石大水文学及水利计算课件第1章 绪论

水利建筑工程学院水文学及水利计算教学大纲简介一、课程特点和基本要求二、教学内容和学时分配三、考核方式与参考书目工程水文学一、课程特点与基本要求1、课程特点水文学及水利计算是一门典型的基础学科水文学及水利计算是一门实践性很强的学科水文学及水利计算是一门迅速发展中的学科

工程水文学2、基本要求掌握基本概念、基础理论、基本原理、方法掌握水文信息采集和处理的方法学会流域产汇流计算学会水文的预报和统计掌握设计洪水的方法水库兴利调节计算水库防洪计算水电站的水能计算工程水文学二、教学内容和学时分配

内容分十二章；总学时为64学时。工程水文学课堂教学（64学时）第1章绪论第2章水文循环与径流形成第3章水文信息采集与处理第4章流域产汇流计算

第5章水文预报

第6章水文统计第7章设计年径流及径流随机模拟第8章由流量资料推求设计洪水第9章由暴雨资料推求设计洪水第10章水库兴利调节计算第11章水库防洪计算第12章水电站的水能计算

工程水文学三、考核方式与参考书目1、考核方式本课程采用的结构化考核和评分方法为：学生的总成绩（100分）=平时成绩（30分）+期末考试成绩（70分）。2、考试时间结课后两周内工程水文学2、参考资料《工程水文与水利计算》—任树梅中国农业出版社工程水文学第一章绪论第一节水文学概述一、水文学(hydrology)水体：大气中的水汽、地面上的江河、湖沼、海洋和地下水等，统称水体。水文学：研究各种水体的存在、循环和分布，物理和化学特性，以及水体对环境的影响和作用，包括对生物特别是对人类的影响。按研究对象划分：河流水文学、湖泊水文学、沼泽水文学、冰川水文学、雪水文学、水文气象学、地下水水文学、区域水文学和海洋水文学

按应用对象划分：工程水文学、农业水文学、森林水文学、都市水文学、医疗(卫生)水文学等分支学科。其中以工程水文学发展最为迅速。

冰川水体冰山水体海洋水体湖泊水体水库水体积云水体河流水体水源总量（103km3）占总量（%）占淡水（%）更新所需时间海洋133800096.5

2650年冰川与永久雪24064.11.7468.7

地面冰（永冻）3000.0220.86

10000年地下水咸水128700.94

地下水淡水105300.7630.1

咸水湖85.40.006

17年淡水湖

91

0.007

0.26

17年沼泽

11.47

0.0008

0.03

5年

河流

2.12

0.00002

0.006

16日

土壤水

16.5

0.001

0.05

1年

大气水

12.9

0.001

0.04

8日

地球上各种水体的水量

工程水文学水情

海洋

陆地

降水

458000

119000

蒸发

505000

72000

入海地面径流

44800

入海地下径流

2200

总径流

47000

地球水量平衡

单位：km3/a工程水文学二、水资源

地球表层可供入人类利用的水称为水资源。水资源的特征包括水量、水质、水能、水域。按水量角度，实用水资源通常指逐年可以得到恢复和更新的淡水，主要是江河湖库和浅层地下水水量

，大气降水是补给源。工程水文学

全球陆地上多年平均年降水量约为800mm，中国为628mm，其中转换为江河年径流量的水量折合水深284mm。我国水资源量仅次于巴西、前苏联、加拿大、美国及印尼，居世界第六位。但因为人口众多，只有世界人均占有量的1/4。耕地平均分摊水量为世界平均数的3/4。

工程水文学

中国降水量的地区分布不均匀，南部和东南平均年降水量大于1600mm；华北和东北为400~800mm；西北大部分地区200~400mm；沙漠边缘地区少于100mm；新疆塔里木盆地和青海柴达木盆地小于25mm。各地降水量和江河径流量，在各年之间和年内各月之间都不均衡，使水资源利用困难，并造成洪涝和干旱灾害。工程水文学降雨量径流深三、工程水文学进入20世纪以后，大量兴起的防洪、灌溉、水电、航运、环境、农业、林业及城市建设，向水文科学提出了许多新课题，并率先形成最重要的分支学科

