工程水文学 BasicHydrology (HYDR 310)-Lecture1
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工程水文学1~2章
第一章
绪论
1.2 水的储量与分布
第一章
绪论
水文学的分类：庞大的学科体系 研究对象（河川水文学、湖泊水文学、水 文气象学等） 研究内容（水文测验学、水文学原理、水 文预报等） 新理论、新技术（遥感水文学、模糊水文 学、同位素水文学等）
现代水文学的研究框架
基础理论
水循环过程与原理 水文确定性理论 水文不确定性理论
2.3 工程水文学的研究方法
成因分析法 成因规律
统计规律
数理统计法
地区相似规律
地理综 合法
水文学的发展
水文学萌芽与古典时期(远古～公元1400） 最早的水位觀測是在中國的黃河和埃及的尼羅河開始的。 約公元前22世紀，中國傳說中的大禹治水，已「隨山刊木」 (以樹木標記水位)，觀測河水漲落。 殷代(公元前13~前11世紀)又開始有描述雨情和占卜預測 洪水的記載。 戰國時的慎到(公元前395~前315年)曾在黃河龍門流浮竹 觀察水流速度； 李冰設於都江堰的「石人」觀測水位。秦代(公元前221~ 前206年)建立了報雨制度； 西漢後期(公元前77~前37年)創造了雨量筒，開始降雨的 定量觀測；西漢元始四年(公元4年)對黃河泥沙進行過觀 測論述； 隋朝(公元581~618年)設立「水則」觀測水位。
参考书 1. 左其亭,王中根.现代水文学[M].郑州:黄河 水利出版社, 2002. 2. 芮孝芳.水文学原理[M].北京:中国水利水 电出版社, 2004 3. Chow V T, Maidment D R, Mays L W. Applied Hydrology [M]. New York: Mc Graw Hill, 1988.
流域形状系数：流域平均宽度与流域长度的比值
r ＝ B / L＝ F / L
工程水文学基础--注册土木工程师
7.3 水文测验与水文资料收集
7.3.5 水文调查 水文调查分为：流域调查、洪水与暴雨调查、水 量调查、其他专项调查等。 洪水调查： 对历史上大洪水的调查工作，包括调查洪水痕迹、 洪水发生的时间、洪水痕迹的高程等；对调查成 果进行分析，推算洪水总量、洪峰流量、洪水过 程及重现期，最后写出调查报告。 枯水调查： 为了正确拟定设计最低通航水位，取得枯水资料 具有重要意义。枯水调查的主要目的是取得历史 上曾发生的最枯水位。
7.3 水文测验与水文资料收集
7.3.1.2 水文站网
水文测站在地理上的分布网称为水文站网。 单个水文测站观测到的水文资料，只能代 表站址处的水文情况。在流域内的一些适 当地点设站观测，对所得水文资料进行整 理分析，就可以内插出流域内任何地点的 水文要素的特征值，这就是水文站网的作 用。
7.3 水文测验与水文资料收集
式中 A——过水断面面积，dA为A内的单元面积，m2； v——垂直于dA的流速，m/s； B——水面宽度，m； H——水深，m。
7.3 水文测验与水文资料收集
7.3.3.1 流速仪法测流原理
流速仪法测流，就是将过水断面划分为若干 部分，用普通测量方法测算出各部分断面的 面积，用流速仪施测流速并计算出各部分面 积上的平均流速，两者的乘积，称为部分流 量。 各部分流量的和为全断面的流量。
闭合流域任意时段水量平衡方程为：
P E R S
（7.2.10)
P —时段内的降水量（mm）； E—时段内的蒸发量（mm）； R—时段内的流域出口断面径流量（mm）； △S—时段内该流域的蓄水变量（mm）；
7.2 水文循环与径流形成
闭合流域多年平均情况，其水量平衡方程为：
E PR
工程水文学第一章 绪论
如：设计年径流、设计洪水、固体径流（泥沙）。
⑵ 施工阶段
提供施工期设计洪水及中、短期水文预报。
①为临时性建筑物如围堰、引水隧洞或渠道等， 提供整个施工期的天然来水情势预报（水文计算）；
②为日常工作的安排提供近期（如几天内）确切 的水情预报（水文预报）。
⑶水利工程管理运营阶段
水文计算的长期平均情势与水文预报短期水 情相结合，确定最经济合理的调度方式，是建 成的工程充分发挥作用
2、工程水文学(Engineering Hydrology)：
工程水文学是应用水文知识于工程建设的一门 学科。主要内容包括水文计算和水文预报。
二、水文计算的任务 估算在规划设计阶段和施工运行期间可能出现的水 文设计特征值及其在时间和空间上的分布。
⑴规划设计阶段 提出作为工程设计依据的水文特征值。
第二节 水文现象基本规律及其研究方法
1. 水文现象的确定性规律
水文现象的发生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。
研究方法：成因分析法
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。
例： ①水文预报。 ②利用暴雨资料推求设计洪水。
例： ①多年平均降雨量等值线图、变差系数等值线图。 ②推求小流域设计洪水的经验公式。
4、课程内容及要求
⑴内容
⑵要求 ①熟练应用计算器 ②熟练应用Excel
工程水文学第一章 绪论
第一章 绪论 主要内容： 1 、工程水文学 2 、水文计算的任务 3 、水文现象的基本规律及其研究方法 4 、课程内容及要求
第一节 水文计算的研究内容
一、工程水文学(Engineering Hy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。
⑵ 施工阶段
提供施工期设计洪水及中、短期水文预报。
①为临时性建筑物如围堰、引水隧洞或渠道等， 提供整个施工期的天然来水情势预报（水文计算）；
②为日常工作的安排提供近期（如几天内）确切 的水情预报（水文预报）。
⑶水利工程管理运营阶段
水文计算的长期平均情势与水文预报短期水 情相结合，确定最经济合理的调度方式，是建 成的工程充分发挥作用
2、工程水文学(Engineering Hydrology)：
工程水文学是应用水文知识于工程建设的一门 学科。主要内容包括水文计算和水文预报。
二、水文计算的任务 估算在规划设计阶段和施工运行期间可能出现的水 文设计特征值及其在时间和空间上的分布。
⑴规划设计阶段 提出作为工程设计依据的水文特征值。
第二节 水文现象基本规律及其研究方法
1. 水文现象的确定性规律
水文现象的发生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。
研究方法：成因分析法
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。
例： ①水文预报。 ②利用暴雨资料推求设计洪水。
例： ①多年平均降雨量等值线图、变差系数等值线图。 ②推求小流域设计洪水的经验公式。
4、课程内容及要求
⑴内容
⑵要求 ①熟练应用计算器 ②熟练应用Excel
工程水文学第一章 绪论
第一章 绪论 主要内容： 1 、工程水文学 2 、水文计算的任务 3 、水文现象的基本规律及其研究方法 4 、课程内容及要求
第一节 水文计算的研究内容
一、工程水文学(Engineering Hy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。
工程水文学课程设计说明书
........................................................................................................................................................... 1
第一章 概况 ................................................................................................................................................... 3 1.1 自然地理概况 ......................................................................................................................................... 3 1.2 基本资料 ................................................................................................................................................ 4 1.2.1 径流 .................................................................................................................................................. 4 1.2.2 洪水 .................................................................................................................................................. 4 1.2.3 蒸发 .................................................................................................................................................. 4 1.2.4 用水 .................................................................................................................................................. 6 第二章 年径流分析计算 ............................................................................................................................... 8 2.1 资料审查 ................................................................................................................................................. 8 2.1.1 可靠性分析 ...................................................................................................................................... 8 2.1.2 一致性分析 ...................................................................................................................................... 8 2.1.3 代表性分析 ...................................................................................................................................... 9 2.2 设计年径流的计算 ................................................................................................................................. 9 2.2.1 年径流频率分析 ............................................................................................................................ 10 2.2.2 对实测径流年内变化过程分析 .................................................................................................... 