水文学与水文地质学
水文学与水文地质学复习PPT课件
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第3章 水文统计基本原理和方法
一、概率论及数理统计基本知识
• 水文现象的特性：必然性和偶然性。偶然现象的规律称为统计规律。 • 水文统计的基本方法和内容：
（1）根据已有的资料（样本），进行频率计算，推求指定频率的水文特征 值；（2）研究水文现象之间的统计关系，应用这种关系延长、插补水文特征值 和作水文预报；
n
K xi 1 K yi 1
r
i 1
i 1
n
n
xi x2 yi y2
n
n
K xi 1 2 K yi 1 2
i 1
i 1
i 1
i 1
水文上常采用幂函数、指数函数两种曲线，基本作法是将其转换为直 线，再进行直线回归分析。
21
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第4章 河川径流情势特征值分析与计算
（3）径流深Y 将计算时段内的径流总量平铺在整个流域面
积上所求得的水层深度，以mm为单位。 Y W
1000F
（4）径流模数M (L/s/km2） 流域出口断面流量与流域面积
的比值
M 1000Q
F
（5）径流系数α 某一时段的径流深度与相应的降雨量的比值
α= Y/ P 8
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4、水文测量与信息采集
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② 实测水文系列由最小值组成时（研究枯水流量、 枯水位，发电，灌溉），设计频率标准>50% ，有
T 1 1 P
或：
T(X
xi )
1 P(X
xi )
1
1 P(X
xi )
水文学与水文地质学课件教学配套课件杨维第一章绪论
课堂表现
40%
测验与作业
50%
出勤（纪律）
10%
参考书
● 参考书： 1.工程水文学. 叶守泽主编. 水利电力出版社 2005 2.水文学. 黄廷林.马学尼编 中国建筑工业出版社 2002
3.工程水文学. 王燕生主编. 水利电力出版社 1992
4.水文学. 雒文生主编. 中国建筑工业出版社 5.水文学. 黄锡荃主编. 高等教育出版社 6.工程水文学. 魏永霞主编. 水利电力出版社
研究时段 古水文学、现代水文学
工程水文学
工程水文学 (Engineering hydrology)：
应用于实际工程的水文学。包括有关控制或利 用河川径流所建造的工程，其规划、设计、施工与 运行管理所需要的水文学的知识。
学习的主要任务
二、水文现象特点与研究方法 1.特点:
时程变化 — 周期性与随机性 地区分布 — 相似性与特殊性
各形式的水所占比例
▲ 存在于自然界中不同形式的水所占比例
海洋 13.5亿 97.4%
图中单位为：km3
陆地 3598万 <2.6%
大气 1.3万 <0.001%
地下水 820万
冰盖和冰 川
2750万
河川资源
航航运运
水水资资源源
河河川川 资资源源
淡淡水水 养养殖殖
水水能能 资资源源
我国的河川和海洋都蕴藏着丰富的资源，有待于我们去综合开发和 利用。所有的这些水资源的开发利用，都需要我们进行相应的工程建 设，水文学是我们利用地球丰富水资源的基础。
特
点
：随 机 性
周 期 性
相 似 性
特 殊 性
研究方法
2. 研究方法：
水文学与水文地质学 课件 教学配套课件 杨维 第三章 1基本概念
尚辅教学配套课件
◆ 随机变量(Random variables) ：
随机变量 离散型 连续型
相邻两个随机变量之间，不存在中间值
随机变量的一个有限区间内可以取得任何数值
6/45
例：QX数值表
年份
1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981
6/45
相加定理
概率相加定理：
尚辅教学配套课件
互斥事件 A1，A2，…… An-1，An中，至少有一
个事件出现的概率等于各事件出现的概率之和。
