工程水文学第一章
工程水文学-第一章
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三峡工程设想
三峡工程设想的是我国伟大的民主革命的先驱 者孙中山先生于1918年提出的。
三峡工程总体上有四个作用：
– 其一是治理洪水； – 其二是改善航道； – 其三是利用巨大的水能资源水力发电； – 其四是灌溉。
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建造三峡—防洪
长江中下游发生洪水灾害的根本原因是：上游干流及 中游支流洪水来量大，中游没有一个有足够容积的调 洪、滞洪场所，而且河道渲泄能力又不足，当洪水来 量超过河槽安全泄量时，势必造成堤防溃决，洪水漫 流而成灾。
长江三峡目的之一正是 为了提供一个有足够容 积的调洪、滞洪场所
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长江三峡工程的作用
防洪 通航 发电 灌溉
三峡工程蓄水对上可以渠化三斗坪至 重庆江段，对下可以增加葛洲坝工程 以下长江中游航道枯水季节流量和水 深，能够较为充分地改善重庆至汉口 间通航条件，满足长江上中游航运事 业远期发展的需要。伤亡、损失呈下Fra bibliotek趋势!28
从洪水带来的损失规律看……
说明一：国力的增强，可谓一方有难，八方支援；
– 1998年大洪水之后，三峡投资1800亿，并国家连续投入 360多亿重点加固长江中下游堤防。
说明二：水文知识与经验不断积累，解决问题的能 力增强； 说明三：水文预报与水文监测水平的提高；
19
2010年洪水支流出问题
• 重庆主城，12年不遇最大洪峰通过重庆主城；
• 重庆南滨路茶馆酒吧一条街被洪水淹没；
• 在四川广安，渠江发生160年来最大洪峰，整个广安老
县城三分之二被洪水淹没；
• 特大洪水席卷鄱阳县北东中部，15个乡镇平地起水1至 2米。
20
7月19日，重庆主城，12年不遇最大洪峰通过重庆 主城。图为朝天门门洞被淹
工程水文学 第一章
水文气象学
按圈层分布
地表水文学
地下水文学
按地球表面分布 按理论基础与应用
海洋水文学 陆地水文学
水文学原理 应用水文学
水文学原理研究水文循环、水流 运动及与之相关的溶质输移转化 机制理论。
工程水文学 农业水文学 土壤水文学
森林水文学
城市水文学
二、水文现象
地球上的水只要受太阳辐射和地心引力两种作用而 不停地运动，其表现形式为：降水、蒸发、下渗、径
工程水文学
主要内容
u 第一章 绪论 u 第二章 水文循环与径流的形成 u 第三章 水文信息采集与处理 u 第四章 流域产汇流计算 u 第五章 水文预报 u 第六章 水文统计 u 第七章 设计年径流 u 第八章 由流量资料推求设计洪水 u 第九章由暴雨资料推求设计洪水 u 第十章 可能最大降水/可能最大洪水 u 第十一章 河流泥沙分析计算
第一章 绪论
第一节 水文学 第二节 工程水文学的研究方法 第三节 水文学的发展
第一节 水文学
水，以其善下而润万物，以其三态之变 而求创新，以其生态而绵延，以其汇聚而 纳团结。
故，上善若水！
第一节 水文学
水文学（hydrology）是地球物理学和自然物理学的
分支学科。研究地球上水的性质、分布、循环、运动变 化规律及其与地球环境，人类社会之间相互关，在重力作用下沿着一定方向
和路径流动的水流。
祁连山河川径流
第二节 工程水文学的研究方法
工程水文学的主要内容为水文测验、水文分析计算 和水文预报，其中水文预测与水文预报已成为一门独立 的学科，因此水文分析计算是工程水文学的主要内容。
一、工程水文学在工程建设与管理中的作用
与陆地上的水返回大气的唯一途径。
工程水文学第一章 绪论
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。
史上最全工程水文学知识点归纳
