工程水文及水利计算-第17讲
河海大学《工程水文及水利计算》201312农水专业
《工程水文及水利计算》水利计算部分水文水资源学院2013年12月1水利计算任务（狭义）（一）兴建水利工程不同阶段水利计算的任务。
1、规划设计阶段A、确定水利工程规模及基本尺寸；B、估计水利工程效益（发电量、防洪效益、灌溉效益）2、施工阶段：编制枢纽初期运转调度图，许多水利工程都分期施工，如三峡工程工期的17年，但第7年后第一台机组发电，这时如何调度要有初期调度图。
3、运行管理阶段：水库建成后，如何管理？编制水量调度方案（合理调度以发挥最大效益）。
（二）《水利计算》主要内容⏹径流调节计算(第11章）⏹灌溉计算（第12章）⏹水能计算（第13章）⏹防洪计算（第14章）⏹水利经济计算（教材无此内容）⏹库群调节及水利系统规划（教材无此内容）第一节基本概念水资源的特性⏹时空分布不均匀性⏹利害两重性⏹循环再生性⏹多功能性径流调节的概念径流调节的必要性⏹径流调节的含义狭义：通过修建水利工程，来重新分配河川 径流量，人为地增加和减少某一时期 的流量。
⏹径流调节的意义修建了水库，可以把丰水期水蓄起来，供枯水期时使用，一方面解决来水过多可能引起洪涝灾害问题，也可解决枯水季节水量不够的问题，该问题目前越来越突出。
→径流调节的概念径流调节的分类⏹按照调节的对象和重点分洪水调节；枯水调节⏹按照服务目标分灌溉、发电、给水、航运、防洪等⏹按照调节周期分日调节、周调节、年（季）调节、多年调节⏹其它形式的调节（不作要求）补偿调节、反调节、库群调节水库水位-面积与水位-库容曲线水库特征水位和特征库容⏹死水位与死库容水库在正常运用时，允许削落的最低。
死水位以下的库容， 水位，称死水位Z死称死库容V死考虑泥沙的淤积自流灌溉等水轮机工作水头⏹正常高（蓄）水位水库在正常运用时，允许回蓄的最高水位，称正常高水位Z。
与死水位之间的库容称兴利库容正⏹防洪限制水位与结合库容水库汛期允许蓄水的上限水位为防洪限制水位汛限水位至正常高水位之间的库容为结合库容⏹防洪高水位与防洪库容当发生下游防护标准的洪水时，水库经调洪后，坝前达到的最高水位，称防洪高水位。
工程水文与水利计算
主讲：刘艳芳
华北水利水电学院水利职业学院
水力学教研组
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
绪论 水分循环与水文资料收集整理 水文统计 径流计算 设计洪水 水库防洪调节计算 兴利调节
第一章 绪论
§1-1 §1-2 §1-5
水资源的补给量是有限的，这就决定了区域 水资源的有限性。
3. 分布的不均匀性
在一定时间、空间范围内，大气降水对 水资源的补给量是有限的，这就决定了区域 水资源的有限性。
4. 因果性和随机性
水资源主要来源于大气降水和溶雪水， 所以说水资源的循环运移是有因果关系的。 由于大气降水和溶雪水在时空上存在着随机 性，有着因果关系的水资源在循环运移过程 中也具有随机性。
4. 模糊分析法 这种分析方法是综合运用成因分析、数
理统计分析与模糊集分析相结合的新的分析 方法称为模糊水文水资源学法。这种方法与 传统水文学方法的主要区别在于：既考虑水 文现象的必然性、随机性，又计及其在划分、 识别与判决过程中的模糊性。目前这种方法 还在发展。
§1－3 本课程在水资源开发利用工程中的应用
定性关系，因此可通过对观测资料与实验资 料的分析，建立某一水文现象与其影响因素 之间的定量关系。这样，就可根据当前影响 因素的状况，预测未来的水文现象。这种利 用水文现象的确定性规律来解决水文问题的 方法，称为成因分析法。
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（如年径流量、年最大洪峰流量等） 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。
数理统计方法是目前水文分析计算的主 要方法。
河海大学《工程水文与水利计算》复习思考题及试卷
《工程水文及水利计算》工程水文学部分章复习思考题1．水文循环的外因和内因各是什么？什么是大循环、小循环？2．水文现象有哪些基本规律？相应地有哪些水文学的研究方法？3．描述降水特征的量有哪些？时-面-深曲线的特点。
4．计算流域面平均雨量的方法有哪些？各方法的适用条件。
5．水文观测项目主要有哪些？根据测站的性质，水文测站可分为哪几类？6．流速仪测流量包括哪些内容？如何用实测流速推算断面流量？7．描述径流的物理量有哪些？每个物理量分别是什么含义？相互之间有什么关系？8．径流的天然补给来源有哪些？我国大部分河流汛期、枯期的主要径流补给分别是什么？9．什么是径流形成过程？一般将其分解为哪几个子过程？10．什么叫闭合流域？写出闭合流域多年平均的水量平衡方程，全球多年平均的水量平衡方程。
11．土壤蒸发有什么样的规律？为什么？流域蒸发包括哪几部分？12．什么是下渗率？什么是下渗能力？降雨情况下，雨强、下渗率和超渗地面径流三者之间的关系怎样？13．蓄满产流的产流条件是什么？如何将其产流量划分成地面和地下两部分？14．超渗产流的产流条件是什么？如何用初损后损法计算超渗产流的产流量？15．如何进行前期影响雨量Pa的连续计算？降雨径流关系曲线有什么规律？16．单位线的概念和单位线的基本假定。
