水文学原理实验一

一、实验目的及要求

1.了解求积仪的结构；熟悉求积仪的使用方法。 2.掌握流域泰森多边形面平均雨量的推求方法及步骤。

3.根据清衣江罗坝站以上流域1968年8月的一次暴雨洪水资料，用泰森多边形法推求该次暴雨过程的面平均雨量。 二、实验设备

1.求积仪一部。

2. 清衣江罗坝站以上流域图及一次暴雨洪水资料。 三、实验原理

泰森多边形法是水文部门最经常用的推求流域面平均雨量的方法，该法假定流域内各点的雨量与距该点最近的雨量站实际观测雨量值相同。将流域内各雨量站连成三角网后可以整理出多边形网，各多边形内恰好有一个雨量站且多边形内的点恰好满足上述假，这样就可以按各雨量站面积加权求流域面平均雨量。

实验中要使用求积仪量取不规则的流域面积和多边形面积。求积仪的读数由仪器上的游标轮给出，测量时，待测面积的求积仪读数值按下式量读：

C——求积仪读数

C1——测量前求积仪游标轮上的初始值。 C2——测量后求积仪游标轮上的量读值

求积仪读数一个单位值代表10mm2，所以，

待测面积值＝求积仪读数值地图比例尺的平方10(mm2)。 例如：地图比例尺为1:50000，求积仪读数为1020，则面积值

S＝102050000210（mm2）＝2551012（mm2）＝255km2

四、实验步骤

1准备一张坐标纸，将求积仪按要求摆放正确后，用求积仪量测坐标纸的标准面积，直至熟悉求积仪量测面积的技巧后再进行以下步骤。

2.在清衣江罗坝站以上流域图（比例1：50万）中，将各雨量站连成三角网。 3.作三角网内每个三角形各边的垂直平分线，将流域划分为多边形网，各多边形内恰有一个代表雨量站。

4.用求积仪量测流域总面积A和各多边形面积Ai，每个面积要求连续量测两次，且连续量测两次的面积值相差不超过1﹪；各多边形面积Ai之和与量测的总面积A之差不超过3﹪。量测数据填入表1。

5.计算各雨量站的面积权重系数Wi =

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CC2C1

Ai/A, 填入表1。

6.用面积加权法求流域面平均雨量： PWP

inii17.用算术平均法求流域面平均雨量。 P(P)/ 站名 李 山 炳 灵 麓 迟 荣 经 三 台 苦萵沟 多营坪 董 河 名 山 天 全 南 坝 两 路 银 厂 灵 关 龙门 宝兴 鱼漆 陇东 保卫 盐井 饶绩 出居 合计

五、思考题

面积A (km2) 权重w i1inn

表1. 清衣江罗坝站以上流域平均雨量计算表 雨量p (mm) 31.7 57.7 100.7 79.3 179.8 166.2 200.3 149.0 176.9 228.0 106.8 127.9 63.3 220.3 254.9 168.8 160.3 144.8 352.5 177.2 51.0 62.5 权雨量wp (mm) 1.分析和比较泰森多边形法所求流域面平均雨量与用算术平均法所求流域面平均雨量的差异，说明泰森多边形法的优缺点。

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求积仪读数方法

实验中要使用求积仪量取不规则的流域面积和多边形面积。求积仪的读数由仪器上的游标轮给出，测量时，待测面积的求积仪读数值按下式量读：

C——求积仪读数

C1——测量前求积仪游标轮上的初始值。 C2——测量后求积仪游标轮上的量读值

求积仪读数一个单位值代表10mm2，所以，

待测面积值＝求积仪读数值地图比例尺的平方10(mm2)。 例如：地图比例尺为1:50000，求积仪读数为1020，则面积值

S＝102050000210（mm2）＝2551012（mm2）＝255km2

CC2C1

读数方法 计数盘读数： 计数盘的读数是初始读数的首位数。计数盘上的指针指在2～3之间，则取小的读数2，其余的情况都类似。 计数小轮读数 计数小轮有10个大格，每一大格又有10个小格。游标轮上“0”线段所对应的位置可以读出两位数。例如“0”线段对应着5和6大格之间的8与9小刻线之间，则两位数都取为小的数字，即 58。这个读数是C1读数的第2位与第3位。 游标轮读数： 游标轮上0～10根刻线上某一个刻线与计数小轮刻线对准，则C1读数的第4位读数为游标轮上的刻度数。例如，游标轮上第5根刻线与计数小轮上的某根刻线对准，则C1的第4位读数为5。 以上的最终读数是 2585

