律,然后利用傳感器和二次儀表檢測超聲波在含沙水流中的衰減系數(shù),經(jīng)一定的變換后到達檢測含沙量的目的。

19、其中采用聲吸收系數(shù)的“面積比值測量法,可提高檢測精度。1懸移質(zhì)泥沙:在流水中呈懸浮狀態(tài)的細小顆粒物。2躍移質(zhì)泥沙:河床底部呈跳躍式向前移動的泥沙。3推移質(zhì)泥沙:沿河流底部滾動或滑動的泥沙、礫石,可分為沙質(zhì)推移質(zhì)(r16mm兩種。1十三線五點法:在斷面上均勻布設(shè)13條垂線,進行精密測驗,分別獲取0.0、0.2、0.6、0.8、1.0倍水深處的含沙量。2十一線三點法:在斷面上均勻布設(shè)11條垂線,進行常規(guī)測驗,分別獲取0.2、0.6、0.8倍水深處的含沙量,大約測驗30次左右。3三線三點法:分別獲取三條垂線上的含沙量,進行單沙測驗,大約測驗200屢次。1根據(jù)實際情況,在河流中布設(shè)多條斷面測線。2通過

20、外接DGPS定位系統(tǒng),在選取的斷面測線上,進行ADCP測船整點來回測驗。3在斷面測流開始時,按照先水面、后水底的次序,在特征點分層采集水樣,率定ADCP數(shù)據(jù)。4利用ADCP隨機軟件WinRiver1.04記錄坐標、流速、流向、回聲強度、方向、水溫等數(shù)據(jù),并在采集水樣時,標注每個采樣點的Ensemble NumberADCP中的信號序號;5根據(jù)斷面數(shù)據(jù)插補延展至整個斷面,求出斷面懸移質(zhì)輸沙率。 圖七 ADCP估算懸移質(zhì)泥沙的流程4.水文站點的分類、布設(shè)原那么及設(shè)立1國家根本水文站:凡按國家統(tǒng)一規(guī)劃而設(shè)立,執(zhí)行國家或行業(yè)標準,其收集的資料,或刊入國家水文年鑒或納入國家水文數(shù)據(jù)庫的水文站,稱為國家根

21、本水文站。2專用水文站:凡為完成某一項專門任務(wù),由使用部門提出設(shè)立的水文站,稱為專用水文站。設(shè)立在河邊上的根本水文站,根據(jù)河流的流域面積的大小,分為大河控制站、中等河流區(qū)域代表站和小河站。1大河控制站:在我國干旱、半干旱地區(qū),設(shè)在流域面積5000平方千米以上河流上的水文站稱為大河控制站。2小河站:設(shè)在5000平方千米以下河流的水文站稱為小河站。3中等河流區(qū)域代表站:除開上述兩種情況的水文站為中等河流區(qū)域代表站。按水文站的重要性將國家根本水文站劃分為國家重要站、省級重要站和一般站三類。1國家重要站:向國家防總報汛的大河站、國際報汛站;集水面積大于1000平方千米且正常年徑流量大于3億立方米的站、

22、集水面積大于3000平方千米且正常年徑流量大于10億立方米或正常年徑流量大于25億立方米的站;庫容大于5億立方米的水庫水文站、庫容大于1.0億立方米且下游有重要城市、大型廠礦、鐵路干線等對防汛有重要作用的水庫水文站;庫容大于1.0億立方米且水庫為國家主要病險庫的水庫水文站;對防汛、水資源勘測評價、水質(zhì)監(jiān)測等有重大影響和位于重點產(chǎn)沙區(qū)的個別特殊根本水文站。 2省級重要站:大河控制站;向國家防總、流域、省、自治區(qū)、直轄市防汛部門報汛的區(qū)域代表站;國界河流、出入國境或省境河流上最靠近邊界的根本水文站;對防汛、水資源勘測評價、水質(zhì)監(jiān)測等有較大影響的根本水文站。 3一般站:代表性差、控制條件差的少量區(qū)域

23、代表站和大局部小河站。1一類精度水文站:收集探索水文特征值在時間上和沿河長的變化規(guī)律所需長系列樣本和防汛需要資料的水文站。一類精度水文站要求集水面積,干旱、半干旱地區(qū)應(yīng)大于等于5000平方千米,濕潤地區(qū)應(yīng)大于等于3000平方千米。2二類精度水文站:收集探索水文特征值沿河長和區(qū)域的變化規(guī)律所需具有代表性的系列樣本資料的水文站。二類精度水文站要求集水面積,干旱、半干旱地區(qū)應(yīng)大于等于500平方千米,小于10000平方千米,濕潤地區(qū)應(yīng)大于等于200平方千米,小于10000平方千米。3三類精度水文站:收集探索小河在各種下墊面條件下的產(chǎn)流、匯流規(guī)律和徑流變化規(guī)律,以及水文分析計算對系列代表性要求所需資料的