怎样用单位线进行地面净雨的汇流计算？17．如何用分析法推求流域单位线？为什么相同流域各次洪水分析得到的单位线不相同？18．什么是总体，什么是样本？19．什么是重现期？重现期与频率之间是什么关系？百年一遇洪水是什么含义？20．我国常用的水文变量概率分布线型哪种线型？包含哪几个参数？目估适线法估计水文变量P-3型分布参数包括哪些步骤？21．在P-Ⅲ型分布参数x、C V和C S已知的情况下，如何求指定频率P的水文设计值x p？22．什么是年径流量？什么是设计年径流量?23．水文资料审查包括哪几个方面？各自的含义是什么？24．什么是设计洪水？简述由流量资料推求设计洪水的主要步骤。
水利工程师-工程水文及水利计算考试题含参考答案
水利工程师-工程水文及水利计算考试题含参考答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、水库淹没损失是一项重要的技术经济指标,在人口稠密地区,有时达工程总投资的[ ]。
A、30%~40%B、20%~30%C、40%~50%D、50%~60%正确答案：C2、天然河道中的洪水受到结冰影响时,水位流量关系点据的分布,总的趋势是偏在畅流期水位流量关系曲线的[ ]。
A、以下B、以上C、上下摆动D、不变正确答案：A3、流域中的湖泊围垦后,流域的多年平均年径流量一般比围垦前[ ]。
A、减少B、不肯定C、增大D、不变正确答案：C4、当水库溢洪道上不设闸门时,其正常蓄水位[ ]。
A、≥堰顶高程B、≤堰顶高程C、>堰顶高程D、=堰顶高程正确答案：D5、设计正常用水保证率的选定,实质上是一个确定缩减用水合理程度的[ ]问题。
A、社会权衡B、政治权衡C、经济权衡D、技术权衡正确答案：A6、土层的包气带是指[ ]。
A、地面到地下潜水面之间的土层B、地下潜水面以下的土层C、地面以下的整个土层D、土壤的表层正确答案：A7、普列什柯夫线解图是假定年径流量的[ ]的情况下绘制的。
A、Cs=CvB、Cs=1.5CvC、Cs=2CvD、Cs=2.5Cv正确答案：C8、当受回水顶托影响时,水位流量关系的点据,是在原稳定的水位流量关系曲线[]。
A、以下B、以上C、上下摆动D、不变正确答案：B9、在年径流系列的代表性审查中,一般将[ ]的同名统计参数相比较,当两者大致接近时, 则认为设计变量系列具有代表性。
A、参证变量长系列与设计变量系列B、同期的参证变量系列与设计变量系列C、参证变量长系列与设计变量非同期的参证变量系列D、参证变量长系列与设计变量同期的参证变量系列正确答案：D10、按蓄满产流模式,当某一地点蓄满后,该点雨强 i 小于稳渗率 fc,则该点此时降雨产生的径流为[ ]。
A、地面径流和地下径流B、地下径流C、地面径流D、零正确答案：B11、某流域多年平均降水量为 800mm,多年平均径流深为 400mm,则该流域多年平均径流系数为[ ]。
水利工程师工程水文及水利计算习题(附答案)
水利工程师工程水文及水利计算习题（附答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、从流域洪水过程的流量起涨点,用斜线法或水平线法分别分割得到的地面径流过程线,分析其地面经验单位线。
用斜线分割法分析的单位线比水平线分割法分析的单位线[]。
A、洪峰流量大,流量过程历时短,总水量相等B、洪峰流量大,流量过程历时长,总水量相等C、洪峰流量小,流量过程历时短,总水量大D、洪峰流量小,流量过程历时长,总水量小正确答案：A2、水电站出力系数A,与机组类型以及水轮机和发电机传动形式有关,一般大中型水电站为[ ]。
A、6~6.5B、7~7.5C、8~8.5D、9~9.5正确答案：C3、水库面积曲线坡度变化平缓,说明水库库区地形[ ]。
A、狭窄B、开阔C、简单D、复杂正确答案：B4、某流域面积为 1000km2,多年平均降水量 1050mm,多年平均流量为15m3/s,该流域多年平均的径流系数为[ ]。
A、0.68B、0.65C、0.45D、0.55正确答案：C5、设计枯水年供水期调节流量与多年平均流量的比值α,称为[ ]。
A、调节系数B、模比系数C、库容系数D、径流系数正确答案：A6、正态分布的偏态系数[ ]。
A、Cs= 0B、Cs> 0C、Cs< 0D、Cs= 1正确答案：A7、设计洪水是指[ ]。
A、符合设计标准要求的洪水B、设计断面的最大洪水C、历史最大洪水D、任一频率的洪水正确答案：A8、某闭合流域一次暴雨洪水的地面净雨与地面径流深的关系是[ ]。
A、前者大于后者B、二者可能相等或不等C、前者小于后者D、前者等于后者正确答案：D9、一般水库在由典型洪水放大推求设计洪水时,常采用[ ]。
A、同倍比放大法B、同频率放大法C、可任意选择两种方法之一D、同时用两种方法正确答案：B10、对设计流域洪水资料长短系列的统计参数相互对比的目的是检查系列的[ ]。
