水文地质学基础课程实验PPT(共42页)
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❖二、仪器设备
毕托管、比压计及水槽简图如图。
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
❖三、实验原理
毕托管是由两根同心圆组成的管体和A、B两个引管所组成。引管A
与毕托管头部顶端小孔相连，引管B与离毕托管头部顶端为3d的断面上
的环形孔相通。A、B引管与比压计相连。由于环形孔与毕托管管体的表
面垂直，因此它所测得的是不含水流动能的总势能z+p/γ；而引管A连
2．实验过程中，为防止进气，毕托管不得露出水面。实验结束后， 将毕托管放入防气盒静水中，检查是否进气，若比压计两管水面不平， 说明所测数据有误差，应重新冲水排气，重新进行测量。
3．毕托管管体必须正对流向。 4．测读时，视线应垂直于比压计的倾斜面，读取弯液面的最低点 读数，当测管中的水面上下脉动时，读取平均值。
vw h
式中 v––––垂线平均流速（cm/s）；
w––––垂线流速分布图的面积（cm2）； h––––水深（cm）。
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
❖四、实验步骤
1．确定全关阀门，然后接通水泵和涡轮流量数字积算仪的电源。 2．缓慢打开水槽的进水阀门，调节尾门，将水深控制在15厘米左 右。 3．用测针测得水深h。如图所示，在断面垂线上布置5个测点。毕 托管最高点宜在水面以下2厘米，最低点为毕托管的半径(0.4厘米)，其 余各点均分布在其中。 4．按所布置的垂线及测点位置逐步进行测量。例如：把毕托管放 到槽底，同时测读固定毕托管测杆标尺上的读数，稍待稳定后，再测读
uC2ghC2gLsin
式中： C––––流速修正系数，对不同结构的毕托管，其值由实验 率定确定。本实验使用的毕托管，经率定C=0.999。
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
将所测得的同一垂线各点流速，按选定的比例尺画在坐标纸上。槽 底的流速为零，水面的流速矢端为水面以下各点流速矢端连线向上顺延 与水面相交的那一点。由水深线及各点流速矢端所围成的矢量图，即为 垂线流速分布图，如图所示。显然，流速分布图的面积除以水深h，就是 垂线的平均流速 v ，其表达式为：
水文地质学基础课程实验
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验 实验二、给水度、孔隙度、持水度测定实验 实验三、饱水带地下水渗流实验-达西实验 实验四、潜水模拟演示实验 实验五、承压水模拟演示实验
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
❖一、实验目的
1．通过本次实验，掌握基本的测速工具（毕托管）的性能和使用方法。 2．加深对明槽水流流速分布的认识，并绘制垂线流速分布图，计算垂 线平均流速。
接的顶端小孔由于正对流向，此处为水流的驻点，它所测得的是包括水
流动能在内的总机械能z+p/γ +u2/2g。当比压计测压牌垂直放置时，
测压牌上所反映的两测压管液面差 水头。
即为测点的流速 h(zp2 ug 2)(zp)2 ug 2
为了提高量测的精度，将测压牌倾斜角，若两测压管液面之间的读 数差为ΔL，则有Δh=ΔLsinα，从而可以求得测点的流速表达式：
1．标定透水石的负压值 透水石是用一定直径的砂质颗粒均匀胶结成的多孔板。透水石的负 压值是指在气、液、固三相介质界面上形成的弯液面产生的附加表面压 强。标定方法如下： 首先，饱和透水石并使试样筒底部漏斗充满水（最好用去气水，即 通过加热或蒸馏的方法去掉水中部分气体后的水）。具体做法是：将试 样筒与底部漏斗一起从开关a处卸下，浸没于水中并倒置，将漏斗管口与 十二指肠减压器抽气管连接，抽气使透水石饱水，底部漏斗全充满水。 用弹簧夹在水中封闭底部漏斗管，倒转试样筒，将装有水(可以不满)的 试样筒放回支架。同时打开a、b两开关，在两管口同时流水的情况下连 接塑料管。关闭a、b开关，倒去试样筒中剩余的水，将A滴定管液面调 至零刻度，并与透水石底面水平。
实验二 给水度、孔隙度、持水度测定实验
1—装样筛；2—筛板；3—试样筒；4—透水 石；5—固定连接板；6—试样筒底部漏斗； 7—弹 簧 夹 ；8— 硬 塑 料管 ；9— 滴 定 管； 10—三通管
1—H为三通管液面到透水石底面的距离； 2—三通管液面
实验二 给水度、孔隙度、持水度测定实验
❖三、实验室准备工作
4．根据已知数据和实测与计算的数据在坐标纸上点绘垂线上流速 分布图。
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
表1-1 垂线流速分布测定表
测点 编号
