第八章工程水文学
工程水文学知识点总结
工程水文学知识点总结
工程水文学是一门研究水文工程中的水文学现象、水文过程、地下水运动、水资源管理和水文水文工程的科学。
以下是工程水文学的一些主要知识点:
1. 基础概念:水文学是研究水文过程和水文水资源的学科,包括地下水、地表水、河流湖泊、海洋等水文水资源。
工程水文学是在此基础上进行应用和研究的学科,主要包括水文工程、水资源管理、水文水文工程等。
2. 水文过程:水文过程是指水流、降水、蒸发、土壤的水分输移和分布等过程。
这些过程会影响水文水资源的利用和管理,因此需要对其进行研究。
3. 地下水运动:地下水是指水下的地质水,包括地下水的地质条件、地下径流、地下水的输移和分布等。
地下水运动是工程水文学中非常重要的一部分,因为地下水是水资源中的重要组成部分,也是各种工程的基础。
4. 地表水和河流湖泊:地表水和河流湖泊也是工程水文学中非常重要的一部分。
地表水和河流湖泊的水位、流量、含沙量等水文现象是工程水文学的研究内容。
5. 水文水文工程:水文水文工程是指进行水文水资源管理和利用的各种工程,包括水文站、水文预报、水文监测、水资源论证、河道治理、泵站建设等。
这些工程对于保障水资源的利用和管理至关重要。
6. 数值模拟:工程水文学中的数值模拟是非常重要的一部分。
数值模拟可以帮助研究人员模拟各种水文过程和水文水资源的变化,进而进行分析和预测。
7. 应用:工程水文学的应用包括水文预报、水资源管理、水文站设置、河道治理、泵站建设等。
这些应用对于工程水文学的研究和应用至关重要。
《工程水文学》学习指南
学习指南
工程水文学是水利水电、土木建筑、环境工程等专业本科生的一门非常重要的技术基础课，是从事水利工程及相关专业科研、规划、设计、施工、管理等工作必备的专业基础知识之一。
学生通过本课程的学习，掌握工程水文学基本概念、基本测验技能和基本理论与方法，以及用以分析解决实际工程水文问题的能力。
在学习过程需要注意以下重点、难点，采取正确的学习方法。
课程的重点：
（1）深刻掌握水文循环及水量平衡原理，从成因分析方面认识水文规律；
（2）弄清降雨形成径流的物理机制，根据流域的产汇流模式建立降雨径流关系；
（3）认识水文变量的统计规律，掌握水文计算的基本途径和方法。
课程的难点：
（1）针对具体流域，如何运用成因规律合理制定产汇流方案；
（2）针对水文变化的随机性，如何运用水文统计学原理预测设计地点未来的水文变化情势；
（3）针对水文变化的地区性规律，合理解决资料缺乏流域的水文计算问题。
学习方法：
（1）充分利用各种学习资源，例如图片、动画、视频、程序、网络等，加深对重点和难点的理解，提高学习兴趣。
（2）主动思考，积极与老师互动，包括讨论和回答问题等，提高对重难点问题的理解程度。
（3）认真完成作业，通过自己的演练，加深对水文理论与方法的理解。
（4）预习课程的内容，针对不理解的问题和难点，作为课堂听课重点。
在理解本节课程内容的基础上，及时完成本节课程的习题。
（5）注意阅读教学大纲提出的参考文献，以及其它的一些有关文献和资料，从其他角度增加对课程知识的理解。
工程水文学
四、现代水文学时期（1950年后） 现代水文学时期（1950年后） 年后
随着计算机、遥感等高新技术的应用， 随着计算机、遥感等高新技术的应用， 使水文学发展进入了一个新时代， 使水文学发展进入了一个新时代，流域数 学模型、水资源学、水环境学、 学模型、水资源学、水环境学、随机水文 学相继形成。
1.4
二、奠基时期（1400～1900年） 奠基时期（1400～1900年
该时期， 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， 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， 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。 验为水文定量计算及预报奠定了坚实基础。
这一时期中国的水文知识居于世界领先 地位， 2000年前建成的都江堰 年前建成的都江堰， 地位，如2000年前建成的都江堰，至今仍在 发挥巨大作用， 发挥巨大作用，其中就体现着成功的水文知 又如527年的《水经注》 527年的 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 多年的水文地理巨著； 239年的 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。 《吕氏春秋》最先提出水文循环的概念。
本章小结：
⑴明确水文学概念 ⑵理解水文学在水利工程的规划任务和作 用 了解其在水利工程的规划设计中的作用， ⑶了解其在水利工程的规划设计中的作用， 掌握水文的特性 重点难点：认识倒水文现象的随机性、 ⑷重点难点：认识倒水文现象的随机性、 规律性和地区性。 规律性和地区性。
工程水文及水利计算的总导