工程水文学第一章绪论工程水文学：水文学的一个重要分支,为工程规划设计、施工建设、运行管理提供水文依据的一门科学。
工程水文学基本内容：①水文资料收集、整理、刊布；②水文分析与计算——推求设计值；③水文预报——预报预见期内发生的预报预见期内发生的水文现象。
水资源：①狭义上:水资源是指人类在一定的经济技术条件下能够直接使用的淡水。
②广义的:水资源是指能够直接或间接使用的各种水和水中的物质，在社会生活中具有使用价值和经济价值的水都可称为水资源。
简言之，水资源是一种参与自然界水分循环，可恢复的动态资源。
在确定水资源定义时，要包括三个方面：①可恢复的动态资源，②参与自然界水分循环，③地球水圈中可以利用并且利用的具有资源价值的水。
水资源的复杂性表现为：①水的类型繁多，具有运动性;②用途广泛;③量与质在一定条件下可以改变;④开发利用受经济技术条件、社会条件和环境条件的制约。
水资源的特点：①水利和水害的两重性；②综合利用；③水资源的再生性；④水流的随机可变性；⑤水利资源的地区性和整体性；⑥某些意义的不可取代性。
我国水资源的特点：①总量不算少，但人均水量低；②地区上分布极不均匀；③与耕地、人口的分布不相匹配；④年内、年际变化大。
这些对我国水资源的开发利用是不利的。
水文研究的基本方法：①成因分析法；②数理统计法；③地理综合法。
第二章径流及径流形成过程径流：降水形成的，沿着流域地面和地下向河川、湖泊、水库、洼地等流动的水流。
径流形成过程：在流域中，从降水到达地面至水流汇集于流域出口断面的物理过程。
3为产流过程，后2为汇流过程）产流过程：降雨扣除损失成为净雨的过程。
净雨：降雨扣除损失后的雨量称为净雨，净雨和它形成的径流在数量上是相等的。
但二者的过程却完全不同，汇流阶段：净雨通过坡地、河网汇集到流域出口断面的过程，可细分为坡地汇流和河网汇流。
坡地汇流：坡面漫流+表层流径流+坡地地下汇流河网汇流：从支流到干流，从上游到下游，到流域出口断面的过程；第三章水文信息采集与处理水文测站：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水文测站。
工程水文学重点
第一章：绪论1.水文学中使用的方法？在认识和掌握这些随机现象的规律以及预测其未来的发展进程时，通常需要应用概率论和梳理统计的方法来来进行研究。
我们要学会运用“实践、认识、再实践、在认识”这一认识客观世界的规律，去收集、整理、分析和统计各种水文现象，以便使我们的估计比较切合实际，尽量减少它与实际可能性之间的差异。
2.学习《工程水文学》的目的？了解水文现象的历史和预测其未来，因此必须冲跟认识到现场调查和收集积累资料的意义，以及运用历史唯物主义和辩证唯物主义的观点对资料进行分析处理的重要性。
第二章：河川水文基础知识1.河流的形成：降水扣除损失以后剩余的水体，在重力的作用下，经地面与地下沿着一定方向和路径流动，最初水流侵蚀地面，冲成沟壑，形成小溪。
许多小溪汇集呈小河，若干小河有汇合成大的江河，最后流入海洋或者内陆湖泊。
2.河流的分段：一般天然河流，按照河谷和河床情况，冲淤程度，水情变化等特点，分为河源、上游、中游、下游和河口五段。
河源是河流最初具有水流的地方，它可能是溪涧、泉水、冰川、湖泊或沼泽等。
上游是紧接河源的河段上段，多处于深山峡谷中，坡陡流急，河谷下切强烈，流浪小而水位涨落急剧，常有急滩或瀑布，河底纵断面多呈梯形。
中游是河流的中间段，两岸多丘陵，常有滩地，河床坡度较平缓，冲淤不明显。
下游是河流的下段，一般处于平原区，河槽宽阔，流量大，流速小，坡底缓，淤积明显，浅滩和河湾较多。
河口是河流流入海洋或湖泊的河段。
3.河流的基本特征：河流的基本特征一般用河流断面、河流长度及河流比降来描述。
4、流域：降水落到地面形成的径流，被高地、山岭分割而汇集到不同的河流中，汇集水流的同一区域成为某河流的流域。
概况地说，流域就是河流的集水区域。
流域特征：1)几何特征：主要指流域面积和流域形状。
