工程水文学复习要点

工程水文学知识点复习1、大陆海岸线长约18000公里，岛屿海岸线长约14000公里。2、海岸带类型：按其形态，成因及物质组成分5大类：①基岩海岸：②砂砾质海岸；③淤泥质海岸；④红树林海岸；⑤珊瑚礁海岸3、海岸及海洋工程中的灾害A、灾害性天气：灾害性天气包括寒潮、台风、暴雨、大雾等 .主要是前两者。B、大陆与海洋作用强烈C、人类活动影响显著4、海岸防护：保护海岸线免遭波浪，水流的侵蚀和防止风暴潮对滨海地区的袭击。具体工 程包括：海堤、护岸和保滩促淤等工程。第一章绪论/〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃/〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃/〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃/〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃第二章河川水文基础知识（多为概念和知识点，较琐碎）一、河流1、河流形成和分段：小溪：降水扣除损失后，在重力作用下经地面和地下沿一定方向和路径流动， 最初水流侵蚀地面，冲成沟壑，形成小溪河谷：小溪汇成小河，河水流经的谷地称为河谷 河床：河谷底部有水流的部分称为河床水系：脉络相通的大小河流所构成的系统为水系（或河系） 干流：水系中直接流入海洋或湖泊的河流部分称为干流一级支流：汇入干流的河流2、天然河流可分为的五段，分为五段的标准及各段特点a河源：河流最初具有水流的地方b上游：紧接河源，坡陡流急，流量小，水位急变c中游：河流中间段，河床坡度较缓，常有滩地d下游：一般处平原区，河梢宽，流量大，流速小，坡底缓，淤积明显，浅滩多e河口：入海或入湖段，断面急剧扩大，流速小，易淤积，形成拦门沙3、河流基本特征（用河流断面，河流长度及河流比降来描述）河流断面：①垂直于水流方向的断面称为河流横断面②横断面内，自由水面用某一水准基面的高程标定，称为水位③深泓线：河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线, 区别于中泓线（最大流速的连线）

④纵断面：沿河流深泓线的断面河流长度：河源到河口的距离河流比降（公式，百分或千分率表示）：单位长度河段的落差，分水面比降和河底比降。 河底比降较水面比降较稳定；河流比降一般自河源到河口逐渐减小4、山区与平原河流的一般特性山区河流（从流经地，河床组成）流经地势高峻、地形复杂的山区；大多为岩石河床，水流复杂、无规律；洪水汇流 快，暴涨暴落，水位变幅大，丰枯流量比很大。平原河流（熟悉图2-5知道各部分所指）流经地势平坦的平原地区；河谷多为发育完全的河漫滩形态。流经地势平坦的平原地区；河谷多为发育完全的河漫滩形态。图2-5河流左槽中各种成形淤积体1边滩，2-浅滩，3-深槽；4-江心滩.5-江心洲j补沙嘴二、流域1流域、分水线与流域面积流域：降水落到地面形成的径流，被高地、山岭分隔而汇集到不同的河流中，汇集水流 的同一区域。概括说就是河流的集水区域。分水线：分隔水流的高地、山岭的山脊线，即相邻流域的分界线。流域面积：流域的分水线和出口断面所包围的面积。闭合流域及非闭合流域： 地面分水线和地下分水线相重合的流域； 非闭合流域：地面与地下分水线不重合的流域。