郑州大学水利与环境学院水文学总结09级(按顺序总结).doc

1、水文学：水文学是有关地球上水的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律和运用这些规律为人类服务的知识体系，是地球科学的组成部分，是研究地球上水的分布和运动规律并应用于水资源开发利用和保护的科学。2、包气带和饱和带：包气带：地下水面以上，土壤含水量未达饱和，是土壤颗粒，水分和空气同时存在的三相系统称为包气带。饱和带：在地下水面以下，土壤处于饱和含水状态，是土壤颗粒和水分组成的二相系统，称为饱和带或饱水带。3、理论曲线频率：水文计算中习惯上把又实测资料所绘制的频率曲线称为经验频率曲线，而把由数学方程式所表示的频率曲线成为理论频率曲线 如正态曲线、皮尔逊（P）型曲线、耿贝尔（EV-1）型曲线及克里茨基（K-M）型曲线等。4、设计洪水：指水利水电工程规划、设计中所指出的各种设计标准的洪水 要素：设计洪峰流量、不同时段设计洪量、设计洪水过程线5、净雨：降雨扣除损失后的雨量6、水资源的特点：1,循环性和有限性 2.时空分布不均匀性 3.用途广泛性 4.经济上的两重性7、流域的特征：流域面积；河网密度；流域长度；流域平均宽度；流域形状系数；流域平均高度和平均坡度；流域的自然地理特征8、下渗与径流的关系下渗：指降落到地面上的雨水从地面进入土壤的过程。径流：指降水所形成的，沿着流域地面和地下自河川、湖泊、水库、洼地等流动的水流下渗直接决定地面径流量的大小，同时也影响土壤水分的增长以及表层流与地下径流的形成。9、地下水的运动规律：饱和水带中的地下水运动，无论是潜水还是承压水，均表现为重力水在岩土层的空隙中运动。从其流态的类型来说，可分为层流运动和紊流运动。由于流动是在岩土空隙中进行的，运动速度比较慢，在多数情况下均表现为层流运动，只有在裂隙和溶隙比较发展的局部地区，或者在抽水井及矿井附近，井水位降落比较大的情况下，地下水流速度快，才可表现为紊流状态10、水文比拟法与等值线图法 ：假定可以将气候条件和自然地理条件相似的参证流域的水文资料和有关参数移置到设计流域上来原则;1)参证流域与设计流域必须在同一气候区，且下垫面条件相似： 2）参证流域应具有长期实测径流资料，而且代表性好； 3）参证流域与设计流域面积不能相差太大11、 特大洪水：指实测系列和调查到的历史洪水中，比一般洪水大的多的稀遇洪水12、蓄满产流与超渗产流：降雨在包气带土壤含水量达到田间持水量之前不产流，此前的降雨全部被土壤吸收，补充包气带缺水量。包气带土壤含水量达到田间持水量后开始产流，此后的降雨除雨期蒸散发外全部形成净雨。产流后下渗的雨量形成地下径流，超渗的雨量形成地面径流。这种产流模式称为蓄满产流。 降雨过程中下渗的水量难以使整个包气带达到田间持水量，所以不产生地下径流，并且只有当降雨强度大于下渗强度时才产生地面径流，这种产流模式称为超渗产流。13、流域出口断面洪水过程干旱地区：流域出口断面洪水过程为地面径流过程与深层地下径流的叠加湿润地区：流域出口断面洪水过程为地面径流过程、地下径流过程及深层地下径流过程的叠加 14、暴雨资料的审查我国暴雨资料分为：日雨量资料、自记雨量资料和时段雨量资料。 资料的审查： 可靠性审查：重点审查特大或特小雨量观测资料是否真实。 代表性分析：通过与临近地区长系列雨量资料或其他水文资料，以及本流域或临近流域实际大洪水资料进行对比分析。 一致性审查：对于按年最大值选样的情况，实际上有困难；对于求分期设计暴雨时，要注意暴雨资料的一致性，不同类型暴雨特性是不一样的，宜分别考虑。15、水文预报精度与预见期 水文预报：利用已有的水文气象资料，分析研究水文现象的渗变规律，在此基础上编制预报方案，以便能利用实时的水文气象信息，对未来河流水情变化进行预测 按项目划分： 径流预报、冰情预报、沙情预报、水质预报按预见期划分：短期水文预报、中长期水文预报16、水文现象的基本特征：1.