水文学原理七大题型讲解(河海大学)
河海大学《水文学原理》上部分复习
第六章 下 渗
1. 基 本 概 念 2. 下渗的物理过程 3. 非饱和下渗理论 4. 饱和下渗理论 5. 天然条件下的下渗
第七章 蒸发与散发
基本概念 蒸散发的分类及控制条件 土壤蒸发规律 流域蒸散发规律
第八章 产流机制
31 包气带及其结构 2 包气带对降雨的再分配作用 3 产流的基本物理条件 4 基本产流模式
课程复习
第二章 水文循环
1. 水文循环现象 (内因、外因) 2. 水文循环的尺度 3. 水量平衡
第三章 流域和水系
1 基本概念 2 河流分级 3 三大定律
第四章 降 水
1
降水的定义
2
降雨的基本要素
3
降雨的分类
4
面平均降雨量的计算
第五章 土壤水
1 与土壤“三相”有关的物理量(相互转化关系) 2 土壤水的存在形态(作用力、类型、土壤水分常数) 3 土水势(重点) 4 土壤水运动的控制方程
第十二章 流域产流
1. 蓄水容量面积分配曲线 2. 蓄满产流总径流量计算 3. 径流成分的划分 4. 超渗产流的计算
循环图
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阶段 1
阶段 2
阶段 3
框图
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表
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标题 A
标题 B
标题 C
标题 D
三维饼图
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市场分析图
标题
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河海大学811水文学原理第五章 土壤水与下渗123
第三节 土壤水分运动基本方程
教学目标: 土水势中各分势和总势。 滞后现象 分析质地和结构对土壤水分特征曲线影响。
一、土水势
1、土水势:土壤水的势能称土水势。 它是土壤水与标准参照状态下的水相比较所具有的
特定势能。 说明:标准参照状态:一定高度处,与土壤同温度
下承受一个标准大气压或当地大气压的状态。 土水势是一个表示土壤水势能的相对指标。
毛管力的方向,因土壤颗粒的排列十分复杂,故可能具 有任何方向。
H不大于3~4米
毛细管的直径在0.1~0.001mm最明显。
(三)重力
重力 土壤中水分受到的地心引力称为重力,其 作用方向总是指向地心,近似地可认为垂直向下。
二、土壤水类型
土壤中存在的液态水分,根据作用力的情况,可 分为束缚水和自由水两类。
1. 当土壤含水量大于此值时,毛管悬着水就能向土
壤水分的消失点或消失面转移,
2. 当土壤含水量小于此值,连续输移水分就会遭到
破坏,并将变为以薄膜水和水汽的形式进行。
3. 一般来说,毛管断裂含水量约为田间持水量的65
%。
Hale Waihona Puke 6、饱和含水量饱和含水量:土壤中所有孔隙均被水充满时的土壤含水量。 特点:
1. 若用容积含水率表示饱和含水量,则此时也等于孔隙度。 2. 饱和含水量与田间持水量之差即为受重力支配的自由重
1、最大吸湿量
在水汽达到饱和的空气中,干燥土壤的吸湿水达到 最大数量时的土壤含水量称为最大吸湿量,又称吸 湿系数。 (1)被吸附的水分子层的厚度相当于15—20个 水分子厚,约4—5um,其最外层的水分子所受到 的土壤颗粒的分子引力为31个大气压。 (2)不同粒径的土壤颗粒的最大吸湿量不同。
2、最大分子持水量
水文预报重点总结(河海)
水文预报重点总结一、选择题 二、填空 三、简答 四、计算 五、综合分析第2章 降雨产流量预报1。
降雨径流预报:研究流域内一次降雨将产生多少径流量、径流量的时程分配及径流成分的划分. 23。
两种产流方式特点和区别: 蓄满产流:1)概念:在湿润及半湿润地区,植被较好,表土的下渗能力很强,一般的雨强难以超过。