2)自然地理特征：主要指流域的地理位置和地形。
5、分水线：分隔水流的高地、山岭的山脊线，就是相邻流域的分界线，呈分水线（或分水岭）。
1工程水文 第一章 概述
工 程 水 文
水文学与工程水文学 径流的形成要素 水文测验与水文资料 流域产汇流模型 水文预报 水文统计 设计年径流 设计洪水
研究对象和研究内容：地球水体 水资源 水利应用 研究方法 学科发展
水圈水体（淡水2.5%）
1.7% 1.7%
96.6%
海洋 地下水 土壤水 冰川 湖泊 沼泽 河流 大气 生物
1935年马斯京根法洪水演进计算 1924年，P-III曲线分析方法，水文统计 1932年，谢尔曼单位过程线 水力学：水流能量方程，谢才公式，曼宁公式， 圣维南方程组
现代时期发展1950~
1975年美国全国水文资料库实现计算机联网 80年代美国4颗陆地卫星应用 50年代用同位素测验土壤水、流量、含沙量 水文数学模型完善精细、水资源系统分析 中国历史洪水调查解决资料短缺问题 泥沙、地下水、蒸发模型、水文实验 国际组织
我国水能蕴藏量第一
主要江河水资源
20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0
径流量 径流深 人均 水能
长江
黄河
松花江
珠江
全世界各种用途水的比例
8%
33% 59%
城市
工业
农业
水灾害
洪水、干旱 洪水：2000多年来，黄河决口1590次，改道 26次。素有“三年两决口、百年一改道”之称。 1950~2000年间，仍十分严重，因洪涝灾害死 亡26.3万人，倒塌房屋1.1亿间，累计受灾农 田47800万hm2。1990年代损失占gdp 2.3%。 干旱：600多座城市中，400多缺水，200多严 重缺水。年均损失粮食100~150亿kg。 水环境恶化：水体污染、水土流失。河床抬高。
工程水文学第一章-绪论
第一章 绪论
Ø 内 容：
1.1 水文学及其研究内容 1.2 水文学发展史 1.3 工程水文学在给排水工程中的作用 1.4 水文现象的特性及研究方法
Ø 重 点：
✓水文现象的表现形式 ✓水文循环的定义和分类 ✓水文现象的研究方法
水资源储量
96.53 %
0.94%
2.53%
海洋水 湖泊咸水和地下咸水 淡水
水多水少
水是载体和溶剂
Ø 水污染
流动的水具有能量
§1.1 水文学及其研究内容
一 水文学定义
研究自然界水的存在、分布、运动和循环变化规律， 水的物理、化学性质，以及水圈与大气圈、岩石圈、 生物圈的相互关系
作为水利学科的重要组成部分，主要研究水资源的 形成、分布、开发利用和保护，水旱灾害的形成、预 测预报、防治，以及水利工程和其他有关工程建设的 规划、设计、施工、管理中的水文水利计算技术
最活跃，地球可更 新淡水资源的主要
来源
1.74%
冰川 地下淡水 其他淡水
0.76% 湖泊淡水
土壤水
0.03%
大气水 0.001% 沼泽水
河水
生物水
Ø 水通过降水、下渗、径流、蒸发等水文现 象在大气圈、岩石圈、水圈和生物圈所构 成的地球系统中周而复始地运动，维持了 地球上多种多样的生命形态
但自然或人为的一些原因，使得全球范 围内出现了许多水问题，这些水问题给 人类甚至整个地球生态系统的发展带来 了极大威胁
工程水文学：研究水文学原理应用于工程实践的方 法，为给排水工程或其他有关工程的规划、设计、施 工、运行管理提供水文依据。主要包括水文计算、水 文预报和水利计算等内容
按研究对象分：河流、湖泊、冰川、河口、沼泽、 海洋、地下水水文学等；
工程水文学课件
文计算与水文预报都有预报的性质，但因预见期长短的不同而采用不同的方
法，水文预报通常只能预报几天的来水情况，此时必然性起主要作用，随着
预见期的增长，所研究的水文现象影响因素更为复杂，此时必然性退居次要
，偶然性增加，要求用统计的方法进行概率预报。概率预报不同于实时预报
布，从而得出工程规划设计所需要的设计水文特征值。