2、流域特征① 几何特征：指流域面积和流域形状（结合图 2-7关注一下它们各自对河流的影响）②自然地理特征：指流域的地理位置和地形（注意其各自用什么表示） 、径流形成过程①径流和径流形成过程的概念径流：流域内降水扣除损失后一部分形成地面水流， 一部分渗入地表土壤，在含水层内形成地下水流，两者汇集到河网并沿河梢流出流域的出口断面， 这种水流称为径流。径流形成过程：由降水到水流流出流域出口断面的过程②径流形成过程的四个阶段降水过程（了解它是径流形成主要因素及其特征的物理量描述）;产流：降雨扣流域蓄渗过程（简单了解植物截流，入渗，入渗强度，稳定入渗）;产流：降雨扣除损失求净雨坡面漫流过程河槽集流过程③影响径流的主要因素气象气候因素：主要为降雨和蒸发（这两个是影响径流最重要的因素）下垫面因素：包括地形，土壤和地质，植被与湖沼，流域形状和面积 人类活动的影响：包括农业措施，林牧业措施，水利措施三、河川水文情势河川水文情势概念：河川水文要素，如水位、流量、泥沙和冰情等多年的一般变化情况，称为河川水文情势（水文要素）。主要特点：不重复性，地区性，周期性，模糊性径流的度量单位流量Q:单位时间内流过断面的水体体积 （m3/s）径流总量W:某时段T内流过断面的总径流体积 （m3、亿m3、km3）径流深y：径流总量平均分布在流域上的水深 （mm）试写出时段长为 T（s）,时段平均流量Q（m3/s）流域面积为F（km2）的径流总量W（m3）和径流深 y（mm）的计算公式（注意单位）Q*T3Q*TTOC\o"1-5"\h\zW二Q*T,y 610 （mm）FIO6 1000F径流模数 M:单位流域面积上的流量T时段的平均径流模数 M和总径流深 y关系：⑥径流系数二：：?降雨量，mm），:?：：： 1x三河川水文测验/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////四水文统计基础知识一、随机变量的概率分布理解例4-1，随机变量 x的分布函数及其表示P（X—x）是随机变量 X的分布函数 ，记为F（x）=P（X—x）,需要注意的是此式代表X大于某一取值x的概率，其几何曲线称为概率分布曲线；如果用实测资料 点绘的，水文上称为累积频率曲线。根据例4-2理解区间频率，频率密度，累计次数，累计频率的计算并了解频率直方图和概率密度曲线的绘制，累计频率曲线概率分布曲线的绘制③密度函数f和密度曲线f(X)f(X)dF(x)一dx、随机变量的分布参数①位置特征参数：均值，众值，中值②离散程度特征参数均方差匚（公式，图4-8）变差系数Cu模比系数E（公式，不同均他时，图均方差匚（公式，图4-8）变差系数Cu模比系数E（公式，不同均他时，图4.9及图4.10）:偏态系数Cs（反映密度曲线的对称特征，公式图4-11及4-12)③几种常见的概率分布曲线正态分布（特点和图像）,ao皮尔逊三型曲线（图4-14,4-15,例4-3）:曲线参数:,ao—4-LCsXCCs耿贝尔分布学会查表计算：法一：计算Cv,由附表二查离均系数 ‘，由式kp=：-pC.T算模比系数kp,最后由Xp=X_kp算结果法二：计算Cv,由Cv和Cs的倍数关系查附表三得模比系数 kp,最后由XP=x_kp算结果④重现期：重现期T与累积频率F的关系江二0 0c研究的水文特征FP>50%时，孑4二-口三、统计参数估计（ppt,但是矩法没什么考的？）①抽样误差：由随机抽样而引起的误差，在统计学中称为抽样误差四、水文频率计算求矩适线法（例4-4,p55）已知：经验频率分布， 求：总体分布参数瘾数对理论频率曲线的影响均值Qq=q=c曲线形状不更Q增丸，曲线上移Q减小，曲线.下移变基系数Cvl'v增丸，曲^.