A、可靠性B、一致性C、代表性D、长短正确答案：B11、一条垂线上测三点流速计算垂线平均流速时,应从河底开始分别施测[]处的流速。
（完整版）水文水利计算
（完整版）水文水利计算第一章绪论1水文水利计算分哪几个阶段？任务都是什么？答：规划设计阶段水文水利计算的主要任务是合理地确定工程措施的规模。
施工阶段的任务是将规划设计好的建筑物建成，将各项非工程措施付诸实施管理运用阶段的任务是充分发挥已成水利措施的作用。
2我国水资源特点？答：一）水资源总量多，但人均、亩均占有量少（二）水资源地区分布不均匀，水土资源配置不均衡（三）水资源年际、年内变化大，水旱灾害频繁四）水土流失和泥沙淤积严重（五）天然水质好，但人为污染严重3水文计算与水文预报的区别于联系?答：水文分析与计算和水文预报都是解决预报性质的任务。
（1）预见期不同，水文计算要求预估未来几十年甚至几百年内的情况，水文预报只能预报几天或一个月内的未来情况。
（2）采用方法不同，水文计算主要采用探讨统计规律性的统计方法，水文预报采用探讨动态规律性的方法。
4水文分析与计算必须研究的问题？答：（1）决定各种水文特征值的数量大小。
（2）确定该特征值在时间上的分配过程。
（3）确定该特征值在空间上的分布方式。
（4）估算人类活动对水文过程及环境的影响。
次重点：广义上讲，水文水利计算学科的基本任务就是分析研究水文规律，为充分开发利用水资源、治理水旱灾害和保护水环境工作提供科学的依据。
第二章水文循环及径流形成1水循环种类：大循环、小循环次重点定义：存在于地球上各种水体中的水，在太阳辐射与地心引力的作用下，以蒸发、降水、入渗和径流等方式进行的往复交替的运动过程，称为水循环或水分循环。
2水量平衡定义，地球上任意区域在一定时段内，进入的水量与输出的水量之差等于该区域内的蓄水变化量，这一关系叫做水量平衡。
3若以地球陆地作为研究对象，其水量平衡方程式为多年平均情况下的水量平衡方程式若以地球海洋作为研究对象，其水量平衡方程式为多年平均全球水量平衡方程式流域水量平衡的一般方程式如下：若流域为闭合流域，则流域多年平均p=E+R4干流、支流和流域内的湖泊、沼泽彼此连接成一个庞大的系统，称为水系。
工程水文及水利计算-流域产汇流计算
RS2 产生的 Q2,I (m3/s)
Q20 = 0
Q12 = Q2 Q21
Q21
=
Q11
RS 2 RS1
Q13 = Q3 Q22
Q22
= Q12
RS 2 RS1
Q1-4=Q4-Q2-3
Q23
= Q13
RS 2 RS1
……
……
计算单位线 q (m3/s)
q0 = 0
q1
=
10 RS 1
如表8-6所示，由式（8-28）即可根据地下净雨 过程求得流域的地下径流过程
§8-7 单位线法计算流域出口洪水 过程
一. 单位线定义与基本假定 （一）定义：单位时段内、分布均匀的单位地面净雨，
在流域出口断面形成的地面径流过程，如图8-15。
·单位时段 t ： t =（1/3～1/2）tr， 常选 1，3，6，12，24h
（二）分解法：对多个时段净雨的洪水过程 总的地面径流过程分解为各净雨独立产生的地面
径流过程→按缩放法由某单位时段的地面径流过程求 单位线
以两个时段净雨的流量过程为例，方法步骤如下
1. 分割地下径流，求地面径流过程 Q ~ t 和地面径
流深
RS
=
Qi t F
2. 求地面净雨过程：RS1，RS2 如降雨径流相关图法，注意计算的各时段净雨之和
一定等于RS 3. 将地面径流过程分解为各时段净雨的地面径流过程
（ Q ~ t ）1、（ Q ~ t ）2：按假定一和假定二进 行，如下表
时间 t( t )
0 1
净雨 RS,I(mm)
RS1
Qi (m3/s)
Q0=0 Q1
2
RS2
山东大学期末考试工程水文及水利计算答案
年级________；层次________；专业________；姓名________复习资料，自我完善，仅供参考，考完上交！山东大学期末考试工程水文及水利计算答案A3一、单选题1.水库校核洪水位一下的全部静库容，称为（C ）。
A.调洪库容 B.拦洪库容 C.总库容D.兴利库容2.某流域根据三场雨强相同，但暴雨中心分别在上、中、下游的洪水分析的三条单位线，它们的洪峰流量分别为q 上，q 中，q 下，则它们之间的关系一般应该（B ）。
A.q 上>q 中>q 下B.q 上<q 中<q 下C.q 上=q 中=q 下D.q 上=q 中<q 下3.山区河流的水面比降一般比平原河流的水面比降（D ）。
A.相当B.小C.平缓D.大4.河道航运保证率一般采用（C ）来表示。
A.工作保证率B.设计年保证率C.历时保证率D.均可以5.有闸门的水库溢洪道的堰顶高程（B ）正常蓄水位。
A.高于 B.低于 C.等于D.大于等于6.由上断面洪峰水位预报下断面洪峰水位的相应水位法，其预见期为两断面间的（B ）。
A.洪水上涨历时 B.洪水传播时间C.整个洪水历时 D.考虑河道坡降的作用7.某一地区的暴雨点面关系，对于同一面积，折算系数α（B ）。