10 第三章 设计洪水计算 ................................................................................................................................. 12 3.1 资料审查 ............................................................................................................................................... 12 3.1.1 可靠性审查 .................................................................................................................................... 12 3.1.2 一致性审查 .................................................................................................................................... 12 3.1.3 代表性审查 .................................................................................................................................... 13 3.2 特大洪水的处理 ................................................................................................................................... 13 3.3 设计洪水分析 ....................................................................................................................................... 14 3.3.1 进行洪峰流量频率曲线的绘制 .................................................................................................... 14 3.3.2 夕昌水库洪峰流量分析成果表和不同历时洪量分析成果表 .................................................... 14 3.4 成果合理性分析 ................................................................................................................................... 15 3.5 设计洪水过程线 ................................................................................................................................... 15
第一章 概况 ................................................................................................................................................... 3 1.1 自然地理概况 ......................................................................................................................................... 3 1.2 基本资料 ................................................................................................................................................ 4 1.2.1 径流 .................................................................................................................................................. 4 1.2.2 洪水 .................................................................................................................................................. 4 1.2.3 蒸发 .................................................................................................................................................. 4 1.2.4 用水 .................................................................................................................................................. 6 第二章 年径流分析计算 ............................................................................................................................... 8 2.1 资料审查 ................................................................................................................................................. 8 2.1.1 可靠性分析 ...................................................................................................................................... 8 2.1.2 一致性分析 ...................................................................................................................................... 8 2.1.3 代表性分析 ...................................................................................................................................... 9 2.2 设计年径流的计算 ................................................................................................................................. 9 2.2.1 年径流频率分析 ............................................................................................................................ 10 2.2.2 对实测径流年内变化过程分析 .................................................................................................... 10 第三章 设计洪水计算 ................................................................................................................................. 12 3.1 资料审查 ............................................................................................................................................... 12 3.1.1 可靠性审查 .................................................................................................................................... 12 3.1.2 一致性审查 .................................................................................................................................... 12 3.1.3 代表性审查 .................................................................................................................................... 13 3.2 特大洪水的处理 ................................................................................................................................... 13 3.3 设计洪水分析 ....................................................................................................................................... 14 3.3.1 进行洪峰流量频率曲线的绘制 .................................................................................................... 14 3.3.2 夕昌水库洪峰流量分析成果表和不同历时洪量分析成果表 .................................................... 14 3.4 成果合理性分析 ................................................................................................................................... 15 3.5 设计洪水过程线 ................................................................................................................................... 15
工程水文学课件 河海大学
“山水之乐”的具体化。3．第三段同样是写“乐”，但却是写的游人之乐，作者是如何写游人之乐的？明确：“滁人游”，前呼后应，扶老携幼，自由自在，热闹非凡；“太守宴”，溪深鱼肥，泉香酒洌，美味佳肴，应有尽有；“众宾欢”，投壶下棋，觥筹交错，说说笑笑，无拘无束。如此勾画了游人之乐。4．作者为什么要在第三段写游人之乐？明确：写滁人之游，
美。目标导学七：探索文本虚词，把握文言现象虚词“而”的用法用法
文本举例表并列
1.蔚然而深秀者；2.溪深而鱼肥；3.泉香而酒洌；4.起坐而喧哗者表递进
1.而年又最高；2.得之心而寓之酒也表承接
1.渐闻水声潺潺，而泻出于两峰之间者；2.