（3）地理综合法：根据气候要素及其他地理要素的地区分布特点
，分析受其影响的某些水文特征值的地区分布规律，一般用等值线图或地区
经验公式表示（如多年平均年径流深等值线图，洪水地区经验公式等）。利
用这些等值线图或经验公式，求出观测资料短缺地区的水文特征值。
有冷锋、暖锋之分。
天气（Weather）：某一时间某一地区的大气状态，这种大气状态是各种气
候要素的综合表现。
气象（Meteorology）：大气中的冷、热、干、湿、风、雨、雪、霜、雾、
雷电、光等各种物理状态和现象的总称。
气候（Climate）：某地区多年天气状况及变化特征的综合。
暴雨（Storm）：降雨强度和量均相当大的雨。1h内雨量等于或大于16mm，
水系（河系）（Water system）：由河流的干流和各级支流，流域内的湖泊
、沼泽或地下暗河形成彼此连接的一个系统。
河网密度（Drainge density）：流域内干支流总河长与流域面积的比。
河流（River）：在明渠中，受地表水和地下水补给，或受径流调节补给，
经常或间歇地沿着狭长的凹地或岩洞流动的水流。
工程水文学课件1
第一章 绪论
本章重点名词解释
工程水文学与水利计算——第一章绪论
工程水文学与水利计算——第一章绪论
一、绪论
水文学与水利计算是水利工程技术的重要分支，旨在研究水的变化规律、水量的流动特性及其影响因素，以及汇流的计算方法，为设计和研究
各种水利工程提供基础知识和技术指导。
本章将讲授水利计算的基本原理，包括水量平衡方程、共线水力学、河流流量计算以及水压计算的基础知识，以及更有用的水文学计算的一般方法。
1、水量平衡方程：水量平衡方程是水力学知识中的基本公式，用来
描述水体的流动规律，是水利工程中水力学计算的基础。
水量平衡方程可
以用来计算江河或地下水的流量、残余量、深度和速度，也可以用来分析
地下水的空间分布。
2、共线水力学：共线水力学是研究汇流计算的重要科学，是水文学
的一个重要分支。
该学科以水力学的基本方程为基础，利用均匀及非均匀
流场的基本理论，研究共线河段汇流机理，注重河流运动特性，是水利工
程设计的重要依据。
3、河流流量计算：河流流量计算是水文学中的重要内容，是水利工
程设计的基础。
河流流量计算分为计量流量计算和规划流量计算两大类，
分别用于计算河流其中一时期的流量，以及河流其中一时期内的长期平均
流量。
工程水文第一章
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2020/11/12
工程水文第一章
工程水文学及水利计算
• （一）课程性质和特点 工程水文是水利类专业的一门重要的专业基础课。
通过本课程的学习，能初步掌握与水利水电工程 规划设计、施工建设和运行管理有关的暴雨、洪 水、径流资料的收集、分析计算的基本知识和基 本技能，为其它专业课的学习和今后从事专业工 作或进行科学研究工作打下基础。
资源包括水量、水质、水能资源和水域。
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工程水文第一章
§1.1 水文学-§1.1.3工程水文学
• 工程水文学的定义：
水文学的一个重要分支，将水文学方面的知 识应用于水利水电工程，为工程的规划设计、施 工建设、运行管理提供水文依据的一门科学。
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水文学
水资源
工程水文学
工程水文第一章
工程水文第一章
§1.2 工程水文学的研究方法
• 内容提要
流域及其降雨径流水文系统，水文现象的基 本规律与研究方法
• 学习要求
了解流域水文系统的基本概念，理解水文现 象基本规律与计算方法
流域降雨径流水文系统
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水文现象变化的基本规律 水文研究的基本方法
工程水文第一章
§1.2 工程水文学的研究方法