A.随暴雨历时增长而减小 B.随暴雨历时增长而增大C.随暴雨历时的变化时大时小 D.不随暴雨历时而变化8.E601型等水面蒸发器观测的日水面蒸发量与那里的大水体日蒸发量的关系是（D ）。
A.前者小于后者 B.前者大于后者C.二者相等 D.二者有一定的相关关系9.枯水径流变化相当稳定，是因为它主要来源于（B ）。
A.地表径流 B.地下蓄水 C.河网蓄水D.融雪径流10.在年径流系列的代表性审查中，一般将（C ）的同名统计参数相比较，当两者大致接近时，则认为设计变量系列具有代表性。
则认为设计变量系列具有代表性。
A.参证变量长系列与设计变量系列参证变量长系列与设计变量系列 B.同期的参证变量系列与设计变量系列同期的参证变量系列与设计变量系列C.参证变量长系列与设计变量同期的参证变量系列参证变量长系列与设计变量同期的参证变量系列D.参证变量长系列与设计变量非同期的参证变量系列参证变量长系列与设计变量非同期的参证变量系列11.自然界中水文循环的主要环节是（B ）。
水文分析与计算
采用随机方法解决水文计算问题时，依据的是概率统计理论中的纯随机模型，即假设所研究的水文变量是独立随机地抽自同一客观总体，而这个总体是通过概率分布函数（或概率密度函数）来描述的。
（3）若在上下游均有参证站满足要求，则可进行内插。第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析三、洪水资料的插补延长
2.利用本站峰量关系进行插补延长
通常根据调查到的历史洪峰或由相关关系法求得缺测年份洪峰流量，利用峰量关系可以推求洪水总量。
3.利用暴雨径流关系进行插补延长
通过扣损汇流计算，推求相应于一次暴雨过程的洪水过程线，进而计算其洪峰和洪量。
1．设计洪水具有实际洪水的样式（峰、量、过程），是在时间上、空间上的一个连续过程，可以输入到流域防洪措施系统，经过系统运算输出其防洪工程设计参数，即该系统的防洪安全事故风险情况。
2．设计洪水又区别于实际洪水。它总是与一定的出现概率相联系的，而且是防洪后果的出现概率，及风险率。
第3章防洪安全设计与设计洪水设计洪水是一种稀遇的洪水，其相应的设计洪水过程线是指符合某一设计标准的洪水过程线。
通常把有实测资料的年份（即实测期）之前至能调查到的历史洪水最远年份的这一段时期称为调查期，把有历史文献资料可以考证的时期称为文献考证期。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析一、连序和不连序样本系列
样本系列组成包括两种情况：
?系列中没有特大洪水值（连序系列）?系列中有特大洪水值（不连序系列）
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析一、连序和不连序样本系列
（3）Cs由于观测资料短，计算成果误差很大，规律不明显。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析二、上下游及干支流洪水关系的合理性分析在同一条支流的上下游之间，洪峰及洪量的统计参数一般存在较密切的关系。
水利工程师工程水文及水利计算练习题库及参考答案
水利工程师工程水文及水利计算练习题库及参考答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、河川径流组成一般可划分为[ ]。
A、地面径流、浅层地下径流潜水、深层地下径流B、地面径流、表层流、地下径流C、地面径流、坡面径流、地下径流D、地面径流、表层流、深层地下径流正确答案：B2、一次流域降雨的净雨深形成的洪水,在数量上应该[ ]该次洪水的径流深。
A、小于B、等于C、大于D、大于、等于正确答案：B3、设计年径流量随设计频率[ ]。
A、增大而不变B、增大而增大C、减小而不变D、增大而减小正确答案：D4、径流是由降水形成的,故年径流与年降水量的关系[ ]。
A、在干旱地区密切B、在湿润地区密切C、一定不密切D、一定密切正确答案：B5、水库在正常运用时,汛期到来之前库水位应降到[ ]。
A、库底B、正常蓄水位C、防洪限制水位D、死水位正确答案：C6、决定土壤稳定入渗率 fc 大小的主要因素是[ ]。
A、土壤特性B、降雨历时C、降雨初期的土壤含水量D、降雨强度正确答案：A7、某河段上、下断面的河底高程分别为 725m 和 425m,河段长 120km,则该河段的河道纵比降为[ ]。
A、2.5B、0.25C、2.5%D、2.5‰正确答案：D8、当兴利库容一定时,设计保证率将随调节流量值的增加而[ ]。
A、不确定B、降低C、提高D、不变正确答案：B9、气温一定时,露点温度的高低与空气中水汽含量的关系是[ ]。
A、露点高低与水汽含量关系不大B、露点高低与水汽含量无关C、水汽含量越大露点越低D、水汽含量越大露点越高正确答案：D10、推求分期设计洪水的原因是[ ]。
A、水库库容的大小不同B、各分期灌溉和发电用水不同C、各分期气候变化无常D、各分期的洪水成因和洪水大小不同正确答案：D11、设计正常用水保证率的选定,实质上是一个确定缩减用水合理程度的[ ]问题。