工程在规划设计期间，对河流洪水量 的估算直接关系到工程规模和投资的大小； 在施工期间，施工期设计洪水的估算则关 系到工程的安全性和经济性；运行管理期 间，根据水文预报进行径流调节，充分利 用水库的调节功能，拦蓄洪水变害为利， 确保工程的本身的安全性和下游人民的生 命与财产安全。工程水文学对在流域内规 划设计施工运营管理各种水工程，具有极 其重要的意义。
工程水文学
工程水文学工程水文学是水文学中的一个分支，主要研究在工程建设和设计中所需要的水文学知识和技术。
工程水文学涉及到许多领域，包括水文数据采集、流量预测、水力学设计和水资源管理等。
一、水文数据采集水文数据采集是工程水文学的重要组成部分。
在进行水文学分析和水力学计算之前，需要获取一定的水文数据。
这些数据包括雨量、径流、蒸发、土壤含水量和水位等。
获取这些数据最常用的方法是通过测量和监测。
为了获取尽可能准确的水文数据，需要选择适当的测站，安装合适的设备，采用适当的观测方法并定期进行校准和维护。
二、流量预测流量预测是工程水文学的另一个重要组成部分。
在水力学设计中，需要预测河流、水库和水闸等场景中水的流量。
这些预测可以基于历史数据、统计模型和物理模型等进行。
流量预测涉及到许多方面，包括水文数据分析、流量变异分析和预测模型选择等等。
预测的精度和可靠性对工程设计和管理至关重要。
三、水力学设计水力学设计是工程水文学中的重要部分，它研究各种水力工程设施的水力学问题，如水电站、水库、灌溉系统、排水系统等等。
水力学设计需要进行各种参数的计算和模拟，比如渠道横截面、流速、水力坡度和断面形状等等。
根据所选用的水力学方法，可以得到不同等级的精度要求的答案。
四、水资源管理水资源管理是工程水文学中的另一个重要领域。
水资源管理涉及到水的供应、开发、保护、利用和维护等方面。
它可以帮助我们更有效地管理和利用水资源，确保水资源的可持续性。
水资源管理需要综合考虑各种因素，如气候变化、水循环和水污染等。
总之，工程水文学是一门非常重要的学科，它为各种水力工程提供了必要的水文学和水力学基础。
在大量的水利投资项目中，工程水文学是不可或缺的。
通过对水文数据采集、流量预测、水力学设计和水资源管理等方面的研究和实践，我们可以更好地应对各种挑战，更好地管理和利用水资源。
《工程水文学》(第4版)第8章 由流量资料推求设计洪水
特大洪水：是指实测系列和调 查到的历史洪水中，比一般洪水大 得多的稀遇洪水。
特大洪水分类：特大洪水可以 发生在实测流量期间的n年之内，也 可以发生在实测流量期间的n年之外， 前者称资料内特大洪水（实测特大 洪水），后者称资料外特大洪水(历 史特大洪水)，如图所示。
三、洪水资料的分析处理
3、历史洪水的调查和考证
1000~500
2000~1000
50~20 300~100
4
50~30
500~200
1000~300
20~10 100~50
5
30~20
200~100
300~200
10
50~20
二、设计洪水的含义
1、洪水： 由于流域内降雨或冰川溶雪，大量径流汇入河道，导 致流量激增，水位上涨，这种水文现象称为洪水。
三、洪水资料的分析处理 3、历史洪水的调查和考证
（3）历史洪水在调查考证期中的排位分析
【算 例】P201
特大洪水的重现期一 般根据历史洪水发生的年 代来大致推估。
①从发生年代至今为 最大。
N=设计年份-发生年份+1
②从调查考证的最远年份至今为最大（调查考证期的最远年份迄今的年数） N = 设计年份 - 调查考证期最远年份 + 1
2、洪水三要素 一次洪水过程可用3个控制性要素加 以描述，常称为洪水三要素，即 （1）洪峰流量 Qm（m3/s），为洪水 过程线的最大流量。 （2）洪水总量 W（m3），为一次洪水 的径流总量。 （3）洪水过程线，洪水从A到B点的时 距t1为涨水历时，从B到C点的时距t2为退 水历时，一般情况下，t2>t1。T=t1+t2， 称T为洪水历时。
工程水文学
研究内容
工程水文学的主要研究内容包括水文计算和水文预报。
(1)水文计算
主要从概率统计的角度测算工程实施中和完成后，很长时期内可能遇到的各种概率的水文现象的大小与过程。 例如：预测某水利工程千年一遇的设计洪峰有多大，千年一遇的设计洪水过程?“千年一遇的设计洪峰”即为“特 定概率的水文现象的大小”，“千年一遇的设计洪水过程”即为“特定概率的水文现象的过程”，此处的水文现 象即为洪水。
发展历史
早在公元前3000年埃及人即开始观测尼罗河水位。公元前450～350年希腊柏拉图和亚里斯多德提出水文循环 的臆说。公元前250年，我国李冰在四川都江堰设立石人测量水位。此后公元100～200年东汉王充在《论衡》一 书中对水循环概念作了论述。公元1452年颁布“测雨器制度”。公元1452年意大利达·芬奇用浮标测流速，并通 过观测论证r水循环，一些水文学的基本原理开始形成。这个时期被认为是水文学的萌芽时期。
研究对象
水文学是地球科学的组成部分、也是现代科学技术的一个领域，它有许多实际用途，通常称为“应用水文 学”。工程水文学就属于应用水文学，它是将水文学的基本理论与方法应用于工程建设（如水利水电能源工程、 城市工矿用水工程、农田水利工程、修建铁路、公路、桥梁、国防建设等）的一门学科。它主要研究与水利工程 的规划、设计、施工和运行管理有关的水文问题。