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工程水文第一章
工程水文学
• （二）课程的基本要求
• 1.了解水文现象的基本特点，物理成因，影响因素及 其变化规律。
• 2.掌握初步的水文测验技能和收集水文资料的方法。 • 3.熟悉和掌握水文分析的基本原理，如径流形成原理、
水量平衡原理、水文统计原理等；掌握径流和洪水计 算的基本方法，如成因分析法、水文统计法等，对工 程中遇到的水文分析计算问题具有一定的分析和计算 能力。
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。
工程水文学题库及答案
第一篇工程水文学试题库与答案第一章绪论学习本章的意义和内容：学习本章的目的，主要使读者了解什么是工程水文学？它主要包括哪些内容？在国民经济建设，尤其在水利水电建设中有哪些重要作用？希望能结合某一工程实例进行学习。
本章内容主要有：水文学与工程水文学，水资源，水文变化基本规律与计算方法。
本章习题内容主要涉与：水文学与工程水文学的基本概念、主要内容与作用，水文变化基本规律与基本研究方法。
一、概念题（一）填空题１.水文学的含义是研究自然界各种水体的的变化规律, 预测、预报的变化情势。
2.工程水文学的含义是水文学的一个重要分支，为提供水文依据的一门科学。
3.水资源是水文循环使陆地一定区域内平均每年产生的淡水量，通常用描述。
4.工程水文学的内容，根据在工程规划设计、施工、管理中的作用，基本可分为二个方面：和。
5.水文现象变化的基本规律可分为二个方面，它们是：和。
6.根据水文现象变化的基本规律水文现象变化的基本规律，水文计算的基本方法可分为：和。
（二）选择题1.水文现象的发生[ ]。
a.完全是偶然性的b.完全是必然性的c. 完全是随机性的d.既有必然性也有随机性2.水文分析与计算，是预计水文变量在[ ]的概率分布情况。
a.任一时期内b.预见期内c.未来很长很长的时期内d.某一时刻3.水文预报，是预计某一水文变量在[ ]的大小和时程变化。
a.任一时期内b.预见期内c.以前很长的时期内d.某一时刻4.水资源是一种[ ]。
a.取之不尽、用之不竭的资源b.再生资源c.非再生资源d.无限的资源5.长江三峡工程位于[ ]。
a.XXXX的三斗坪b.XXXX的茅坪c. XXXX的南津关d.XX市的XX6. 长江三峡工程的校核洪水位和设计洪水位分别为[ ]。
a.185.0m、180.0mb.180.4m、175.0mc.175.0m、180.0md.155.0m、145.0m7. 长江三峡工程的校核洪水洪峰流量和设计洪水洪峰流量分别为 [ ]s/m3。
工程水文第一章知识点
第一章 绪论1、水利水电工程项目建设程序：项目建议书阶段→可行性研究报告阶段→工程设计阶段→建设准备阶段→建设实施阶段→生产准备阶段→竣工验收和运营管理阶段→后评价阶段2、水文学是研究地球上各种水体的一门科学，主要研究各种水体的存在、循环和分布、水体的理化性质等。
3、地球上的各种水体通过不同、不断的蒸发、水汽输送、冷凝降落、下渗、形成径流的往复循环过程成为水循环。
4、水循环产生的内因是：自然界各种水体通常有固液汽三态互相转化的物理特性。
外因是：太阳辐射和地球的自身重力。
5、水资源的定义：广义水资源：地球表层可供人类利用的水；狭义的水资源：是指陆地上每年能够得到恢复和补充可供人类利用的淡水，是陆地上由大气降水补给的各种地表和地下淡水水体的动态水。
6、我国多年平均降水量是648mm ，产生的河川净流量为312108.2m 。
我国的水资源分布趋势是由东南向西北递减，空间分布十分悬殊。
7、我国水资源的特点：1°水资源总量多，但人均亩均占有量少；2°水资源地区分布不均，水土资源配置不均；3°水资源年内年际变化不均，水旱灾害频繁；4°水土流失和泥沙淤积现象严重；5°天然水质好，但是人为破坏很严重。