即：
P( A1 A2 An ) P( A1 ) P( A2 ) P( An )
（3-5）
√ 互斥事件：不可能同时发生的事件。 √ 独立事件：彼此发生的概率相互无影响。
3）曲线两端趋于 ±∞，且以x轴为渐近 线。
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其分布函数
正态分布函数： 尚 辅 教 学 配 套 课 件
F ( x) 1
x (xx)2
e 2 2 dx
2
P(x x x ) 68.3% P(x 2 x x 2) 95.4% P(x 3 x x 3) 99.7%
899～700 699～500 499～300
总计
频数 / 年
组内
mi 1 2 3 7 13 18 15 2 1
累积 ∑mi
1 3 6 13 26 44 59 61 62
62 —
频率 / %
组内 累积 △p P
1.6 3.2 4.8 11.3 21.0 29.1 24.2 3.2 1.6
1.6 4.8 9.6 20.9 41.9 71.0 95.2 98.4 100.0
水文学水文地质学相关分析
水文学水文地质学相关分析水文学和水文地质学是地学领域中与水相关的两个重要学科，它们在地球科学研究中起着不可替代的作用。
水文学主要研究水的分布、循环、质量、量和运动等方面的问题，而水文地质学则是研究地下水和地表水之间的相互作用以及地下水资源的形成、演化和利用等问题。
下面将分别对这两个学科进行相关分析。
首先，水文学研究水的分布、循环、质量、量和运动等方面的问题，对于认识和利用地球上的水资源具有重要的意义。
水是地球上最重要的资源之一，它对于人类的生存和发展至关重要。
水文学研究可以帮助我们了解地表水和地下水的分布情况，研究雨水如何形成、蒸发和降水，以及河流、湖泊和海洋之间的水循环过程。
通过对水资源的科学调查和研究，可以为水资源的开发利用提供科学依据，合理规划水资源的分配和利用方式，确保水资源的可持续利用。
其次，水文地质学研究地下水和地表水的相互作用以及地下水资源的形成、演化和利用等问题，对于保护地下水资源和优化地下水开发利用具有重要意义。
地下水是地球上最重要的淡水资源之一，被广泛用于农业、工业和生活供水等领域。
水文地质学通过研究地下水与地表水之间的相互关系，揭示了地下水补给与排泄的机制，进一步认识了不同地质条件下地下水资源的形成和演化过程，为地下水资源的开发利用提供了科学依据。
此外，水文地质学还研究地下水的污染与修复等问题，对于保护地下水资源的质量和可持续利用具有重要的指导意义。
综上所述，水文学和水文地质学是地学领域中与水相关的两个重要学科，它们的研究内容和方法在地球科学研究中起着不可替代的作用。
水文学研究水的分布、循环、质量、量和运动等方面的问题，为水资源的科学调查和合理利用提供了依据；水文地质学研究地下水和地表水的相互作用以及地下水资源的形成、演化和利用等问题，保护了地下水资源的质量和可持续利用。
这两个学科的研究成果为合理规划和管理水资源，促进可持续发展提供了科学依据和技术支持。
因此，水文学和水文地质学的发展对于解决水资源问题具有重大的现实意义。
水利二建知识点总结
水利二建知识点总结一、水文学1.1 水文学的基本概念水文学是研究水文现象的一门学科，包括了降水、蒸发、地表径流、地下水、冰雪和湖泊水文等内容。
水文学的研究对象是水文气象、水文地质和水文地貌等。
1.2 水文量的测定水文量是指在一定时期内，流经某一断面的水的总量。
水文量的测定包括了降水量、径流量、蒸发量、地下水量等。
1.3 水文分析方法水文分析方法包括了统计分析法、时序分析法、频率分析法和时空分析法等。
这些方法可以用来研究水文变化规律，进行水资源评价和水文预测。
二、水文地质学2.1 水文地质学的基本概念水文地质学是研究地下水形成、运动、分布和利用的一门学科。
它包括了地下水文地质调查、水文地质勘探和地下水资源评价等内容。
2.2 地下水的形成和运动地下水是地表水通过渗漏、渗流或渗透等方式进入地下形成的。
地下水的运动受到地层的渗透性和含水层的特性等影响。
