宜昌三峡水文地貌实习1.docx
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宜昌三峡水文地貌实习1.docx
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宜昌三峡水文地貌实习1
湖北师范学院地理科学系
水文与地貌学实习报告
专业地理科学
班级1101
姓名
学号
实习地点宜昌三峡
实习日期2012.10.26
指导教师葛绪广、尹发能
实习成绩批阅时间
一、实习地概况
宜昌古称夷陵,位于湖北省西南部,地处长江中上游结合部,是举世瞩目的长江三峡工程所在地。
宜昌因“水至此而夷,山至此而陵”而得名。
鄂西秦巴山脉和武陵山脉向江汉平原的过渡地带,地势西高东底,地貌复杂多样,境内有山区、平原、丘陵,宜昌“上控巴蜀,下引荆襄”,素以“三峡门户、川鄂咽喉”著称。
宜昌全区地跨东经110°15′~112°04′、北纬29°56′~31°34′之间,东西最大横距174.08公里,南北最大纵距180.6公里。
东邻荆州市和荆门市,南抵湖南省石门县,西接恩施土家族苗族自治州,北靠神农架林区和襄樊市。
宜昌市地理环境复杂多样,地质构造较为复杂,距今18亿年前的元古界到距今百万年前的新生界之间的各个地质时代的地层均有分布,且发育完整,出露齐全。
引起世界地质学界深厚兴趣的保持最古老而原始的带壳动物化石,即发现于市内的西陵峡。
地层是中国南方标准地层区之一,出露的许多典型地质剖面在中外地质领域享有盛名。
宜昌市城区无大断层通过,地壳相对稳定,无孕震构造。
据1600多年的记载,城区地震烈度未超过5度。
宜昌市位于扬子江淮地台的西部,地质构造总的轮廓是,地域内中、北部为黄陵背斜,东边有当阳盆地,西边为秭归盆地,南边为长阳背斜、仁和坪向斜,西南边为五峰向斜,西北边为神农架背斜,北侧为台缘褶皱带。
从地质力学角度看,为新华夏系一级构造第三隆起带南段与淮阳山字型构造体系的复合部位。
宜昌市地形比较复杂,高低相差悬殊。
西部山地占全市总面积的69%,主要分布在兴山、秭归、长阳、五峰县和夷陵区的西部,大部分山脉在海拔千米左右。
不少山脉海拔高度在2000米以上。
兴山县仙女山海拔2427米,为全市最高峰。
山区有许多峡谷,有的雄奇险峻,悬崖峭壁,高耸入云;有的幽深秀丽,曲折迂回。
全市岩溶地形较多,主要分布在五峰、长阳、兴山秭归、宜都等山地、丘陵。
岩溶地形多种多样,有不少地方山奇、石美、洞异、水秀,是旅游的好地方。
二、实习目的及意义
1、了解和掌握水文观测的常用方法和手段,在条件允许的情况下实地观察和动手操作;
2、通过对野外系列、典型的水文现象观察、认识、描述和分析,不仅获得感性认识,掌握野外工作方法和技能,同时加深对本专业所学基础理论、知识和方法的理解,培养学生专业性的思维与分析能力;
3、通过去野外实习,了解并进一步加深地貌学基础中关于岩溶地貌形成的原因以及岩溶地貌的形态、特征。
4、通过去三峡大坝,了解大坝建成的社会背景以及建成后所产生的水文效应、经济效应。
5、通过野外实践锻炼,了解团队协作的重要性,开阔眼界,激发专业兴趣。
同时增强体质,适应野外工作环境。
三、实习内容
实习第一站-宜昌水文站
3、1-1水文站概况
宜昌水文站是国家基本的水文站,其前身是英国于1870年为了通航需要而建立的水位站,经过半个世纪的发展,在1946年正式成立。
水文站测量的基本内容有:
降水、流量、水位、流速、河流的含沙量、悬移质等等。
3、1-2水位的测量
目前宜昌站水位采用直立式水尺人工观测和水位数据自动采集,记录,固态存储及传输相结合,全天候不间断对水位进行观测。
水尺的高度为1.2m,相邻两个水尺的相对高差为1m。