8、工程水文学在水利水电工程建设中的基本任务：在规划设计阶段，为规划设计工程位置、工程规模提供设计水文数据；在施工阶段，为施工设计提供水文数据，为指导现场施工提供施工水文预报；在运营管理阶，提供各类水文预报成果，确保工程安全和发挥最大效益，同时还需不断的进行水文复核，提供新情况下的设计水文数据。
9、水文学的内容：水文信息的采集与处理，降雨径流的关系分析，水文分析与计算，水文预报等。
水文分析与计算，是预计水文变量在未来很长时间内的概率分布情况；水文预报，是预计某一水文变量在可预见期内的大小和时程变化。
10、水文现象的发生和发展往往具有必然性和偶然性。
必然性是指在一定条件下事物在发展变化中必然会出现的现象；偶然性是在一定条件下事物在发生和发展中可能出现也可能不出现的现象。
《工程水文学》PPT课件
渔业
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，工程水文学是我们利用地球丰富资源的基础。
第一章 绪论 → (2)河川和海洋资源
1/1
应用于实际工程的水文学称为工程水文学，包
括有关控制或利用河川和海洋资源所建造的工程，
全球每年有近600万公顷的土地变成荒漠。水资源 不足会导致卫生条件低下，世界上每天大约有6000人 因此而丧生。在逾20%的陆地上，人类活动已经超出了 自然生态系统的负荷。
世界上许多国家都将水资源用作实现国家利益的有力
政治工具。2000年，全世界60亿人口中，有5亿人生活在 水资源慢性缺乏的国家。到了2050年，世界人口估计为89 亿，就会有40亿人缺少水资源。目前全球每5人中就有一 个喝不到安全的饮用水，另有24亿人生活中缺少下水道等 卫生设施。每天有6000个孩子因为水而患病死去。
可供直接饮用的河流和淡水湖泊 10.17万
第一章 绪论 → (1) 水文循环
1/6
广义的水资源：包括海洋、地下水、冰 川、河流等各种水体的总称（气态，液 态，固态）
狭义的水资源：指逐年可以恢复更新的 一部分淡水量。
地下
大气
山河
海洋
自然界 中的水
湖泊
冰川
沼泽
第一章 绪论 → (1) 水文循环
2/6
人类的明天将是什么样子呢？悲观主义者描述了 世界末日的景象，向全世界敲响了警钟。人们承认面 临的严重危机，但是可以通过共同的努力战胜它，寻 求新的发展道路。
确定性规律 偶然性规律 区域性规律
成因法
随机现象 概率论和 数理统计
区域性方法
第一章 绪论 → (4) 水文学的研究方法
工程水文学第一章
站分布比较均匀时。
公式：
P P2 ... Pn 1 n P 1 Pi n n i 1
2、泰森多边形法 （垂直平分法）
适用范围：此法能考虑雨量站或降雨量分布 不均匀的情况。
n f1P f 2 P2 ... f n Pn 1 n P 1 f i Pi Ai Pi f1 f 2 ... f n F i 1 i 1
间，以min，h或d计。
（3）降雨强度：指单位时间内的降雨量， 以mm/min或mm/h计。 （4）降雨面积：指降雨所笼罩的水平面积，
以km2计。
（5）降雨中心：是指降雨笼罩面积上降雨量 最为集中且范围较小的局部地点。
2、图示方法
（1）降雨量过程线 （2）降雨量累积曲线
（3）降雨量等值线图
（4）时面深关系曲线（雨量大，历时短，强
蒸发量是指某一时段（日、月、年）内总蒸 发掉的水层深度，以mm计。
蒸发率是指单位时间的蒸发量，也称蒸发 速度，以mm/min或mm/h计。
蒸发
水面蒸发
土壤蒸发
植物散发
陆面蒸发
1、水面蒸发：属饱和蒸发
主要影响因素：
温度、湿度、风速和气压
2、土壤蒸发 影响因素：
温度、湿度、风速、气压、 土壤结构、土壤含水量、 地下水位的高低、地势和植被
蒸发能力：蒸发面在一定气象条件下充分供水 时的最大蒸发量或蒸发率称为蒸发能力。 3、植物（蒸）散发：土壤中的水分经植物根系 吸收，输送至叶面，散发到大气中去，称为植 物散发。