2.3 地下水的开采和保护地下水的开采要根据地下水勘探的结果、地下水资源的分布和地下水的水质等情况来进行。
同时，要合理利用地下水资源，保护地下水环境。
三、水土保持与绿化工程3.1 水土保持的概念水土保持是指通过各种措施和方法，预防和减轻水土流失，改善水土环境的一种综合性工程。
包括了梯田、植被覆盖、护坡、集水、绿化等措施。
3.2 水土流失的原因和危害水土流失是由于人类活动或自然因素导致的土壤大量流失的现象。
它会导致土壤贫瘠、植被减少、水质恶化和生态环境恶化。
3.3 绿化工程的意义和方法绿化工程是指通过栽植树木、草坪、花卉等植物，改善环境、美化城市、调节气候和保护土壤水源等工程。
绿化工程的方法包括了绿化设计、植物配置、施工养护等。
四、水利工程建设4.1 水利工程建设的内容和分类水利工程建设包括了水库、堤坝、水闸、渠道、泵站和引调水工程等内容。
根据用途和功能不同，水利工程可以分为灌溉、供水、发电、防洪、排涝等类型。
4.2 水利工程的设计和施工水利工程设计要充分考虑地形、水文、水质、水量和环境等因素，进行合理的结构设计。
水文学与水文地质学
二、河长及弯曲系数 1、河长
——从河源到河口的距离。是确定河流落差、比降 和能量 的基本参数。
2、弯曲系数 ——河道全长与河源到河口直线距离之比。
表示河流 平面形状弯曲程度的参数
三、河槽的基本特征 1、河流的平面形态 图2.1
一般可以用下面 几个参数来表示
图2.1 河流等深线图
黄河花园口游荡型河段
特点
断面变大， 流速骤减，极易形成沙洲
或三角洲。
五、分水线及流域 1、有关概念：
流域 —— 指河流的集水区域。凡降落在该流域的 水最终都将汇入该条河流中。
分水线 —— 即流域四周的边界线。地势最高 点的连线。
流域面积 ——流域分水线所包围的面积。
闭合流域 ——地面分水线与地下分水线所重合的流域。 非闭合流域 ——地面分水线与地下分水线
规律、测量方法及在工程中的应用。
§1—4 水文现象的特性
1、水文现象时程变化的
周期性 随机性
的对立统一
2、水文现象地区分布的
相似性 特殊性
的对立统一
§1—5 水文学的研究方法
成因分析法
数理统计法
地理综合法
第二章 水文学的一般
概念与水文测验
重点 •掌握水位～流量关系曲线的绘制及延长 •了解河川径流的基本概念 •掌握一般的测流方法，能进行有关问题的计算。
1、平衡方程 ：
假设有一 闭合流域如图所示
据连续性方程有:
P+V1=R+E+V2
其中：
P ——流域的平均降水量； R ——出口断面的径流量； E ——流域的平均蒸发量； V1 ——时段开始时流域的蓄水量； V2 ——时段末流域的蓄水量。
2、以上平衡方程式还可以写作多年平均值的形式：
水文学与水文地质学复习分解课件
03
水文统计方法
水文统计的基本概念
水文统计是水文学和 水文地质学中用来定 量描述和分析水文现 象的方法。
水文统计的应用范围 广泛，包括洪水分析 、水资源管理、水环 境评估等。
水文统计方法通常包 括数据收集、整理、 分析和解释等步骤。
水文频率曲线
水文频率曲线是一种用来描述 水文现象频率分布的图形。
分类：按建模对象和目的不同，水文模 型可分为流域水文模型、地下水模型、 河口模型等。
河口模型：针对河口水流、泥沙输运等 过程进行模拟，用于河口整治和航道建 设。
地下水模型：研究地下水的储藏、运动 和转化过程，预测地下水位变化。
特点
流域水文模型：以流域为研究对象，模 拟降雨、蒸发、径流等水文过程。
水文模型的应用与限制
地下水储存于岩石空隙中，主要存在形式有孔隙水、裂隙水和喀斯 特（岩溶）水。
地下水储存的动态变化
地下水位受气候、地质、人为等因素影响，表现出季节性变化和长 期变化。
地下水的分类与特点
1 2
地下水的分类
根据埋藏条件，地下水可分为上层滞水、潜水、 承压水；根据含水介质类型，可分为孔隙水、裂 隙水和喀斯特（岩溶）水。
详细描述
水文循环是地球上最重要的自然循环之一，它不仅影响着气候和生态系统的平衡，还为人类提供了大量的水资源 。水文循环受到许多因素的影响，如气候、地形、植被和土壤等。
