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
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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：
水文地质基础知识 ppt课件
孔隙－松散岩层 裂隙－基岩 溶隙（溶穴）－可溶性岩石
空隙性
指岩石空隙的大小、多少、形状、分 布特点以及连通情况等。这些特性 对于地下水的埋藏、分布、运动有 重要的影响。
岩石中的空隙
松散岩层孔隙特点
孔隙率（度）：一定体积岩石（包括孔隙）中孔隙体积所占的比例。
n Vn 100% V
影响松散岩层孔隙度的因素
“理想土”模型
颗粒排列方式和密实程度 颗粒大小和形状 分选程度 土壤结构（单粒、团粒结构） 其他因素：次生裂隙、根孔、虫孔等
裂隙
成岩裂隙 构造裂隙 风化裂隙
裂隙性
裂隙的方向、宽度、延伸方向、充填情况等。 裂隙率
Kr Vr V
溶穴
发生在可溶性岩石之中 具有继承性 岩溶率（溶隙率）
岩石空隙的特性（均匀性、方向性、连通性）
松散岩类：空隙分布均匀、连通性好 基岩裂隙：不均匀、具方向性、不同方向裂隙可形成裂隙网
络 可溶岩溶隙：极不均匀、很强的方向性、容易形成各自的岩
溶水流系统。
按含水介质的地下水分类
层。
支持毛细带 中间带 土壤水带
水文地质学研究的重点是饱水带。但包气 带作为补给通道作用也不容忽视。
地下水赋存
含水层
定义：饱含水的透水层，或能够透过并给出相当数量水的岩 层。
辨异：饱含水的弱透水层（粘土、沿粘土等）；不含水的透 水层（沙漠、被疏干的含水层等）
隔水层
定义：不透水的岩层，或不能透过并给出一定水量的岩层。 辨异：隔水层的相对性，并非完全隔水－弱透水层
下可以进行三种状态的相互转化 全球水文循环是闭合系统，局部为开放系统 水文循环过程伴随着能量的转换和其他物质的运移和聚集
空隙性
指岩石空隙的大小、多少、形状、分 布特点以及连通情况等。这些特性 对于地下水的埋藏、分布、运动有 重要的影响。
岩石中的空隙
松散岩层孔隙特点
孔隙率（度）：一定体积岩石（包括孔隙）中孔隙体积所占的比例。
n Vn 100% V
影响松散岩层孔隙度的因素
“理想土”模型
颗粒排列方式和密实程度 颗粒大小和形状 分选程度 土壤结构（单粒、团粒结构） 其他因素：次生裂隙、根孔、虫孔等
裂隙
成岩裂隙 构造裂隙 风化裂隙
裂隙性
裂隙的方向、宽度、延伸方向、充填情况等。 裂隙率
Kr Vr V
溶穴
发生在可溶性岩石之中 具有继承性 岩溶率（溶隙率）
岩石空隙的特性（均匀性、方向性、连通性）
松散岩类：空隙分布均匀、连通性好 基岩裂隙：不均匀、具方向性、不同方向裂隙可形成裂隙网
络 可溶岩溶隙：极不均匀、很强的方向性、容易形成各自的岩
溶水流系统。
按含水介质的地下水分类
层。
支持毛细带 中间带 土壤水带
水文地质学研究的重点是饱水带。但包气 带作为补给通道作用也不容忽视。
地下水赋存
含水层
定义：饱含水的透水层，或能够透过并给出相当数量水的岩 层。
辨异：饱含水的弱透水层（粘土、沿粘土等）；不含水的透 水层（沙漠、被疏干的含水层等）
隔水层
定义：不透水的岩层，或不能透过并给出一定水量的岩层。 辨异：隔水层的相对性，并非完全隔水－弱透水层
下可以进行三种状态的相互转化 全球水文循环是闭合系统，局部为开放系统 水文循环过程伴随着能量的转换和其他物质的运移和聚集
2024年水文地质学课件-(含)
水文地质学课件-(含附件)水文地质学课件一、引言水文地质学是研究地下水的科学，它涉及到地下水资源的形成、分布、运动、化学成分以及与岩石、土壤等地质体的相互作用。
水文地质学对于理解和管理地下水资源具有重要意义，特别是在干旱和半干旱地区。
本课件旨在介绍水文地质学的基本概念、原理和方法，以及其在实际应用中的重要性。
二、水文地质学的基本概念2.含水层和隔水层：含水层是指能够储存和传递地下水的岩石或土壤层，而隔水层则是指不能储存和传递地下水的岩石或土壤层。
含水层和隔水层的分布和性质对于地下水的流动和储存具有重要影响。
3.地下水流动：地下水流动是指地下水在岩石和土壤中的运动过程。
地下水的流动受到重力、压力差和地质构造等因素的影响，其流动速度较慢，通常以米/天或米/年为单位。
4.地下水循环：地下水循环是指地下水从地表水体、降水等水源进入地下，经过流动、储存和排泄等过程，最终返回地表水体的循环过程。
地下水循环对于维持水资源平衡和生态系统的健康具有重要意义。
三、水文地质学的研究方法1.地下水勘探：地下水勘探是指通过地质调查、地球物理勘探、钻探和试验等方法，了解地下水的分布、性质和储量等信息。
地下水勘探是水文地质学研究的基础，对于水资源开发和利用具有重要意义。
2.地下水模拟：地下水模拟是指利用数学模型和计算机技术，模拟地下水的流动、传输和化学反应等过程。
地下水模拟可以帮助预测地下水的动态变化，为水资源管理和决策提供科学依据。
3.地下水监测：地下水监测是指通过监测井、水位计、水质分析等手段，对地下水的水位、水质、水温等参数进行长期观测和分析。
地下水监测可以帮助了解地下水的现状和变化趋势，为水资源管理和保护提供依据。
四、水文地质学的应用1.水资源开发和管理：水文地质学可以为水资源开发和管理提供科学依据，包括确定水源的位置和储量、评估水资源的可持续性、优化水资源配置等。