由于湿润,地下水位较高,包气带缺水量不大,易于被一次降雨所满足.这种产流方式的特点是降雨与总产流量的关系只决定于前期土湿,与雨强无关,叫做蓄满产流。
单点产流公式: 2)基本原理:任一地点上,土壤含水量达蓄满(即达田间持水量)前,降雨量全部补充土壤含水量,不产流;当土壤蓄满后,其后续降雨量全部产生径流。
超渗产流:1)概念:在我国干旱地区,特别在植被较差处,雨量稀少,地下水埋藏深,且包气带下部常为干。
由于包气带缺水量大,一般降雨不可能使包气带达到田间持水量.但植被差,土质贫瘠,下渗能力低。
产流的方式主要是雨强超过渗强而形成地面径流,成为超渗产流:当当 有些地区产流方式比较复杂,表现出过渡性,蓄满及超渗兼有。
2)基本原理:当PE 〈=F ,RS=0,当PE>=F ,RS=PE —F ,一般,干旱地区降雨强度大,历时短,E 可忽略,PE 可由P 代替.0()R P E WM W =---:,0;s g i f R i f R >=-=:0s g i f R R <==4。
蒸发关系概化:流域蒸散发有:土壤蒸发E S (影响最大)、植物散发E PL 、水面蒸发E W 流域蒸发影响因素:(1)气象要素:太阳辐射、气温、风速、湿度、水汽压等;(2)植被覆盖:覆盖率、植被种类、植被生长季节等;(3)地貌特征:水面、陆面、都市区、朝阳坡、背阴坡;(4)土质:沙地、粘土、土质空隙度等; (5)土湿5.一层、三层蒸发模型:一层蒸发模式:E S =E S (E P ,W )三层蒸发模式:上土层(EU, WU,WUM )蒸发量:EU=E P下土层(EL, WL ,WLM)蒸发量:EL=E P .WL/WLM 深土层(ED , WD,WDM )蒸发量:ED=C.E P 土壤蒸发量:E=EU+EL+ED (同时刻相加) 1)当WU+P 〉=E P ,EU=E p ,EL=0,ED=0;2)当WU+P<E P , WL 〉=C.WLM ,EU=WU+P,EL=(E P -EU )*WL/WLM ,ED=0; 3)当WU+P 〈E P , C 。
2010年河海大学811水文学原理考研真题
2010年模拟题一、 问答题(1) 建立水量平衡方程式的物理依据是什么?试导出无旁侧入流情况下,洪水通过河段时河段水量平衡方程式的微分形式。
(2) 什么叫田间持水量?已知某土壤的干容重和用体积含水率表示的田间持水量分别为θρf b 和,试给出用重量含水率表示的该土壤的田间持水量ωf 。
(3)什么叫蒸发率?试述控制蒸发的条件。
(4)试列举出两个确定水面蒸发的理论途径,并讨论各自的使用条件。
(5)什么叫下渗容量(能力)?试述控制下渗容量(能力)的条件。
(6)超渗地面径流和饱和地面径流的形成条件? (7)什么叫波速?试证明它与平均流速之间的关系。
(8) 什么叫特征河长?若河长的河底比降为i 0,河道横断面为矩形,水面宽为b ,稳定流水深y 0与Q 0的关系为Q 0=my 0n ,试确定该河段的特征河长。
(m 和n为常数)(9) 试写出蓄满产流模式的包气带水量平衡方程式。
由蓄满产流模式求得的产流量,其径流成分的组成可能有几种?(10) 什么叫流域蓄水容量曲线?它有哪些性质?用它计算流域产流量的试用条件是什么?(11) 什么叫流域调蓄作用?其微观机理是什么?(12)什么叫流域瞬时单位线?若组成流域的坡面和河网瞬时单位线分别为u L (t )和u R (t ),试根据给出流域瞬时单位线u w (t )的表达式。
二、计算题(1)包气带由均质土壤组成,地下水埋深为100cm ,且稳定不变。
当土壤水力传导度为K (θ)=120cm/d 时,包气带以0.74cm/d 的速率稳定蒸发,试求此时在地下水面以上5cm 处的基模势。
(2)已知流域上某场降雨形成的地面产流量你r s 的1h 时程分配如表1所示。
该流域地面径流汇流的1h10mm 时段单位线q (1,t )如表2所示。
试推求由这场降雨的地面产流量形成的流域出口断面流量过程线。
表1。
河海大学811水文学原理第十章 地表水流
是否相同,为什么?