毕托管 测杆读
数 （cm）
测点到 槽底高 度（cm）
斜比压计读数
（cAm） （cBm）
LA= B
（cm）
h Lsin
（cm）
1
2 3 4 5 水面
测点 流速u （cm/s）
比压计上的读数 A ， B 这就完成了第1个测点的工作。然后将毕托管依
次提升，直至水面下2厘米那一点为止。 5．将测得的数据进行分析、整理，并按一定的比例在坐标纸上点
绘垂线上流速分布图。
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
❖五、注意事项
1．测速之前，首先要对毕托管、比压计进行排气。排气方法：将 毕托管置于防气盒中，从比压计三通管注入有一定压力的水流，使水和 空气由毕托管喷出，冲水约3分钟左右并使毕托管淹没于防气盒中。然后 打开三通管，在大气压强作用下比压计测管中的水面下降，待降到便于 测读的位置时，用止水夹夹紧三通管。待静止稳定后比压计两测管中的 水面应该齐平，否则要稍作整平或重新冲水排气，直至两管水面齐平后 去掉防水盒方可进行测速工作。
1．加深理解松散岩石的孔隙度、给水度和持水度的概念。 2．熟练掌握实验室测定孔隙度、给水度和持水度的方法。 3．熟悉给水度仪并对仪器进行标定。 4．测定三种松散岩石试样的孔隙度、给水度和持水度。
❖二、仪器设备
1．给水度仪。 2．十二指肠减压器，或大号吸耳球，用以抽吸气体。 3．量筒(25ml)和胶头滴管。 4．松散岩石试样：砾石（粒径为5~10mm，大小均匀，磨圆好）； 砂（粒径为0.45mm~0.6mm）；砂砾混合样（指把上述砂样完全充填 进砾石样的孔隙中得到的一种新试样）。
垂线平均流速 u
（cm/s）
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
❖七、思考问题
1．毕托管、比压计排气不净，为什么会影响量测精度？ 2．为什么必须将毕托管正对来流方向？如何判断毕托管是否正对 了流向？ 3．比压计安放位置的高低，是否影响量测数据？为什么？
实验二 给水度、孔隙度、持水度测定实验
❖一、实验目的
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
❖六、实验成果
1．已知数据
水槽宽度B=10(cm)。毕托管直径d=0.8(cm)。比压百度文库倾斜角α＝ 30°。重力加速度g=980(cm/s2)。
2．实测数据与计算
槽底测针读数
厘米；测针尖接触水面时的读数
厘米；
测针量得水深h=
厘米。
3．将所测得实验数据填入实验记录表（1-1）中。
毕托管、比压计及水槽简图如图。
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
❖三、实验原理
毕托管是由两根同心圆组成的管体和A、B两个引管所组成。引管A
与毕托管头部顶端小孔相连，引管B与离毕托管头部顶端为3d的断面上
的环形孔相通。A、B引管与比压计相连。由于环形孔与毕托管管体的表
面垂直，因此它所测得的是不含水流动能的总势能z+p/γ；而引管A连
2．实验过程中，为防止进气，毕托管不得露出水面。实验结束后， 将毕托管放入防气盒静水中，检查是否进气，若比压计两管水面不平， 说明所测数据有误差，应重新冲水排气，重新进行测量。
3．毕托管管体必须正对流向。 4．测读时，视线应垂直于比压计的倾斜面，读取弯液面的最低点 读数，当测管中的水面上下脉动时，读取平均值。
vw h
式中 v––––垂线平均流速（cm/s）；
w––––垂线流速分布图的面积（cm2）； h––––水深（cm）。
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
❖四、实验步骤
1．确定全关阀门，然后接通水泵和涡轮流量数字积算仪的电源。 2．缓慢打开水槽的进水阀门，调节尾门，将水深控制在15厘米左 右。 3．用测针测得水深h。如图所示，在断面垂线上布置5个测点。毕 托管最高点宜在水面以下2厘米，最低点为毕托管的半径(0.4厘米)，其 余各点均分布在其中。 4．按所布置的垂线及测点位置逐步进行测量。例如：把毕托管放 到槽底，同时测读固定毕托管测杆标尺上的读数，稍待稳定后，再测读
uC2ghC2gLsin
式中： C––––流速修正系数，对不同结构的毕托管，其值由实验 率定确定。本实验使用的毕托管，经率定C=0.999。
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
将所测得的同一垂线各点流速，按选定的比例尺画在坐标纸上。槽 底的流速为零，水面的流速矢端为水面以下各点流速矢端连线向上顺延 与水面相交的那一点。由水深线及各点流速矢端所围成的矢量图，即为 垂线流速分布图，如图所示。显然，流速分布图的面积除以水深h，就是 垂线的平均流速 v ，其表达式为：
水文地质学基础课程实验