2.环境保护和治理：水文地质学可以帮助解决环境污染问题，包括地下水污染的监测和治理、废物处置场的选择和管理等。
水文地质学第三章课件
在含水层水平渗流，穿到弱透水层中为
K1
垂直渗流。
K2
渗流折射只发生在界面附近，穿越界面
一定距离后，则受边界制约。
K1
29
3.5.2 层状非均质介质中渗流问题的解法
分段法、等效渗透系数法、等效厚度法等。 分段法的实质：将渗透性突变的非 均质渗流区划分为若干简单渗流亚 区的组合问题求解。 例1：流线与层状界面平行 流网特征： 层面为流面，总流量可看成分层
q q
故：q q1 Wx
q1
q
q1 q Wx
q1 0; 且q 0;
q1 q1;
q q
故：q q1 Wx (1)
15
3.3.2 流量方程（续2）
引如Dupuit假设：q Kh dh dx
代入以上(1)式得：
Kh dh dx
q1
Wx
q1
K
(h12
h22 ) 2l
W 2
l
(2)
对于潜水面上无垂直补给、排泄的剖面二维稳定流， 潜水面是流面，因此潜水面上任意点的渗流速度
vs
K
H s
K
H x
用 H 代替 H
x
s
实质：垂直分流速Vz远远小于水平分流速Vx或Vy，可
忽略Vz，即假定等水头面是铅垂面，称为裘布依假定。
这样： 铅直面可近似为等水头面或过水断面
H 0，则A B h z
tg1 K1 tg2 K2
2 K2
^
1 K1
（1）当K1= K2时，1= 2, 即，均质岩层中不发生折射。
（2）当K1 K2 0时，若1=0，则2=0；即，渗流垂直穿
越界面时不发生折射。
28
3.5.1 非均质岩层中渗流的基本特征和渗流折射定律 （续4）
K1
垂直渗流。
K2
渗流折射只发生在界面附近，穿越界面
一定距离后，则受边界制约。
K1
29
3.5.2 层状非均质介质中渗流问题的解法
分段法、等效渗透系数法、等效厚度法等。 分段法的实质：将渗透性突变的非 均质渗流区划分为若干简单渗流亚 区的组合问题求解。 例1：流线与层状界面平行 流网特征： 层面为流面，总流量可看成分层
q q
故：q q1 Wx
q1
q
q1 q Wx
q1 0; 且q 0;
q1 q1;
q q
故：q q1 Wx (1)
15
3.3.2 流量方程（续2）
引如Dupuit假设：q Kh dh dx
代入以上(1)式得：
Kh dh dx
q1
Wx
q1
K
(h12
h22 ) 2l
W 2
l
(2)
对于潜水面上无垂直补给、排泄的剖面二维稳定流， 潜水面是流面，因此潜水面上任意点的渗流速度
vs
K
H s
K
H x
用 H 代替 H
x
s
实质：垂直分流速Vz远远小于水平分流速Vx或Vy，可
忽略Vz，即假定等水头面是铅垂面，称为裘布依假定。
这样： 铅直面可近似为等水头面或过水断面
H 0，则A B h z
tg1 K1 tg2 K2
2 K2
^
1 K1
（1）当K1= K2时，1= 2, 即，均质岩层中不发生折射。
（2）当K1 K2 0时，若1=0，则2=0；即，渗流垂直穿
越界面时不发生折射。
28
3.5.1 非均质岩层中渗流的基本特征和渗流折射定律 （续4）
《水文地质学》PPT课件
承压水初见水位（H1）
承压水位（测压水位）(H2) ➢承压水位埋深（H）
承压水（层间水）主要特点
特点： • a、有稳定的隔水顶板和底板，没有自由水
面，水体承受静水压力； • b、与外界联系较差，水位、水量、水质等
2、有关空隙的几个基本概念
孔隙：组成松散岩石的颗粒或颗粒集合体之间的空隙； 裂隙：应力作用下坚硬岩石破裂变形产生的。可分为成岩裂隙、
构造裂隙和风化裂隙； 溶孔（洞）：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞； 孔隙度φ：某一体积V岩石中孔隙体积Vn所占的比例
φ = Vn / V 裂隙率Kr ：裂隙体积Vr与包括裂隙在内的岩石体积V的比值
径流与大气圈地表水的联系潜水与大气圈地表水联系密切积极参与水循环动态变化显著与大气圈地表水的联系较弱动态较稳定精选ppt55潜水潜水承压水层间水承压水层间水等水位等水位潜水等水位线表示了潜潜水等水位线表示了潜水面及含水层顶面水面及含水层顶面承压水等侧压水位面是承压水等侧压水位面是一个虚构的面钻孔打一个虚构的面钻孔打到该高度上取不到水到该高度上取不到水必须打到含水层顶面才必须打到含水层顶面才能见到水能见到水对水量对水量增减的增减的反映反映补给和排泄时主要表补给和排泄时主要表现为潜水位和含水层厚现为潜水位和含水层厚度的变化度的变化厚度变化不明显主要厚度变化不明显主要表现为侧压水位变化表现为侧压水位变化资源补资源补潜水积极参与水循环资潜水积极参与水循环资源易恢复补充但由于受源易恢复补充但由于受气候影响大含水层厚度气候影响大含水层厚度有限资源缺乏多年调节有限资源缺乏多年调节不易恢复补充但含不易恢复补充但含水层厚度一般较大往水层厚度一般较大往往具有良好的多年调节往具有良好的多年调节精选ppt56本章完精选ppt57已知一个钻孔已知一个钻孔aa井底含水层的深度为井底含水层的深度为960960米
水文地质学基础ppt课件
表面张力
水的表面张力使水滴呈球形，影响毛细水 的上升高度。
9
岩石中水运动规律
2024/1/28
达西定律
描述水在孔隙介质中的渗流速度与水力梯 度成正比的关系。
渗流基本方程
描述非饱和带与饱和带地下水流运动的偏 微分方程。
地下水流系统
由补给区、径流区和排泄区组成的统一整 体，具有层次性。
地下水资源评价
根据水文地质条件、开采技术经济条件等 ，对地下水资源数量和质量进行评价。