谢谢观看
公元1600～1900期间，实验水文学兴起，一些水文测验仪器制造成功，如毕托管、瓦尔德曼流速仪等；科学 家发现了一些水文学原理，如流传至今的伯努利方程、谢才流速公式、达西定律、曼宁公式等。特别是公元1 674年法国人P·贝罗特在巴黎出版了《喷泉的起源》一书，将人们对水文循环的认识提高到数量描述的高度。书 中记叙他在塞纳河进行了三年的雨量观测，计算出塞纳河在伯格底以上流域内的年径流量只是降水量的六分之一， 这一结论的公布，被认为是现代水文科学的开始。为了纪念他对水文学的贡献，1974年联合国教科文组织和世界 气象组织联合在巴黎举行了水文科学300年纪念会。这一时期被称为水文学的奠基时期。
工程水文学-第8章习题_由暴雨资料推求设计洪水附答案
第八章 由暴雨资料推求设计洪水本章学习的内容和意义：在设计流域实测流量资料不足或缺乏时，或人类活动破坏了洪水系列的一致性，就有必要研究由暴雨资料推求设计洪水的问题。
另外，可能最大洪水和小流域设计洪水也常用暴雨资料推求。
由暴雨资料推求设计洪水的基本假定是：暴雨与洪水同频率。
对于比较大的洪水，大体上可以认为某一频率的暴雨将形成同一频率的洪水，即假定暴雨与洪水同频率。
因此，推求设计暴雨就是推求与设计洪水同频率的暴雨，再按照降雨形成径流的原理和计算方法，由设计暴雨推求出设计洪水。
本章习题内容主要涉及：暴雨资料的选样；不同资料情况下设计暴雨的计算；推求设计净雨；推求设计洪水过程线；可能最大暴雨和可能最大洪水的推求；小流域设计洪水的计算。
一、概 念 题（一）填空题1.设计暴雨的设计频率一般假定与相应的 具有相同的频率。
2.暴雨点面关系是 ，它用于由设计点雨量推求 。
3.由暴雨资料推求设计洪水时，假定设计暴雨与设计洪水频率 。
4.推求设计暴雨过程时，典型暴雨过程的放大计算一般采用 法。
5.判别暴雨资料是否为特大值时，一般的方法是 。
6.由暴雨资料推求设计洪水的一般步骤是 _______________、 、 。
7.暴雨资料的插补延展方法有 。
8.流域内测站分布均匀时，可采用 计算面雨量。
9.流域内侧站分布不均匀时，宜采用 计算面雨量。
10.一般情况下，用泰森多边形法计算流域平均雨量比用算术平均法合理些，但在 情况下，两种方法可获得相同的结果。
11.暴雨频率分析，我国一般采用 法确定其概率分布函数及统计参数。
12.暴雨点面关系有两种，其一是 ；其二 。
13.设计面雨量的时程分配通常选取 作为典型，经放大后求得。
14.对暴雨影响最大的气象因子，包括 和 两大类。
15.用W m 折算法（m p a rW P ,）计算设计暴雨的前期影响雨量P a 时，在湿润地区，当设计标准较高时，r 应取较 值；在干旱地区，当设计标准较低时，r 应取较 值。
工程水文与水利计算（武大版教材）08
⼯程⽔⽂与⽔利计算（武⼤版教材）08⼯程⽔⽂与⽔利计算(武⼤版教材)第⼋章流域产汇流计算内容简介研究对象本章从定量上研究降⾬形成径流的原理和计算⽅法，包括流域的产流计算和汇流计算。
产流计算主要研究流域上降⾬扣除植物截留、下渗、填洼等损失，转化为净⾬过程的计算⽅法。
汇流计算主要研究净⾬沿地⾯和地下汇⼊河⽹，并经河⽹汇集形成流域出⼝断⾯径流过程的计算⽅法。
研究内容1.短期洪⽔预报；2.枯⽔预报；3.施⼯⽔⽂预报；4.⽔⽂实时预报⽅法。
研究⽬的本章研究的流域产汇流计算是⼯程⽔⽂学中最基本的概念和⽅法之⼀，是以后学习由暴⾬资料推求设计洪⽔，降⾬径流预报等内容的基础。
本章研究内容和⽅法⽆论在⽔利⼯程的规划设计阶段还是运⾏管理阶段，都具有⼗分重要的地位。
第7.1节概述内容提要1. 由降⾬过程推求径流过程的基本内容与流程；2. 流域产汇流计算的基本思路。
学习要求掌握由降⾬过程推求径流过程的主要环节与基本思路。
1. 流域产汇流计算基本内容与流程由流域降⾬推求流域出⼝的河川径流，⼤体上分为两个步骤：①产流计算：降⾬扣除截留、填洼、下渗、蒸发等损失之后，剩下的部分称为净⾬，在数量上等于它所形成的径流深。
在我国常称净⾬量为产流量，降⾬转化为净⾬的过程为产流过程，关于净⾬的计算称之为产流计算。
②汇流计算：净⾬沿着地⾯和地下汇⼊河⽹，然后经河⽹汇流形成流域出⼝的径流过程，这个流域汇流过程的计算称之为汇流计算。
它们之间的联系可简明地表⽰成图7-1-1所⽰的流程图。
图7-1-1由降⾬过程推求径流过程流程图2. 流域产汇流计算的基本思路流域产汇流问题的内容⼗分丰富。
这⾥仅介绍⽬前使⽤⽐较普遍和⽐较成熟的计算⽅法及其原理。
产流计算的⽅法有降⾬径流相关图法和初损后损法等；汇流计算的重点是单位线法和瞬时单位线法。
⽆论产流计算还是汇流计算，基本思路都是，先从实际降⾬径流资料出发，分析产流或汇流的规律；然后，⽤于设计条件时，则可由设计暴⾬推求设计洪⽔，⽤于预报时，则由实际暴⾬预报洪⽔。
工程水文学
河 川 水 文 基 础 知 识
第 二 章
河 川 水 文 基 础 知 识
