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： S O I ∆=-
式中O I 、——给定时段内输入、输出该区域的总水量。

S ∆——时段内区域蓄水量的变量，可正可负。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、降雨损失包括：植物截留、填洼、入渗和蒸发。

7、径流的表示方法和度量单位
（1）流量Q ，是指单位时间内通过河流某一断面的水量，单位为s m /3。

（2）径流总量W ，是指时段T 内通过某一断面的总水量，常用单位为3m ，万3m ，亿3m ，有时
也用其时段平均流量与时段的乘积表示。

其单位为M s m ·
)/(3或d s m ·)/(3。

（3）径流深R ，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mm 。

F
T Q F W R 10001000== （4）径流模数M ，是流域出口断面流量与流域面积F 的比值，单位为)·
/(2km s L 。

F
Q M 1000= （5）径流系数α，是指某一时段的径流深度R 与相应降雨深度P 的比值。

即
P R /=α 因P R <，故1<α。

第三章 水文资料的观测、收集与处理
1、日平均水位的计算
将当日h 24~0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
把数理统计方法应用在水文学上，称为水文统计。

1、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。

当试验次数逐渐增加到足够大时，频率会越来越明显地趋近于概率。

2、若随机试验的所有结果可以用一个变量x 来表示，x 随机试验结果的不同而取得的不同的数值，将这种随机试验结果不同而发生变化的变量x 称为随机变量。

3、水文计算中常用的样本统计参数有：
（1）均值x 设某水文变量的观测系列为n x x x ,,,21 ，则其均值x 为： ∑==+++=n
i i n x n n x x x x 1
211 （2）模比系数x
x K i i =，模比系数组成的系列，其均值等于1。

即111==∑=n
i i K n K （3）均方差n
x x n i i
∑=-=12
)(σ，若系列的均值相等，则σ越大，表示系列离散程度越大。

（4）变差系数n K x C n i i v ∑=-==12
)1(σ。

若两个系列均值不相等，则不能用均方差直接比较系列
的离散程度。

变差系数越大，表示系列的离散程度越大。

3、正态分布的密度曲线与x 轴所围面积 σ±x 区间所对应的面积占全面积的68.3%，σ3±x 区间所对应的面积占全面积的99.7%。

4、皮尔逊Ⅲ型曲线是一条一端有限，一端无线的不对称单峰、正偏曲线
皮尔逊Ⅲ型累积频率的查算 x C x v P P )1(+Φ=，1+Φ=v P p C K 。

（已知P p K Φ，及x 与P x 的关系，求P x ）
5、经验频率计算数学期望公式 %1001
⨯+=
n m P 6、经验频率曲线的绘制
首先将水文系列从大到小进行排序，再按数学期望公式计算每一项的经验频率，然后以水文变量x 为纵坐标，以经验频率P 为横坐标，根据i i P x ~的对应值在频率格纸上点绘经验频率点据，徒手目估通过点群中心连成一条光滑曲线，即为该水文变量的经验频率曲线。

7、所谓重现期是指某随机变量的取值在长时期内平均多少年出现一次。

频率P 与重现期T 的关系：（1）当研究暴雨洪水问题时，一般设计频率P 小于50%，则P T 1=。

（2）当研究枯水问题时，设计频率P 常采用大于50%，则P T -=11。

8、统计参数对频率曲线的影响
（1）均值x 若v C 和s C 不变，增大x ，频率曲线的位置就会升高，坡度会变陡。

（2）变差系数v C 当0=v C 时，随机变量的取值都等于均值；v C 越大，随机变量相对于均值越离散，频率曲线变得越来越陡。

（3）偏态系数s C 若v C 和x 不变，在正偏情况下增大s C ，则s C 愈大，频率曲线曲率越大，即频率曲线的上段愈陡、下段愈平缓、中部愈向左偏。

（左陡中落右坦）
9、两个变量之间的关系（一般可以有3种情况）
（1）完全相关（2）零相关（3）相关关系
10、相关分析中应注意的问题：首先应分析两种变量是否存在物理成因上的联系，参证系列要有足够长的观测资料，并且两系列之间同期观测资料不能太少，一般要求样本容量大于12。