水文现象的确定性 2.水温现象的随机性 3.水温现象的地区性17、降水的特征降水是指液态或固态的水汽凝结物从云中降落到地面的现象，如雨、雪、霰、雹、露、霜等。我国大部分地区，一年内降水以雨为主，雪只占少部分，故降水主要指降雨。降水的特征常用降雨量、降水历时、降水强度、降水面积及暴雨中心等表示。18、土壤水的存在形式与特征参数：存在形式：1.吸湿水 2.薄膜水 3.毛管水 4.重力水特征参数：最大吸湿量： 在饱和空气中，土壤能吸附的最大水汽量 最大分子持水量：由土壤颗粒分子力所结合的水分的最大量 凋萎含水量（凋萎系数）：植物根系无法从土壤中吸收水分，开始凋萎时的土壤含水量 毛管断裂含水量：毛管悬着水的连续状态开始断裂时的含水量 田间持水量： 土壤中所能保持的最大毛管悬着水量。当土壤含水量超过这一限度时，多余的水分不能被土壤所保持，将以自由重力水的形式向下渗透。19、收集水文资料的基本途径：在河流或流域内的固定点上对水文要素进行的观测称为驻测，这是我国收集水文信息的最基本方式，但存在着用人多，站点不足，效益低的缺点。为了更好地提高水文信息采集的社会效益和经济效益，采取驻测，巡测，间测以及水文调查相结合的方式收集水文信息，可更好地满足生产的要求。21、事件 ： 在概率论中，对随机现象的观测叫做随机试验，随机试验的结果称为事件。频率： 对于非古典概型事件，通过试验来估计概率（多用于水文事件中）重现期：指某随机变量的取值在长期内平均多少年出现一次或多少年一遇 研究暴雨洪水时T=1/P P50%22、径流、地面径流、地下径流与河川径流径流：指降水所形成的，沿着流域地面或地下向河川、湖泊、水库、洼地等流动的水流，其中沿着地面流动的水流称为地面径流或地表径流，沿着土壤岩石孔隙流动的水流称为地下径流，汇集到河流后，在中立作用下沿河床流动的水流称为河川径流23、不稳定的水位-流量关系 ：河槽中游影响、洪水涨落影响、变动回水影响、水生植物的影响、线水影响24、随机变量统计参数：总体随机变量所有取值的全体 样本从总体中任意抽取的一部分 样本P总体P 原因：1）水文现象的总体通常是无限的，即不知水文现象的总体，需靠有限的样本观测资料来估计总体统计参数或分布规律 2）样本具有一定的代表性 均值：；模比系数：,；均方差（标注差）= 30、变差系数（比较两个变量的离散程度）；偏态系数（反映系列在均值两边的对称程度）变差系数只能反映系列的离散程度，而不能反映系列在均值两边的对称程度。25、流域产流方式：蓄满产流、超渗产流26、产流面积变化规律： 蓄满产流情况下产流面积变化特点：（1）随着降雨量的增加，产流面积随之增加；（2）产流面积的变化与降雨强度无关；（3）全流域发生蓄满产流的条件是：超渗地面径流的产流面积变化特点：（1）随着降雨历时的增加，产流面积有时增大，有时减小；（2）产流面积的大小与降雨强度和初始土壤含水量有关；（3）一次降雨过程中，全流域超渗产流与局部流域超渗产流可能是交替出现的。27、地球上的水量平衡原理 1）定义：在水文循环过程中，任一区域任一时段进入水量与输出量之差额比等于其蓄水 量的变化量。 2）若以地球的整个大陆为研究体，则 若以海洋为研究体，则 对于多年平均情况，则（大陆） （大海）28、流域蒸散发：流域的表面一般包括水面，土壤和植物覆盖等，当把流域作为一个整体，则发生在这一蒸发面的蒸发称为流域总蒸发，或流域蒸散发。包括流域水面蒸发、土壤蒸发、植物截留正法以及植物散发2932与上述重合，就不再写了33、流域及分水线 河流某一段面汇集地表水和地下水的区域为流域，流域的边界称为分水线，由于河流是汇集并排泄地表水和地下水的通道，因此分水线有地面与地下之分。