水文地质学基础ppt课件
2024/1/28
1
2024/1/28
CONTENTS
• 水文地质学概述 • 岩石中水存在形式与性质 • 地下水流动系统与补给排泄条
件 • 孔隙裂隙岩溶发育规律及其对
渗透性影响 • 不同类型含水层特征及其富水
性评价
2
2024/1/28
01
水文地质学概述
3
水文地质学定义与研究对象
2024/1/28
评价方法
包括水量评价、水质评价、开采技术条件评价等。水量评价可采用解析法、数值 法等；水质评价可采用单项组分评价、综合评价等；开采技术条件评价可考虑含 水层厚度、渗透性、水位降深等因素。
实例分析
以某地区为例，通过收集资料、野外调查、室内分析等手段，对该地区地下水资 源进行评价。首先分析地下水的补给、径流、排泄条件，然后采用适当的评价方 法对地下水资源进行定量和定性评价，最后提出合理的开发利用建议。
孔隙度与渗透率关系
孔隙度与渗透率之间存在一定 的正相关关系，但并非线性关
系。
16
裂隙发育规律及其对渗透性影响
裂隙类型
根据成因和形态，裂隙可分为构造裂 隙、风化裂隙和溶蚀裂隙等，不同类 型的裂隙对渗透性影响不同。
水的表面张力使水滴呈球形，影响毛细水 的上升高度。
9
岩石中水运动规律
2024/1/28
达西定律
描述水在孔隙介质中的渗流速度与水力梯 度成正比的关系。
渗流基本方程
描述非饱和带与饱和带地下水流运动的偏 微分方程。
地下水流系统
由补给区、径流区和排泄区组成的统一整 体，具有层次性。
地下水资源评价
根据水文地质条件、开采技术经济条件等 ，对地下水资源数量和质量进行评价。
水文地质学基础ppt课件
2024/1/28
1
2024/1/28
CONTENTS
• 水文地质学概述 • 岩石中水存在形式与性质 • 地下水流动系统与补给排泄条
件 • 孔隙裂隙岩溶发育规律及其对
渗透性影响 • 不同类型含水层特征及其富水
性评价
2
2024/1/28
01
水文地质学概述
3
水文地质学定义与研究对象
2024/1/28
评价方法
包括水量评价、水质评价、开采技术条件评价等。水量评价可采用解析法、数值 法等；水质评价可采用单项组分评价、综合评价等；开采技术条件评价可考虑含 水层厚度、渗透性、水位降深等因素。
实例分析
以某地区为例，通过收集资料、野外调查、室内分析等手段，对该地区地下水资 源进行评价。首先分析地下水的补给、径流、排泄条件，然后采用适当的评价方 法对地下水资源进行定量和定性评价，最后提出合理的开发利用建议。
孔隙度与渗透率关系
孔隙度与渗透率之间存在一定 的正相关关系，但并非线性关
系。
16
裂隙发育规律及其对渗透性影响
裂隙类型
根据成因和形态，裂隙可分为构造裂 隙、风化裂隙和溶蚀裂隙等，不同类 型的裂隙对渗透性影响不同。
水文学与水文地质学(
2021/12/18
5
水文的四大表现形式：
降水 渗流
蒸发 径流
（1）降水 ——指 雨 、 雪 、 雾 、雹、 霰。
降水的形式
下雪前降落 的小冰粒
（2）蒸发
截流蒸发
指：
地面蒸发
叶面蒸发
2021/12/18
水面蒸发
海洋蒸发
水上升为水 汽的五种
形式。
7
（3）渗流
包含
入渗 地表水经过土壤表面进入土壤的过程。
c) 涨水时河道螺旋流：涨水时，河中央上涨较快，断面呈中高岸低的
“水2拱02”1/12形/18，且呈两螺旋流。
39
2> 造成的后果：
2021/12/18
在过水断面上形成一封闭 的环流，与纵向水流结合 形成漩涡流，从而将冲刷 凹岸，淤积凸岸，影响取
水口位置的选择。
40
四、河流的分段 1、河流 —— 江、河、溪、沟统称河流。
流域面积小，径流相对剧烈 流域面积大，径流相对平缓
2021/12/18
67
（5）流域的植物被覆—— 由于植物被覆截留降水，从而将会延缓坡地漫流 的速度，增加渗流，减少蒸发。
（6）土壤及地质构造——
影响下渗，地下水对河流的补给，流域地表 的冲刷等。
2021/12/18
68
（7）湖泊和沼泽——
可以通过蓄水作用，调节径流变化，特别是蒸 发影响径流量的大小。
我国的河流大多以此为主。
（2）融雪径流Biblioteka 局部地区或地段的河流以此为主。
如：青海、 新疆
2021/12/18
62
二、影响径流的主要因素
1、各种自然地理因素对其的影响
（1）气候因素
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
出总体的特征。
2 概率与频率
2、概率与频率(Probability and frequency) (1) 概率:
基本性质： 0≤P(A)≤1
(3-1)
(2) 频率：
(3) 概率与频率关系： lim W ( A ) P ( A ) 0 （3-2）
n
概率 = 频率
概率分布
(4) 随机变量的概率分布：
重现期
（2）重现期（Reoccurrence period）: 指某随机变量的取值在长时期内平均多少年出现 一次（多少年一遇）。
※ 重现期则是平均若干年出现一次，而不是固定的周期。
T计算公式
√重现期表示方法： ① 实测水文系列由最大值组成时，设计频率标准<50%
T1 P
或：
T(X
xi )
1 P(X
相加定理
概率相加定理：
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、累积频率与重现期 (1) 累积频率（Accumulated frequency）：
等量或超量值的累积频数(m)与总观测次数(n)之比。