水资源概述
总结词
水资源是指可以被人类利用的淡水资源，包括地表水和地下水。
详细描述
水资源是地球上最重要的资源之一，它对人类的生存和发展具有重要的作用。然而，由于全球气候变 化和人类活动的影响，水资源面临着许多问题，如短缺、污染和过度开采等。
防治措施
水文学与水文地质学-Hydrology and hydrogeology
6.不同空隙性地下水的分布特征
7.地下水资源勘察与评价
8.地下水污染与防治
*教学内容、进度安排及要求
(Class Schedule
& Requirements)
教学内容
学时
教学方式
作业及要求
基本要求
考查方式
第一章绪论
2
课堂授课
第二章水文学基本知识
2
课堂Hale Waihona Puke 课第三章水文统计基本原理与方法
其它
（More）
备注
（Notes）
备注说明：
1.课程大纲一般为教师网上填写，填写要求会自动提示；对于新开课程，需要填着纸质大纲，并经院系教学委员会或专业委员会通过。
2．带*内容为必填项。
3．课程简介字数为300-500字；课程大纲以表述清楚教学安排为宜，字数不限。
2
课堂授课
第十二章地下水资源勘察与评价
2
课堂授课
第十三章地下水污染与防治
3
课堂授课
*考核方式
(Grading)
（成绩构成）
出勤：10%
平时作业：20%
期终考试：70%
*教材或参考资料
(Textbooks & Other Materials)
《水文学与水文地质学》，杨维，张戈，张平，编.机械工业出版社，2008年
3
课堂授课
第四章河川径流情势特征值分析与计算
2
课堂授课
第五章小流域暴雨洪峰流量的计算
3
课堂授课
暴雨强度公式计算
第六章水文地质学绪论
2
课堂授课
第七章地质基本知识
3
课堂授课
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(2)地理位置与地形
(3)地表植被覆盖
(4)面积与形状
(5)土壤地质
(6)湖泊与沼泽
(7)人类活动因素
12、水文测验:系统地收集与整理水文资料的全部技术过程。
13、水位(H):河流某时刻在某断面的自由水面相对于某一基面的高程,称为该时刻此断面的水位,单位为m。
观读水位的设备:水尺与自记水位计。
第二章
1、河流基本特征(瞧透书P15—P17、小题)
(1)河流长度(L)
自河源沿主河道至河口的长度。
深泓线(中泓线):河槽中沿流向各最大水深点的连线。
(2)河流的弯曲系数(Φ)
河流的弯曲系数等于河流长度与河源到河口之间的直线距离之比。
(3)河槽特征
1)河流的断面
河流横断面
河谷
河槽:基本河槽洪水河槽
过水断面
河流的纵断面
2)河流平面形态
(4)河流纵比降(J)
河流纵比降指任意河段首尾两端的高程差与其长度之比
河段纵断面近于直线: J=(Z1-Z2)/L
河段纵断面呈折线: J=[(Z0+Z1)L1+(Z1+Z2)L2+…+(Zn-1+Zn)Ln-2Z0L]/L2
（5）河流分段
1条河流按照河段不同的特征,沿水流方向可划分为河源、上游、中游、下游与河口5段。
2、流域的概念:流域就是指汇集地表径流与地下径流的区域,就是相对河流的某一端面而言。
闭合流域的概念:当流域的地面分水线与地下分水线相重合,则地面与地下集水区域也相重合,相邻的流域不发生水量交换,此种流域称为闭合流域。
非闭合流域的概念:由于地质构造等原因,当地面分水线与地下分水线并不完全重合,此时邻近两个流域会发生水量交换,此种流域称为非闭合流域。
(3)内因——水的三态在常温条件下的相互转化
外因——太阳辐射与地心引力
（4）四个环节:水分蒸发—水汽输送—凝结降水—径流
3、水文循环的时空分布变化特点(简答—扩展)
(1)水循环永无止境
(2)水文现象在时间上既有具周期性又具有随机性
(3)水文现象在地区分布上既具有相似性又具有特殊性
4、水量平衡原理概念:水量平衡就是指在自然水循环过程中,任意区域在一定时间内,输入水量与输出水量之差等于该区域的蓄水变化量。
(一次降雨的主要损失量)