蓄水量计算表
时间(月.日)
P
E
4
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
14.8 8.5
39
R
0.4 0.3 0.5 1.5 1.9 4.3 4.5 5.4
4 0.6 0.6 0.7 1.2 1.3
W 41.3
2. 河道上下两个断面的水位过程线和流量过程线之间的 差异,必然反映洪水波在该河段中的传播规律。
2、洪水波的传播特点
1. 移行:洪水波上任一位相的水位和流量在河段下断面 出现的时间总是迟于在上断面出现的时间,这个时差 称为该位相的水位或流量的传播时间 。
2. 坦化:河段下断面的流量过程线的形状一般要比上断 面的低平矮胖一些。具体来说,洪峰及其相近的流量 一般要衰减,而其余位相的流量则一般要增加。
2. 降雨开始后:流域中易产流的地区先产流,因此河流 中的水量主要来自于于产流地区,这些易产流地区主 要是土层浅薄的地区,或河沟附近土壤含水量较大的 地区或雨强大的地区。这时河沟开始逐渐向上游延伸, 河网密度开始增加。
3. 随着降雨的持续产流面积不断扩大,河网密度不断增 加,从而组成了不同时刻的出口断面流量过程线。
每条河流的枯水具体经历时间决定于河流流域的气候 条件及补给方式。
二、枯水的消退规律
蓄量方程式为线性时,退水方程为指数函数, 蓄量方程为幂函数时,退水方程也是一个幂函 数。
三、影响枯水消退的因素
一是退水开始时洪峰流量的大小。 洪峰流量大,相应的地面蓄水量多,枯水期退水就比 较缓慢,反之则地面蓄水量少,枯水期退水就较快。
河海大学811水文学原理2010年真题答案
1、答案:入流量-出流量=蓄水变化量入流量=(Q-əQ/əx △x)dt出流量=(Q+ əQ/əx △x)dt蓄水变化量=əA/ət△xdt由以上三个式子可得:əQ/əx +əA/ət =02、答案:毛管悬着水达到最大时的土壤含水量;它反映了在不受地下水影响条件下土壤在田间或自然状态下所能达到的最大含水量。
ρb=Ms/Vt ,θf= Vw/Vt ,wf= Mw/Msθf=f=Vw/Vt =Ms/Vt * Vw/Mw*Mw/Ms =ρb*wf*1/ρwwf=θf/ρb*ρw (ρw为液体的密度)3、答案:蒸发率:单位时间从单位蒸发面面积逸散到大气中的水分子数与从大气中返回到蒸发面的水分子数的差值(当其为正值时)称蒸发率。
蒸发率大小的三个控制条件:a.供水条件,蒸发面储存水分的多少;b.能量供给条件,蒸发面上水分子获得能量的多少;c.动力条件,蒸发面上空水汽输送的速度。
4、答案:热量平衡法和空气动力学法热量平衡法:Qn-Qh-Qe= Qθ-Qv;E=Qe/ρωL =Qn +Qv-Qθ/ρωL(1+R)R=-1时,上式是不能用的。
空气动力学法:E=ρΚωdq/dz;空气动力学法主要考虑了饱和差和风速对水面蒸发的影响。
5、答案:下渗容量当供水充足时,单位时间通过单位面积土壤渗入土中水量;控制下渗容量(能力)的条件有初始土壤含水量,土壤的质地和结构等。
6、答案:超渗地面径流:有供水,有界面,降雨强度大于下渗容量;饱和地面径流:存在相对不透水层且上层土壤透水性强,下层土壤透水性弱;上层土壤含水量达到饱和含水量;侧向排水条件差。
7、答案:波体上某一相位点沿河道的运动速度为该相位点的波速,或相应流量或相应水位沿河道的传播速度。
C≥V(C:波速,V:平均流速)证明:C=dQ/dA ,Q=V A ,C=dVA/dA =V+AdV/dA ,对于天然河道,一般dV/dA >0 ,所以C≥V,当且仅当A与Q呈线性关系时取等于号。
水文学原理_河海大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
水文学原理_河海大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.河网密度是单位流域面积上的河流长度,即流域中与流域面积之比。
答案:干支流总长度2.降雨深与面积曲线的变化规律一般是____________。
答案:面积越大,平均雨深越小3.若土壤处于稳定下渗阶段,则该土壤补给地下径流的水分主要是。
答案:重力水4.某流域的一场洪水中,地面径流的消退速度与地下径流的相比,其情况是___________。
答案:前者快于后5.决定土壤稳定入渗率大小的主要因素是。