若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝；3.野芳发而幽香，佳木秀而繁阴；4.水落而石出者；5.临溪而渔；6.太守归而宾客从也；7.人知从太守游而乐表修饰
描绘出一幅太平祥和的百姓游乐图。游乐场景映在太守的眼里，便多了一层政治清明的意味。太守在游人之乐中酒酣而醉，此醉是为山水之乐而醉，更是为能与百姓同乐而醉。体现太守与百姓关系融洽，“政通人和”才能有这样的乐。5．第四段主要写了什么？明确：写宴会散、众人归的情景。目标导学五：深入解读，把握作者思想感情思考探究：作者以一个“乐”字
当的讲解引导。目标导学三：结合注释，翻译训练1．学生结合课下注释和工具书自行疏通文义，并画出不解之处。【教学提示】节奏划分与明确文意相辅相成，若能以节奏划分引导学生明确文意最好；若学生理解有限，亦可在解读文意后把握节奏划分。2．以四人小组为单位，组内互助解疑，并尝试用“直译”与“意译”两种方法译读文章。3．教师选择疑难句或值得 翻译的句子，请学生用两种翻译方法进行翻译。翻译示例：若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝，晦明变化者，山间之朝暮也。野芳发而幽香，佳木秀而繁阴，风霜高洁，水落而石出者，山间之四时也。直译法：那太阳一出来，树林里的雾气散开，云雾聚拢，山谷就显得昏暗了，朝则自暗而明，暮则自明而暗，或暗或明，变化不一，这是山间早晚的景色。野花开放，有一 股清幽的香味，好的树木枝叶繁茂，形成浓郁的绿荫。天高气爽，霜色洁白，泉水浅了，石底露出水面，这是山中四季的景色。意译法：太阳升起，山林里雾气开始消散，烟云聚拢，山谷又开始显得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而暗，如此暗明变化的，就是山中的朝暮。春天野花绽开并散发出阵阵幽香，夏日佳树繁茂并形成一片浓荫，秋天风高气爽，霜色洁白，冬 日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季。【教学提示】翻译有直译与意译两种方式，直译锻炼学生用语的准确性，但可能会降低译文的美感；意译可加强译文的美感，培养学生的翻译兴趣，但可能会降低译文的准确性。因此，需两种翻译方式都做必要引导。全文直译内容见《我的积累本》。目标导学四：解读文段，把握文本内容1．赏析第一段，说说本文是如何引
美。目标导学七：探索文本虚词，把握文言现象虚词“而”的用法用法
文本举例表并列
1.蔚然而深秀者；2.溪深而鱼肥；3.泉香而酒洌；4.起坐而喧哗者表递进
1.而年又最高；2.得之心而寓之酒也表承接
1.渐闻水声潺潺，而泻出于两峰之间者；2.