A、经济权衡B、技术权衡C、社会权衡D、政治权衡正确答案：C12、重现期为一千年的洪水,其含义为[ ]。
工程水文与水利计算(武大版教材)
工程水文与水利计算(武大版教材)第三章水文信息采集与处理水文信息采集与处理是：研究各种水文信息的测量、计算与数据处理的原理和方法的-门科学,是水文学与水资源学的重要组成部分。
水文信息的采集有两种情况:一种是对水文事件当时发生情况下实际观测的信息;另一种是对水文事件发生后进行调查.所得的信息。
获取水文信息的方法多种多样。
现代科学技术的不断发展,新技术、新仪器的不断出现,更促进了获取水文信息手段不断更新。
第一节测站与站网一、测站测站：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为即时观测信息。
这些指定的地点称为测站。
水文测站所观测的项目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水温、冰凌、水质、地下水位等。
只观测上述项目中的一项或少数几项的测站,则按其主要观测项目而分别称为水位站、流量站(也称水文站)、雨量站、蒸发站等。
根据测站的性质,河流水文测站又可分为基本站、专用站两大类。
基本站是水文主管部门为全国各地的水文情况而设立的,是为国民经济各方面的需要服务的。
专用站是为某种专门目的或用途由各部门自行设立的。
这两类测站是相辅相成的,专用站在面上辅助基本站,而基本站在时间系列上辅助了专用站。
.二、水文站网测站在地理上的分布网称为站网。
理由：因为单个测站观测到的水文要素其信息只代表了站址处的水文情况,而流域上的水文情况则须在流域内的一些适当地点布站观测。
广义的站网是指测站及其管理机构所组成的信息采集与处理体系。
布站的原则是通过所设站网采集到的水文信息经过整理分析后,达到可以内插流域内任何地点水文要素的特征值,这也就是水文站网的作用。
水文站网规划的任务：就是研究测站在地区上分布的科学性、合理性、最优化等问题。
按站网规划的原则布设测站,例如：河道流量站的布设,当流域面积超过3000--~5000km2,应考虑能够利用设站地点的资料,把干流上没有测站地点的径流特性插补出来。
预计将修建水利工程的地段,一般应布站观测。
工程水文及水利计算PPT幻灯片课件
5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算 2、等值线图法
多年平均年径流深等值线图 应用 通过形心插值：在小流域中，流域内通过的等值线很少，可 按通过流域形心的直线距离比例内插法，计算流域平均径流 深。
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5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算
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5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算 2、等值线图法
多年平均年径流深等值线图 绘制 为了消除流域面积这一非区域性因素的影响，等值线图总是 以径流深（毫米）或径流模数（升·秒-1 ·公里-2）来表示。 绘制气候特征值（如降雨量、蒸发量）等值线图时，是把各 观测值点注在地图中各对应观测点的位置上。
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5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算
2、等值线图法
年径流Cv值的估算
年径流深的Cv值，也有等值线图可供查算，方法与年径流均 值估算方法类似，但可更简单一点，即按比例内插出流域重 心的Cv值就可以了。 大流域：一般具有长期的实测资料，很少用等值线图； 中流域：精度一般较高，具有很大的实用价值； 小流域：误差很大，且由等值线图查得的Cv值有可能偏小。 因为绘制等值线图时主要依据的是中等流域的资料，一般来 说流域越大，径流变化越均匀， Cv值越小。
18
5-5 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内 分配的分析计算 2、等值线图法
原理 影响水文特征值的因素分类：
当影响水文特征值（如洪峰流量、特征水位等）的因素主要 是非区域性因素（如流域面积、河床下切深度等）时，则该 特征值不随地理坐标而连续变化，就无法作出它的等值线图；
对于同时受区域性和非区域性两种因素影响的特征值（如年 径流总量等），在消除非区域性的影响后，才能得出该特征 值的地理分布规律。
工程水文及水利计算-第15讲
第十章 水库兴利调节计算
（分2讲）
第十一章 水电站的水能计算
（分2讲）
第十二章 水库防洪计算
（分2讲）
第七章 目录
第七章 流域产流、汇流计算 概述 7-1 降雨径流要素的分析计算 7-2 流域产流分析与计算 7-3 流域汇流计算
