工程水文学复习资料.doc

1工程水文学包括水文计算，水利计算和水文预报等内容./水文学的研究对象：水文气象学、陆地水文学、海洋水文学/工程水文学的研究方法：成因分析法和数理统计法/流域：河流断面的来水区域，包括地面和地下/2水循环：水圈中的各种水体通过不断蒸发，水汽输送，凝结，降落，下渗，地面和地下径流的往复循环过程，称为水文循环，也称为水循环./3按水文循环的规模与过程，可分为大循环和小循环./从海洋蒸发的水汽，被气流输送到大陆形成降水，其中一部分以地面和地下径流的形式从河流汇归海洋；另一部分重新蒸发返回大气，这种海陆间的水分交换过程，称为大循环./4小循环：海洋上蒸发的水汽在海洋上空凝结后，以降水的形式落到海里，或陆地上的水经蒸发凝结又降落到陆地上，这种局部的水文循环称为小循环./5以地球的整个大陆作为研究范围，其水量平衡方程为：Pc-R-Ec=Sc/若以海洋为研究对象，其水量平衡方程为：Po+R-Eo=So ；Pc,Po-大陆和海洋上的降水量；Ec,Eo-大陆和海洋上的蒸发量R-流入海洋的径流量（包括地面和地下径流量）；Sc, So-大陆和海洋上在研究时段内蓄水量的变化量。/6河道纵比降：任意两端（水面或河底）的高差h称为落差，但为河长的落差称为河道纵比降。J=(h1-ho)/l=h/l,J-河段的比降；h1,ho-河段上，下断面水面或河底高程，m;l-河段长度，m./7当地面分水线与地下分水线相重合，称为闭合流域，否则为不闭合流域。/8 流域的基本特征：一、流域面积：流域分水线包围区域的平面投影面积记为F,以Km计。二、河网密度三、流域的长度和平均宽度 四、流域形状系数 五、流域的平均高度和平均坡度 六、流域自然地理特征/9露点Td：水汽量不变，在气压一定的条件下，气温下降，空气达到饱和水汽压时的温度称为露点温度。露点高，实际水汽压大；露点低，实际水汽压小。/10水汽、上升运动和冷却凝结是形成降水的三个因素。/11降水量的观测方法：器测法、雷达探测或利用气象卫星云图估算./降雨通常按空气抬升形成动力冷却的原因分为对流雨、地形雨、锋面雨和气旋雨/12水文学中把存在于包气带中的水成为土壤水，而将饱和带中的水称为地下水，包括包气带水、潜水和承压水。/13土壤水是指吸附于土壤颗粒和存在于土壤空隙中的水。/14土壤水包括：吸湿水；薄膜水；毛管水；重力水。/15毛管水：土壤孔隙中由毛管力所持有的水分称为毛管水，毛管水又分为支持毛管水和毛管悬着水。/16支持毛管水：是地下水面以上由毛管力所支持而存在于土壤孔隙中的水分。由于孔隙大小不均匀，毛管水上升高度也不相同。孔隙越细，毛管水上升高度越大。/17毛管悬着水：在土壤孔隙中，由于毛管孔径不同，毛管力的大小就不同。如果向上的毛管力大于向下的毛管力，其合力就能支持一部分悬着水吊于孔隙之中而不与地下水面接触，称为毛管悬着水。/18重力水：当土壤中水的含量超过土壤颗粒分子力和毛管力作用范围而不能被土壤所保持时，在重力作用下将沿土壤孔径流动，这部分水成为重力水。/19土壤含水率：土壤含水率又称土壤湿度，它表示一定量的土壤中所含水分的数量。/20田间持水量：指土壤中所能保持的最大毛管悬着水。/21土壤水蕴含于包气带中，包气带按其水分分布特征，可分为三个明显不同的水分带：毛管悬着水带、中间带和毛管水上升带。/22下渗是指降落到地面上的雨水从地表渗入土壤内的运动过程。/23下渗的物理过程：当降雨持续不断地落在干燥土层表面时，雨水将从包气带上界不断地渗入土壤。渗入土中的水分，在分子力、毛管力和重力的作用下发生运动。按水分所受的力和运动特征，下渗可分为这三个阶段：渗润阶段；渗漏阶段；渗透阶段。/下渗与雨强的关系：a、i1fp，此时相当于充分供水条件各时刻均按下渗能力下渗 b、当i2fc，此时下渗率取决于降雨强度，下渗过程与降雨过程完全相同 c、当fci3fp，这种情况开始时，雨强下雨下渗能力，全部降雨渗入土壤。随着下渗水量增加，土壤含水量也增加，下渗率随之递减，到某时刻，雨强大于下渗率，此时将按下渗能力下渗。/24渗润阶段：下渗的水分主要受分子力的作用，被土壤颗粒吸收而成薄膜水。若土壤十分干燥，这一阶段十分明显。当土壤含水量达到最大分子力持水量时，分子力不再起作用，这一阶段结束。/25渗漏阶段：下渗水分主要在毛管力、重力作用下，沿土壤孔隙向下做不稳定流动，并逐步充填土壤孔隙直至饱和，此时毛管力消失。/26渗透阶段：当土壤孔隙充满水达到饱和时，水分在重力作用下呈稳定流动。一般将前两个阶段统称渗漏阶段。渗漏属于非饱和水流运动，而渗透则属于饱和水流的稳定流动。/流域总蒸发包括水面蒸发、土壤蒸发、植物截留蒸发及植物散发。确定的方法一般有两种：水量平衡法和模式计算法./ 28模式计算包括一层模式、二层模式、三层模式。/29径流是指降水所形成的，沿着流域地面和地下向河川、湖泊、水库、洼地等流动的水流。/30降落到流域内的雨水，一部分会损失掉，剩下的部分形成径流。降雨扣除损失后的雨量称为净雨。