答案:土壤特性6.以下哪个选项不属于基本径流成分?答案:回归流7.土壤水的运动方向总是答案:从总势大的地方指向总势小的地方8.甲流域为羽状水系,乙流域为扇状水系。
若两流域的集水面积、下垫面特性和气象特性均一致,对于相同短历时暴雨所形成的流域出口流量过程,则。
答案:甲流域较乙流域洪峰流量小、峰现时间晚9.形成壤中水径流的主要成分是________。
答案:重力水10.在湿润地区,当流域蓄满后,若雨强i大于稳定下渗率fc ,则此时下渗率f为___________。
答案:f=fc11.水文循环的外因是和太阳辐射。
答案:地心引力##%_YZPRLFH_%##引力##%_YZPRLFH_%##重力12.饱和土壤中,土水势由________和静水压力势构成。
答案:重力势13.形成降水的必要条件为充足的水汽、动力冷却条件和______________。
答案:凝结核14.影响下渗能力的主要因素为______________和土壤质地结构答案:初始土壤含水量##%_YZPRLFH_%##初始的土壤含水量##%_YZPRLFH_%##初始土湿##%_YZPRLFH_%##初始的土湿15.地面分水线与地下分水线重合的流域称为 _______________。
答案:闭合流域##%_YZPRLFH_%##闭合的流域16.流域蒸散发的变化规律主要基于土壤蒸发和____________规律归纳而来的。
2007年河海大学811水文学原理考研真题
2007年真题一、名词解释(1)田间持水量;(2)土壤水分特征曲线;(3)下渗容量;(4)下渗曲线;(5)蒸发率;(6)植物散发;(7)包气带;(8)蓄满产流;(9)流域蓄水容量曲线;(10)附加比降(11)波速;(12)槽蓄方程;(13)洪水演算;(14)线性水库;(15)流域调蓄作用;(16)流域瞬时单位线二、问答题(1)写出闭合流域年和多年水量平衡方程式,以及全球多年水量平衡方程式。
(2)试分析计算流域平均雨量的算术平均法、泰森多边形法和等雨量线法的优缺点。
(3)试述饱和水流达西公式和非饱和水流达西公式的主要区别。
(4)试述裸土蒸发三个阶段的特点。
(5)试述超渗地面径流与饱和地面径流产生的条件。
(6)试述造成降雨过程中流域产流面积变化的原因。
(7)试述运动波和扩散波的特点。
(8)什么叫特征河长?在特征河长内,河段槽蓄量、中断面水位、中断面流量、下断面水位、下断面流量的两两关系中哪些是单一关系/(9)试写出河段S曲线、河段时段单位线和河段瞬时单位线三者之间的关系。
(10)试述流域对降落在其上的净雨过程发生“推移”和“坦化”作用的原因。
三、计算题(1)某闭合流域面积为100km2,由实测资料分析得多年平均降雨水深为1000mm,多年平均河川径流量微博0.6*108m3,试计算该流域的多年平均蒸发量和多年平均径流系数。
(2)某流域面积36km2,其1小时时段单位线u(1,t)如表1所示,一场降雨形成的净雨时程分配如表2所示。
试推求这场降雨所形成的流域出口断面流量过程线。
表1。
《河海大学811水文学原理2004-2012年考研真题及答案解析》
目录Ⅰ历年真题试卷 (2)河海大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试题 (2)河海大学2005年攻读硕士学位研究生入学考试试题 (4)河海大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试试题 (6)河海大学2008年攻读硕士学位研究生入学考试试题 (8)河海大学2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题 (10)河海大学2011年攻读硕士学位研究生入学考试试题 (12)河海大学2012年攻读硕士学位研究生入学考试试题 (14)Ⅱ历年真题试卷答案解析 (16)河海大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (16)河海大学2005年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (26)河海大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (35)河海大学2008年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (44)河海大学2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (51)河海大学2011年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (58)河海大学2012年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (66)Ⅰ历年真题试卷河海大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试题科目代码:811科目名称:水文学原理满分:150分一、指出下列各题成立的条件(每小题4分,共24分)1.在计算区域平均降雨量时,泰森多边形法和算术平均法取得相同结果的条件。
2.在非饱和土壤中,土壤水分从A点向B点运动的条件。
3.断面水位与流量呈单值关系的条件。
4.河段槽蓄量与河段下断面流量呈单值关系的条件。
5.运动波的速度等于断面平均流速的条件。
6.汇流系统的瞬时单位线等于组成该系统的两个概念性元素的瞬时单位线的卷积分的条件。
二、导出下列各题存在的关系(每小题5分,共25分)1.重量含水率W与容积含水率θ的关系。
2.单位入流H(t)与单位瞬时脉冲入流〥(t)的关系。
3.流域瞬时单位线u(t)与S曲线S(t)的关系。
4.特征河长l与扩算系数µ的关系。
河海大学811水文学原理第十章 地表水流
二、枯水的消退规律
蓄量方程式为线性时,退水方程为指数函数, 蓄量方程为幂函数时,退水方程也是一个幂函 数。
三、影响枯水消退的因素
一是退水开始时洪峰流量的大小。 洪峰流量大,相应的地面蓄水量多,枯水期退水就比 较缓慢,反之则地面蓄水量少,枯水期退水就较快。
1.4 0.5
4.9
蓄水量计算表
时间(月.日)
P
4
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
E 14.8
8.5
39
R
0.4 0.3 0.5 1.5 1.9 4.3 4.5 5.4
4 0.6 0.6 0.7 1.2 1.3
W 1.4 0.5
4.9
41.3 40.9 40.6 40.1
52 50.1 53.8 49.3 43.9 39.9 39.3 38.7
三、 流域蓄水容量曲线
(一)流域蓄水容量曲线:以包气带达到田间 持水量时的土壤含水量w’m为纵坐标,以小于 等于该W’m所占的流域面积比重a为横坐标, 则所得到的曲线称为流域蓄水容量曲线。
(二)流域蓄水容量曲线性质
(1)流域蓄水容量曲线是一条单增曲线。 (2)曲线上任—点的纵横坐标值表示流域中小于
二是潜水蒸发。 潜水蒸发是影响地下水退水的主要因素。一般在潜水 蒸发大的季节地下水退水快,而在潜水蒸发小的季节 地下水退水较慢。
三是径流成分的比重。 在湿润地区,流域蓄水量一般包括地面蓄水量 和地下蓄水量,其比值与降雨强度有关。
四是枯水量沿河长的分布情况。 当蓄水量主要集中在上游时,枯水期的流量消 退就较慢。
河海大学《水文学原理》课件(第七章)
水面大小(water surface area)
水体因素
水面形状(shape of water body) 水 深 (water depth)
水 质(water quality)
第二节 水面蒸发
2、确定水面蒸发量的理论方法 theoretical method
a 热量平衡法 (heat balance method)
第七章 蒸发与散发
Evaporation & Transpiration
Evaporation is the process by which water changes from a liquid to a gas or vapor. Studies have shown that the oceans, seas, lakes, and rivers provide nearly 90 percent of the moisture in the atmosphere via evaporation, with the remaining 10 percent being contributed by plant transpiration.