一次降雨过程，经植物截留、填洼、入渗 和蒸发后，进入河网的水量自然比降雨总 量小，而且经过坡面漫流及河网汇流两次 再分配的作用，使流域出口断面的径流过 程比降雨过程变化缓慢、历时增长、时间 滞后。 为研究径流的形成过程,将其分为产流过 为研究径流的形成过程,将其分为产流过 程（降水、流域蓄渗）和汇流过程（坡面 （降水、流域蓄渗）和汇流过程（ 漫流及河网汇流）
工 程 水 文 学
绪 论 河川水文基础知识 水文测验及水文资料搜集 水文统计的基本知识及方法 内河航道与港口工程设计水位 和设计流量的推求
大连理工大学
2004
第1章
绪
论
1.工程水文学的研究对象 1.工程水文学的研究对象 水文学是研究地球上各种水体的一门科学。它研究 水文学是研究地球上各种水体的一门科学。它研究 各种水体的存在、循环和分布，探讨水体的物理和 化学特性以及它们对环境的作用，包括它们对生物 的关系。 水体是指以一定形态存在于自然界中的水的总体， 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，地面上的江河、湖泊、沼泽、海 洋和地下水。各种水体都有自己的特性和变化规律。 应用于实际工程的水文学称为工程水文学。它研究 应用于实际工程的水文学称为工程水文学。它研究 与工程的规划、设计、施工以及运营管理有关的水 文问题，主要内容为水文计算和水文预报。
第 二 章 河 川 水 文 基 础 知 识
闭合流域任意时段水量平衡方程为：
P − E − R = ∆S
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） 闭合流域多年平均情况，其水量平衡方程为：
《工程水文学》课件
洪水防治
模型可以通过建立模型来帮助预 测洪水，指导灾害防治。
水文参数与模型参数的确定方法
1
多元回归
多元回归可以确定水文模型的重要参数。
2
贝叶斯方法
贝叶斯方法可以提供参数不确定性和模型预测方差的质量检查。
3
遗传算法
遗传算法可以帮助确定模型的参数，同时通过遗传算法提高拟合程度。
地表水环境及其管理
1 从源头抓起
了解地表水污染的来源，采取措施来控制和减少污染源。
2 水资源保护
水资源保护来维持和保护地表水生态系统，提供生态系统服务，如水文调节和水质净化。
3 政策与法规
建立相应的政策和法规，以确保地表水生态和水质均得到保护和合理利用。
地面径流及其计算方法
1
径流成因
雨水降落在地表，由于地表条件和地形不同，径流也因此产生差异。
探索工程水文学
欢迎来到我的《工程水文学》课件！本课程将由浅入深地介绍地表水环境、 径流计算方法、概率分布函数及其应用、水文模型、参数估计等方面的知识。
水文学简介
水循环
地球上的水以各种形式出现，从 蒸发和降水到深入地下和地表径 流。
水文仪器
使用气象站，水位计和流量计等 仪器来测量和监测水资源。
洪水
洪水是水文学研究的一部分，涉 及对洪水发生原因和控制方法的 研究。
2
径流计算
确定径流的方法有很多，包括水量平衡法、单位线方法和机会雨量法。
3
流域面积
流域面积是计算径流的关键因素之一，其大小和形状常常对多种水文问题产生影 响。
概率分布函数及其应用
正态分布
正态分布常用于描述水文数据的波动，如每日降雨量、河流水位和流量。
伽马分布
工程水文学六七八章复习
⼯程⽔⽂学六七⼋章复习第六章由流量资料推求设计洪⽔⼀、概述：1.⽔利⼯程（⽔库、⼤坝）的作⽤：兴利、防洪2.洪⽔：由于流域内降⾬或融雪，⼤量径流汇⼊河道，导致流量激增，⽔位猛涨的⽔⽂现象。
3. 设计洪⽔：指⽔利⽔电⼯程规划、设计中所依据的各种设计标准的洪⽔。
4.⽔⼯建筑物的等级和防洪标准设计标准：⽔库枢纽正常运⾏，⽽不被破坏的标准。
对应着设计洪⽔。
校核标准⽔利⼯程不正常运⽤，主要⽔⼯建筑物必须确保安全的标准，允许效能设施、次要建筑物部分破坏。
对应着校核洪⽔。
坝顶⾼程取⼤者设计洪⽔位+安全超⾼+风浪爬⾼校核洪⽔位+安全超⾼+风浪爬⾼5.设计洪⽔计算的内容和⽅法：内容：三要素--设计洪峰流量、设计洪量、设计洪⽔过程线，不同⼯程有所侧重⽅法：由流量资料直接推求设计洪⽔的⽅法由降⾬资料间接推求设计洪⽔的⽅法⼆、设计洪峰流量QmP 及设计洪量WtP的推求1.资料审查：可靠性（实测年份差，调查⼤洪⽔）、⼀致性（洪⽔改道）、代表性（历史特⼤洪⽔）2.样本选取：洪峰流量--年最⼤值法；固定时段独⽴选取年最⼤值法--洪量系列3.洪⽔资料的插补延长：相关分析--上下游站的洪⽔特征值、本站峰量关系、暴⾬径流关系、相邻河流测站的洪⽔特征值4.特⼤洪⽔的处理1）特⼤洪⽔重现期的确定①从发⽣年代⾄今为最⼤ N=设计年份 - 调查期发⽣年份+1②从调查考证的最远年份⾄今为最⼤ N=设计年份 - ⽂献考证期最远年份+1如果能调查到N年（N>>n）中的特⼤洪⽔，就相当于把n年资料展延到了N年，提⾼了系列的代表性，使计算结果更合理、准确。
2）洪⽔经验频率的估算独⽴样本法5.频率曲线线型选择⽪尔逊Ⅲ型6.频率曲线参数的估算：初估参数 1）矩法2）三点法：三点的选取计算查S —Cs 关系表，求Cs再查)，Φ(P 2,Cs )，Φ(P 3,7.适线法注意事项1) 尽量照顾点群的趋势，使曲线通过点群中⼼。
2）曲线与点据拟合时，侧重考虑中、上部的较⼤洪⽔点据。
工程水文学复习整理