闭合流域：地面分水线与地下分水线相重合；否则即为非闭合流域（一般大中流域视为闭合流域【除石灰岩、熔洞等特殊地质】）35、田间持水量：土壤中所能保持的最大毛管悬着水量36、相关分析 分析处理俩个后多个随机变量之间的关系（多用于延长后插补短系列） 分类：完全相关（函数关系：直线关系、曲线关系） 零相关（没有关系） 统计相关（相关关系：介于完全相关和零相关）当只研究两个变量简相关；研究大于两个变量复变量 相关分析中注意的问题：1）同期观测资料不能太小 2）要有较大的相关系数 3）要注意假相关P9537、地下水及分类：广义的地下水指埋藏在地表以下的各种状态的水。按埋藏条件，地下水可分为：1.包气带水 2.潜水 3.承压水 38与19相同39、由暴雨资料推求设计洪水 1、由暴雨资料推求设计洪水主要包括以下几种情况： 1）设计流域实测资料不足或缺失，无法由流量资料推求设计洪水 2）设计流域虽然有长期流量资料，但由于人类活动的影响，使径流形成条件发生显著变化，破坏了洪水资料系列的一致性 3）为了用多种方法推算设计洪水，以论证设计成果的合理性，即使在流量资料条件充足的情况下，也要用暴雨资料推求设计洪水 4）可能最大降水/洪水和无资料地区小流域的设计洪水一般都根据暴雨资料推求 2、主要内容：1）推求设计暴雨：根据实测暴雨资料，用统计分析法和典型放大法求得2）推求设计净雨：由求得的设计暴雨，利用产流方案推求设计净雨过程3）推求设计洪水：利用流域汇流方案由设计净雨过程求得设计洪水过程40、水文学与水资源开发利用的关系：水文学是水资源的学科基础。在有关水资源开发利用的技术业务活动中，有基础工作的大部分都要用到水文学的有关知识。水资源开发利用推动水文学的发展。在水资源开发利用的过程中，特别是水资源问题日益突出的今天，时常出现一些新情况，新问题，要从技术上解决和完善它们，需要水文学的理论发展，因此，两者的有机结合及推动水资源开发利用在技术上的逐渐完善，也可促进水文学的发展。41、河流和河流的特征：河流是汇集一定区域地表水和地下水并自然宣泄的通道，由流动的水体和容纳水流的河槽两个要素构成。一条河流沿水流方向，自高向低可划分为河源、上游、中游、下游、和河口五段。 河流的特征：1）河流的长度，自河源沿主河道至河口的距离2）河流断面 河流断面分为横断面合纵断面3）河道纵比降 任意河道两端的河底高程差称为落差，单位河长的落差称为河道纵比降。43、年径流量的影响因素 P104-105):1）气候因素（降水P蒸发E）2）下垫面因数地形通过气候因素、植被截留雨水、吸收雨水、蒸腾、减少地面径流、增强地下径流土壤蒸发、下渗地质、湖泊和沼泽蒸发、径流的调节流域大小调节器 3）人类活动因素44、流域地面径流的汇流计算方法与优缺点 瞬时单位线法 P1741、等流时线法：在流域上汇流时间相等的点的连线称为等流时线，相邻两条等流时线和流域分水线所包围的面积称为等流时面积，等流时线法假定汇流时间只与流域面上各点距出口断面的距离有关，忽略产流与汇流因素的时变特性，因此认为等流时线为固定的，不随时间而变化存在的问题：1、净雨分布不均匀问题（流域面积上分布的不均匀） 2、流速变化问题 3、河槽调蓄问题2、单位线法：单位线：在给定流域上，单位时段内均匀分布的单位地面净雨量，在流域出口断面形成的地面径流过程线。基本假定：、倍比假定：如果单时段内的净雨不是一个单位而是k个单位，则形成的流量过程是单位线纵标的k倍。、叠加假定：如果净雨不是一个时段而是m个时段，则形成的流量过程是各时段净雨形成的部分流量过程错开时段叠加单位线的应用：根据多次实测雨洪资料求得多条单位线后，经过分类综合，确定出该流域实用的单位线，即汇流计算方案。根据产流计算方法推求净雨过程，再用单位线推求出流过程。单位线存在的问题及处理方法、洪水大小的影响：大洪水一般流速大，汇流较快，因此用大洪水资料求得的单位线尖瘦，峰高且峰现时间早，小洪水则相反。、暴雨中心位置的影响：单位线假定降雨在流域内分布均匀，事实上，全流域均匀产流的情况较少，流域越大，降雨在流域内分布不均匀状况就越突出。