为确保观测的连续性,在两个相邻的水尺之间存在0.1~0.2m的重复。
依据公式:
水位=零点高度+水位尺度数,可以计算出水位的高度。
水位计的种类
水位计有浮子式、超声波式、压力式。
浮子式与超声波式需要安装在探井上,压力式水位计直接投入水中观测。
平均水位的计算
如果一日内水位变化不大,或虽有变化但观测时距相等时,可以用算术平均法求得日平均水位。
如果一日内水位变化较大,观测时距又不相等,可用面积包围法计算平均水位,即将一日0~24时的水位过程线所包围的面积除以24小时。
3.1-3河流流速的测定
传统测量为使用流速仪进行测量,其工作原理为,在一定时间内(一般为一分钟),通过的总流量,输入已知的单位时间的流量,计算出流速。
运用流速仪进行测量的常用方法为“11线2点发”和“25线5点法”。
“11线2点法”为:
在河道上相同间距选取11条侧线,分别在每线下0.2m、0.4m处测量;“25线5点法”为:
在河道上相同间距选取25条侧线,分别在每线下0.2m、0.4m、0.6m、0.8m、1.0m处测量。
现代先进的测量方法为采用ADCP采用走航式(测回法)和水平式对河段流速进行在线监测。
V=上下观测断面间的距离L/浮标从上断面到下观测断面经历的时间S流速计算V=(V0.0+3V0.2+3V0.6+2V0.8+V1.0)/10三点法V=(V0.2+2V0.6+V0.8)/6
二点法V=(V0.2+V0.6)/2
一点法V=V0.6或V=k1V0.0(k1=0.84~0.87)或V=k2V0.2(k2=0.78~0.84)
3.1-4河流含沙量的测量
宜昌水文站从1946年开始对河流含沙量进行测定。
长江宜昌段河床的构成为,右岸1/3河段为卵石加砂质河床,左岸2/3为砂质河床。
取沙采用吊船缆道,其主索直径38mm,跨度达980m,枯季和汛期铅鱼重量分别为120kg和250kg。
由于三峡工程的完成,对河流含沙量的调节作用也不断凸显。
大坝对下游河段采取“蓄清排浊”的方式,实行清水下泻,致使下游河段(包括宜昌段)河流含沙量逐年减少,河流推移质(砂质推移质粒径小于16mm;卵石推移质的粒径大于16mm)的粒径不断减小。
大型的测量仪器的误差越来越大,已经不适用。
清水下泻夜带来了河水下切侵蚀能力增加,河床变窄,水位下降,给船舶的通航带来困难。
一般采用“固底加糙”的办法解决。
断面输沙率计算方法:
五点法ρm=(ρ0v0.0+3ρ0.2v0.2+3ρ0.6v0.6+2ρ0.8v0.8+ρ1.0v1.0)/10V
三点法ρm=(ρ0.2v0.2+ρ0.6v0.6+ρ0.8v0.8)/(v0.2+v0.6+v0.8)
二点法ρm=(ρ0.2v0.2+ρ0.8v0.8)/(v0.2+v0.8)
一点法ρm=k1ρ0.5或ρm=k2ρ0.6
式中ρm为垂线平均含沙量,ρi为相对水深处的含沙量,vi为相对水深处的流速,V为垂线平均流速,k1、k2为由试验测得的系数。
求得垂线平均含沙量后,可由下式计算断面输沙率:
ρs=ρm1Q0+(ρm1+ρm2)Q1/2+(ρm2+ρm3)Q2/2+……+(ρmn-1+ρmn)Qn-1/2+ρmnQn
3.1-5关于径流量的测定
流观测方法可根据径流场可能产生的最大、最小流量选定,一般常用的方法有体积法、量水计法、溢流堰法、混合法。
径流量的观测仪器主要有水尺、浮子式水位计、超声波水位计、量水计、分水箱。
3.1-6蒸发量的测量
快速称重法:
将林木枝条(包括叶片)剪下,立即用1/1000精度的天平称重,然后将枝条挂回原处,经过一段时间后重新称重。
两次称重的重量差就是该时段内的蒸散量。
单位时间内枝条减少的重量,就是蒸腾强度,然后求得单位林地面积上叶片总重量,最后推算每个林分所在地的蒸腾量。