有：
P( X
xi )
m n
(%)
（3-6）
※
频率
累积频率
频率特性
√ 累积频率特性：
P(X xi ) P(X xi ) ？
√累计频率分类： 年频率(P) 次频率(P’ )
1991
110.4
2 概率与频率
2、概率与频率(Probability and frequency) (1) 概率:
基本性质： 0≤P(A)≤1
(3-1)
(2) 频率：
(3) 概率与频率关系： lim W ( A ) P ( A ) 0 （3-2）
n
概率 = 频率
概率分布
(4) 随机变量的概率分布：
重现期
（2）重现期（Reoccurrence period）: 指某随机变量的取值在长时期内平均多少年出现 一次（多少年一遇）。
※ 重现期则是平均若干年出现一次，而不是固定的周期。
T计算公式
√重现期表示方法： ① 实测水文系列由最大值组成时，设计频率标准<50%
T1 P
或：
T(X
xi )
1 P(X
相加定理
概率相加定理：
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、累积频率与重现期 (1) 累积频率（Accumulated frequency）：
等量或超量值的累积频数(m)与总观测次数(n)之比。
有：
P( X
xi )
m n
(%)
（3-6）
※
频率
累积频率
频率特性
√ 累积频率特性：
P(X xi ) P(X xi ) ？
√累计频率分类： 年频率(P) 次频率(P’ )
1991
110.4
《水文地质》课件
● 06
第六章 总结与展望
水文地质的基本 概念
水文地质是研究地下水运动规律和地下水与地质环境关系 的学科，通过对地下水系统的深入了解，可以更好地应用 于环境保护和工程建设中。地下水的开发利用也是未来的 重要方向。
地下水运动规律
地下水循环
描述地下水在地球 中的循环方式
地下水排泄
解释地下水的排泄 方式
01 矿区地下水的运动规律
地下水在矿区中的流动特点
02 矿产开采影响
矿产开采对地下水资源的影响
03
矿产开采对地下水的影 响
矿产开采活动可能导致矿区地下水位下降，地下水紧缺，地 下水质污染等问题。矿产开采对周边环境和生态系统的影响 较大，需要进行科学评估和合理控制，以保护地下水资源的 可持续利用。
学习方法
结合理论与实 践
多进行案例分析
加强动手能力
多进行田野调查和 实验
评估方式
课堂测验
考察学生对课程内容的掌握程 度
作业与实验报告
加强学生的实践能力和独立思 考能力
参考书目
《水文地质学》
深入了解水文地质 领域的理论知识
《水文地质与 水文地质工程》
应用水文地质知识 解决实际工程问题
● 02
第2章 地下水的形成与分布
● 04
第4章 地下水与地质环境
岩溶地质特点
岩溶地质是一种特殊的地质构造，其特点包括岩溶溶蚀作用 强烈、地下水流动通道复杂等。岩溶地质景观丰富多样，例 如溶洞、溶岩地貌等，对地下水运动有重要影响。
岩溶地下水运动规律
溶蚀作用影响
溶蚀作用形成的裂 隙是地下水流动通
道
水文特性
地下水水位波动大， 水质多变
能够运用水文地质知识解决实际问题
《水文地质学》ppt课件(2024)
01
02
03
04
水均衡法
通过计算区域水均衡要素，评 估地下水资源量。
解析法
利用数学物理方程描述地下水 运动，通过解析解计算资源量
。
数值法
建立地下水数值模型，模拟地 下水运动过程，评估资源量。
综合法
结合多种方法，综合考虑地质 、水文、气象等因素，进行综
合评价。
2024/1/29
16
地下水资源开发利用现状及问题
定义
研究地下水的分布、形成、运动 、化学和物理性质及其与周围环 境的相互关系的科学。
特点
综合性、区域性、实践性、预测 性。
4
水文地质学研究意义
水资源评价与合理开发
为水资源评价提供科学依据，指导水资源的合 理开发和利用。
工程地质问题
研究地下水对工程建筑物的影响，预测和防治 工程地质问题。
环境地质问题
物探
2024/1/29
应用地球物理勘探方法，如电法、磁 法、重力法等，间接推断地下水的分
布和埋藏条件。
钻探
利用钻探设备向地下钻进，获取岩芯 、水样等资料，揭示地下水的赋存状 态。
化探
通过采集和分析地下水、地表水、土 壤和岩石等样品中的化学元素和化合 物，了解水文地球化学特征。
21
水文地质图编制和成果表达
2024/1/29
8
地下水循环过程
01
02
03
地下水的补给
大气降水、地表水、凝结 水等通过包气带下渗，成 为地下水的补给来源。
2024/1/29
地下水的径流
在重力作用下，地下水由 高处向低处流动，形成地 下径流。
地下水的排泄
通过泉、人工开采、蒸发 等方式排泄到地表或大气 中。
水文学与水文地质学 课件 教学配套课件 杨维 第三章 5相关分析
§尚3-辅5教相学 关配 套分课析件 (Analyses of statistical relationship )
1 概述 （1）相关分析 （2）相关分析在水文频率分析中的意义※
2 线性简相关 （1）图解法 （2）相关分析法 （3）相关分析的误差 （4）相关分析中的要点
3 直线回归的扩充
6/45
1. 概 述 (1) 相关分析
(2) 相关分析在水文尚频辅 率教 学分配析套中课的件意义※ 相关分析的任务是寻求随机变量之间的统计
关系，以延展和插补实测水文系列，提高样本的代
表性和设计成果的可靠性。
例如：流量与降水量 蒸发量与温度 ………
6/45
2。线性简相关
尚辅教学配套课件