变陡Cv减小，曲线变绫偏羞系数Cs职增丸+曲线左陡*中落、右坦"五、相关分析完全相关：变量x的每个确定值都有一个确定的 y值与它相对应，称y是x的函数，两者属完全相关（即数学上的函数关系）零相关：若两种现象互不影响，毫不相关③相关关系：（记住图4-22.,4-23,4-24）变量x的每个确定值所对应的变量 y,虽不严格成直线或曲线函数关系，但仍显示出一定的趋势，介于完全相关与零相关之间，称统计相关或相关关系。二0零相关； =1正相关；=-1负相关第五章河道工程设计水位及流量推求一、设计洪水1、设计水位（设计流量）：港航工程规划、设计和施工所依据的流量或水位。2、洪水过程特征三要素：洪峰流量 Qm,一次洪水过程总量W,洪水历时（图5-1）洪峰流量：流量最大值一次洪水过程总量W（ABCDE所包围的面积，AC为地面和地下径流的分隔线）洪水历时（由涨水历时t1与退水历时t2相加求得）3、设计洪水和设计标准设计水工建筑物时，依据工程大小和重要程度选择某一累计频率的洪水作为设计标 准（设计洪水），设计标准确定后，按标准推求洪水（设计洪水）

4、设计洪水计算的内容和方法内容：设计洪峰量，不同时段（最大3,5,7,11日…..）的设计洪水总量，设计洪水过程方法：①由流量资料推求；②由暴雨推求设计洪水；③资料少时用水文比拟法，等值线图法，水力学公式法等来推求。5、由流量资料推求设计洪水①资料审查；②选样；③插补延长；④特大洪水处理；⑤设计洪水过程线推求； ⑥累积频率计算及其合理性检查。同比放大法；同频率放大法二、设计通航水位和设计流量推求1、1、通航保证率通航保证率（理解例5-1）一汉100%全年总日数2、设计最高通航水位以“累积频率或重现期”作为设计标准，计算方法同设计洪水计算方法（累计频率曲线法，有资料）设计最低通航水位以“保证率”或“重现期”作为设计标准（历时曲线法、保证率频率法）第六章海浪一、海浪要素和分类、要素：波峰，波谷，波峰线，波向线，波高，波长，周期，波陡（波坦），波速（结合 图6-1）、按不同标准分类：作用在海面上的力：强制波（风浪，不对称），自由波（涌浪，规则光滑），混合浪（风 浪与涌浪相迭加形成）回复力性质：毛细波又称表面张力波（复原力为表面张力为主，微小皱曲的涟波），重力波（复原力以重力为主，风浪，涌浪，地震波，船行波），长周期波（复原力为重力和科氏力）随机特征：不规则波：波浪要素不断变化规则波：波浪要素不变，一种理想波（涌浪接近规则波）波峰长短：长峰波又称二维波：波风线很长，几乎为平行直线，涌浪短峰波又称三维波：波风线难以辨认，波峰波谷交替出现，风浪波峰线推进形态：前进波：波峰线向前或向岸传播的波浪驻波又称立波：波形不向前传播，波峰波谷在原地做周期性升降，干涉结果水深：深水前进波：在水深大于半波长的水中传播浅水前进波：在水深小于半波长的水中传播水质点运动轨迹：震荡波：一个周期内，水质点在原地做震荡运动推移波：一个周期内，水质点有明显位移

、风况基础知识1、风的成因：空气在水平方向的气压差2、控制近地面空气水平运动的因素：气压梯度力、地转偏向力（科氏力） 、离心力、摩擦力。3、我国近海风况的特点：季风，寒潮大风，台风4、风况观测风的特征用风速和风向两个量表示。