3.1-7在测量船上我们还向专业人员询问了关于测量断面的选取问题。
量水断面的选择,观测断面一般选择在流域出口,以控制全流域的径流和泥沙观测断面必须选择在河道顺直、沟床稳定、没有支流汇水影响的地方。
同时,
观测断面应选择在交通方便、便于修建量水设施的地方。
3.1-8水文站的观测船
实习第二站-三峡大坝
3.2-1三峡大坝背景
实习第二站-三峡大坝
3.2-1三峡大坝简介
三峡大坝是世界第一大的水电工程,位于西陵峡中段的湖北省宜昌市境内的三斗坪,距下游葛洲坝38公里。
三峡大坝工程包括主体建筑物工程及导流工程两部分,工程总投资为954.6亿元人民币。
于1994年12月14日正式动工修建,于2006年5月20日,全长2309米的三峡大坝全线建成,全线浇筑达到设计高程185米,是世界上规模最大的混凝土重力坝。
三峡工程是迄今世界上综合效益最大的水利枢纽,在发挥巨大的防洪效益和航运效益外,其1820万千瓦的装机容量和847亿千瓦时的年发电量均居世界第一,三峡大坝荣获世界纪录协会世界最大的水利枢纽工程世界纪录。
3.2-2三峡大坝建成后对流域水文要素的影响
三峡大坝建成后的百年内,长江年平均输沙量减至2×108t左右。
这一数值与长江三角洲形成和发育时期的长江年均输沙量接近,大大低于近50年来的观测值。
三峡工程建成以后,可以使荆江地区的防洪标准由目前约10年一遇提高到百年一遇;如遇大于百年一遇的大洪水,配合临时分蓄洪水和其它防汛措施,可避免荆江河段干堤溃决和防止毁灭性灾害的发生。
同时,由于上游洪水得到有效控制,可减轻洪水对武汉市和洞庭湖区的威胁,并可延缓洞庭湖的淤积。
三峡解决泥沙问题的主要手段是蓄清排浑,而有学者认为这无法解决长江上游河床的鹅卵石问题。
综上所述,大坝建成后,下游地区的径流量主要受人工调控的影响。
长江的泥沙含量将大大降低,又因为大坝在雨季蓄水,旱季泄洪,因此其径流量的季节变化较之前要小。
3.2-3三峡库区地貌
三峡地区地处我国大地貌单元第二级阶梯中间的枢纽地段,长江上游向中游的过渡地带,是中国中、西部山地(第二级阶梯)与东部平原(第三级阶梯)的分界线。
三峡库区地貌明显受地层岩性、地质构造和新构造运动的控制,以奉节为界,分为东西两大地貌单元。
峡谷之间为向斜和构造盆地所隔开,在江水的作用下,形成较为开阔的宽谷。
由于剧烈的造山运动和水的侵蚀,形成了山高峡窄、地势险峻的峡谷特征。
峡谷段基本上为石灰岩区,宽谷段则主要由砂岩、泥岩夹灰岩、火成岩等构成。
库区常见的地表岩溶地貌有峰丛、峰林、孤峰、落水洞、岩溶漏斗、坡立谷、岩溶洼地、干谷、溶沟、石芽等。
3.2-4三峡船闸
三峡大坝船闸为于宜昌市坛子岭左侧的深槽,为双线五级(葛洲坝为单级船闸),单线全长1607米,由低至高依次为1-5#闸室,每个闸室长280米,宽34米,可通过万吨级船队,船只通过永久船闸需2.5-3小时,主要供货运船队通航。
闸室内水位的升降靠输水系统完成。
这个深槽开挖最大深度170米,总开挖量3685万立方米,为三峡工程总开挖量的40%。
混凝土浇注量357万立方米,金属结构安装4.17万吨。
1999年底,永久船闸基础开挖工程全部完成。
2000年开始闸门金属结构安装,2002年6月闸门安装完毕,2003年7月永久船闸通航。
船只通过船闸的原理如下:
当船只从下游到上游时,低一级船闸闸门打开,船只进入闸室,闸门关闭,闸室内水位上升。
当闸室水位与上一级闸室水位持平时,上游闸门打开,船只进入上一级闸室,依次方法通过5级船闸;当船只从下游到上游时,低一级船闸闸门打开,船只进入闸室,闸门关闭,闸室内水位上升。