Qn Qh Qe Q Q
Qe
Qn
Q 1 R
Q
input
E Qe Qn Q Q
wL wL(1 R)
Qe Qh
Qn
output
E=f(S,ta) S:日照;ta:气温
第二节 水面蒸发
2、确定水面蒸发量的理论方法 theoretical method
b 空气动力学法 (aerodynamic method)
第三节 土壤蒸发
1、土壤蒸发过程
第二阶段 土含介于田间持水
河海大学811水文学原理第三章 流域和水系
R w1 L
w=1,2,… ,
3、链长度
根据链的定义,锭长度可作为水系中基本单元河长,一 个水系的平均链长为
J
L
2N1 1
N1 一 水系中河源的数目,也就是1级河流的
数目
J
—水系的平均链长;
L —水系中河流的总长度
水系中每条链平均直接接纳的坡地面积为:
a
A
2N1 1
式中
a
——一个链平均直接接纳的坡地面积,
二、流域 地面分水线包围的汇集降落在其中的雨水流到 出口的区域称为流域。
中国流域介绍
三、水系
1、水系 流域中大大小小河流交汇形成的树枝状或网状 结构称为水系,亦称河系或河网(图3—3)。
水系形状
2、水系形状对出口流量影响
➢ 对面积相同、水系形状不相同的流域,同样一场暴雨形
成的流域出口断面流量过程线明显不同。
河道维持常数
为了维持1单位长度的河道必须要有多少汇水面积提供径 流。 不同级的河流要求的给养面积不相等,一般来说,随着 河流级的增加,要求的给养面积也增加。
河流频度和链频度
*——两条河流相交汇的运算符号。
四种方法比较
方法比较:
格雷夫利厄斯分级法:水系中河流越小,级数就越大 ,难以区分水系 中的主流和支流,同样为1级的河流可能相差较大。 雹顿分级法:2级以上的河流均可以一直延伸到河源,但实际上它们 的最上游都只具有1级河流的特征。 斯持拉勒法:能通过全流域水量和泥沙量的河流作为水系中最高级 的河流的。主要不足是不能反映流域内河流级愈高,通过的水量和 泥沙量也愈大的事实 。 施里夫分级法和沙伊达格分级法就是为弥补这一缺点而提出来的,
LWj
j 1
1 Nw
河海大学811水文学原理第六 章 下渗
三、冻土下渗
控制冻土下渗的主要条件:冻结期的土壤含水 量,温度变化
(1)若土壤在达到饱和含水量时冻结,或在融 化时地面形成一层不透水的冰层下渗容量很小 且稳定。
(2)若土壤在含水量达到田间持水量的70%一 80%时冻结,则由于会有一部分携带热量的水 起着融化孔隙中冰的作用,故下渗容量会呈现 增加趋势。
下渗方程
求解土壤水分剖面表达式
对时间求导得到下渗曲线
积分求累积下渗方程
一、下渗方程的导出
下渗水流运动方程: (K ( ) )
t z
z
m g
g
z, z
g
1
所以 t
[K ( )
z
(
z
m
g)]
z
[K ( )
z
m
]
z
K ( )
因为
பைடு நூலகம்
与含水量之间存在一定关系,
m
[K ( )
z
进入渗漏阶段后,土壤颗粒表面已形成水膜, 因此分子力几乎趋于零,这时水主要在毛管力 和重力作用下向土壤中入渗,下渗容量比渗润 阶段明显减小,而且出于毛管力随土壤含水量 增加趋于缓慢减小阶段,所以这阶段下渗容量 的递减速度趋缓。
到了渗透阶段,土壤含水量已达到田间持水量 以上,这时不仅分子力早已不起作用,毛管力 也不再起作用了。控制这阶段下渗的作用力仅 为重力。与分子力和毛管力相比,重力只是一 个小而稳定的作用力,所以在渗透阶段,下渗 容量必达到一个稳定的极小值,这就是稳定下 渗率。
第五节 天然条件下的下渗
教学目标: 1降雨强度随时间不变的情况下下渗与降雨强度
的关系 2 降雨强度随时间变化的情况下下渗与降雨强度
的关系 3、影响下渗的主要因素。
2019年河海大学水文学原理招收硕士研究生入学考试试题
2019年河海大学招收硕士研究生入学考试试题(考生注意:全部答案必须写在答题纸上否则后果自负1)考试科目代码:811考试科目:水文学原理一、问答题(本题共10小题,每小题10分,共100分)(1)什么叫田间持水量?试给出至少三个能够表明土壤含水量达到山间持水量的水文现象?(2)何为流域?何为流域面积?如何鉴别闭合流域与非闭合流域?(3)水文循环的定义?水文循环的内因、外因?全球多年水量平衡方程式?(4)试简要描述土壤下渗的物理过程?(5)试分析自然条件下控制蒸发率的条件?什么叫蒸发能力?(6)什么叫上水势?纯水中的土水势包括哪几个?如何利用土水势判断土壤水流方向?(7)自然界中的洪水波可分为哪几类?如何划分?(8)产流面积为何变化?蓄满、超渗模式下的产流面积变化各自具有哪些特点?(9)简述霍顿产流理论?(10)什么是流域瞬时单位线?二、证明题(本题共2小题,每小题10分,共20分)(1)试导出河段下断面流量过程峰值位于上断面流量过程内、外和退水段上的条件?(2)扩散波水位流量关系扩散波特点?为什么发生坦化?三、计算题(本题共2小题,每小题10分,共20分)(1)某流域按照蓄水容量不同可以划分为两个部分,其中占流域总面积40%的部分各点的蓄水容量为40mm,占流域总面积60%的部分各点的蓄水容量为80mm.(a)绘出流域蓄水容量分配曲线,并求流域平均蓄水容量Wm;(b)已知一场空间分布均匀的降雨如表所示,试求W0=46mm时各时段产流量;(c)已知fc=3mm/h,根据fc判断各时段产流,划分地表径流与地下径流。