4、流域蒸发量计算 主要决定于陆面蒸发 （1）是对流域内个单项蒸发分别研究，然后
综合求出全流域的总蒸发，但目前比较困难。
工程水文学课件-河海大学
水利工程在其实施过程中，可以划分为以下三个阶段 1、规划设计阶段
主要任务是确定工程的规模。
2、施工阶段
将规划设计的工程付诸实施。
第一章 绪论
一、水文学
二、水资源
三、工程水文学
一、水文学（Hydrology）
大气中的水汽，地面上的江河、湖沼
、海洋和地下水等，统称为水体。水文学 研究各种水体的存在、循环和分布，物理
与化学特性，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。
地球上各种水体的水量
水源 海洋 冰川与永久雪 地面冰（永冻） 地下水咸水 地下水淡水 咸水湖 总量 （103km3） 1338000 24064.1 300 12870 10530 85.4 占总量 （%） 96.5 1.74 0.022 0.94 0.76 0.006 30.1 17年 占淡水 （%） 68.7 0.86 10000年 更新所 需时间 2650年
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。
中国降水量的地区分布不均匀，南部和
东南沿海平均年降水量大于1600mm；华北和
单位：km3/a
陆地 119000 72000 44700 2200 46900
二、水资源
地球表层可供人类利用的水称为水资源。
水资源包括水量、水质、水能资源和水域。
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《工程水文学》
水资源（water sources）是人类生产和生活 不可缺少的自然资源，也是生物赖以生存的 环境资源，资源的本质特性在于其“可用性 ”，不能被人类所利用的不能成为资源。
水资源是与一定的自然条件共生共存的，其分布、 埋藏有其自然规律，它在被人类利用的过程中，如 果方式方法不当会被减少或破坏。所以，在利用水 资源的过程中，必须注意水资源的自然特性，不断 调整和改造利用水资源的方式和方法，使水资源得 到应有的保护，使其得以永续利用。
② 改变地表形态：降水形成的径流，冲刷和侵蚀 地面，形成沟溪江河；水流搬运大量泥沙，可 堆积成冲积平原；岩石受到水流强烈侵蚀和溶 解作用，可形成岩溶等地貌。
《工程水文学》
水文循环的意义： ③ 造成再生资源。水文循环造成巨大的、可以重
复使用的再生水资源，使人类获得永不枯竭的 水源和能源，为一切生物提供不可缺少的水分 ；大气降水把天空中游离的氮素带到地面，滋 养植物；陆地上的径流又把大量的有机质送入 海洋，供养海洋生物；而陆地和海洋生物又是 人类食物和制造肥料的重要来源。
《工程水文学》
我国的水文循环途径： 中国上空的水汽输入主要来自：
太平洋的东海和南海； 印度洋的孟加拉湾； 强盛的北风带来北冰洋的水汽，鄂霍次克海和日本海
的水汽随东北风来到东北地区。 西风环流带来的大西洋水汽。
中国的水量输出：径流主要通过黑龙江、辽河、海河 、黄河、淮河、长江、珠江等七大水系,浙、闽、台水 系及西南诸河水系入海。
水文气象学： 它是水文科学和大气科学共同关心合 作研究而逐渐形成的一门学科。水文气象学研究水圈和 大气圈的相互关系，包括大气中水文循环和水量平衡， 以蒸发、凝结、降水为主要方式的大气与下垫面的水分 交换，其中尤其着重研究暴雨和干旱发生和发展的规律 。
它是气象学与水文学之间的边缘学科,既是应用气象学 的一个分支,又是水文学的重要组成部分，其研究成果 可以用于河道、水库的防洪兴利，以及水资源的开发利 用，防灾减灾和水利水电工程的规划设计。
《工程水文学》
分类 大循环（外循环）,形成陆地降水、径流的主要形式 小循环（内循环）
《工程水文学》
原因 内因：水的三相转化 外因：太阳的辐射能、水在地球引力场具有 的势能