工程水文学期末复习整理第一章 绪论1.水文现象的基本规律: 周期性、随机性、地区性。
2、工程水文学的研究方法: 成因分析法、数理统计法和地理综合法。
第二章 水循环与径流形成1.海洋向内陆输送水汽, 内陆向海洋注入径流。
水量平衡方程:2、式中 ——给定时段内输入、输出该区域的总水量。
——时段内区域蓄水量的变量, 可正可负。
3、若河床切割较深, 地面分水线与地下分水线相重合, 这样的流域成为闭合流域。
由于地质构造原因, 地面分水线与地下分水线并不完全一致, 这种流域称为非闭合流域。
4、凋萎含水量（凋萎系数）, 植物根系无法从土壤中吸取水分, 开始凋萎, 此时土壤含水量称为凋萎含水量。
5、田间持水量, 指土壤中能保持的最大毛管悬着水时的土壤含水量。
当土壤含水量超过这一限度时, 多余的水分不能被土壤所保持, 以自由重力水的形式向下渗透。
6、当土壤孔隙被下渗水充满, 下渗趋于稳定, 此时的下渗率称为稳定下渗率。
7、降雨损失包括: 植物截留、填洼、入渗和蒸发。
8、径流的表示方法和度量单位（1）流量 , 是指单位时间内通过河流某一断面的水量, 单位为 。
径流总量 , 是指时段 内通过某一断面的总水量, 常用单位为 , 万 , 亿 , 有时也用其时段平均流量与时段的乘积表示。
其单位为 或 。
径流深 , 是指将径流总量平铺在整个流域面积上所得水层深度, 单位为 。
FT Q F W R 10001000== 径流模数 , 是流域出口断面流量与流域面积 的比值, 单位为 。
FQ M 1000= 第三章 径流系数 , 是指某一时段的径流深度 与相应降雨深度 的比值。
即第四章 因 , 故 。
第五章 水文资料的观测、收集与处理1、日平均水位的计算将当日 内水位过程线所包围的面积, 除以一日时间。
第四章 水文统计基本知识1、把数理统计方法应用在水文学上, 称为水文统计。
2、概率是理论值, 而频率是经验值。
在试验中事件发生的频率通常不等于概率。
工程水文学
1.工程水文学包含的内容：1）水文信息采集与处理；2）降雨径流关系分析；3）水文分析与计算；4）水文预报。
2.流域：河流出口断面以上的集水区域，即该断面以上地面、地下分水线包围的区域，地.相应水位是指一次洪水中河段上、下站同位相的水位3.洪水波：流域上大量降水后，产生的净雨沿坡地迅速汇集，注入河槽，引起流量的剧增，使河道沿程水面发生高低起伏的一种波动，称洪水波。
4.附加比降i ∆是洪水波的主要特征之一，附加比降是指洪水波水面比降与同水位稳定水流比降之差。
涨洪时, i ∆＞0.5.降水形成的三个条件：一是大量的暖湿空气源源不断地输入雨区；二是存在使地面空气强烈上升的机制，如暴雨天气系统，使暖湿空气迅速抬升；三是上升的空气因膨胀作功消耗内能而冷却，水汽凝结为愈来愈大的云滴，上升气流不能浮托时，便造成降水。
6.潜水的特征:具有自由水面，通过包气带与大气相通。
潜水面与地面之间的距离为潜水埋藏深度，潜水面与第一个不透水层层顶之间的距离称为潜水含水层厚度.7.处于两个不透水层之间，具有压力水头，一般不直接受气象、水文因素的影响，具有动态变化较稳定的特点。
承压水的水质不易遭受污染，水量较稳定，是河川枯水期水量的主要来源。
8.按蓄满产流模型，只有当包气带达到田间持水量，即包气带蓄满后才产流，此 时的下渗率为稳定下渗率9.超渗产流是以降雨强度大于土壤下渗率为产流控制条件。
10.河川径流的形成过程可分为地面汇流过程和河网汇流两个过程。
11.百年一遇的洪水:是指大于等于这样的洪水在很长时期内平均一百年出现一次.12.通常用通常用洪峰流量,洪水总量,洪水过程线三要素描述洪水过程。
13.简述目估适线法估计频率曲线参数的步骤（1） 经过审核的实测水文资料，按变量由大到小的次序排列，以各变量的序号m ，入%1001⨯-=n m P 式中，计算其经验频率值P ，并将（x,p ）点绘在频率格纸上；（2）以实测资料为样本，用无偏估计值公式计算统计参数x 、C v 、C s ，由于C s 抽样误差太大，一般当样本容量不够大时，常根据经验估计C s 值；（3）选定线型，一般采用皮尔逊Ⅲ型曲线；（4）按计算的x 、C v 及假定C s 的几个值，组成几组方案，分别查皮尔逊Ⅲ型曲线的Φ值或K p 值表，并计算出各种频率对应的x p ，最后以x p 为纵坐标，以P 为横坐标，将几条理论频率曲线点绘在有经验点据的图上。
工程水文学总复习
《工程水文学》总复习
第一章 绪论 第二章 水文循环与河川径流的形成 第三章 水文测验及水文资料的收集与处理 第四章 流域产流、汇流分析与计算 第五章 水文预报 第六章 水文模型简介 第七章 水文统计 第八章 设计年径流及年输沙量的分析与计算 第九章 由流量资料推求设计洪水 第十章 由暴雨资料推求设计洪水
水文调查包括洪、枯水及暴雨调查。
根据洪水痕迹高程确定洪峰流量的常用方法有：水位流量关系法、
比降法（曼宁公式）和水面曲线法。
14
6、水文资料处理
（1）水位流量关系的确定
稳定的水位流量关系曲线： 同一张图上绘制 Z～A、Z～V和Z～Q 关系曲线。
不稳定的水位流量关系曲线：临时曲线法和连时序法。