(d)(2)已知某流域可划分为三个子流域(如图),子流域A面积20k㎡,子流域B 面积30K㎡,子流域C面积50K㎡.(a)绘制该流域概念性汇流模型结构图:(b)现有单位瞬时脉冲降雨降落到流域上,根据下表给出的各元件瞬时单位线,确定流域出流过程。
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算术平均降雨量
时间(h)
时间(h)
注意:点与点之间要直线相连
第二题泰森多边形的制作方法图解说明
泰森多边形制成后的效果
泰森多边形求流域平均降雨量 70 60
累积降雨量(mm)
50 40 30 20 10 0
13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00
习 题 讲 解
HoHai University
2007.10
第一题 算术平均法求流域平均降雨量
主要概念:
降雨量:时段内降落到地面上的一点或一定面积 上降雨总量。点降雨量、面降雨量、单位mm。
降雨量累计过程线:从降雨开始至某时刻的降雨
量与该时刻时间之间的关系。
首先,计算累计降雨量
桃树岭
时段 13:44 14:00 14:10 14:40 15:20 15:45 17:00 18:00
x站累积雨量(mm)
353
861 154
215
270 338
395
456 504
554
622 674
729
778 835
888
15个站累积雨量(mm)
954
年份 1938
1939 1952 1953 1954 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961
X 站 雨量 340.4 271.8 358.1 264.2 200.1 337.8 414.0 576.6 353.1 373.4 355.6 289.6
15:30~16:00
16:00~16:30
4.7
0.2
2.5
3.0
24.7
20.6
16:30~17:00 17:00~17:30
17:30~18:00
0.2 0.3
0.3
3.5
4.0 4.5
17.7
15.6 13.9
降雨强度与历时曲线 50
降雨强度(mm)
40 30 20 10 0 0.5 1 1.5 2
0.0 14.1 19.0 70.8 89.8
60.0 80.0
14:40 53.5
40.0
15:45 17:00 18:00
97.0 97.6 98.6
0.0 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 20.0
14:10
插值结果如下图
桃树岭 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00
0 14.1 53.6 80.4 92.7 97.1 97.3 97.6 98.1 98.6
最后,得出流域各站降水量累计过程
雨量站 时间 高坞 岭 蒋家 村 0.0 5.0 35.0 65.0 70.6 76.1 76.1 和睦 桥 0.0 7.6 23.9 38.1 52.3 59.3 59.3 姜湾 站 0.0 0.0 8.0 21.6 30.8 31.4 32.0 庄边 站 0.0 11.5 45.0 58.1 71.2 73.1 73.3 桃树 岭 0 14.1 53.6 80.4 92.7 97.1 97.3 里蛟 坞 0.0 8.5 25.8 54.2 56.9 64.0 64.0 范坞 里 0.0 0.1 13.1 36.9 38.8 44.7 44.7 佛堂 0.0 0.1 13.7 27.2 33.6 39.9 39.9 葛岭 0.0 14.5 39.7 55.4 60.1 64.7 64.9 0.0 6.5 31.7 52.1 60.0 64.5 64.6 算术
降雨强度(mm)
2.5 3 历时(h)
3.5
4
4.5
第五题:一致性检验
此题目的:要求大家注意对获到的资料的正确性
分析或者说是分析不同方法下的数据之间的一致
性分析,本题主要是通过降雨资料的不一致性分
析的说明此问题。采用双累积曲线。
x站一致性检验 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
21 cm
D
E
18 cm
C F
15 cm
1. 基准面 2. 坐标方向 3. 静态平衡平衡
B
9 cm 6 cm
A
注意!