1、地面径流的汇流计算
7-3 流域汇流计算
➢ 瞬时单位线法
瞬时单位线：是在瞬时(无限小的时段内)，流域上均匀 的单位地面净雨所形成的地面径流过程线，通常以 u(0,t)或u(t)表示。
Wi K iQi
K i ——第 i 个水库的蓄泄系数， i 1,2, , n 。
1、地面径流的汇流计算
7-3 流域汇流计算
➢ 瞬时单位线法
图 7-24 纳希模型示意图
瞬时单位线的数学模型
将流域上的地面净雨过程 h（t）作为第一个线性水库的入流，其出流
量为 Q1（t），则该水库 dt 时段的水量平衡方程及蓄泄方程为
➢ 瞬时单位线法 将瞬时单位线转换成无因次时段单位线
即图 7-28 中的 ut,t 1,u(t,t)2 , 这些 ut, t 又构成一个新的图形，称作时段为 t 的无
因次时段单位线，如图 7-29 所示，其纵坐标之和 u(t,t) 1。
图 7-28 瞬时单位线 S 曲线
二阶原点矩来计算参数 n，K 较为简便。计算公式如下：
K
M
2
Q
M
2
h
M
1
Q
M
1
h
M
1
Q
M
1
h
（7—48）
n
M
1
工程水文与水利计算(武大版教材)
工程水文与水利计算(武大版教材)第六章 设计年径流及径流随机模拟第一节 设计年径流分析计算的目的和内容在一定时段内，通过河流某一断面的累积水量称径流量，记作W(m 3)；也可以用时段平均流量Q 函(m 3／s)或流域径流深R (mm)来表示。
径流量与流量的关系为： T Q W ∆⋅= (8—1)式中T ∆⋅——计算时段，s 。
根据工程设计的需要，T ∆⋅可分别采用年、季或月。
则其相应的径流分别称为年径流、季径流或月径流。
其中年径流及其时程分配形式对水利水电工程的规划设计尤为重要。
本章重点介绍年径流的分析计算，较短时段径流的分析计算。
可以参照进行。
一、径流特性河川径流具有如下的一些特性：1。
径流的季节分配河川径流的主要来源为大气降水。
降水在年内分配是不均匀的，有多雨季节和少雨季节，径流也随之呈现出丰水期和枯水期，或汛期与非汛期。
最大日径流量较之最小日径流量，有时可达几倍到几十倍。
2．径流的地区分布河川径流的地区性差异非常明显，这也和雨量分布密切相关。
多雨地区径流丰沛，少雨地区径流较少。
我国的丰水带。
包括东南和华南沿海，云南西部和西藏东部，年径流深在1000mm 以上。
我国的少水带，包括东北西部，内蒙古、宁夏、甘肃大部和新疆西北部，年径流深在10—50mm 之间；而许多沙漠地区为干涸带。
年径流深不足10mm 。
3。
径流的周期性绝大多数河流以年为周期的特性非常明显。
在一年之内，丰水期和枯水期交替出现，周而复始。
又因特殊的自然地理环境或人为影响，在一年的主周期中，也会产生一些较短的特殊周期现象。
例如，冰冻地区在冰雪融解期间，白昼升温，融解速度加快，径流较大；夜间相反，呈现出以锯齿形为特征的径流日周期现象。
又如担任调峰任务的水电站下游，在电力负荷高峰期间，加大下泄流量，峰期过后。
减小下泄流量，也会出现以日为周期的径流波动现象。
在实测年径流系列中，往往发现连续丰水段或连续枯水段交替出现的现象，连续2—3年年径流偏丰或偏枯的现象极为常见；连续3—5年也不罕见，有的甚至超过10年以上。
工程水文与水利计算
《工程水文与水利计算》自学指导书一、说明1、课程的性质、地位和任务本课程是水利水电工程专业的重要课程之一。
本课程是一门应用广泛、实用性强的学科，主要介绍水文学的基本知识、水文计算和水利计算的基本原理和方法。
其教学目的和任务是通过理论教学和实践教学，使学生全面系统地掌握水文计算和水利计算的原理和方法，为将来从事水利水电规划设计工作打下一定的理论基础。
2、课程教学的基本要求通过本课程的学习，要求学生掌握水文频率计算及水文相关分析等水文统计基本知识，掌握设计年径流计算的基本方法；掌握由流量资料推求设计洪水、由暴雨资料推求设计洪水的计算方法，小流域推求设计洪水的计算方法；掌握兴利调节计算、防洪调节计算、水能计算的原理与计算方法。
二、自学内容第一章绪论主要内容：①几个基本概念：水体、水文、水资源、水文学、工程水文学；②工程水文与水利计算的研究对象、研究内容；③工程水文与水利计算在水利工程的规划设计、施工、运行管理阶段的主要任务。
思考题：1、水文计算与水利计算的主要研究内容是什么？2、本课程在水利工程的规划设计、施工、运行管理阶段的任务是什么？第二章水循环及径流形成第一节水循环及水量平衡主要内容：①水循环、大循环和小循环；②地球水量平衡方程；③流域水量平衡方程。
第二节河流与流域主要内容：①河流分段、长度、弯曲系数、河网密度；②水系干、支流及水系形态；③流域自然地理特征。
第三节降水、蒸发、下渗①流域平均降水量计算；②水面蒸发量、陆面蒸发计算；下渗率、下渗能力。
第四节径流与径流形成过程主要内容：①径流的表示方法；影响径流的因素②径流形成过程。
本章重点：1、水量平衡方程、流域自然地理特征、水面蒸发量计算；2、流域平均降水量计算；3、径流的表示方法；影响径流的因素、径流形成过程。