/31净雨与径流的区别：净雨和它形成的径流在数量上是相等的，但二者的过程却完全不同，净雨是径流来源，而径流则是净雨汇流结果；净雨在降雨结束时就停止了，而径流却要延长很长时间。/32我们把降雨扣除损失称为净雨的过程称为产流过程。/33汇流过程：净雨沿坡面从地下汇入河网，然后再沿着河网汇集到流域出口断面，这一完整的过程称为流域汇流过程。前者称为坡地汇流，后者称为河网汇流。/34径流深：将径流平铺在整个流域面积上所得的水层深度，记为R,以计。计算公式:R=W/1000F=QT/1000F,W-时段T内径流量；Q时段T内平均流量；T-计算时段；F-流域面积。/35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之比值称为径流系数。计算公式：=R/P./36在流域内一定地点（或断面）按统一标准对所需要的水文要素作系统观测以获取信息并进行处理即为观测信息。这些指定的地点称为测站。/37建站包括选择测验河段和布设观测断面。/38水位观测的常用设备有水尺和自记水位计两类。水位的观测包括基本水尺和比降水尺的水位。水位：是指河流、湖泊、水库及海洋等水体的自由水面离开固定基面的高程，目前全国统一采用黄海基面./39日平均水位的计算方法有二：若一日内水位变化缓慢，或水位变化较大，但系等时距人工观测或自记水位计上摘录，采用算术平均法计算；若一日内水位变化较大、且系不等时距观测或摘录，则采用面积包围法，即将当日024小时内水位过程线所包围的面积，除以一日时间求得。/稳定的水位流量关系曲线：是指在一定条件下水位和流量之间呈单值函数关系./不稳定的水位流量关系：是指测验河段受断面冲淤、洪水涨落、变动回水或其他因素的个别或综合影响，使水位与流量间的关系不呈单值函数关系./40水位流量关系曲线的延长特征：高水部分的延长幅度一般不应超过当年实测流量所占水位变幅的30%，低水部分延长的幅度一般不应超过10%。流量过程分割:水平线分割和斜线分割/41前期影响雨量：Pa,t+1=KPa,t;Pa,t-第t日的前期影响雨量，mm;Pa,t+1-第t+1日的前期影响雨量，mm;K-土壤含水量的日消退系数或折减系数。/42蓄满产流和超渗产流的区别：只有当包气带达到田间持水量后才产生RG,这种产流方式称为蓄满产流”。因包气带未达到田间持水量，故不产生RG，这种产流方式称为“超渗产流”。/43一次降雨的下渗过程可分为初渗、不稳定下渗和稳定下渗三个阶段。/44初后损法：产流以前的总损失水量称为初损，记为Io,包括植物截留，填洼及产流前下渗的水量，后损是流域产流以后下渗的水量，以平均下渗率表示。/流域的下渗的规律：在初渗阶段，下渗水分主要在土壤分子力的作用下被土壤吸收，下渗率很大。如果雨强i小于下渗率，则降雨量满足初损量I。以后不产流；然后进入不稳定下渗阶段。这一阶段下渗主要受毛管力和重力的作用。随下渗水量的增加，土壤含水量逐渐增大并趋近于田间持水量，下渗率也随之递减趋于稳定。进入第三阶段，下渗受重力作用支配，逐渐稳定。/汇流时间:产生的净雨量能够在同一时刻流达流域出口断面，流达时间称为汇流时间/45单位线的基本概念：在给定的流域上，单位时间段内均匀分布的单位地面（直接）净雨量，在流域出口断面形成的地面（直接）径流过程线，称为单位线。/46单位线法的两个假定：倍比假定；叠加假定。/47倍比假定：如果单位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。/48所谓瞬时单位线是指流域上分布均匀，历时趋于无穷小，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。/49 n,k是瞬时单位线的两个参数，当n,k减小时，u(o,t)的洪峰增加，峰现时间提前；而当n,k增大时，u(o,t)的峰降低，峰现时间推后。n-反映流域调蓄能力的参数，相当于线形水库的个数或水库的调节次数；k-线性水库的蓄泄系数，相当于流域汇流时间的参数，具有时间因次。/洪水波水面比降i与同水位的稳定比降i0之差，称为附件比降i.附加比降是洪水波的主要特征之一，当水流稳定时，i=0;涨洪时，i0;落洪时, i0,称为正偏；若负离差的立方占优势时，Cs0,称为负偏。/随机变量的统计参数:均值:表示系列的平均情况;均方差:反映系列中各变量值集中或离散的程度;变差系数:用均方差与均值之比作为衡量系列相对离差程度的一个参数;偏态系数:衡量系列不对称偏态程度的参数;矩:分为原点矩和中心矩./54目估适线法频率曲线参数的具体步骤如下：（1）将实测资料由大到小排列，计算各项的经验频率，在频率格纸上点绘经验点据（纵坐标为变量的取值，横坐标为对应的经验频率）；（2）选定水文频率分布线型（一般选用皮尔逊3型）；（3）初估一组参数x,Cu,Cs.为了使初估值大致接近实际，可用矩法或其他方法求出3个参数值，作为第一次的x,Cu,Cs的初估值。当用矩法估计时，因Cs的抽样误差太大，一般不计算Cs，而且根据经验假定Cs为Cu的某一倍数；（4）根据初估的x,Cu,Cs,查附表1或附表2，计算Xp值，以Xp