不同影响因素下水位流量关系：受洪水涨落影响、受河槽冲淤影响、 受变动回水影响及受综合因素影响。
22
3、产流面积的变化
蓄满产流情况：用流域蓄水容量面积分配曲线来表示。随着降雨量 的增加产流面积也增加；产流面积与降雨强度无关。
超渗产流情况：用流域下渗容量面积分布曲线来表示，该曲线与初 始流域蓄水容量有关。随着降雨历时的增长，产流面积时大时小；产流 面积与时段流域蓄水容量和降雨强度有关。
f F
A
大循环与小循环：海陆间的水分交换过程称为大循环；局部地区的 水文循环称为小循环。小循环又分为海洋小循环和内陆小循环。当内陆 距海洋很远时（如我国的西北地区） ，内陆小循环成了内陆地区的主要 水汽来源。
水文循环的作用：联系大气圈、岩石圈和生物圈，塑造地貌形态， 影响气候变迁，决定水资源分布和生物种群的分布，促进全球能量再分 配，侵蚀和搬运泥沙等。
2
第一章 绪论
1、水文学、水资源、应用水文学和工程水文学及它们之间的关系
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。
工程水文学
描述河流悬移质的两个常用指标：含沙量、输沙率 根据地下水开采强度可分为 4 种开采强度分区：超采区、强开采区、中等开采区、弱开采区 目前收集水文资料的主要途径是定位观测 水文调查的内容：流域调查、水量调查、洪水与暴雨调查、其他专项调查 在调查的河段无水文站的情况下，洪水调查的洪峰流量的估算，常用比降法计算洪峰流量和水面曲 线推算洪峰流量 暴雨调查的主要内容：暴雨成因、暴雨量、暴雨起讫时间、暴雨变化过程及前期雨量情况、暴雨 走向及当时主要风向风力等。 稳定水位流量关系曲线（分布呈一带状） 、不稳定水位流量关系曲线（逆时针绳套形） 不稳定的水位流量关系指测验河段受断面冲淤、洪水涨落、变动回水或其他因素的个别或综合影响。 目前通常预报的水文要素有流量、水位、冰清、旱情 对水文现象来说变态系数 Cv 的大小反映了河川径流在多年中的变化情况， Cv 值越大，其年际变化 越大，故南方河流的 Cv 一般比北方河流要小。偏态系数 C s 是衡量系列不对称（偏态）程度的参数。 水文频率计算的两个基本内容包括：分布线型、参数估计 水文频率曲线包括：经验频率曲线、理论频率曲线 频率曲线的线型一般应采用皮尔逊Ⅲ型。它是一条一端有限，一端无限的不对称单峰曲线。皮尔逊 Ⅲ型曲线中常包含 EX 、 Cv 、 C s 三个参数，参数的估算方法在工程水文计算中常采用适线法。 适线法包括：目估适线法、优化适线法 当研究暴雨洪水问题时，一般设计频率 P<50%， T 1 P 。 当研究枯水问题时，一般设计频率 P>50%， 则T
f (t ) t f0
下渗能力曲线（简称下渗曲线） ， 稳定下渗率
起始下渗率； fc
下渗曲线分为稳定下渗（渗漏阶段）和 不稳定下渗（渗透阶段）两个阶段。
F (t ) t
下渗累计曲线
《工程水文学》(第4版)第8章 由流量资料推求设计洪水
三、洪水资料的分析处理
1、洪水样本的选取
河流上一年内要发生多次洪水，每次洪水具有不同历时的流量变化，如何从 历年洪水系列资料（包括实测洪水资料和调查的历史洪水资料）中选取表征洪水 特征值的样本，是洪水频率计算的首要问题。
年最大值法选样示意图
实测洪水：n年 洪水系列有两类：洪峰流量与不同时段 洪水总量 洪峰系列：年最大值法，即从收集的洪 水系列资料中逐年选取一个最大瞬时洪 峰流量组成洪峰流量系列。 洪量系列：固定时段年最大值法，即从 收集的洪水系列资料中逐年选取固定时 段最大洪量组成洪水总量系列。 固定时段T：1、3、5、7、15、30d 。
1000~500
2000~1000
50~20 300~100
4
50~30
500~200
1000~300
20~10 100~50
5
30~20
200~100
300~200
10
50~20
二、设计洪水的含义
1、洪水： 由于流域内降雨或冰川溶雪，大量径流汇入河道，导 致流量激增，水位上涨，这种水文现象称为洪水。
别
设计
山区、丘陵区
校核
混凝土坝、浆砌石坝及 其他水工建筑物
土坝、堆石坝
平原区、滨海区
设计
校核
1 1000~500
5000~2000
可能最大洪水（PMF） 或10000~5000
300~100
2000~1000
2
500~100
2000~1000
5000~2000
100~50 1000~300
3
100~50
设计时根据建筑物的级别选定不同频率作为防洪标准。设计永久性建筑物所 采用的洪水标准，分为正常运用和非常运用两种情况，分别称为设计标准和校核 标准。
第八章 工程水文学
1153
1870 N
n
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
（3）经验频率的计算 连序系列中各项经验频率的计算方法，已 在前面论述，不予重复。 不连序系列的经验频率，有以下两种估算 方法： 1、独立样本法 2、统一样本法
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