若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝；3.野芳发而幽香，佳木秀而繁阴；4.水落而石出者；5.临溪而渔；6.太守归而宾客从也；7.人知从太守游而乐表修饰
描绘出一幅太平祥和的百姓游乐图。游乐场景映在太守的眼里，便多了一层政治清明的意味。太守在游人之乐中酒酣而醉，此醉是为山水之乐而醉，更是为能与百姓同乐而醉。体现太守与百姓关系融洽，“政通人和”才能有这样的乐。5．第四段主要写了什么？明确：写宴会散、众人归的情景。目标导学五：深入解读，把握作者思想感情思考探究：作者以一个“乐”字
当的讲解引导。目标导学三：结合注释，翻译训练1．学生结合课下注释和工具书自行疏通文义，并画出不解之处。【教学提示】节奏划分与明确文意相辅相成，若能以节奏划分引导学生明确文意最好；若学生理解有限，亦可在解读文意后把握节奏划分。2．以四人小组为单位，组内互助解疑，并尝试用“直译”与“意译”两种方法译读文章。3．教师选择疑难句或值得 翻译的句子，请学生用两种翻译方法进行翻译。翻译示例：若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝，晦明变化者，山间之朝暮也。野芳发而幽香，佳木秀而繁阴，风霜高洁，水落而石出者，山间之四时也。直译法：那太阳一出来，树林里的雾气散开，云雾聚拢，山谷就显得昏暗了，朝则自暗而明，暮则自明而暗，或暗或明，变化不一，这是山间早晚的景色。野花开放，有一 股清幽的香味，好的树木枝叶繁茂，形成浓郁的绿荫。天高气爽，霜色洁白，泉水浅了，石底露出水面，这是山中四季的景色。意译法：太阳升起，山林里雾气开始消散，烟云聚拢，山谷又开始显得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而暗，如此暗明变化的，就是山中的朝暮。春天野花绽开并散发出阵阵幽香，夏日佳树繁茂并形成一片浓荫，秋天风高气爽，霜色洁白，冬 日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季。【教学提示】翻译有直译与意译两种方式，直译锻炼学生用语的准确性，但可能会降低译文的美感；意译可加强译文的美感，培养学生的翻译兴趣，但可能会降低译文的准确性。因此，需两种翻译方式都做必要引导。全文直译内容见《我的积累本》。目标导学四：解读文段，把握文本内容1．赏析第一段，说说本文是如何引
词汇表_工程水文学
水文学（hydrology）研究存在于大气层中、地球表面和地壳内部各种形态水在水量和水质上的运动、变化、分布以及与环境及人类活动之间相互联系和作用的学科。
是地球物理学和自然地理学的一个分支。
按研究范围分，有水文气象学、陆地水文学、海洋水文学、地下水文学等。
他与水利水电工程及其他与水有关的建设事业有密切联系，直接为综合利用水资源和环境保护服务工程水文学（engineering hydrology）亦称“应用水文学”。
水文学的一个分支。
应用水文学的基础理论和方法，研究水域水的控制和利用分析水文要素的变化和水量分布的规律，为工程规划、设计、施工和管理提供水文计算和预报的依据。
主要内容有：水文测验、水文计算、水文预报和水源保护等。
水文手册（hydrologic manual）根据区域水文资料及综合分析成果而汇编的工具书。
主要包括各种水文特征值的等值线图、分区成果表、关系曲线、计算公式及简要的计算方法等。
可供水利工程技术人员、农业科技人员在水文计算方面的参考，为小型水利工程的设计和农田水利规划等提供参考的水文数据。
有的水文手册还附有水文特征值的历年统计成果表。
历史洪水（historical flood）历史上曾发生过的大洪水或特大洪水。
在中国一般指水文站有系统观测资料以前发生的。
调查历史洪水的痕迹、涨落过程、发生的年份和量测历史洪水痕迹的高程、过水断面面积，借以推算历史洪水的洪峰流量，估算其洪水总量及发生的重现期，供洪水频率计算使用或直接作为工程设计的依据。
对于提高洪水频率计算成果的精度有重要作用。
洪水总量（flood volume）简称“洪量”。
洪水在一定历时内从流域出口断面流出的总水量。
一般以计。
在降雨径流预报中常计算一次降雨所形成的一次洪水总量，可由本次洪水过程线的流量起涨时刻至退水段上终止时刻之间的面积来求得。
在水文计算中有时需要统计某一时段的最大洪水总量（如一天最大、三天最大洪水总量等），通过频率计算，求得各种事端最大的设计洪水总量，据此推求设计洪水过程线，作为水库调洪算的依据。
工程水文学讲义
邱大洪，海岸和近海工程专家，1991年当选 中国科学院院士（学部委员）。1951年毕业于清 华大学土木工程系。现任大连理工大学海岸和近 海工程国家重点实验室学术委员会主任，教授， 港口、海岸及近海工程博士生导师。
1988年被评为国家级有突出贡献的科技专家。先后任国务 院学位委员会科学评议组成员、国家自然科学基金会学科评议 组成员，国家教育部科技委结构与材料工程学部组长。1992年 当选九三学社中央委员；任第八届全国政协委员、第九届全国 政协常委。先后任国际近海力学及极地工程会议流体力学委员 会委员，中国海洋工程学会 中国海洋湖沼学会及中国港口工程 学会理事,辽宁省海洋学会副理事长,《水利学报》、《海洋工 程》、《港口工程》、《海洋通报》等杂志编委。
邱大洪教授是我国海岸和近海工 程学科的开拓者之一。50年代末主 持了当时亚洲最大的渔业基地--大连 渔港的设计工作，1987年，任总工 程师，主持使这座港口具有接纳万吨 级远洋捕捞船能力的扩建设计工作获 得成功。
70年代初作为主要技术负责人，主持了中国第一座现代 化的原油输出港--大连新港码头造型、总体和结构设计，并 任施工现场的设计代表，提出的19个巨型桥墩采用预制沉箱 浮运方案属中国建港史上的首创，该项设计研究获我国科学 大会奖和70年代优秀设计奖。86年为开发中国海南北部湾的 石油资源，牵头和主持的由五所高校联合承担的六五科技攻 关项目“钢筋混凝土多用平台可行性研究”,获86年国家教委 科技进步一等奖。