基本要求：掌握水量平衡方程、影响径流的因素、径流的表示方法及计算、由洪水过程求径流总量和径流深思考题：1、何谓自然界的水循环？产生水循环的原因是什么？2、何谓水量平衡原理？3、影响径流的因素有哪些？分别是如何影响径流的？计算题：1、径流的表示方法之间的换算；2、由洪水过程求径流总量和径流深；第三章水文测验与水文资料收集第一节水文测站主要内容：水文测站的任务，水文站的设立。
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经验方法
在湿润地区，当设计标准较高，设计暴雨量较大， 在湿润地区，当设计标准较高，设计暴雨量较大，Pa 的作用相对较小。由于雨水充沛土壤经常保持湿润情况， 的作用相对较小。由于雨水充沛土壤经常保持湿润情况， 为了安全和简化，可取Pa,p=Im。 为了安全和简化，可取
8-5 由设计暴雨推求设计洪水
1、设计Pa的计算 设计 设计暴雨发生时流域的土壤湿润情况是未知的， 设计暴雨发生时流域的土壤湿润情况是未知的，可能很 ），也可能很湿 ），所以设计暴雨可 干（Pa=0），也可能很湿（Pa=Im），所以设计暴雨可 ），也可能很湿（ 与任何P 相遭遇， 与任何 a值（0≤Pa≤Im）相遭遇，这是属于随机变量的 遭遇组合问题。 遭遇组合问题。目前生产上常用下述三种方法求设计条 件下的土壤含水量，即设计P 件下的土壤含水量，即设计 a。
时段（d） 雨量 x（mm） 1 13.8 2 6.1 3 20.0 4 0.2 5 0.9
63.5 44.1
6 63.5
7 44.1
合计 148.6
70 60 降雨量/mm 50 40 30 20 10 0 1 2 3 4 时间/日 5 13.8 6.1 0.2 0.9 20
6
7
8-4 设计暴雨时空分配的计算
8-4 设计暴雨时空分配的计算
1、设计暴雨时程分配的计算 典型暴雨过程的选择和概化 比较容易发生 首先是从量上来考虑 是从量上来考虑， 首先是从量上来考虑，应使典型暴雨的雨量接近设计 暴雨的雨量； 暴雨的雨量； 其次是要使所选典型的雨峰个数、主雨峰位置和 是要使所选典型的雨峰个数 其次是要使所选典型的雨峰个数、主雨峰位置和实际 降雨时数是大暴雨中常见的情况 是大暴雨中常见的情况， 降雨时数是大暴雨中常见的情况，即这种雨型在大暴 雨中出现的次数较多。 雨中出现的次数较多。
[例题 —1]已求得某流域百年一遇 、3d、7d设计暴雨分别为 例题8— 已求得某流域百年一遇 已求得某流域百年一遇1d、 、 设计暴雨分别为 例题 108mm、182mm、270mm。经对流域内各次大暴雨资料分析比较 、 、 。 选定暴雨核心部分出现较迟的1993年的一次大暴雨作为典型， 年的一次大暴雨作为典型， 后，选定暴雨核心部分出现较迟的 年的一次大暴雨作为典型 其暴雨过程如表。按同频率控制放大法推求设计暴雨过程。 其暴雨过程如表。按同频率控制放大法推求设计暴雨过程。
8-4 设计暴雨时空分配的计算
1、设计暴雨时程分配的计算 典型暴雨过程的选择和概化 所谓对工程不利 例如淮河上游1975年8月在河南发生的一场特大暴雨， 月在河南发生的一场特大暴雨， 例如淮河上游 年 月在河南发生的一场特大暴雨 简称“75·8暴雨”，历时5天，板桥站总雨量1451.0 简称“ 暴雨” 历时 天 板桥站总雨量 暴雨 mm，其中 天为 1422.4 mm，雨量大而集中，且主峰 ，其中3天为 ，雨量大而集中， 在后，曾引起两座大中型水库和不少小型水库失事。 在后，曾引起两座大中型水库和不少小型水库失事。 因此，该地区进行设计暴雨计算时，常选作暴雨典型。 因此，该地区进行设计暴雨计算时，常选作暴雨典型。
8-4 设计暴雨时空分配的计算
1、设计暴雨时程分配的计算 方法：典型暴雨同倍比放大法和同频率放大法。 方法：典型暴雨同倍比放大法和同频率放大法。 典型暴雨过程的选择和概化 有实测资料情况下 （1）要考虑所选典型暴雨的分配过程应是设计条件下 比较容易发生的； 比较容易发生的； 要考虑是对工程不利的。 （2）要考虑是对工程不利的。
8-4 设计暴雨时空分配的计算
1、设计暴雨时程分配的计算 典型暴雨过程的选择和概化 所谓对工程不利 一是指雨量比较集中，例如七天暴雨特别集中在三天， 一是指雨量比较集中，例如七天暴雨特别集中在三天， 三天暴雨特别集中在一天等； 三天暴雨特别集中在一天等； 二是指主雨峰比较靠后。 二是指主雨峰比较靠后。这样的降雨分配过程所形成的 洪水洪峰较大且出现较迟，对水库安全将是不利的。 洪水洪峰较大且出现较迟，对水库安全将是不利的。
计算典型暴雨各历时雨量： 计算典型暴雨各历时雨量： x典，d = 63.5mm ； x典，d = 108.5 mm ； x典，d = 148.6 mm 7 1 3 计算各时段放大倍比： 计算各时段放大倍比： 大倍比 最大 1 天的放大倍比 最大 3 天的其余 2 天的放大倍比 最大 7 天的其余 4 天的放大倍比
K 1−3 = K 3− 7 =
8-4 设计暴雨时空分配的计算