设：N——历史调查期年数； n——实测系列的年数； l——n年中的特大洪水项数； a——N年中能够确定排位的特大洪水项数 （含资料内特大洪水l项）； m——实测系列在n中由大到小排列的序号， m=l+1，l+2，...，n； Pm——实测系列第m项的经验频率； PM——特大洪水第M序号的经验频率，M=1， 2，...，a
第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
【例】：河北省滹沱河黄壁庄水库设计洪水计算： 1955年设计，资料n=18年， Q0.1%=12600m3/s； 1956年发生特大洪水Q=13100m3/s，直接加入资料系 列（n=19），未做特大洪水处理， Q0.1%=25900m3/s； 将1956年洪水做特大洪水处理，但不加历史特大洪 水，Q0.1%=19700m3/s； 再加入历史特大洪水（1794、1853、1917、1939）， Q0.1%=22600m3/s ； 1963 年 又 发 生 了 一 次 特 大 洪 水 Q=12000m3/s ， 加 入 并 做 特 大 洪 水 处 理 ， Q0.1%=23300m3/s。
第一节 概
述
（2）频率计算法 以符合某一频率的洪水作为设计洪水，如 百年一遇、千年一遇等。 此法将洪水作为随机事件，根据概率理论 由已发生的洪水来推估未来可能发生的符合某 一频率标准的洪水作为设计洪水。 此法克服了历史加成法存在的缺点，根据 工程的重要性和工程规模选择不同的标准，适 用面较宽，在我国水利、电力、交通设计中应 用广泛。
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三峡工程，正常蓄水位175m，防洪限制水位145m，枯季消 落最低水位155m，100年一遇洪水位166.9m，设计洪水位 （1000年一遇）175m，校核洪水位180.4m，坝顶高程 185m。总库容393亿m3（175m以下），兴利库容165m3， 防洪库容221.5m3，水库库面面积1084km2。
当实测洪水资料缺乏代表性时，应插补延长和补充历 史特大洪水，使之满足代表性的要求。插补延长主要 是采用相关分析的方法。
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第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
二、样本选取
1、选样的原则 应满足独立、随机选样的要求。成因不同的洪水不可
作为同一样本的选取。 2、洪峰流量的选样
目前采用年最大值法选样：即从资料中逐年选取一个 最大流量和固定时段的最大洪水总量，组成洪峰流量 和洪量系列。 3、洪量的选样
设计洪水——拦洪库容——设计洪水位； 校核洪水——调洪库容——校核洪水位; 水库泄洪——泄洪建筑物；
3
死水位Z死和死库容V死；正常蓄水位Z蓄和兴利库容V兴 ； 防洪限制水位Z限和结合库容V结；防洪高水位Z防和防洪库容V防； 设计洪水位Z设和拦洪库容V拦；校核洪水位Z校与调洪库容V调； 水库总库容：V总= V死+ V兴 + V调 - V结
第八章 由流量资料推求 设计洪水
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第八章 由流量资料推求设计洪水
第一节 概述 第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求 第三节 设计洪水过程线的推求 第四节 分期设计洪水 第五节 入库设计洪水 第六节 设计洪水的地区组成
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第一节 概 述
设计洪水：为解决各类防洪问题，所提供 的作为规划设计依据的各种设计标准的洪水。
点A上涨，到达峰顶B后流量逐渐减小，到达C点退 水结束，流量过程线ABC下的面积就是洪水总量
W。 洪水过程线，洪水从A到B点的时距t1为涨水历时， 从B到C点的时距t2为退水历时，一般情况下，t2＞ t1。T=t1＋t2，称为洪水历时。
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第一节 概 述
14
第一节 概 述
资料审查
年最大值法选样
特大洪水处理
峰、量频率计算
安全修正值
设计洪峰和设计洪量
成果合理性检验
选择典型洪水
同倍比或同频率缩放
设计洪水过程线
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第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
步骤：1）资料审查 2）选样 3）频率计算 4）成果合理性分析
一、洪水资料审查
“三性”审查： 可靠性、一致性、代表性
1.资料可靠性的审查与改正
实测洪水资料： 对测验和整编进行检查，重点放在观测与整编质量较差 的年份。包括水位观测、流量测验、水位流量关系等。 历史洪水资料： 一是调查计算的洪峰流量可靠性；二是审查洪水发生的 年份的准确性。