1/1
水文学(Hydrology)是一门研究水在自然界中运行、
水文学 变化和分布规律的科学。
水文气象学 水文地质学 地表水文学
海洋水文学 陆地水文学 河川水文学 冰川水文学 湖泊水文学 沼泽水文学
第一章 绪论 → (3) 水文学
1988年被评为国家级有突出贡献的科技专家。先后任国务 院学位委员会科学评议组成员、国家自然科学基金会学科评议 组成员，国家教育部科技委结构与材料工程学部组长。1992年 当选九三学社中央委员；任第八届全国政协委员、第九届全国 政协常委。先后任国际近海力学及极地工程会议流体力学委员 会委员，中国海洋工程学会 中国海洋湖沼学会及中国港口工程 学会理事,辽宁省海洋学会副理事长,《水利学报》、《海洋工 程》、《港口工程》、《海洋通报》等杂志编委。
邱大洪教授是我国海岸和近海工 程学科的开拓者之一。50年代末主 持了当时亚洲最大的渔业基地--大连 渔港的设计工作，1987年，任总工 程师，主持使这座港口具有接纳万吨 级远洋捕捞船能力的扩建设计工作获 得成功。
70年代初作为主要技术负责人，主持了中国第一座现代 化的原油输出港--大连新港码头造型、总体和结构设计，并 任施工现场的设计代表，提出的19个巨型桥墩采用预制沉箱 浮运方案属中国建港史上的首创，该项设计研究获我国科学 大会奖和70年代优秀设计奖。86年为开发中国海南北部湾的 石油资源，牵头和主持的由五所高校联合承担的六五科技攻 关项目“钢筋混凝土多用平台可行性研究”,获86年国家教委 科技进步一等奖。
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水文学(Hydrology)是一门研究水在自然界中运行、
水文学 变化和分布规律的科学。
水文气象学 水文地质学 地表水文学
海洋水文学 陆地水文学 河川水文学 冰川水文学 湖泊水文学 沼泽水文学
第一章 绪论 → (3) 水文学
供水水文地质第一、二章讲义_图文
以概率论和数理统计学为基础，通常建立 某种概率模型，探讨水文现象的统计规律。
－ 地理综合法 (Comprehensive Geographic Method)
根据气象要素和其它地理要素的地区性分 布规律，来探讨受其影响的某些水文特征值的 地区变化规律。
我国的研究方法为“多种方法，综合分析， 合理选定”的原则。
1、河流的形成和特征：
接受一定区域内地表水和地下水补给，经 常或间歇地沿着狭长凹地流动的水流称为河流。 它是地球上水文循环的重要路径，也是泥沙、 盐类和化学元素等进入湖泊、海洋的通道。
河流（包括干流、支流）和流域内的湖泊、 沼泽或地下暗河彼此连接组成一个庞大的系统， 称水系，又称河系或河网。
河系的特征(Features of river system)
水文学
Hydrology
• 教材：《水文学》（第四版）黄廷林、 马学尼主编，中国建筑工业出版社。
• 参考书：《工程水文学题库及题解》宋 星原等，中国水利水电出版社。
• 研究地球大气层中和地球表面以及地壳内水的 各种现象的发生和发展规律及其内在联系的学 科。它研究各种水体的形成、循环和分布，水 体的化学成分，生物、物理性质以及对环境的 效应。简单地说，水文学是一门研究水在自然 界中运行变化规律的科学。
【水文习题】
1．使水资源具有再生性的原因是自然界的[ B ] A．径流 B．水文循环 C．降水 D．蒸发
2．水文循环的主要环节是 [ B ]
A．截留、填洼、下渗、蒸发 B．降水、蒸发、渗流、径流 C．截留、下渗、径流、蒸发 D．蒸发、散发、降水、下渗
第二章 水文学的一般概念与水文测验
1、河流和流域 2、河川径流及其表示方法 3、河川径流形成过程及影响径流的因素 4、流域水量平衡 5、水文资料的观测方法与收集 6、水位与流量关系曲线
－ 地理综合法 (Comprehensive Geographic Method)
根据气象要素和其它地理要素的地区性分 布规律，来探讨受其影响的某些水文特征值的 地区变化规律。
我国的研究方法为“多种方法，综合分析， 合理选定”的原则。
1、河流的形成和特征：
接受一定区域内地表水和地下水补给，经 常或间歇地沿着狭长凹地流动的水流称为河流。 它是地球上水文循环的重要路径，也是泥沙、 盐类和化学元素等进入湖泊、海洋的通道。
河流（包括干流、支流）和流域内的湖泊、 沼泽或地下暗河彼此连接组成一个庞大的系统， 称水系，又称河系或河网。
河系的特征(Features of river system)
水文学
Hydrology
• 教材：《水文学》（第四版）黄廷林、 马学尼主编，中国建筑工业出版社。
• 参考书：《工程水文学题库及题解》宋 星原等，中国水利水电出版社。
• 研究地球大气层中和地球表面以及地壳内水的 各种现象的发生和发展规律及其内在联系的学 科。它研究各种水体的形成、循环和分布，水 体的化学成分，生物、物理性质以及对环境的 效应。简单地说，水文学是一门研究水在自然 界中运行变化规律的科学。
【水文习题】
1．使水资源具有再生性的原因是自然界的[ B ] A．径流 B．水文循环 C．降水 D．蒸发
2．水文循环的主要环节是 [ B ]
A．截留、填洼、下渗、蒸发 B．降水、蒸发、渗流、径流 C．截留、下渗、径流、蒸发 D．蒸发、散发、降水、下渗
第二章 水文学的一般概念与水文测验
1、河流和流域 2、河川径流及其表示方法 3、河川径流形成过程及影响径流的因素 4、流域水量平衡 5、水文资料的观测方法与收集 6、水位与流量关系曲线
工程水文学课程规范讲授
主要
参考资料
1. 芮孝芳.《水文学原理》.北京：中国水利水电出版社，2004.