对于相关系数8.0≥r ，回归线的均方误y S 小于y 的15%，相关系数的均方误r σ小于r 的5%的相关分析成果方能采用。

（页83P 例4-5）
第五章 设计年径流及径流随机模拟
1、设计保证率就是用水量在多年期间能够得到充分满足的概率。

（即设计值能够得到保证的年数的频率）
2、水文长期实测径流资料，一般指30≥n 年，这些资料必须具备“三性”：可靠性、一致性和代表性。

3、还原计算，即还原到天然状态。

所谓天然状态指流域内径流在形成过程中没有受到人为影响。

4、设计代表年的选择 （1）选取年径流量与设计值相接近的年份。

（2）选取对工程不利的年份。

5、参证变量，即与年径流资料密切相关的要素叫做参证变量。

6、没有实测径流资料或有短期实测径流资料但又无法展延的情况，常用的方法是水文比拟法和等值线图法。

（重点掌握等值线图法）
第六章 由流量资料推求设计洪水
1、洪水的三要素：洪峰、洪量、洪水历时。

2、设计洪水：按正常运用标准算出的洪水称为设计洪水，用它来决定水利水电枢纽工程的设计洪水位、设计泄洪流量等。

3、洪水经验频率的估算（两种计算方法） （1）独立样本法（重点掌握） （2）统一样本法
独立样本法： 实测系列经验频率公式：1
+=
n m P m ）（n l l m ,...,2,1++= 特大洪水系列经验频率公式：1+=N M P M ）（a M ,...,2,1= 式中 m P —实测系列第m 项的经验频率；m —实测系列由大至小排列的序号；n —实测系列的年数；l —实测系列中抽出作特大值处理的洪水个数；M P —特大洪水第M 序号的经验频率；M —特大洪水由大至小排列的序号；N —自最远的调查考证年份至今的年数；a —在N 年中连续顺位的特大洪水项数。

4、典型洪水过程线的放大（比较两种方法的优缺点）
（1）峰量同频率控制法（简称同频率放大法） 洪峰放大倍比为：m mp Q Q Q K m = 最大1d 洪量放大倍比为：d p W W K 111=
最大3d 洪量中除最大1d 以外，其余2d 的放大倍比为：d d p p W W W W K 13131-3--=
（2）按峰或按量同倍比控制方法（简称同倍比放大法） 按峰控制的放大系数m mp Q Q Q K m = 按量控制的放大系数t tp w W W K t =
两种方法的比较：同频率放大法成果较少受所选典型不同的影响，常用于峰量关系不够好、洪峰形状差别大的河流，以及峰量均对水工建筑物的防洪安全起控制作用的工程。

同倍比放大法计算简便，常用于峰量关系较好的河流，以及水工建筑物的防洪安全主要由洪峰流量或某时段洪量其控制作用的工程。

对长历时、多峰型的洪水过程，或要求分析洪水地区组成时，同倍比放大法更为适用。

5、入库洪水，是指水库建成后，通过各种途径进入水库回水区的洪水。

组成：（1）水库回水末端干支流河道断面的洪水（2）水库区间陆面洪水（3）库面洪水
第七章 流域产流、汇流计算
1、流域平均降雨量计算
计算流域平均雨量常用的方法有算术平均法、泰森多边形法和等雨量线图法（重点掌握等雨量线图法） 等雨量线是降雨量相等的点连成的线，类似地形等高线，由等雨量线构成的图简称为等雨量线
图。

i n
i i n i i i f P F F f P P ∑∑====111 i f —相邻两条等雨量线之间的流域面积。

2km ；F —流域面积，2km ；i P —相邻两条等雨量线之间面积i f 上的平均鱼深，一般取两相邻等雨量线的平均值，mm 。

第八章 由暴雨资料推求设计洪水
第九章 排涝水文计算
第十章 水文预报
第十一章 水文模型
第十二章 古洪水与可能最大降水及可能最大洪水
第十三章 水污染及水质模型
第十四章 河流泥沙的测验及估算。