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求积仪的结构

测轮架： 计数盘 ， 计数小轮 游标轮 象心小孔

极臂： 重下有钉针，固定用）

象臂： 描迹针，极导

求积仪的使用方法

摆放：描迹针放在待测图形中心位置，将极臂一端的垂直柱体插入象臂的象心小孔，移动极臂与象臂接近垂直

标记初始读数：选定一个待测面积的多边形，在其周长上选定一个位置A，并标记。将描迹针放在A点，记下计数小轮和计数盘的初始读数，转换为初始读数C1 。

测图与末读数：从A点开始，使描迹针绕多边形周长，沿顺时针方向，匀速移动一个周长，途中尽量不要停顿，最终返初始标记点A，记下计数盘，计数小轮的读数，并转换为末读数C2 。

读数方法

计数盘读数：计数盘的读数是初始读数的首位数。计数盘上的指针指在2～3之间，则取小

的读数2，其余的情况都类似

。

计数小轮读数：计数小轮有10个大格，每一大格又有10个小格。游标轮上“0”线段所对应的位置可以读出两位数。例如“0”线段对应着5和6大格之间的8与9小刻线之间，则两位数都取为小的数字，即 58。这个读数是C1读数的第2位与第3位。

游标轮读数：游标轮上0～10根刻线上某一个刻线与计数小轮刻线对准，则C1读数的第4位读数为游标轮上的刻度数。例如，游标轮上第5根刻线与计数小轮上的某根刻线对准，则C1的第4位读数为5。

计算标准

读数为1代表10mm2，即游标轮上的1个小格代表10mm2。若图形比例尺为1:200000，则1个读数代表的面积用下式计算：

10mm200000221012Km2410mm0.4Km221mm1124 / 6

若读数为3000，则多边形面积为：

2S30000.41200Km

实验要求：每一个多边形面积测算两次，应取两次的平均值。 使用前检查求积仪的精度，自己做一个边长10cm的正方形，测量两次，若读数为100，求积仪准确。

实验技巧

1. 小组分工合作，每人测算4～6个多边形，每组可以先把试验数据记录表绘制在实验报

告上。

2. 先标记每一个多边形的起始测算点A，描迹针尽量匀速移动。

3. 每一个多边形面积测算完后，标记读数后，就及时标记这个多边形已经被测算过。

4. 按顺时针方向，先后测算流域外圈有曲线段的曲边多边形面积。

5. 再测算内部边长都是直线的多边形面积，可在直线段变放置直尺，使描迹针沿直尺匀速

移动。

6. 描迹针要绕流域边长一周，测算整个流域的面积。

面降雨测算实验数据记录表 第一次测算读数 多边形编控制站名 号 C1 C2 C2-C1 合计 第二次测算读数 C1 C2 C2-C1 误差 平均读数 面积（Km 流域面积

青衣江罗坝以上流域平均雨量计算表（根据多边形个数确定表格的行数）

多边形编号 控制站名 雨量（mm） 控制面积（Km2） 面积权重 权雨量（mm） 5 / 6

实验步骤

1、 先连接流域内各个雨量点连接成三角形网络，尽量构成锐角三角形。这样相邻三角形的垂直平分线交点的连线都在各自的三角形内。若有钝角三角形，则三角形外心在三角形外，使得外心可能落在锐角三角形内，使得多边形网络连接不连续。

2 、联成三角形网络后，做各个三角形垂直平分线，将流域 分成各个子面积，每一多边形内要保证有一个雨量站。

3、用求积仪测算各个多边形和整个流域的面积。

4、按泰森多边形法计算流域面平均雨量

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