[例题 —1]已求得某流域百年一遇 、3d、7d设计暴雨分别为 例题8— 已求得某流域百年一遇 已求得某流域百年一遇1d、 、 设计暴雨分别为 例题 108mm、182mm、270mm。经对流域内各次大暴雨资料分析比较 、 、 。 选定暴雨核心部分出现较迟的1993年的一次大暴雨作为典型， 年的一次大暴雨作为典型， 后，选定暴雨核心部分出现较迟的 年的一次大暴雨作为典型 其暴雨过程如表。按同频率控制放大法推求设计暴雨过程。 其暴雨过程如表。按同频率控制放大法推求设计暴雨过程。
8-4 设计暴雨时空分配的计算
2、设计暴雨的地区分布 实际工作中， 实际工作中，一般先对已有 实测大暴雨资料的地区组成 进行分析， 进行分析，了解暴雨中心经 常出现的位置，并统计A库 常出现的位置，并统计 库 以上和区间暴雨所占的比重 等，作为选择设计暴雨地区 分布的依据， 分布的依据，再从工程规划 设计的安全与经济考虑， 设计的安全与经济考虑，选 定一种可能出现且偏于不利 定一种可能出现且偏于不利 的暴雨面分布形式， 的暴雨面分布形式，进行设 计暴雨的模拟放大。 计暴雨的模拟放大。
典型分配 2.9 3.4 3.9 5.2 10.5 44.1 8.7 6.1 5.0 4.0 3.3 2.9 （％） 设计暴雨 8.8 10.3 11.7 15.8 31.8 133.6 26.4 18.5 15.2 12.1 10.0 8.8
8-4 设计暴雨时空分配的计算
2、设计暴雨的地区分布 在推求防洪断面B以上流 在推求防洪断面 以上流 域的设计暴雨时， 域的设计暴雨时，必须分 成两部分， 成两部分，一部分来自防 洪水库A以上流域的暴雨， 洪水库 以上流域的暴雨， 以上流域的暴雨 另一部分来自AB区间上 另一部分来自 区间上 的暴雨。 的暴雨。
8-4 设计暴雨时空分配的计算
1、设计暴雨时程分配的计算 设计暴雨时程分配计算 选定了典型暴雨过程后，就可用同频率设计暴雨量控 选定了典型暴雨过程后，就可用同频率设计暴雨量控 制方法，对典型暴雨分段进行缩放。 制方法，对典型暴雨分段进行缩放。 不同时段控制放大时，控制时段划分不宜过细， 不同时段控制放大时，控制时段划分不宜过细，一般 控制。 以1、3、7d控制。 、 、 控制 暴雨的时程分配， 对暴雨核心部分 24h 暴雨的时程分配，时段划分视流 域大小及汇流计算所用的时段而定，一般取2、 、 、 域大小及汇流计算所用的时段而定，一般取 、4、6、 12、24h 控制。 控制。 、
8-4 设计暴雨时空分配的计算
[例题 —1]已求得某流域百年一遇 、3d、7d设计暴雨分别为 例题8— 已求得某流域百年一遇 已求得某流域百年一遇1d、 、 设计暴雨分别为 例题 108mm、182mm、270mm。经对流域内各次大暴雨资料分析比较 、 、 。 选定暴雨核心部分出现较迟的1993年的一次大暴雨作为典型， 年的一次大暴雨作为典型， 后，选定暴雨核心部分出现较迟的 年的一次大暴雨作为典型 其暴雨过程如表。按同频率控制放大法推求设计暴雨过程。 其暴雨过程如表。按同频率控制放大法推求设计暴雨过程。
8-4 设计暴雨时空分配的计算
1、设计暴雨时程分配的计算 典型暴雨过程的选择和概化 无实测资料情况下 借用邻近暴雨特性相似流域的典型暴雨过程， 邻近暴雨特性相似流域 可借用邻近暴雨特性相似流域的典型暴雨过程，或引 用各省（ 暴雨洪水图集中按地区综合概化得出的 用各省（区）暴雨洪水图集中按地区综合概化得出的 典型概化雨型（一般以百分比表示） 典型概化雨型（一般以百分比表示）来推求设计暴雨 的时程分配。 的时程分配。
工程水文及水利计算
门宝辉 可再生能源学院
提
纲
第一章 绪论 第二章 水循环及径流形成 水文资料的观测、 第三章 水文资料的观测、收集与处理 第四章 水文统计基本知识 第五章 设计年径流及径流随机模拟 第六章 由流量资料推求洪水 流域产、 第七章 流域产、汇流计算 第八章 由暴雨资料推求设计洪水 第九章 水文预报 第十章 水库兴利调节计算 第十一章 水电站的水能计算 第十二章 水库防洪计算
8-4 设计暴雨时空分配的计算
2、设计暴雨的地区分布 同频率控制法
对防洪断面B以上流域的面雨量 对防洪断面 以上流域的面雨量 和区间AB面积上的面雨量分别 和区间 面积上的面雨量分别 进行频率计算， 进行频率计算，求得各自的设 计面雨量x 计面雨量xBp、xABp。按同频率 原则考虑，采取防洪断面B以上 原则考虑，采取防洪断面 以上 流域发生指定频率p的设计面暴 流域发生指定频率 的设计面暴 雨量时，区间AB面积上也发生 雨量时，区间 面积上也发生 同频率暴雨， 同频率暴雨，水库以上流域则 为相应雨量（其频率不定） 为相应雨量（其频率不定）
40% 36 30% 33% 37% 27 27 30 30 34 34 0% 0 0 36 303
60% 55
55
8-4 设计暴雨时空分配的计算
设计及典型暴雨的时程分配见下表。 最大 24h 设计及典型暴雨的时程分配见下表。
项目 时段序号 1 2 3 设计暴雨的时段（2h）雨量过程 4 5 6 7 8 9 10 11 12 24h 全日 雨量 100 303