2. 线性简相关
图解法
相关分析法
6/45
一元回归方程
(1) 图解法: y
尚辅教学配套课件
x, y
y=ax+b
0
x
6/45
回归分析法
(2) 相关分析法
尚辅教学配套课件
1）直线回归方程 （Linear Regression Equation）
y
xi , yi
yi
0
(
x
x
i
)
x, y
yi y
6/45
y=ax+b
最小二乘法
x
a、b表达式
尚辅教学配套课件
yi
y
Sy y 1r2
0
xi
(x)
（3-34）
x
6/45
图示回归方程误差3SyLeabharlann 3Sy尚辅教学配套课件
y
y=ax+b+3Sy
99.7%
1 概述 （1）相关分析 （2）相关分析在水文频率分析中的意义※
2 线性简相关 （1）图解法 （2）相关分析法 （3）相关分析的误差 （4）相关分析中的要点
3 直线回归的扩充
6/45
1. 概 述 (1) 相关分析
(2) 相关分析在水文尚频辅 率教 学分配析套中课的件意义※ 相关分析的任务是寻求随机变量之间的统计
关系，以延展和插补实测水文系列，提高样本的代
表性和设计成果的可靠性。
例如：流量与降水量 蒸发量与温度 ………
6/45
2。线性简相关
尚辅教学配套课件
2. 线性简相关
图解法
相关分析法
6/45
一元回归方程
(1) 图解法: y
尚辅教学配套课件
x, y
y=ax+b
0
x
6/45
回归分析法
(2) 相关分析法
尚辅教学配套课件
1）直线回归方程 （Linear Regression Equation）
y
xi , yi
yi
0
(
x
x
i
)
x, y
yi y
6/45
y=ax+b
最小二乘法
x
a、b表达式
尚辅教学配套课件
yi
y
Sy y 1r2
0
xi
(x)
（3-34）
x
6/45
图示回归方程误差3SyLeabharlann 3Sy尚辅教学配套课件
y
y=ax+b+3Sy
99.7%
水文地质学课件ppt课件
岩石水理性质的意义
影响地下水的赋存状态、分布规律、运动特征以及地下水资源评价和开发利用等。
达西定律是描述地下水运动的基本定律，它表明地下水的运动速度与水力梯度成正比，而与地下水的粘滞性成反比。
地下水运动基本规律
包括含水层的渗透性、地下水的粘滞性、地形地貌、地质构造和气候条件等。
地下水运动的影响因素
生物性污染
加强污染源监管，减少污染物排放。
源头控制
采取工程措施，如截污沟、防渗墙等，防止污染物进入地下水。
过程阻断
对已污染的地下水进行治理，如抽出处理、原位修复等。
末端治理
04
CHAPTER
水文地质调查方法与技术
03
研究地下水与环境的相互作用，为生态环境保护提供科学依据。
01
查明区域水文地质条件，为水资源评价、开发利用和规划管理提供依据。
生态环境保护
随着全球生态环境问题的日益严重，水文地质学将在生态环境保护中发挥更大作用，如地下水生态修复、土壤污染治理等。
多学科交叉融合
未来水文地质学将与更多学科进行交叉融合，形成更为综合的研究领域和应用方向。
国际化合作与交流
加强国际间的合作与交流，共同应对全球性的水资源和环境问题，推动水文地质学的国际化发展。
02
预测人类活动对地下水环境的影响，提出防治措施和建议。
水文地质测绘
通过野外实地观察和测量，收集地形地貌、地层岩性、地质构造、水文气象等资料，编制水文地质图件。
遥感技术应用
利用卫星、航空等遥感技术获取大范围、多时相的地表信息，提取与水文地质相关的特征信息，为区域水文地质调查提供重要手段。
利用地球物理勘探方法（如重力、磁法、电法、地震等）探测地下岩层的物理性质差异，推断地下水的赋存状态和运移规律。
影响地下水的赋存状态、分布规律、运动特征以及地下水资源评价和开发利用等。
达西定律是描述地下水运动的基本定律，它表明地下水的运动速度与水力梯度成正比，而与地下水的粘滞性成反比。
地下水运动基本规律
包括含水层的渗透性、地下水的粘滞性、地形地貌、地质构造和气候条件等。
地下水运动的影响因素
生物性污染
加强污染源监管，减少污染物排放。
源头控制
采取工程措施，如截污沟、防渗墙等，防止污染物进入地下水。
过程阻断
对已污染的地下水进行治理，如抽出处理、原位修复等。
末端治理
04
CHAPTER
水文地质调查方法与技术
03
研究地下水与环境的相互作用，为生态环境保护提供科学依据。
01
查明区域水文地质条件，为水资源评价、开发利用和规划管理提供依据。
生态环境保护
随着全球生态环境问题的日益严重，水文地质学将在生态环境保护中发挥更大作用，如地下水生态修复、土壤污染治理等。
多学科交叉融合
未来水文地质学将与更多学科进行交叉融合，形成更为综合的研究领域和应用方向。
国际化合作与交流
加强国际间的合作与交流，共同应对全球性的水资源和环境问题，推动水文地质学的国际化发展。
02
预测人类活动对地下水环境的影响，提出防治措施和建议。
水文地质测绘
通过野外实地观察和测量，收集地形地貌、地层岩性、地质构造、水文气象等资料，编制水文地质图件。
遥感技术应用
利用卫星、航空等遥感技术获取大范围、多时相的地表信息，提取与水文地质相关的特征信息，为区域水文地质调查提供重要手段。
利用地球物理勘探方法（如重力、磁法、电法、地震等）探测地下岩层的物理性质差异，推断地下水的赋存状态和运移规律。
水文地质学基础课件
03
严格执法
加强地下水管理执法 力度，严厉打击非法 开采、污染地下水等 行为。
04
监测与预警
建立地下水动态监测 体系，及时掌握地下 水变化情况，发布预 警信息。