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验 实验二、给水度、孔隙度、持水度测定实验 实验三、饱水带地下水渗流实验-达西实验 实验四、潜水模拟演示实验 实验五、承压水模拟演示实验
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
❖一、实验目的
1．通过本次实验，掌握基本的测速工具（毕托管）的性能和使用方法。 2．加深对明槽水流流速分布的认识，并绘制垂线流速分布图，计算垂 线平均流速。
接的顶端小孔由于正对流向，此处为水流的驻点，它所测得的是包括水
流动能在内的总机械能z+p/γ +u2/2g。当比压计测压牌垂直放置时，
测压牌上所反映的两测压管液面差 水头。
即为测点的流速 h(zp2 ug 2)(zp)2 ug 2
为了提高量测的精度，将测压牌倾斜角，若两测压管液面之间的读 数差为ΔL，则有Δh=ΔLsinα，从而可以求得测点的流速表达式：
1．标定透水石的负压值 透水石是用一定直径的砂质颗粒均匀胶结成的多孔板。透水石的负 压值是指在气、液、固三相介质界面上形成的弯液面产生的附加表面压 强。标定方法如下： 首先，饱和透水石并使试样筒底部漏斗充满水（最好用去气水，即 通过加热或蒸馏的方法去掉水中部分气体后的水）。具体做法是：将试 样筒与底部漏斗一起从开关a处卸下，浸没于水中并倒置，将漏斗管口与 十二指肠减压器抽气管连接，抽气使透水石饱水，底部漏斗全充满水。 用弹簧夹在水中封闭底部漏斗管，倒转试样筒，将装有水(可以不满)的 试样筒放回支架。同时打开a、b两开关，在两管口同时流水的情况下连 接塑料管。关闭a、b开关，倒去试样筒中剩余的水，将A滴定管液面调 至零刻度，并与透水石底面水平。
实验二 给水度、孔隙度、持水度测定实验
1—装样筛；2—筛板；3—试样筒；4—透水 石；5—固定连接板；6—试样筒底部漏斗； 7—弹 簧 夹 ；8— 硬 塑 料管 ；9— 滴 定 管； 10—三通管
1—H为三通管液面到透水石底面的距离； 2—三通管液面
实验二 给水度、孔隙度、持水度测定实验
❖三、实验室准备工作
4．根据已知数据和实测与计算的数据在坐标纸上点绘垂线上流速 分布图。
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
表1-1 垂线流速分布测定表
测点 编号
毕托管 测杆读
数 （cm）
测点到 槽底高 度（cm）
斜比压计读数
（cAm） （cBm）
LA= B
（cm）
h Lsin
（cm）
1
2 3 4 5 水面
测点 流速u （cm/s）
比压计上的读数 A ， B 这就完成了第1个测点的工作。然后将毕托管依
次提升，直至水面下2厘米那一点为止。 5．将测得的数据进行分析、整理，并按一定的比例在坐标纸上点
绘垂线上流速分布图。
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
❖五、注意事项
1．测速之前，首先要对毕托管、比压计进行排气。排气方法：将 毕托管置于防气盒中，从比压计三通管注入有一定压力的水流，使水和 空气由毕托管喷出，冲水约3分钟左右并使毕托管淹没于防气盒中。然后 打开三通管，在大气压强作用下比压计测管中的水面下降，待降到便于 测读的位置时，用止水夹夹紧三通管。待静止稳定后比压计两测管中的 水面应该齐平，否则要稍作整平或重新冲水排气，直至两管水面齐平后 去掉防水盒方可进行测速工作。
1．加深理解松散岩石的孔隙度、给水度和持水度的概念。 2．熟练掌握实验室测定孔隙度、给水度和持水度的方法。 3．熟悉给水度仪并对仪器进行标定。 4．测定三种松散岩石试样的孔隙度、给水度和持水度。
❖二、仪器设备
1．给水度仪。 2．十二指肠减压器，或大号吸耳球，用以抽吸气体。 3．量筒(25ml)和胶头滴管。 4．松散岩石试样：砾石（粒径为5~10mm，大小均匀，磨圆好）； 砂（粒径为0.45mm~0.6mm）；砂砾混合样（指把上述砂样完全充填 进砾石样的孔隙中得到的一种新试样）。
垂线平均流速 u
（cm/s）
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
❖七、思考问题
1．毕托管、比压计排气不净，为什么会影响量测精度？ 2．为什么必须将毕托管正对来流方向？如何判断毕托管是否正对 了流向？ 3．比压计安放位置的高低，是否影响量测数据？为什么？
实验二 给水度、孔隙度、持水度测定实验
❖一、实验目的
实验一、地表水流速量测（毕托管）实验
❖六、实验成果
1．已知数据
水槽宽度B=10(cm)。毕托管直径d=0.8(cm)。比压百度文库倾斜角α＝ 30°。重力加速度g=980(cm/s2)。
2．实测数据与计算
槽底测针读数
厘米；测针尖接触水面时的读数
厘米；
测针量得水深h=
厘米。
3．将所测得实验数据填入实验记录表（1-1）中。