24、水文站。三類精度水文站要求集水面積,干旱、半干旱地區(qū)應(yīng)小于500平方千米,濕潤地區(qū)應(yīng)小于200平方千米。駐測站與巡測站、常年站與汛期站、河道站與水庫站。 圖八 長江流域水文氣象站點分布圖1區(qū)域代表性好和測站控制條件較好平面控制、高程控制2盡量照顧交通、生活、通訊等條件3受水利工程等設(shè)施的影響較小4兼顧坡勢和地勢等情況5滿足經(jīng)濟社會開展的需要1控制上游洪水來量、控制主要支流水量2能將大水量平衡區(qū)劃分為小水量平衡區(qū)3區(qū)域代表性好、與歷史資料銜接好、適應(yīng)新的形勢開展需要4經(jīng)濟合理,便于開展巡測、能解決突出水問題5區(qū)域經(jīng)濟地位的重要性1理順投資體制,加大投入力度2加強站網(wǎng)規(guī)劃的前期工作,保證站網(wǎng)規(guī)劃的

25、科學性3穩(wěn)定現(xiàn)有站網(wǎng),著力于站網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整和提高監(jiān)測能力4結(jié)合站網(wǎng)功能評價結(jié)果,進行一次全面的站網(wǎng)規(guī)劃5新設(shè)測站的建設(shè)要高起點、高標準三游洞風景區(qū)位于湖北省宜昌市西北的南津關(guān)西陵山上,背靠長江三峽的西陵峽口,面臨下牢溪,洞奇景異,山水秀麗。三游洞生于絕壁之上。洞頂之懸石,擊之有聲,名為“天鐘;地面之凸石,跺之有聲,取名“地鼓,故有“天鐘地鼓之說。相傳唐元和十四年819,白居易、白行簡、元稹三人會于夷陵今湖北宜昌,同游洞中,各賦詩一首,并由白居易作?三游洞序?,寫在洞壁上。北宋年間,蘇洵、蘇軾和蘇轍父子同游此洞,同樣各題詩一首留于洞壁,稱為“后三游。三游洞即由此而得名。三游洞地勢險峻,有棧道可達。

26、其形如覆蓬,冬暖夏,洞室開闊,約深30米、寬20米、高10米。是古代地下水沿巖層巖面不斷溶蝕,并經(jīng)塌陷而形成的石灰?guī)r溶洞。它的地層地質(zhì)年代為寒武紀,距今約五億至六億年。洞中巖石褶皺起伏,斷裂縱橫,千姿百態(tài),有似圓假設(shè)方的鐘乳石柱三根,垂直平行橫列,將洞隔成相通的前后兩室:前室明曠,詩文滿壁;后室幽奧,旁有耳洞,可通于外。三游洞景色奇麗,曾被古人喻為“幻境。三游洞前,是清澈碧透的下牢溪,水石相擊,飛珠濺玉。為這里增添了別樣的色彩、別樣的紛華。5.2.1巖溶地貌喀斯特地貌 喀斯特地貌形成的條件有三個必不可少的發(fā)育條件: a、地表附近有節(jié)理發(fā)育的致密石灰?guī)r b、中等到較大的降雨量 c、地下水循環(huán)通暢

27、 按發(fā)育演化喀斯特地貌可分出以下6種:1地表水沿灰?guī)r內(nèi)的節(jié)理面或裂隙面等發(fā)生溶蝕,形成溶溝或溶槽,原先成層分布的石灰?guī)r被溶溝分開成石柱或石筍2地表水沿灰?guī)r裂縫向下滲流和溶蝕,超過100米深后形成落水洞3從落水洞下落的地下水到含水層后發(fā)生橫向流動,形成溶洞4隨地下洞穴的形成地表發(fā)生塌陷,塌陷的深度大面積小,稱坍陷漏斗,深度小面積大那么稱陷塘地下水的溶蝕與塌陷作用長期相結(jié)合地作用,形成坡立谷和天生橋6地面上升,原溶洞和地下河等被抬出地表成干谷和石林,地下水的溶蝕作用在舊日的溶洞和地下河之云南路南的石林是上述第一階段溶溝階段的產(chǎn)物,桂林的象鼻山,那么是原地下河道出露地表形成的。在廣西境內(nèi),經(jīng)??煽吹?/p>