06
水文地质灾害及其防治对策
Chapter
水文地质灾害类型及成因机制
地面沉降
由于过量开采地下水导致土层压密，引起地 面下沉的现象。
地裂缝
通过钻探揭露含水层，获取地下 水文地质参数，如水位、水温、 水质等，同时可进行抽水试验和 长期观测。
水文地质勘察报告编写要求
报告内容应全面、准确、客观 地反映勘察工作成果，包括勘 察目的、任务、方法、工作量
及质量评述等。
对勘察区的水文地质条件进行 深入分析，提出合理的地下水 资源评价、开发利用和管理建
水文地质灾害防治对策与措施
加强地下水管理
合理规划地下水开采布局和开采量，防止过量开 采导致地质灾害。
地质灾害监测与预警
建立地质灾害监测网络，实时监测地质灾害动态 变化，及时发布预警信息。
ABCD
工程地质勘察与评价
在工程建设前进行详细的工程地质勘察和评价， 查明地质条件和潜在地质灾害风险。
地质灾害治理与修复
04
水文地质勘察技术与方法
Chapter
水文地质勘察目的与任务
目的
查明区域水文地质条件，为地下水资源评价、开发利用和管理提供基础资料；为工程建设提供水文地 质依据，防止和减轻地质灾害。
任务
基本查明区域水文地质条件，包括含水层与隔水层的岩性、厚度、分布及埋藏条件；地下水类型、补 给、径流、排泄条件及动态变化规律；地下水水质、水量及开发利用条件等。
由于地质构造运动、地下水开采或地表水渗 透等因素导致地面出现裂缝。
水文地质学课件pdf
水文地质学课件pdf
目录
• 水文地质学基本概念与原理 • 地下水资源评价与开发利用 • 地下水污染与防治技术 • 岩溶地区水文地质特征与工程问题 • 裂隙岩体水文地质特性与工程应用 • 专门性话题讨论与前沿动态分享
01
水文地质学基本概念与原理
Chapter
水文地质学定义及研究对象
水文地质学定义
研究地下水分布、运动、形成、 变化及与周围环境相互关层、隔水层、地下水流、水质、 水温等。
地下水赋存条件与分类
赋存条件
地下水的赋存需要具备一定的地质构 造、岩性、地貌、气候等条件。
分类
根据埋藏条件可分为上层滞水、潜水 、承压水；根据含水层性质可分为孔 隙水、裂隙水、岩溶水。
06
专门性话题讨论与前沿动态分 享
Chapter
海量数据处理在水文地质领域应用前景
大数据技术在水文地质领域的应用
利用大数据技术对海量水文地质数据进行处理、分析和挖掘，揭示地下水运动规律和水资 源分布特征。
数据驱动的水文地质模型
基于海量数据，构建高精度、高分辨率的水文地质模型，为地下水资源的评价、管理和保 护提供科学依据。
岩溶地区地下水水质一般较好， 但易受污染，且污染后治理难度 较大。
工程建设中遇到的岩溶问题探讨
01
02
03
地基稳定性问题
岩溶地区的溶洞、溶蚀裂 隙等导致地基承载力降低 ，易引发地基失稳问题。
渗漏问题
岩溶地区的溶蚀裂隙、管 道等构成地下水的运移通 道，易引发工程渗漏问题 。
突水突泥问题
在隧道、矿井等地下工程 中，岩溶地区的突水突泥 问题严重威胁施工安全。
地下水污染与防治技术
Chapter
地下水污染来源及途径
目录
• 水文地质学基本概念与原理 • 地下水资源评价与开发利用 • 地下水污染与防治技术 • 岩溶地区水文地质特征与工程问题 • 裂隙岩体水文地质特性与工程应用 • 专门性话题讨论与前沿动态分享
01
水文地质学基本概念与原理
Chapter
水文地质学定义及研究对象
水文地质学定义
研究地下水分布、运动、形成、 变化及与周围环境相互关层、隔水层、地下水流、水质、 水温等。
地下水赋存条件与分类
赋存条件
地下水的赋存需要具备一定的地质构 造、岩性、地貌、气候等条件。
分类
根据埋藏条件可分为上层滞水、潜水 、承压水；根据含水层性质可分为孔 隙水、裂隙水、岩溶水。
06
专门性话题讨论与前沿动态分 享
Chapter
海量数据处理在水文地质领域应用前景
大数据技术在水文地质领域的应用
利用大数据技术对海量水文地质数据进行处理、分析和挖掘，揭示地下水运动规律和水资 源分布特征。
数据驱动的水文地质模型
基于海量数据，构建高精度、高分辨率的水文地质模型，为地下水资源的评价、管理和保 护提供科学依据。
岩溶地区地下水水质一般较好， 但易受污染，且污染后治理难度 较大。
工程建设中遇到的岩溶问题探讨
01
02
03
地基稳定性问题
岩溶地区的溶洞、溶蚀裂 隙等导致地基承载力降低 ，易引发地基失稳问题。
渗漏问题
岩溶地区的溶蚀裂隙、管 道等构成地下水的运移通 道，易引发工程渗漏问题 。
突水突泥问题
在隧道、矿井等地下工程 中，岩溶地区的突水突泥 问题严重威胁施工安全。
地下水污染与防治技术
Chapter
地下水污染来源及途径
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例题
【例题3-2】某测站有40年的实测枯水位记录，各种 水位出现的频率如表所示，试求确定水位H≥2.7m 的概率。
序号
水位Hi （m）
1
4.0
2
3.5
3
2.7
4
2.0
5
1.9
∑
频数 mi （年）
2 10 16
9 3 40
频率 W (Hi) （%）
5 25 40 22.5 7.5 100
累积频率/重现期定义
出总体的特征。
2 概率与频率
2、概率与频率(Probability and frequency) (1) 概率:
基本性质： 0≤P(A)≤1
(3-1)
(2) 频率：
(3) 概率与频率关系： lim W ( A ) P ( A ) 0 （3-2）