5、测风资料的整理结合表6-4和图6-11理解风向频率玫瑰图的基本画法（ 1至3年资料）结合图6-12理解最大风速玫瑰图画法（20至30年测风记录）波浪推算采用海面上 10m高度2分钟风速平均，对于港口建筑物设计采用海面上10m高度10分钟风速平均值风速高度换算；风速的时距换算：三、海浪观测1、观测项目：海况（注意海况等级表 6-7）,波型（风浪，涌浪，混合浪），波向，波高，周期，风速，风向，水深2、岸用光学测波仪，遥测重力测波仪，压力式测波仪（知道即可）四、海浪要素统计规律1、上跨零点2、下跨零点3、两种特征波及其相互关系特征波高的两种表示方法：①在波列中选取某一累计频率对应的波高作为特征波高，它反映给定波高值在波列中出现的可能性，表 6-12为其应用，书113页有例子；②部分大波平均波高作为特征波高，写出 H1/10（显著波高）的含义： H1/3为有效波高两种特征波局相互关系：由表6-12和6-14得：H1/3相当于两种特征波局相互关系：由表6-12和6-14得：H1/3相当于H13%H1/100相当于H0H1/100相当于H0.4%O理解平均波高为二者的转换媒介。4、瑞利分布:格鲁霍夫斯基分布：深水:4Hf/HyIn)11/21-H*2深水:4Hf/HyIn)11/21-H*2亍，TH1/3相当于1.15T6、设计波浪的标准：①重现期标准（长期统计分布规律） ：②累积频率标准（短期）五、海浪谱基础知识1、常见的海浪谱：劳曼谱、P-M谱、JONSWAP谱、光易谱、文圣常谱浅水:*H/d=H,Hf/HH*(42F「八二）1In5、对于某一累计频率波高对应的特征周期:TH1/10相当于1.31六、根据海浪观测推算设计波浪接推求1、重现期推求：①利用水文观测站资料直接推求；②利用气象站风况资料或天气图间接推求2、安全率、危险率危险率：用概率论方法来推求按某一重现期设计波浪设计的建筑物在使用年限内可能遭受破坏的概率，称为危险率（遭遇概率），以q表示。q=1-（1-P）m安全率：在m年中出现的波浪均小于Hp的概率为f,称为安全率。f=（1_P）m3、利用长期资料推求设计波浪： P134下设计波浪的推算一一频率分析法根据气象资料推测风浪尺度、风场三要素：风速 U，风时t，风距F风速U对风浪成长的影响最明显。一般来说，风场风速越大，所产生的波浪也越 大。风时。所谓风时 t指风速风向基本不变的情况下，风连续作用在海面上的时间。风将能量输入海水形成风浪，所以，一般地说，在风速不变的条件下，风对水面作用的持续时间越大，水体获得的能量越大，风浪也就越大。、风场要素的确定，主要是解决两方面的问题：如何根据实际情况分析整理，确定计算所用的风速、风时和风距，水域深度，即上述的风场要素；如何建立风场要素与波浪要素之间的关系。3、计算风速的确定两个假定：①假定波浪要素的重现期等于风速的重现期；②风向与浪向一致、风浪发展的三个状态：过渡状态：受风时限制定长状态：受风场大小限制充分成长状态：受风速限制、判断风浪状态的标准：理解 P160最小风时：U一定，给定F时，T<Tmin时处过渡态，风浪推算时取T作为计算风时；U一定,给定F时，若T>Tmin时处定常状态，风浪推算时取 Tmin作为计算风时。最小风距：U—定，给定 T时，若F<Fmin时处定长状态，风浪推算时取 F作为计算风距；U—定，给定 T时，F>Fmin时处过渡态，风浪推算时取 Fmin作为计算风距U越大，Tmin和Fmin就越大。水深变浅引起的波浪变形、波浪从深水向浅水传播，周期不变，波长波速减小、进入浅水初期，波高略有减小，当进入 d/Lo<0.163的区域后，波高逐渐增大，超过 深水波高直至破碎，了解 6-22例题、波浪折射原理、SNELL定律、例题 6-23、近岸波浪的破碎机理和类型：崩波型，卷波型，坍滚型，激散型，例题6-24H>Hb时，则表示平均波高破碎,取H=HbH<时，则未发 生破碎、波浪的绕射：ppt例题，P209第七章潮汐1潮汐：地球上的海水，受月球、太阳和其他天体引力作用所产生的一种周期性升、降运动，称之为潮汐2、潮汐成因：地球上不同海域离月球和太阳的相对位置不同，所