1. 0势能面的说明! 2. 正方向的说明!
《水文学原理》 P70 例5-1原题
解题
参照状态的选择:可以选在任何处。 重力势用水滴相对于参照状态的位置高度表示。
土壤孔隙度:
10 3 1200 / 2.65 f 54.7%或0.55 3 Vt 10 Vf
饱和含水率: 饱和时水深:
f 0.55
h f
(《水文学原理》P66最上一行) 注意其与饱和度的关系
Vt 0.55 10 5.5(cm) S
第七题:土水势的计算
一个均匀装填的U型土柱, 其一端悬在盛水容器中, 容器中水位保持一定, 土壤中的水分达静态平 衡,求土柱中各点的总 15 cm 势、重力势、压力势、 基模势。
13:30 0.0 14:00 3.4 14:30 59.0 15:00 84.5 15:30 93.6 16:00 94.2 16:30 94.2
17:00 94.5
17:30 94.6 18:00 95.6
76.3
76.5 76.7
59.5
59.8 60.2
32.6
32.8 33.0
73.5
74.4 74.7
x站雨 量修正 377.8 301.7 397.5 293.3 222.1 337.8 414.0 576.6 353.1 373.4 355.6 289.6
x站修正 前累积 340.4 612.2 4596.1 4860.3 5060.4 5398.2 5812.2 6388.8 6741.9 7115.3 7470.9 7760.5
60 50 40 30 20 10 0
13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00
累积降雨量(mm)
80 60 40 20 0 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00
静水压力势用地下水面以下的深度表示。
基模势用毛管上升高度表示。 由本题题意得此土柱处处势相等 例:参照状态选在水槽盛水溶器底部,向上为正的方向 A点的重力势为6cm,压力势为9cm,土水势为15cm,依 次例推。
累积降雨量(mm)
பைடு நூலகம்
时间(h)
第三题:等雨量线方法计算流域平均降雨量
等雨量绘图
初步图
趋势外延
分析
第四题:降雨强度历时曲线
存在的问题
1. 不会计算!
2. 作图时没有单位或单位标注错误!
计算出不同历时相应的最大平均 强度,并列成表,再绘制平均强 度历时曲线。
计算过程
题(2)中得到的 时段雨量 0.5h时段 13:30~14:00 14:00~14:30 14:30~15:00 15:00~15:30 降雨 量 (mm) 5.4 23.4 20.2 8.0 计算时段最大降雨量 时段长 (h) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
修正后累 积雨量 377.8 679.5 5101.7 5394.9 5617.0 5954.8 6368.8 6945.4 7298.5 7671.9 8027.5 8317.1
第六题:土壤水分常数的计算
Ms 1200 b 1.2 g / cm 3 Vt 10 3
土 壤 容 重:
M 1460 1200 21.7% 重量含水率: Ms 1200 V (1460 1200) / 1.0 体积含水率: 26% 3 Vt 10
降水量(mm) 累积(mm) 0.0 14.1 4.9 51.8 19.0 7.2 0.6 1.0 0.0 14.1 19.0 70.8 89.8 97.0 97.6 98.6
其次,查图并线性内差
桃树岭 时段 13:44 14:00 14:10 14:40 15:20 累积(mm)
100.0 120.0
97.6
98.1 98.6
64.0
64.0 64.0
45.2
45.4 45.6
39.9
40.3 40.7
65.0
65.2 65.4
64.8
65.1 65.5
范例
姜湾流域累积过程线
120 100
70
时间 高坞岭 和睦桥 蒋家村 姜湾站 庄边站 桃树岭 里蛟坞 佛堂 葛岭
算术平均降雨量累积过程线
累积降雨量(mm)
最大时 段降雨 量 (mm)
计算各时段降雨强度 时段长 (h) 0.5 1.0 1.5 2.0 降雨强 度 (mm/h) 46.8 43.6 34.4 28.2
起止时间
23.4 43.6 51.6 56.3 61.7 61.9 62.1 62.4 62.7
14:00~14:30 14:00~15:00 14:00~15:30 14:00~16:00 13:30~16:00 13:30~16:30 13:30~17:00 13:30~17:30 13:30~18:00