n
概率 = 频率
概率分布
(4) 随机变量的概率分布：
2099～1900 1899～1700 1699～1500 1499～1300 1299～1100 1099～900
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 / %
1991
110.4
1992
79.8
X 648.8 697.9 735.4 750.9 792.2 829.9 855.8 874.8 943.4 705.7 503.4
总体与样本
◆ 总体与样本 (collectivity and sample) :
总体
有限 无限
容量一定 容量无限
样本
容量
● 水文特征值系列的总体是无限的。 ● 样本是总体的一部分，样本的特征在一定程度上反映
( x )
特点：
1）单峰；
2）以均值为对称轴；
3）曲线两端趋于 ±∞，且以x轴为渐近 线。
其分布函数
正态分布函数：
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%
第3章 水文统计基本原理与方法
Chapter 3 Basic Principles and Methods of Hydrological Statistics
§3-1 概述 §3-2 统计参数与抽样误差 §3-3 经验频率曲线与理论频率曲线 §3-4 水文频率计算方法 §3-5 相关分析
§3-1 概 述
组内 累积 △p P
ห้องสมุดไป่ตู้
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
100.0 —
组内平均频率密度 △p/△x (10-4)
0.80 1.60 2.40 5.65 10.50 14.55 12.10 1.60 0.80
1 有关概念 2 概率与频率 3 累积频率与重现期 4 设计频率标准 5 收集资料要求
1、有关概念
◆ 事件 (Events) ：
必然事件 不可能事件 随机事件
◆ 水文统计（Hydrologic statistics）
随机变量
◆ 随机变量(Random variables) ：
随机变量 离散型 连续型
重现期
（2）重现期（Reoccurrence period）: 指某随机变量的取值在长时期内平均多少年出现 一次（多少年一遇）。
※ 重现期则是平均若干年出现一次，而不是固定的周期。
T计算公式
√重现期表示方法： ① 实测水文系列由最大值组成时，设计频率标准<50%
T1 P
或：
T(X
xi )
1 P(X
550.1 550.2
564 575.6
1982
99.6
1983
104
1984
115.2
1985
119.3
1986
121.3
88.7 580.6
1987
130.2
91.8 97.1 98.4 95.1 97.5
602 610.2 610.7 612.1
646
1988
141.7
1989
146
1990
152
随机变量与其概率一一对应的关系，称为随机变量 的概率分布规律，简称概率分布。
P( X xi ) Pi
√ 对于连续性随机变量，实际工程更关注：
P ( X x i ) ? （3-3）
水专业图-工程例
例题
【例题3-1】已知某站62年实测年降水量资料（下表）。
年雨量 / mm 组距 △x=200
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
例：QX数值表
年份
1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981
某水文站22年实测流量与降水量
Q
X
年份
Q
78.9 82.8 83.7 86.4 87.3
468.1
xp f(x)
x
xp
F(x)
F(xp)
0
f(x)
概率密度函数
0p
F(x)(％) 100
概率分布函数
P ( X xi ) F ( xi )
f ( x)dx
xi
（3-4）
正态分布例子
水文统计中常用的概率分布 — 正态分布 概率密度函数为：
f (x)
1
(x x )2
e 2 2
2
正态分布密度曲线特征：
—
题的图
x(mm)
x(mm)
2300 1300
300 0
f(x) 频率密度曲线
频率密度直方图
5
10 15
△△PX（×10-4）
2300 P(X≥xi) 累积频率曲线
1300
300
累积频率直方图
0 20 40 60 80 100
P（％）
F(x)与P(x>x)关系式
x P(X≥xp)=F(xp)
∫x∞p f(x)dx
相加定理
概率相加定理：
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、累积频率与重现期 (1) 累积频率（Accumulated frequency）：
等量或超量值的累积频数(m)与总观测次数(n)之比。
有：
P( X
xi )
m n
(%)
（3-6）
※
频率
累积频率
频率特性
√ 累积频率特性：
P(X xi ) P(X xi ) ？
√累计频率分类： 年频率(P) 次频率(P’ )
【例题3-2】某测站有40年的实测枯水位记录，各种 水位出现的频率如表所示，试求确定水位H≥2.7m 的概率。
序号
水位Hi （m）
1
4.0
2
3.5
3
2.7
4
2.0
5
1.9
∑
频数 mi （年）
2 10 16
9 3 40
频率 W (Hi) （%）