28、這種抬升到地表以上的溶洞。巖溶地貌發(fā)育的階段性:在氣候條件和地質(zhì)條件不變的情況下,由上升的石灰?guī)r高地開始,巖溶地貌發(fā)育可按幼年期階段、青年期階段、壯年期階段和老年期階段順序開展,各個階段有一定的地貌組合。1幼年期階段:可溶性巖石裸露,地表流水開始對可溶性巖石進行溶蝕作用,地面常出現(xiàn)石芽和溶溝,以及少數(shù)漏斗。2青年期階段:河流進一步下切,河流縱剖面逐漸趨于均衡剖面,地表水絕大局部轉(zhuǎn)為地下水。這時,漏斗、落水洞、干谷、盲谷、溶蝕洼地廣泛發(fā)育,地下溶洞也很發(fā)育,有很多地下河。3壯年期階段:地表河流受下部不透水巖層的阻擋,或者地表河下切侵蝕停止,溶洞進一步擴大,洞頂發(fā)生塌陷,許多地下河流轉(zhuǎn)為地面河,同

29、時發(fā)育許多溶蝕洼地、溶蝕盆地和峰林。4老期年階段:當不透水巖層出露地面時,地面高度接近地方侵蝕基準面,地表水文網(wǎng)發(fā)育,形成寬廣的平原,平原上殘留著一些孤峰和殘丘。三游洞里的石灰?guī)r碳酸鈣在略有酸性的水中易發(fā)生溶解,而這種水在自然界中廣泛存在。雨水沿水平的和垂直的裂縫滲透到石灰?guī)r中,將石灰?guī)r溶解并帶走。同時地表物質(zhì)也被流水帶走,還沒有被溶解完全的石灰?guī)r就形成了石灰?guī)r喀斯特面。沿節(jié)理發(fā)育的垂直裂隙逐漸加寬,形成石骨嶙峋的地形。當雨水沿地下裂縫流動時,就不斷使裂縫加寬加深,直至最終形成三游洞洞穴系統(tǒng)和地下河道。最后,通過了解,我們知道三游洞地區(qū)巖溶地貌發(fā)育情況不算典型。一是因為其本身所處地區(qū)為亞熱帶氣

30、候,二是其石灰?guī)r巖性不純,含有二氧化硅與泥沙。所以,三游洞地區(qū)巖溶地貌尚處于初級開展階段,即“幼年期,但由于人為的破壞和地質(zhì)條件的變化,造成了三游洞發(fā)育緩慢甚至停止生長。地質(zhì)羅盤儀是進行野外地質(zhì)工作必不可少的一種工具。借助它可以測出方向、觀察點的所在位置、測出任何一個觀察面的空間位置如巖層層面、褶皺軸面、斷層面、節(jié)理面等構(gòu)造面的空間位置、以及測定火成巖的各種構(gòu)造要素,礦體的產(chǎn)狀等。地質(zhì)羅盤式樣很多,但結(jié)構(gòu)根本是一致。我們常用的是圓盆式地質(zhì)羅盤儀。由磁針、刻度盤、測斜儀、瞄準覘板、水準器等幾局部安裝在一銅、鋁或木制的圓盆內(nèi)組成。5.3.2實際測量巖層走向、傾向及傾角 表二 三游洞巖層產(chǎn)狀要素測定

31、傾向走向傾角巖層1巖層2 6.人類活動:水利工程三峽大壩的建設(shè)及其水文效應(yīng)圖八 三峽大壩 舉世矚目的三峽水利樞紐工程,位于湖北省宜昌市三斗坪境內(nèi),控制流域面積100萬。樞紐建筑物由大壩、電站廠房、船閘及升船機組成。攔河大壩為混凝土重力壩,壩線全長2309.5m,壩頂高程185m,最大壩高181m。泄流壩段位于河床中部,設(shè)置泄流深孔和表孔,與排沙孔、排漂孔和廠房機組聯(lián)合運行,總泄流量達116000/s。電站廠房采用壩后式,在泄流壩段兩側(cè)壩后分設(shè)左岸及右岸廠房,分別安裝14臺及12臺水輪發(fā)電機組,單機容量70萬KW,總裝機容量1820萬KW,年平均發(fā)電量847億KWh。另在右岸預留后期擴機6臺機組