—工程水文学。工程水文学

工程水文学课程将揭示水的循环，径流形成、水资源再生能力等水文规律，预估当地未来水资源可能补充量的大小，为水利工程，水资源开发与利用，以及城乡建设提供合理的水情依据。1．水资源开发及利用

工程水文学河塘干旱景象草原干旱景象湖泊干旱景象河流干旱景象工程水文学研究洪水形成原因和规律，通过各种途径预估未来可能出现的洪水情势。研讨城市与乡村防洪与排水的工程与非工程措施的合理性和可行性。2．防洪与排水工程水文学洪水内涝溃堤水环境中水质的演变是与水体中水的运动和变化紧密联系的。工程水文学这门课程有助于解和掌握这方面的理论和方法，也可就水利工程对环境的影响作出正确而深入评价与处理。3．水质问题工程水文学河流污染第二节工程水文学的研究方法一、水文现象的基本规律1.水文现象的确定性规律——成因规律水文现象的发生都有其客观的原因和具体的形成条件——因果关系。例如径流的丰枯变化（周期性），降雨径流关系等。工程水文学2.水文现象的随机性规律——统计规律水文现象又受偶然因素的影响，在一定程度上表现出非确定性——随机性。例如河流某断面每年出现最大洪峰流量的大小和出现的时间。工程水文学3.水文现象的地区性规律气候因素的地区性规律对水文现象的影响。例如我国河川径流量的分布受降雨量分布的影响，呈现出自东南沿海向西北内陆逐渐减少的地区性规律。它综合反映了确定性和随机性规律。工程水文学二、水文研究的基本方法1.成因分析法利用水文现象的确定性规律来解决水文问题。通过观测资料和实验资料研究，建立水文现象与其影响因素之间的定量关系。在水文现象基本分析和水文预报中应用广泛。工程水文学2.数理统计法根据水文现象的随机性，以概率论为基础，运用数理统计方法，可以求取长期水文特征值系列的概率分布，从而得出工程规划设计所需要的设计水文特征值。在水文计算中运用广泛。工程水文学3.地区综合法根据气候要素和其它地理要素的地区性规律，可以按地区研究受其影响的某些水文特征值的地区变化规律，绘制成等值线或建立地区经验公式，利用它们可以求出资料短缺地区的水文特征值。工程水文学第三节水文学的发展水文学的发展，就是随着社会经济发展和水工程发展的需要，从萌芽到成熟、由经验到理论逐步发展起来的。今后的发展仍将遵循这一规律更快地向前发展，以满足社会继续发展的需求。水文学的发展，大体可分为以下几个阶段：工程水文学一、萌芽时期（1400年以前）

这一时期中国的水文知识居于世界领先地位，如2000年前建成的都江堰，至今仍在发挥巨大作用，其中就体现着成功的水文知识；又如527年的《水经注》，是早于欧洲1000多年的水文地理巨著；公元前239年的《吕氏春秋》最先提出水文循环的概念。工程水文学二、奠基时期（1400～1900年）

该时期，西欧的产业革命促进了水利事业的发展，在水文观测方面，发明制造了雨量器、蒸发器、流速仪等，系统的水文测验为水文定量计算及预报奠定了坚实基础。工程水文学三、应用水文学的形成（1900～1950年）

进入20世纪，大规模的水利水电建设蓬勃发展，需要科学的水文计算和水文预报，使应用水文学迅速发展起来。美国1900年J.A.塞登提出著名的塞登定律、1932年L.R.K.谢尔曼提出单位线法、1935年G.T.麦卡锡建立了马斯京根河道洪水演算法，1924年H.A.福斯特完整地建立了P-Ⅲ