解决办法：按洪水大小和暴雨中心位置分别确定单位线，在实际情况中，根据具体情况选用。3、瞬时单位线法： 瞬时单位线：流域上分布均匀，历时趋于无穷，强度趋于无穷大，总量为一个单位的地面净雨在流域出口断面形成的地面径流过程线。推求思想：假设流域对地面净雨的调蓄作用，可用一系列串联的线性水库的调节作用来模拟45、垂线平均流速的计算及含沙量的计算 P40 P4546、径流的表示方法及计算： 1、流量：单位时间内通过河流某一断面的水量。单位：m3/s; Q 流量过程线：涨水段、退水段、洪峰流量。 常用的流量：日平均流量、月平均流量、年平均流量、多年平均流量及指定时段的平均流量。 2、径流量：时段T内通过某一断面的总水量。W，常用m3 万m3 或亿m3 ；有时也用(m3/s)d；(m3/s)M等。 在流量过程线图中，即为流量过程线下所包围的面积： 3、径流深：将径流平铺在整个流域面积上所求得的水层深度。记为：R，mm； 4、径流模数：流域出口断面流量与流域面积之比值。M，单位：L/(skm2)： 5、径流系数：某一时段的径流深R与相应时段内流域平均降雨深度P之比值。 用 表示，其表达式为：一般：47、日平均水位的计算 P3649、人类活动对径流的影响 P3150、目估适线法的步骤 目估适线法又称目估配线法，是以经验频率点据为基础，选配一条拟合较好的理论频率曲线，利用理论频率曲线与经验频率点据相配合来估计水文要素总体的统计规律。具体步骤如下： 1）将实测资料有大到小排列，计算各项的经验频率，在频率格纸上点绘经验点据 2）选定水文频率分布线性（一般选择皮尔逊（P）型曲线）。 3）先选用距法或其他方法估计出频率曲线的初估计值，而凭经验初选 为的某一倍数。4） 根据拟定的，和，查附表1或附表2，计算Xp值。以Xp为纵坐标，P为横坐标，即可得到频率曲线。将此线画在绘有经验点据的图上。5） 分析曲线与经验点据配合的情况，如较为理想，则该曲线即作为设计依据；如不理想，可通过调整，和再点绘频率曲线，直到找到理想曲线为止。6） 求指定频率的水文变量设计值。51、入库洪水组成： 1）水库且水丰端干支流河道断面洪水 2）上注干支流河道断面以下到水库周边的区间陆地所产生的洪水 3）水库库面的降水量 入库洪水与坝址洪水差异：1） 库区产流条件改变，是入库洪水的洪量增大2） 流域汇流的时间缩短，入库洪峰流量出现的时间提前，涨水段的洪量增大3） 河道被水淹没成为库区 坝址洪水：建库前通过坝址断面处的洪水 入库洪水：以坝址洪水位依据，在建库后，又从水库周边汇入水库断面的洪水52、超渗产流与初损后损法的计算 P160超渗产流：只有当降雨强度大于下渗强度时才产生地面径流。初损后损法：是超渗产流计算的一种简化方法，把实际的下渗过程简化为初损和后损两个阶段。初损：产流以前的总损失量为初损，包括植物截留、填洼、及产流前的下渗水量。后损：流域产流以后下渗的水量。产流量计算：根据初损 关系图，根据已知的降雨过程就可推求产流量过程。54、水位的定义以及意义：水位是指海洋，湖泊，沼泽，水库等水体某时刻的自由水面对于某一固定基面的高程。水位观测的目的和意义：1.水位资料是水利建设，防护抗旱的重要依据，可用于堤防，堰闸，灌溉，排涝等工程等设计，也可用于水文预报工作。2.在航道，桥梁，公路，港口，给水，排水等工程建设中，也都需要水位资料3.在水文测验及资料整编中，常需要用水位推算流量56、水文测站与站网：水文测站是进行水文观测的基层单位，也是收集水文资料的基本场所。水文测站的地理上的分布网称为水文站网，它按统一的规划合理布置。根据测站的性质，水文测站分为基本站，专用站和实验站。57、泰森多边形法 P14258、遥感在水资源水文调查中的应用：1.流域调查 2.水资源调查 3.水质监测 4.洪涝灾害的监测 5.河口