32、單機容量70萬KW地下廠房位置。通航建筑物包括船閘和升船機,均布置在左岸。船閘為雙線五級連續(xù)船閘,閘室有效尺寸長280m、寬34m、坎上水深5m,可通過萬噸級船隊,年單向通過能力為5000萬t;升船機為垂直升船機,采用齒輪齒條爬升平衡重式垂直升船機,承船廂有效尺寸長120m、寬18m、水深 3.5m,一次可通過一艘3000t級客貨輪或1500t級船隊。三峽工程分三期施工,總工期17年。按1993年五月底價格,靜態(tài)總投資為900.9億元,其中樞紐工程500.9億元,移民補償400億元;考慮建設(shè)期物價因素和貸款利息支付,動態(tài)總投資可達1800億元,折合260億美元。截止2021年底,已累計完成投資

33、1796.11億元。三峽工程于1993年12月開工,長江主干道在1997年11月8日截流,標志著第一期工程勝利完成;2003年6月水庫蓄水、永久船閘通航,7月第一批機組發(fā)電,標志著第二期工程完成;2021年全部建成,標志著第三期工程完成,整個工程竣工投產(chǎn)。截止2021年底,已累計完成主體工程土石方開挖13970萬,土石方填筑5352,混凝土澆筑2829萬,創(chuàng)世界最高紀錄。2006年5月20日大壩全線澆筑到頂185m,2021年11月4日水庫蓄水到172.8m。2021年8月6日長江洪峰流量達55000/s,三峽工程保持下泄流量不超過40000/s,攔蓄洪水45億。截至2021年底,三峽工程累計

34、運客1028萬人次,運貨28106萬t;2021年通過三峽工程貨運量達7426超過三峽設(shè)計年貨運量5000萬t的48.52%。截止2021年12月31日,三峽電廠26臺機組累計發(fā)電3673.80億KWh,按0.25元/KWh計算,售電收入達918.45億元。2021年三峽庫區(qū)累計移民133.2萬人。占2021年移民總數(shù)135萬人的98.67%。三峽工程是具有防洪、發(fā)電、航運等綜合效益的多目標開發(fā)任務(wù)的水利樞紐,是治理開發(fā)長江的關(guān)鍵工程。設(shè)計正常蓄水位175m、汛期限洪限制水位145m、枯季消落最低水位155m,相應(yīng)的水庫總?cè)萘繛?93億、興利庫容為165億。 三峽工程位于長江干流上游和中游交界

35、處,能有效調(diào)控洪水,減免中下游平原平原地區(qū)遭受洪災的危害。三峽電站可向華中、川東、廣東、華東供電,促進全國跨區(qū)大電網(wǎng)的形成。三峽水電的清潔能源,可替代局部燃煤發(fā)電,減輕環(huán)境污染。三峽水庫改善了宜昌至重慶的航道,為萬噸船隊直達重慶創(chuàng)造了條件;經(jīng)三峽水庫調(diào)節(jié),宜昌下游枯水期流量增大,可顯著改善長江中下游航運條件。三峽工程對環(huán)境與生態(tài)的影響,根據(jù)多年來的研究,總的評價是“有利有弊,且“利大于弊。此外,三峽工程還具有供水、旅游、養(yǎng)殖等方面的效益。三斗坪距湖北省宜昌市區(qū)40公里,這里河谷開闊,基巖為堅硬完整的花崗巖,具有修建混凝土高壩的優(yōu)越地形、地質(zhì)和施工條件。被瑞士一位著名水電專家稱為“上帝送給中國人

36、的禮物。綜合分析如下:1基巖為花崗巖,質(zhì)硬,透水性弱,有利于建壩,保證壩體平安2處于無感地震帶區(qū),地震對壩體無影響,保證壩體及下游人民群眾的生命財產(chǎn)平安3江心為中堡島,便于三峽大壩的施工4江面開闊,有利于大型機械設(shè)備布置,提高施工速度,有利于壩區(qū)蓄水,便于防洪,利于發(fā)電混凝土重力壩,全長2309.5m,壩頂高185m,最大壩高181m,混凝土澆筑量2829萬。正常蓄水位175m、汛期限洪限制水位145m、枯季消落最低水位155m,相應(yīng)水庫總?cè)萘繛?93億、興利庫容為165億。壩后式電站廠房,在泄流壩段兩側(cè)壩后分設(shè)左岸及右岸廠房,分別安裝14臺及12臺水輪發(fā)電機組。單機容量70萬KW,總裝機容量