当闸室水位与上一级闸室水位持平时,上游闸门打开,船只进入上一级闸室,依次方法通过5级船闸;当船只从上游到下游时,高一级船闸闸门打开,船只进入闸室,闸门关闭,闸室内水位下降。
当闸室水位与下一级闸室水位持平时,下游闸门打开,船只进入下一级闸室,依次方法通过5级船闸。
简单地说:
船在闸室“坐电梯”,船过船闸“爬楼梯”。
3.2-5三峡大坝修建后的消极影响
主要表现为以下几点:
1.水库蓄水后,库区移民任务艰巨。
同时,就地移民后靠,使原本脆弱的生态环境更难保护。
2.破坏了一些珍贵物种的栖息地,如中华鲟、白鳍豚,大坝的修建使得起其洄游变得艰难。
3.很多珍贵的文物来不及发掘,就被永远沉在了水下,部分遗址搬迁
耗资巨大。
4.引起下游湖泊面积的缩减,引起湖区当地生态环境的恶化,破坏湖区生物的生存环境。
实习第三站-三游洞
3.3-1三游洞概况
三游洞位于宜昌西北7公里,是西陵山北峰峭壁上的巨大山洞。
是以处典型的岩溶地貌。
它背靠长江三峡的西陵峡口,面临下牢溪,洞奇景异,山水秀丽。
相传唐元和14年(819),白居易、白行简元稹三人会于彝陵(今湖北宜昌),同游洞中,各赋诗一首,并由白居易作《三游洞序》,写在洞壁上,三游洞即由此而得名,这是人们称之为“前三游”。
到了宋代,著名文学家苏洵、苏轼(东坡)、苏辙父子三人,也来游洞中,各提诗一首于洞壁之上,人们称之为“后三游”。
三游洞地势险峻,形如覆蓬,冬暖夏凉,洞室开阔,呈不规则长方形,深约30米,宽约23米,高约9米,是古代地下水沿岩层岩面不断溶蚀,并经塌陷而形成的石灰岩溶洞。
它的地层地质年代为寒武纪,距今约五亿至六亿年,洞中岩石褶皱起伏,断裂纵横,千姿百态,有似圆若方的钟乳石柱三根,垂直平行横列,将洞隔成相通的前后两室:
前室明旷,诗文满壁;后室幽奥,旁有耳洞,可通于外。
后室顶部空圆若悬钟,以石投击,其声如钟,石子落地,其响如鼓,故有“天钟地鼓”之说。
3.3-2三游洞平面分布图及地形剖面图(见附页)
3.3-3岩溶地貌
岩溶地貌,又称喀斯特地貌,是发育在以石灰岩和白云岩为主的碳酸盐岩上的地貌,是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称。
喀斯特可划分许多不同的类型。
按出露条件分为:
裸露型喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型喀斯特。
按气候带分为:
热带喀斯特、亚热带喀斯特、温带喀斯特、寒带喀斯特、干旱区喀斯特。
按岩性分为:
石灰岩喀斯特、白云岩喀斯特、石膏喀斯特、盐喀斯特。
我国是一个岩溶遍布很广的国家。
我国各个地质时代的碳酸盐岩裸露面积约有91万平方公里,约占全国面积的十分之一,加上已知的隐伏于不同深度的碳酸盐岩,总的分布面积可达340万平方公里以上。
在这些碳酸盐岩分布地区中,发育有各种类型的岩溶地貌与洞穴,往往成为著名的风景区,位于长江三峡的三游洞就是一个典型地区。
3.3-4三游洞的岩溶地貌表现
主要表现在三游洞内典型的岩溶景观。
洞中横排3根钟乳石柱从天而降,将三游洞自然分隔为前后2个石室。
前室与后室之间这两根并列垂下的钟乳石,宛如门楹,浑然天成。
在见习的过程中,我观察到,三游洞的整个巨大洞体,由许多多的钟乳石柱矗立其中,看起来就像是由钟乳石柱支撑起来的一样。
石柱上,通常都是一层一层的石灰岩覆盖在上面,我们也时常可以看到三游洞区的石灰岩岩壁上,处处可见其所渗漏的水珠以及细小的水流。
在三游洞外,我们也经常可以看到石灰岩明显的层理构造。
除溶蚀作用以外,还包括流水的冲蚀、潜蚀,以及坍陷等机械侵蚀过程。
3.3-4岩溶地貌形成原因
(1)岩石的岩性。
岩溶发育的物质基础是岩石的岩性是可溶性岩石。
(2)地质作用。
断裂破碎带一般为岩溶地貌发育比较强烈的地带。