下渗就是指水从地表渗入土壤与地下水的运动过程。
下渗强度(下渗率):单位时间内下渗的水量,单位mm/h
供水充分时:下渗率称为下渗力(下渗容量)
供水不充分时:下渗率﹤下渗能力
9、河川径流量的表示方法(简答)
(1)流量(Q)
流量指单位时间内通过河流某一过水断面的水量,常用单位为m3/s。
14、流量测验(论述)
流量测验的依据:Q=ωv,流量测验包括过水断面测量、流速测量与流量计算三部分。
(1)断面测量
大断面—河道断面扩展至历年最高水位以上0、5-1、0m的断面。(水上、水下)
水道断面测量步骤:
1)河底高程测量
2)起点距测量
3)绘制过水断面
(2)流速测量与流量计算
步骤:
1)在断面上选定测速垂线n条,各垂线上选定的3个测点分别位于水面以下0、2H、0、6H、0、8H;
(了解上面三个流域间的相互关系P18)
3、流域的几何要素(瞧书P19—P20、小题)
(1)流域面积(F)单位:k河流水质的影响
(2)流域长度(l)与平均宽度(B)单位km
B=F/l
(3)流域形状系数(K)
K=B/l
(4)河网密度(D)单位km/km2
(4)径流模数(M)
径流模数指单位流域面积F(km2)上平均产生的流量,常用单位为L/(s、km2)。
公式:
(5)径流系数(α)
径流系数指流域上,同一时段的径流深度与降雨量之比值。无量纲
即: a<1,它的多年平均值就是一个稳定的数值,就是具有一定的区域性。
10、产流过程与初期损失(Io)(书P26—P27)
2)用流速仪测各点流速,取算术平均值计算各垂线平均流速
3)以测速垂线为界,计算部分面积
4)计算各面积上的平均流速
5)计算断面流量
15、水位—流量关系曲线的延长
一般情况,要求高水部分延长不应超过当年实测流量所占水位变幅的30%。地水部分延长不应超过当年实测流量所占水位变幅的10%
流量可分为瞬时流量、日平均流量、月平均流量、年平均流量、多年平均流量。
流量随时间变化过程,可用流量过程线表示。
(2)径流总量(W)
径流总量指在一定时段内通过河流某一过水断面的总水量,常用单位m3, 108m3
径流总量等于计算时段总秒数T乘以该时段的平均流量即W=QT
(3)径流深度(Y)
径流深度指将计算时段内的径流总量均匀地铺在控制断面以上整个流域面积F(km2)上,所得平均水层深度,常用单位mm。
水文学与水文地质学
第一章
1、水文学概念:水文学就是研究自然界中各种水体的形成、分布、循环与与环境相互作用的一门科学。
2、水文循环
(1)水的这种既无明确的“开端”,有无明确的“终了”的无休止的循环运动过程称为水文循环。
(2)水分由海洋输送到大陆又回到海洋的循环称为大循环或外循环。
水分在陆地内部或海洋内部的循环称为小循环或内循环。为区分这两种小循环,将前者叫做陆地小循环,后者叫做海洋小循环。
D=∑L/F
（5）流域的自然地理特征:地理位置、地形、植被覆盖、土壤、地质构造、沼泽与湖泊等。
4、降水三要素包括降水量、降水历时与降水强度。
降水量(h) :指一定时段内降落在某一面积上的总水量。单位:mm
降水历时(t) :即降水所经历的时间。单位:年、月、日、时
(某一降水量必须同时指明历时与区域)
降水强度(i) :单位时间的降水量,简称雨强。单位:mm/min或mm/h
初损:产流前的损失
净雨量:一次降雨所形成的地表径流量等于降雨量扣除损失量。
产流过程:降雨扣除损失形成净雨的过程。
注意:净雨与它形成的径流在数量上就是相等的,然而二者的过程完全不同,径流的来源就是净雨,净雨的汇流结果就是径流;当降雨停止时,净雨随之停止,而径流要延续很长时间(书P27图2-13)
11、河川径流的影响因素(简答)
(根据雨强可对降水分级)
5、观测降雨量的仪器:雨量器、自记雨量计
6、降水特征的表示方法
依据降水观测资料,可以整理出常用的降水过程线、降水累积曲线与等雨量线来反映降水的空间分布与时间变化规律。
7、流域平均降水量常用的方法有:算术平均法、等雨量线法与泰森多边形法等3种。
(P23各自的概念及公式)
8、下渗(瞧P23—P24、小题)