5 25 40 22.5 7.5 100
累积频率/重现期定义
出总体的特征。
2 概率与频率
2、概率与频率(Probability and frequency) (1) 概率:
基本性质： 0≤P(A)≤1
(3-1)
(2) 频率：
(3) 概率与频率关系： lim W ( A ) P ( A ) 0 （3-2）
n
概率 = 频率
概率分布
(4) 随机变量的概率分布：
2099～1900 1899～1700 1699～1500 1499～1300 1299～1100 1099～900
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 / %
1991
110.4
1992
79.8
X 648.8 697.9 735.4 750.9 792.2 829.9 855.8 874.8 943.4 705.7 503.4
总体与样本
◆ 总体与样本 (collectivity and sample) :
总体
有限 无限
容量一定 容量无限
样本
容量
● 水文特征值系列的总体是无限的。 ● 样本是总体的一部分，样本的特征在一定程度上反映
( x )
特点：
1）单峰；
2）以均值为对称轴；
3）曲线两端趋于 ±∞，且以x轴为渐近 线。
其分布函数
正态分布函数：
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%
第3章 水文统计基本原理与方法
Chapter 3 Basic Principles and Methods of Hydrological Statistics
§3-1 概述 §3-2 统计参数与抽样误差 §3-3 经验频率曲线与理论频率曲线 §3-4 水文频率计算方法 §3-5 相关分析
§3-1 概 述
组内 累积 △p P
ห้องสมุดไป่ตู้
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
100.0 —
组内平均频率密度 △p/△x (10-4)
0.80 1.60 2.40 5.65 10.50 14.55 12.10 1.60 0.80
1 有关概念 2 概率与频率 3 累积频率与重现期 4 设计频率标准 5 收集资料要求
1、有关概念
◆ 事件 (Events) ：
必然事件 不可能事件 随机事件
◆ 水文统计（Hydrologic statistics）
随机变量
◆ 随机变量(Random variables) ：
随机变量 离散型 连续型
重现期
（2）重现期（Reoccurrence period）: 指某随机变量的取值在长时期内平均多少年出现 一次（多少年一遇）。
※ 重现期则是平均若干年出现一次，而不是固定的周期。
T计算公式
√重现期表示方法： ① 实测水文系列由最大值组成时，设计频率标准<50%
T1 P
或：
T(X
xi )
1 P(X
550.1 550.2
564 575.6
1982
99.6
1983
104
1984
115.2
1985
119.3
1986
121.3
88.7 580.6
1987
130.2
91.8 97.1 98.4 95.1 97.5
602 610.2 610.7 612.1
646
1988
141.7
1989
146
1990
152
随机变量与其概率一一对应的关系，称为随机变量 的概率分布规律，简称概率分布。
P( X xi ) Pi
√ 对于连续性随机变量，实际工程更关注：
P ( X x i ) ? （3-3）
水专业图-工程例
例题
【例题3-1】已知某站62年实测年降水量资料（下表）。
年雨量 / mm 组距 △x=200
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
例：QX数值表
年份
1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981
某水文站22年实测流量与降水量
Q
X
年份
Q
78.9 82.8 83.7 86.4 87.3
468.1
xp f(x)
x
xp
F(x)
F(xp)
0
f(x)
概率密度函数
0p
F(x)(％) 100
概率分布函数
P ( X xi ) F ( xi )
f ( x)dx
xi
（3-4）
正态分布例子
水文统计中常用的概率分布 — 正态分布 概率密度函数为：
f (x)
1
(x x )2
e 2 2
2
正态分布密度曲线特征：
—
题的图
x(mm)
x(mm)
2300 1300
300 0
f(x) 频率密度曲线
频率密度直方图
5
10 15
△△PX（×10-4）
2300 P(X≥xi) 累积频率曲线
1300
300
累积频率直方图
0 20 40 60 80 100
P（％）
F(x)与P(x>x)关系式
x P(X≥xp)=F(xp)
∫x∞p f(x)dx
相加定理
概率相加定理：
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、累积频率与重现期 (1) 累积频率（Accumulated frequency）：
等量或超量值的累积频数(m)与总观测次数(n)之比。
有：
P( X
xi )
m n
(%)
（3-6）
※
频率
累积频率
频率特性
√ 累积频率特性：
P(X xi ) P(X xi ) ？
√累计频率分类： 年频率(P) 次频率(P’ )