如裂隙发育、延伸较远且开口较大的地带,有利于岩溶作用进行。
在两组断层相交地段,溶斗、溶洞最易发育。
裂隙向深处逐渐消失岩石透水性降低,岩溶作用便也随之减弱。
岩石具有一定的孔隙和裂隙,它们是流动水下渗的主要渠道。
岩石裂隙越大,岩石的透水性越强,岩溶作用越显著。
在溶洞中,岩溶作用愈强烈,溶洞越大,地下管道越多,喀斯特地貌发育越完整,并且形成一个不断扩大的循环网。
(3)流水的作用。
岩溶地区的地貌与水文是相互作用的。
地表、地下水流的流体力学性质、流动性及流量对于侵蚀或沉积地貌的形成均有较大的影响。
经常流动的水体,通过多种化学过程(如混合溶蚀)和机械过程,能较大地提高水的溶蚀力。
因为水中的二氧化碳需要得到及时补充,水的溶蚀作用才能顺利进行,水的溶蚀能力才得以加强。
同时,流动的水带动河底砂砾对岩石进行机械侵蚀。
岩溶地区不同地下水动力带的地下水不同运动方式,具有不同的岩溶溶蚀特征并直接导致了不同类型的洞穴系统的发育。
(4)气候条件。
宜昌地区去后湿润,降水量大,地表径流相对稳定,流水下渗作用连续,并且降水使流水得以更新和有效补充,这个因素有利于岩溶作用持续进行。
四、实习体会
这次宜昌实习我期待了好久,一直想亲临一睹三峡大坝这个伟大工程的风采,一睹高峡出平湖的壮观景象。
去宜昌坐车的五六个小时,一路上大家有说有笑,很多同学在车上一展歌喉,让同学们了解了他们的才艺。
车上时间过得很快,比平时更能感觉到集体的温暖。
这一次野外实习,我感觉自己体会颇多,受益匪浅。
宜昌是一座很美的城市,宜昌的街道很干净,宜昌的人很热情,很多同学都这么说。
在去宜昌之前,老师给我们放了关于三峡的纪录片-大三峡,让我们对三峡有个大致的了解。
在水文站、三峡大坝和三游洞后,在老师的讲解与工作人员的指导下,我们认真做好笔记,并把不懂的问题提出来。
以前只是在书本上看到喀斯特地貌,本次实习亲眼看到,对岩溶地貌有了更进一步的了解,巩固了书本上所学的知识,培养专业性思维能力与分析问题的能力,使我们对地质地貌学有一个感性直观地认识。
更重要的是,我深刻认识到只有通过实践,理论与实践结合,才能更好地把知识学好
这次实习中我又有其他的收获。
在实习中,要有严明的纪律,要有集体意识和团队协作意识,不去危险的地方,晚上自由活动时间要把握好时间;同学有困难大家积极帮助,加深了同学之间的感情,实习期间,老师和我们相处的时间更多了,老师在多个方面都替学生考虑,师生之间的感情进一步加深。
在这里具体说一下游过三峡大坝后的感受。
在听过讲解员的解说后,其中有一句我自认为不是很赞同,那就是当同学们问起为什么修建三峡工程时,讲解员说的其中一个原因:
因为我们是发展中国家,我国需要这样一个世界水利各方面第一的工程来展现我国的实力。
我个人觉得为了这个原因所付出的代价实在太大,由此所造成的资源浪费(包括人力物力以及财力)太大。
当然,三峡大坝的兴建也的确发挥着巨大的作用。
看着大坝,你不得不佩服人的能动性,不得不佩服科技的力量,不得不佩服那些为三峡大坝的修建而流过艰辛汗水的人们。
当然,这次实习也有一些不足之处。
在实习之前,我们虽然看了一些纪录片,对实习地有了一个宏观上的了解,但缺乏具体的了解,准备不够用充分。
在工作人员讲解时,有些不理解,且记笔记的速度跟不上说话的速度,导致一些信息的空缺。
有时候没有特别认真听讲解,忙着看沿途的风景去了。
以后实习时要注意这些问题,力图使实习更充实。
三天的实习很快就过去了,在不舍中我们全部安全返校。
宜昌之行是一个美好的记忆,我将永远珍藏在心间,同时期待下一个野外实习的到来。
最后,在此感谢各位指导老师在实习期间的照顾。
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