37、1820萬KW,年平均發(fā)電量847億KWh。另在右岸預留后期擴機6臺機組單機容量70萬KW地下廠房位置。閘室有效尺寸長280m、寬34m、坎上水深5m??赏ㄟ^萬噸級船隊,年單向通過能力為5000萬t,運輸本錢可降低35-37%。每年汛期6-9月,一般情況下下泄流量與天然情況相同,在遇洪水時,水庫蓄水以削減下泄流量。10-11月,水庫蓄水,下泄量有所減少??菟竟?jié)12月-次年5月,根據(jù)發(fā)電和通航要求水庫下泄量略有增加。三峽建庫后,宜昌站個月平均流量有所變化,但仍在天然月流量變化范圍之內(nèi),建庫前后年入??偹勘3植蛔?。建庫前后,水庫區(qū)域水體流速有所減緩。建庫淺天然平均流速為2-3m/s,建庫后,1

38、-4月高水位水庫平均流速約0.5m/s,庫尾小于1.3m/s,6-9月流速約為1.0-2.5m/s,壩前那么小于0.5m/s。三峽水庫屬河道型,水庫來沙主要集中在汛期。宜昌站6-9月來水量占該站全年來水量的61%,同期來沙量占全年總量的84%。為防洪需要,大壩設(shè)有一批低高程的大底孔,汛期維持較低水位,水庫采取“蓄清排渾運行,可以長期保持有效庫容。淤積主要表達在水庫蓄水初期。 防洪是三峽工程的首要任務(wù)。三峽水庫總庫容393億,7500萬人口和600萬h耕地及大中城鎮(zhèn)的洪水淹沒損失,改變洪患及分洪措施引起的環(huán)境惡化、災后疫情。工程措施是人類改造自然,改善生態(tài)環(huán)境的有效途徑,三峽工程作為一項補救長江

39、億萬年來在自然發(fā)育中已經(jīng)失衡的生態(tài)平衡的有效措施,從本質(zhì)上講,是一項偉大的生態(tài)環(huán)境工程。發(fā)電效益是三峽工程的根本效益。三峽工程總裝機容量2250萬KW,多年平均發(fā)電量1000億KWh,相當于2021年全國年發(fā)電總量34668.8億KWh的2.88%,可參與“西電東送,這是三峽工程巨大的經(jīng)濟效益。2003年首批5臺機組投產(chǎn)發(fā)電后,在建設(shè)期內(nèi)發(fā)電量累計可達5000億KWh以上。工程所需動態(tài)資金已在2006年到達平衡,建成后有極強的還貸能力。三峽水電站年發(fā)電量1000億KWh,每年可替代5000萬t原煤,可少排二氧化碳1億t,二氧化硫200萬t,一氧化碳1萬t,氮氧化合物37萬t,以及大量的熱水、廢

40、碴、飄塵及降塵,減少對周圍環(huán)境的污染,三峽工程自2003年7月通航發(fā)電以來,三峽葛洲壩樞紐累計發(fā)電量及通航降低的能耗,相當于減排二氧化碳5億t。這是對“遏制氣候變暖,拯救地球家園的最大支持,也是對我國政府2021年11月25日提出的“到2021奶年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-50%的最大奉獻。三峽工程與葛洲壩工程,可改善川江航道650km,使航道通過能力大大提高,運輸本錢大幅度降低,航運條件得到根本改善,萬噸級船隊可直達重慶九龍坡港。經(jīng)過三峽水庫調(diào)節(jié),宜昌以下枯季流量可增加1000-2000/s,結(jié)合河勢控制,將改善枯季通航條件。位于庫區(qū)的萬縣、涪陵等港口將成為深水港,

41、重慶港在三峽水庫蓄水期水域條件將大為改善。因此,三峽工程是實現(xiàn)長江航運目標的戰(zhàn)略措施,它的興建將使長江變?yōu)檎嬲摹包S金水道,將有利于東西交通航運,促進流域經(jīng)濟可持續(xù)開展,縮小東西貧富差距。 我國北方水少,南方水多,實施南水北調(diào)是合理配置我國水資源,支撐可持續(xù)開展的戰(zhàn)略措施。規(guī)劃有東、中、西三條引水線路。三峽工程建成后,枯水期流量比天然情況下增加約2000-3000/s,可以較好地解決中線初期從丹江口水庫調(diào)水和東線枯水期調(diào)水受限的問題,從而增加和改善可調(diào)水量。三峽水庫蓄水后,可促進庫區(qū)漁業(yè)養(yǎng)殖、開發(fā)旅游景點,開展旅游事業(yè);改善中下游枯水季節(jié)水質(zhì),增加水量。三峽工程投運后,雖然初步形成了以堤防為根