与水资源的关系 水文循环供给陆地源源不断的降水、径流， 某一区域多年平均的年降水量或年径流量， 即该地区的水资源量，因此水文循环的变化 将引起水资源的变化
课程的目标主要是使得学生掌握水文学的基 本理论、水工程水文分析计算的基本方法，了解 水文学新理论和新技术的发展，在后续课程中能 够较好地运用本门课程的基本理论和计算方法解 决相关水文问题。
《工程水文学》
主要内容
第一章 绪 论 第二章 流域径流形成 第三章 水文信息采集与处理 第四章 流域产汇流计算 第五章 水文统计 第六章 水文预报 第七章 设计年径流 第八章 由流量资料推求设计洪水 第九章 由暴雨资料推求设计洪水
《工程水文学》
水灾害
1）. 干旱缺水，是当今和未来主要面临的水
问题之一。自然因素和人为因素的制约。
2）. 洪涝灾害，是水资源时空分布不均。 3）. 水环境恶化，是人类对水资源作用结果
的最直接体现，影响面广，后果最严重的问 题。
《工程水文学》
§1-2 工程水文学的任务及内容
一、水文学：研究自然界各种水体（大气水、地表水、地下水）的存 在、分布、循环、物理化学性质及其环境因素的变化规律，预测 、预报各水文现象（如降水、水位、流量、水质等）的变化情势
工程水文学
《工程水文学》
郑彩霞 2016.3
工程水文学是是水文学的一个分支，一门专
业基础课，是为工程规划设计、施工建设及运行 管理提供水文依据的一门科学，主要内容分为水 文分析计算和水文预报两方面。水文学知识河川 径流，水文学的基本原理和方法，包括水文资料 的收集与统计，设计洪水，流域分析计算，水质 及水质评价。
《工程水文学》
海洋水文学：海洋水文学着重研究海水的物理 性质和化学成分，海洋中的波浪、潮汐、洋流、海 岸带泥沙运动等。
陆地水文学：陆地上的水量虽然只约占全球 总水量的3.5％，但是，淡水几乎都分布在陆 地，存在着复杂的水文过程，陆地上的水与 陆地上的一切生物，尤其是与人类生活有着 不可分割的联系。因此，对陆地上的水的研 究尤其受到人们的重视。陆地水文学是水文 科学的主要组成部分。
大气中水汽 江河湖沼
1．研究对象 地表水 海 洋 冰川
地下水
《工程水文学》
水文学(Hydrology)是一门研究水在自然界中运行、 变化和分布规律的科学。
水文学
水文气象学 水文地质学 地表水文学
河川水文学 湖泊水文学
海洋水文学 陆地水文学
冰川水文学 沼泽水文学
《工程水文学》
2．分类：按各种水体存在形式
《工程水文学》
冰川
沼泽
冰川：
《工程水文学》
湖泊：
《工程水文学》
大气：
《工程水文学》
沼泽：
《工程水文学》
沼泽：
《工程水文学》
地下：
《工程水文学》
贵州安顺 地下暗河
地下：
《工程水文学》
趵突泉
山河：
长江
《工程水文学》
山河：
《工程水文学》
黄河入海口
一、水循环
含义： 地球上的水在太阳辐射作用 下，不断地蒸发成水汽进入大气， 随气流输送到各地；输送中，遇到 适当的条件，凝结成云，重力作用 下降落到地面，即降水；降水直接 地、或以径流的形式补给地球上的 海洋、河流、湖泊、土壤、地下和 生态水等，如此永不停止的循环运 动，如图2-1所示，称为水文循环。
《工程水文学》
北冰洋水系
塔里木河
阴山
内流区域
海河
太
印度洋水系
洮 河 大嘉 渡岷陵 河江江
怒 江澜 沧Fra bibliotek江平 洋 黄浦江水 系
雅砻岷嘉乌江水，湘汉赣江黄浦尾。
《工程水文学》
《工程水文学》
水文循环的意义：
① 直接影响气候变化：通过蒸散发进入大气的水 产生云、雨等现象的主要物质基础。空气中的 水直接影响气候的湿润或干燥，调节地面气候 。
《工程水文学》
第一章 绪论
水以不同的形式存在于自然界中。
海洋 13.5亿 97.4%
图中单位为 km3
《工程水文学》
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
可供直接饮用的河流和淡水湖泊 10.17万
地下 海洋
大气
自然界 中的水
山河 湖泊