2. 黄锡荃等.《水文学》.高等教育出版社，2005.
3. 陈志恺等.《中国水利百科全书·水文与水资源分册》.北京：中国水利水电出版社，2004。
备注
理论教学部分（按章节顺序填写）学时：8
章
第6章 水文统计
教学目的
和要求
研究河川径流的统计变化规律，预估径流未来的变化趋势，以满足水利水电工程规划、设计、施工和运行管理的需要。要求了解水文频率曲线常用的线型，要掌握P-III型分布曲线和经验频率曲线的性质和计算方法；了解频率曲线参数的估算方法；掌握水文频率计算适线法；了解相关分析的基本概念和方法。
教学手段：1.通过多媒体图片和视频了解水文特点。
2.通过课堂现场翻转互动，达到“以学生为本、师生互动”的目的，充分调动学生的学习积极性和主动性。
本章思考题
1 水资源与水文学有何关系？
2工程水文学与水文学有何联系？主要包括哪两方面的内容？
3 水文现象有那些基本规律和相应的研究方法？
4 工程水文学在水利水电工程建设的各阶段有何作用？
2.启发引导为主，从重知识目标转向重智能目标上转变。
3.线上教学与线下教学相结合，借助网络等方式搭建师生交流和互动的平台。
教学手段：1.通过多媒体图片和视频了解水文特点。
2.通过课堂现场翻转互动，达到“以学生为本、师生互动”的目的，充分调动学生的学习积极性和主动性。
本章思考题
1 一般来说，天然河道的水位流量关系是不稳定的，其主要的影响因素有那些？
2 水文调查为什么特别受重视？
3 洪水调查和暴雨调查可以获得那些资料？
4 水位流量关系曲线的》.北京：中国水利水电出版社，2004.
参考资料
1. 芮孝芳.《水文学原理》.北京：中国水利水电出版社，2004.
2. 黄锡荃等.《水文学》.高等教育出版社，2005.
3. 陈志恺等.《中国水利百科全书·水文与水资源分册》.北京：中国水利水电出版社，2004。
备注
理论教学部分（按章节顺序填写）学时：8
章
第6章 水文统计
教学目的
和要求
研究河川径流的统计变化规律，预估径流未来的变化趋势，以满足水利水电工程规划、设计、施工和运行管理的需要。要求了解水文频率曲线常用的线型，要掌握P-III型分布曲线和经验频率曲线的性质和计算方法；了解频率曲线参数的估算方法；掌握水文频率计算适线法；了解相关分析的基本概念和方法。
教学手段：1.通过多媒体图片和视频了解水文特点。
2.通过课堂现场翻转互动，达到“以学生为本、师生互动”的目的，充分调动学生的学习积极性和主动性。
本章思考题
1 水资源与水文学有何关系？
2工程水文学与水文学有何联系？主要包括哪两方面的内容？
3 水文现象有那些基本规律和相应的研究方法？
4 工程水文学在水利水电工程建设的各阶段有何作用？
2.启发引导为主，从重知识目标转向重智能目标上转变。
3.线上教学与线下教学相结合，借助网络等方式搭建师生交流和互动的平台。
教学手段：1.通过多媒体图片和视频了解水文特点。
2.通过课堂现场翻转互动，达到“以学生为本、师生互动”的目的，充分调动学生的学习积极性和主动性。
本章思考题
1 一般来说，天然河道的水位流量关系是不稳定的，其主要的影响因素有那些？
2 水文调查为什么特别受重视？
3 洪水调查和暴雨调查可以获得那些资料？
4 水位流量关系曲线的》.北京：中国水利水电出版社，2004.