42、底,支流水庫、分蓄洪區(qū)、河道整治相配套,結(jié)合封山植樹、退耕還林、退田還湖、水土保持措施以及其他非工程措施組成的防洪工程體系。防洪能力得到較大提高,但由于長江中下游河道的平安泄量與長江洪水峰高量大的矛盾十分突出,而三峽工程的防洪庫容相對缺乏,同時中下游還有80萬集水面積,洞庭湖、鄱陽湖水系及清江3、漢江等主要支流的洪水仍威脅著廣闊防洪保護區(qū)。泥沙問題是三峽工程關(guān)鍵技術(shù)問題之一,涉及水庫泥沙淤積和其使用年限。三峽工程投運后,水庫泥沙淤積對庫尾變動回水區(qū)主要有兩方面的影響:一是庫內(nèi)洪水位因淤積而抬高,二是淤積影響航道和港口。三峽水庫庫內(nèi)河段屬山區(qū)河流,比降大、水流急,河床為裸露的巖石或由卵石覆蓋,為

43、典型的河槽庫容。大壩阻擋了泥沙向下游的流動,從而導致上海地區(qū)在內(nèi)的長江入??谑湛s、海水倒灌等問題。三峽工程投運后,改善了長江中下游的水沙條件,下泄水流挾沙能力處于不飽和狀態(tài),致使中下游荊江河段產(chǎn)生長時間、長距離的沖於變化。同時,荊江三口向洞庭湖分流、分沙量減少洞庭湖區(qū)洪水位將降低,泥沙淤積量減少,湖區(qū)泄流排沙能力增加,湖容縮小速度減緩,有利于改善江湖關(guān)系。 圖九 蓄水前后年均含沙量的變化三峽水庫淹沒陸地面積632,涉及湖北省、重慶市的20個縣市區(qū),直接受淹人口為84.62萬人,考慮工程建設(shè)初期內(nèi)的人口增長和城鎮(zhèn)遷建引起的移民等因素,最終需要安置的移民總數(shù)達113萬人。移民和城鎮(zhèn)遷建數(shù)量大,可能

44、加劇植被破壞、水土流失和生態(tài)環(huán)境惡化。同時,三峽建壩攔截河道,改變了大壩上游和產(chǎn)長江中下游水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,對水生生物有一定的影響。三峽河段地形復雜,水庫蓄水期間的高水位可能引發(fā)地質(zhì)災害,包括地震、滑坡、泥石流等。 圖十 三峽地震區(qū)四、實習總結(jié)與體會巴東三峽巫峽長,猿啼三聲淚沾裳。對于這次宜昌實習,我不敢說我學到了什么,或者說有哪些收獲。因為實際上我們需要認知的,或者尚待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)的還有很多。就目前的知識儲藏來看,一次實習是很難完全彌補我們在知識上的缺乏的。學無止境,識無終涯。唯有時時具備好問求學、親躬以待的精神,才能不失為這次實習所能帶來的最正確感悟。此次宜昌之行,雖然疲憊難耐、勞累

45、難堪。但是,能夠讓我們有所得的,是比擬多的。姑且把專業(yè)學習放在一邊,我們所能體會到的那種師生之間的和諧感、同學之間的凝聚力及認真求知、不怕苦累、團結(jié)協(xié)作的精神,恐怕是最能讓人看在眼中、銘記在心里的。無論是在水文站、三游洞,還是三峽大壩,我們總能聽到老師們一一認真仔細的指導與講解,也總能看到同學們拿著筆記本認真聽講、樂于求知、拿著地質(zhì)羅盤儀進行實際操作的身影。盡管有點兒貪玩,有點兒松懈。但總體上,我們還是愉快的、踏實的、一步一步的走完了為期三天的實習旅途。不禁讓人留戀、讓人掛懷。常言:“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行。本次宜昌水文地貌實習,在專業(yè)認知上,最值得一說的,就是這次實習開闊了我們的眼界,增強了我們對水文、地貌方面的了解與認知。沒有親身實踐的經(jīng)歷,就不會有

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