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一、水工建筑物的等级和防洪标准
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正常运用标准——设计洪水：确定水库的设计洪水位、设计泄洪流量等。不超 过这种标准的洪水来临时，水库枢纽一切工作维持正常状态。
非常运用标准——校核洪水：确定水库的校核洪水位。这种标准的洪水来临时， 水库枢纽的某些正常工作可以暂时破坏，次要建筑物允许损毁，但主要建筑物必 须确保安全。
固定时段一般采用1、3、5 、7、15、30天。大流 域，调洪能力大的工程，设计时段可以取得长些；小 流域、调洪能力小的工程，可以取得短一些。
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第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
Q(m3/s)
W5
T=3天 T=5天
t(d)
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第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
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第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
2. 资料一致性的审查与还原
所谓洪水资料的一致性，就是产生各年洪水的流域产 流和汇流条件在调查观测期中应基本相同。
如果发生了较大的变化，需要将变化后的资料还原到 原先天然状态的基础上，以保证抽样的随机性（减少 人为的干扰），和能与历史资料组成一个具有一致性 的系列。
三、洪水资料的插补和展延
1、上下游或邻近流域站资料的移用 若设计断面的上游或下游有较长期记录的参证站，设
计站与参证站流域面积相差不超过3%，且区间无分洪、 滞洪设施时，可考虑将上游或下游参证站的洪峰数值直接 移用到设计站。
二、设计洪水计算的内容及方法 设计洪水计算： （1）推求设计洪峰流量 （2）不同时段设计洪水总量 （3）设计洪水过程线 方法： （1）由流量资料推求设计洪水 （2）由暴雨资料推求设计洪水
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第一节 概 述
洪水三要素： 洪水过程线、洪峰、洪量
洪峰Qm（m3/s），为洪水过程线的最大流量。 洪水总量 W（m3），为洪水的径流总量，从起涨
例如上游建了比较大的水库，则应把建库后的资料通 过水库调洪计算，修正为未建库条件下的洪水。
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第二节 设计洪峰流量及设计洪水总量的推求
3. 资料代表性的审查与插补延长
当洪水资料的频率分布能近似反映洪水的总体分布时， 则认为具有代表性；否则，则认为缺乏代表性。实际 工作中要求连续实测的洪水年数一般不少于20～30年， 并有特大洪水加入。
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防护对象的防洪标准：
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第一节 概 述
推求设计洪水采用3种方法： （1）历史最大洪水加成法
以历史上发生过的最大洪水再加上一个安全值作为设 计洪水。 缺点：
① 对未来洪水超过历史最大洪水的可能性考虑不足， 降低了工程的安全程度；
② 对大小不同，重要性不同的工程采用同一个标准， 显然不合理。
如葛洲坝工程，选用1788年洪水Qm=8600m3/s作 为设计洪水，选用1870年洪水Qm=110000m3/s作 为校核洪水。
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第一节 概 述
（2）频率计算法 以符合某一频率的洪水作为设计洪水，如百
年一遇、千年一遇等。 此法将洪水作为随机事件，根据概率理论由
已发生的洪水来推估未来可能发生的符合某一 频率标准的洪水作为设计洪水。
此法克服了历史加成法存在的缺点，根据工 程的重要性和工程规模选择不同的标准，适用 面较宽，在我国水利、电力、交通设计中应用 广泛。
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第一节 概 述
（3）水文气象法 因频率计算缺乏成因概念，如果资料太短，用
于推求稀遇洪水根据就很不足。且近年来，我国 一再出现超标准的特大洪水，设计标准一再提高。 水文气象法从物理成因入手，根据水文气象要素 推求一个特定流域在现代气候条件下，可能发生 的最大洪水作为设计洪水。
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第一节 概 述