工程水文学
第一章绪论本章重点名词解释水文学（Hydrology）：研究水存在于地球上的大气层中和地球表面以及地壳内的各种现象的发生和发展规律及其内在联系的学科。
包括水体的形成、循环和分布，水体的化学成分，生物、物理性质以及它们对环境的效应等。
陆地水文学（Land Hydrology）：研究陆地上水的分布、运动、转化，化学、生物、物理性质以及水与环境相互关系的学科。
应用水文学（Applied Hydrology）：运用水文学及有关学科的理论和方法，研究解决各种实际水文问题的途径和方法，为工程建设和生产提供水文数据、参数、预报服务的专门应用学科。
工程水文学（Engineering Hydrology）：为水资源开发工程和其他有关工程的规划、设计、施工、管理、运用提供水文依据的学科。
1.1.2、水文现象的基本规律和工程水文学的研究方法一、水文现象的基本规律自然界中的水文现象受到上界面的气象要素（降雨、气温、湿度、太阳辐射和风力）、下垫面因素（地形、地质、地貌、土壤和植被）和人类活动的影响。
表现为（1）周期性（或确定性规律）：地球绕太阳公转，使得各气象要素和植被生长以年为周期变化；太阳黑子的周期爆发使得水文现象呈现多年变化的周期性。
（2）随机性：由于影响水文现象的因素众多，各因素本身（如气象要素）的变化过程除周期性外，还存在着不重复的特点（即随机性），并且互相影响，因此受它们影响的水文现象（特别是长期水文过程）也是不确定的，如任何一条河流在不同年份的流量过程都是不同的，它们在时间上和数量上都不会完全重复。
（3）地区性：同一气候地区位置相近的两条河流，如果它们的地理条件差不多，则其水文现象在一定程度上具有相似性。
实际应用中，当某种水文现象的确定性因素起主要作用时，则确定性规律描述能反映此种水文现象的本质。
同理，随机性亦然。
二、工程水文学的研究方法根据水文现象的基本规律，按不同的条件和要求，工程水文学的研究方法通常可分为三类：成因分析法、数理统计法和地理综合法。
工学工程水文学讲稿
工学工程水文学讲稿工程水文学（讲稿）教师：某某大学水利学院2022年某月Chap.1绪论（2h）一、水文学水是生命之源。
地球上存在着广阔的水体。
1.水体：是指以一定形态存在于自然界中的水的总体。
如大气中的水汽，地面上的河流、湖泊沼泽、海洋和地面下的地下水。
各种水体都有各自的特性和变化规律。
2.水文学：就是研究地球上各种水体的存在、循环、分布和变化规律及其对周围环境相互影响的一门学科。
它分为：河流、湖泊、地下水、海洋、沼泽、冰川。
我们所研究的主要是河流水文学。
3.工程水文学：是一种应用性的学科，即把水文知识应用到水利工程建设的科学。
主要内容为水文计算和水文预报。
二、作用与用途1.规划设计阶段：预估未来几十年甚至上百年内的水文情势（水体的变化规律），确定工程规模、开发方式。
为工程设计提供设计水文数据。
如把河水流量估计过大，就会使工程规模过大，造成资金浪费。
估计过小，水资源不能充分利用，甚至威胁人民生命财产。
2.施工阶段：短期洪水预报。
3.运营管理阶段：调度，防洪，使水利工程发挥最大的工程效益。
三、水文现象的特点水文现象主要受气候、下垫面条件等影响，其特点表现为：1.时间上：周期性；年、月、多年的周期性。
2.空间（地区）上：随机性、不平衡性。
四、研究方法1.成因分析法 2.数理统计法3.地理综合法五、我国水资源状况：1.世界总水量：13860亿km3，淡水：350亿km3。
2.我国：2.8万亿m3，排在巴西、苏联、加拿大、美国、印尼之后，为第六位，人均2670方，是世界人均占有量的1/4。
世界三大危机：资源、人口、环境。
我国水资源地区分布极不平衡，南多北少，长江流域及以南地区，经流总量占全国82%，耕地占38%。
时间上、年内、年际间分配不均。
夏多、冬少，有明显丰、枯年份。
水资源拥有量——富有；开发程度——现代化水平。
六、水文计算主要解决：1.工程使用期间可能出现的符合设计标准的水文过程。
2.各水文特征值大小。
工程水文学
工程水文學第一章緒論自我評量題目習題：1.何謂水文循環？(73年水利技師檢覈)2.試述台灣雨量及雨型之地理分佈(75年公費留考類似題)第二章降水自我評量題目名詞解釋：1.氣旋與反氣旋(5%)(88年中央暨地方機關公務人員升等考試補辦考試水利工程水文學)2.降雨強度-延時-頻率曲線(Rainfall Intensity-Duration-Frequency Curve)(5%)(81年專門職業及技術人員高等考試試題環境工程技師流體力學與水文學) 3.可能最大降雨量(Probable maximum precipitation)(6%)(85年公務人員高等考試三級考試試題水利工程水文學)習題：1.試述降水形成之方式有哪幾種？2.試述最大降雨深度-面積-延時曲線之意義、作用及用途？(70年水利技師檢覈)3.降雨分析要素有五：降雨強度、降雨延時、降雨深度、回歸週期及降雨面積，能建立關係否，試說明之。
(10%)(71年水利高考水文學)4.熱鋒雨及冷鋒雨如何形成？台灣東部為何冬季多雨？(72年水利技師)5.試求分析降雨諸要素彼此間關係(1)降雨強度i與降雨深度P(2)降雨強度i與降雨延時t(含短延時及長延時)(3)降雨強度i與降雨延時t及重現期T(4)降雨深度P與降雨面積A並深述之。
(25%)(84年中央曁地方機關公務人員升等考試補辦考試水利行政、水利工程水文學)6.已知某雨量站回歸週期為5年之降雨強度i與延時t之紀錄如下：假如降雨強度i與延時t關係為i=a / (t+b) 0.66，試決定係數a及b。
(25%)(83年專門職業及技術人員檢覈筆試試題水土保持技師水文學)7.下表為某站1992年7月1日之暴雨資料試回答下列問題：(2)繪累積雨量組體圖(Cumulative rainfall hyetograph)。
(5%)(3)求10分鐘之最大降雨深度及降雨強度。
(5%)(4)求20分鐘之最大降雨深度及降雨強度。
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North America
South America Average
800
1600 730
330
700 300
470
900 430
58.75
56.25 58.90
Oceans
1140
-120
1260
110.53
Global and Continental Water Balance
1800 1600 1400 1200
Surface Hydrology: deals with surface water
Infiltration Percolation
Soil moisture Baseflow
Groundwater Hydrology: deals with ground water This course focuses on “surface hydrology,” but will address the interrelations between surface water and ground water.
Earth Science
Hydrology: the study of waters of the earth Geology: the study of earth settings Geomorphology: the study of river formations Sedimentology: the study of sediment formation Geography: the study of topography Oceanography: the study of oceanic life and phenomena
Hydrologic Cycle
Definition: a continuous recirculatory path involving the waters of the earth between precipitation and the entry into the oceans
Hydrology Subjects
Basic Hydrology (Topic 1)
Hydrologic Processes and Watershed (Part I)
Dr. Xixi (Jack) Wang, P.E.
What is Hydrology?
• Hydrology is an earth science that deals with the waters of the earth
• Globe (from precipitation to the discharge into the oceans) • Continent (Africa, Asia, America, Australia, and Europe) • Country • Region (e.g., Midwest)
• Hydrology can be viewed as the study of the various forms of water from precipitation to its discharge into the ocean
Climatology: the study of climates Meteorology: the study of atmospheric phenomena
Region Antarctica Australia Asia Africa Europe P (mm/a) 110 440 650 740 820 Q (mm/a) E (mm/a) 100 40 240 110 230 10 400 410 630 590 E/P (%) 9.09 90.91 63.08 85.14 71.95
• Water tends to flow along the steepest slope
• The boundary can be delineated using:
۩ a contour map (manually)
۩ a digital elevation model, DEM (computerized)
100
95
110
90
85Biblioteka 809575outlet
60
Watershed Scale
• Small watershed (≤2.5 km2): Rainfall can be assumed to be constant in space and with time • Midsize watershed (≤ 25 km2): Rainfall can be assumed to be constant in space but varying with time • Large watershed (> 25 km2): Rainfall must be considered to vary both in space and with time
Watershed Delineation: Computerized
Widely used algorithm: water in a given cell flows into only one adjacent cell, along the direction of steepest desent
P E Global P Global E
mm/a
1000 800 600 400 200 0
Antarctica Australia Asia Africa Europe North America South America
730 430
What is Watershed?
Watershed: an area that contributes water to a particular common point Watershed outlet: the common point Ridgeline: the boundary of a watershed Drainage network: the interconnected streams, rivers, and man-made ditches within a watershed
• River basin, watershed, catchments
• Field
Water Balance Equation
Precipitation Evaporation
S P Q E
The change in storage (e.g., glaciers, soil, structures) Runoff
Watershed Delineation: Manually
Time-consuming and subjective ! It was commonly used before the computer era.
Watershed Delineation: Computerized
• 30-m National Elevation Dataset (NED): available for the nation’s territory • High-resolution LiDAR (Light Detection and Ranging): various • The area covered by a rater cell is assumed to have one elevation value
What is Water Balance?
Definition: The description of the water that flows in and out of a system, i.e., hydrologic cycle of a system
The system can be:
ridgeline Drainage network
outlet
Watershed Delineation
• The boundary of a watershed is determined by the topography • The ridgeline is perpendicular to the contour lines representing the topography
Global and Continental Water Balance The numbers reported as the water depth, computed as the total volume divided by the corresponding area. For example, for “oceans,” the numbers are the ratios of the water volumes to the total area of the oceans