工程水文及水利计算全套课件演示文稿
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工程水文与水利计算
水文与水利水电规划
主讲：刘艳芳
华北水利水电学院水利职业学院
水力学教研组
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
绪论 水分循环与水文资料收集整理 水文统计 径流计算 设计洪水 水库防洪调节计算 兴利调节
第一章 绪论
§1-1 §1-2 §1-5
水资源的补给量是有限的，这就决定了区域 水资源的有限性。
3. 分布的不均匀性
在一定时间、空间范围内，大气降水对 水资源的补给量是有限的，这就决定了区域 水资源的有限性。
4. 因果性和随机性
水资源主要来源于大气降水和溶雪水， 所以说水资源的循环运移是有因果关系的。 由于大气降水和溶雪水在时空上存在着随机 性，有着因果关系的水资源在循环运移过程 中也具有随机性。
4. 模糊分析法 这种分析方法是综合运用成因分析、数
理统计分析与模糊集分析相结合的新的分析 方法称为模糊水文水资源学法。这种方法与 传统水文学方法的主要区别在于：既考虑水 文现象的必然性、随机性，又计及其在划分、 识别与判决过程中的模糊性。目前这种方法 还在发展。
§1－3 本课程在水资源开发利用工程中的应用
定性关系，因此可通过对观测资料与实验资 料的分析，建立某一水文现象与其影响因素 之间的定量关系。这样，就可根据当前影响 因素的状况，预测未来的水文现象。这种利 用水文现象的确定性规律来解决水文问题的 方法，称为成因分析法。
2. 数理统计法 根据水文现象的随机性，以概率论为基
础，运用数理统计方法，可以求取长期水文 特征值（如年径流量、年最大洪峰流量等） 系列的概率分布，从而得出工程规划设计所 需要的设计水文特征值。
数理统计方法是目前水文分析计算的主 要方法。
主讲：刘艳芳
华北水利水电学院水利职业学院
水力学教研组
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
绪论 水分循环与水文资料收集整理 水文统计 径流计算 设计洪水 水库防洪调节计算 兴利调节
第一章 绪论
§1-1 §1-2 §1-5
水资源的补给量是有限的，这就决定了区域 水资源的有限性。
3. 分布的不均匀性
在一定时间、空间范围内，大气降水对 水资源的补给量是有限的，这就决定了区域 水资源的有限性。
4. 因果性和随机性
水资源主要来源于大气降水和溶雪水， 所以说水资源的循环运移是有因果关系的。 由于大气降水和溶雪水在时空上存在着随机 性，有着因果关系的水资源在循环运移过程 中也具有随机性。
4. 模糊分析法 这种分析方法是综合运用成因分析、数
理统计分析与模糊集分析相结合的新的分析 方法称为模糊水文水资源学法。这种方法与 传统水文学方法的主要区别在于：既考虑水 文现象的必然性、随机性，又计及其在划分、 识别与判决过程中的模糊性。目前这种方法 还在发展。
§1－3 本课程在水资源开发利用工程中的应用
定性关系，因此可通过对观测资料与实验资 料的分析，建立某一水文现象与其影响因素 之间的定量关系。这样，就可根据当前影响 因素的状况，预测未来的水文现象。这种利 用水文现象的确定性规律来解决水文问题的 方法，称为成因分析法。
2. 数理统计法 根据水文现象的随机性，以概率论为基
础，运用数理统计方法，可以求取长期水文 特征值（如年径流量、年最大洪峰流量等） 系列的概率分布，从而得出工程规划设计所 需要的设计水文特征值。
数理统计方法是目前水文分析计算的主 要方法。
水文水利计算讲课PPT参考课件
⑶、在水文计算中，一般要求相关系数∣r∣>0.8，且回归线的均 方误Sy不大于均值y的10%~15%；
⑷、在插补延长资料时，如需用到回归线上无实测点控制的外延 部分，应特别慎重。
6
★第五章 设计年径流分析计算
第一节 概述 第二节 具有长期实测资料的设计年径流量分析计算 第三节 具有短期实测资料的设计年径流量计算 第四节 缺乏实测资料的设计年径流量分析计算 第五节 设计年径流年内分配的分析计算
现在我知道，灵魂倍受煎熬的时刻，也正是生命中最多选择 与机会的时刻。任何事情的成败取决于我在寻求帮助时是抬起头 还是低下头。无论何时，当我被可怕的失败击倒，在最初的阵痛 过去之后，我都要想方设法将苦难变成好事。伟大的机遇就在这 一刻闪现－这苦涩的根必将迎来满园芬芳！
•
我将一直在困境中寻找成功的希望。
• 一个人永远也无法预料未来，所以不要延缓想过的生 活，不要吝于表达心中的话， 因为生命只在一瞬间。
16
人生太短，聪明太晚(5)
• 记住！ • 给活人送一朵鲜花，强过给死人送贵重的花圈，
每个人的生命都有尽头，许多人经常在生命即 将结束时，才发现自己还有很多事没有做，有 许多话来不及说，这实在是人生最大的遗憾。 • 别让自己徒留「为时已晚」的空余恨。逝者不 可追，来者犹未卜，最珍贵、最需要实时掌握 的「当下」，往往在这两者蹉跎间，转眼错失。
你追念的人也已走过了你。
18
人生太短，聪明太晚(7)
• 一句瑞典格言说：「我们老得太快，却 聪明得太迟。」 不管你是否察觉，生命 都一直在前进。
• 人生并未售来回票，失去的便永远不再 得到。
• 将希望寄予「等到方便的时间才享受」
19
人生太短，聪明太晚(8)
工程水文及水利计算-第15讲
第十章 水库兴利调节计算
（分2讲）
第十一章 水电站的水能计算
（分2讲）
第十二章 水库防洪计算
（分2讲）
第七章 目录
第七章 流域产流、汇流计算 概述 7-1 降雨径流要素的分析计算 7-2 流域产流分析与计算 7-3 流域汇流计算
1、地面径流的汇流计算
7-3 流域汇流计算
➢ 瞬时单位线法
瞬时单位线：是在瞬时(无限小的时段内)，流域上均匀 的单位地面净雨所形成的地面径流过程线，通常以 u(0,t)或u(t)表示。
Wi K iQi
K i ——第 i 个水库的蓄泄系数， i 1,2, , n 。
1、地面径流的汇流计算
7-3 流域汇流计算
➢ 瞬时单位线法
图 7-24 纳希模型示意图
瞬时单位线的数学模型
将流域上的地面净雨过程 h（t）作为第一个线性水库的入流，其出流
量为 Q1（t），则该水库 dt 时段的水量平衡方程及蓄泄方程为
➢ 瞬时单位线法 将瞬时单位线转换成无因次时段单位线
即图 7-28 中的 ut,t 1,u(t,t)2 , 这些 ut, t 又构成一个新的图形，称作时段为 t 的无
因次时段单位线，如图 7-29 所示，其纵坐标之和 u(t,t) 1。
图 7-28 瞬时单位线 S 曲线
二阶原点矩来计算参数 n，K 较为简便。计算公式如下：
K
M
2
Q
M
2
h
M
1
Q
M
1
h
M
1
Q
M
1
h
（7—48）
n
M
1
工程水文及水利计算-第18讲
8-6 小流域设计洪水的计算
3、设计净雨计算
由暴雨推求洪水过程，一般分为产流和汇流两个阶段。 由暴雨推求洪水过程，一般分为产流和汇流两个阶段。 为了与设计洪水计算方法相适应， 为了与设计洪水计算方法相适应，下面着重介绍利用 损失参数值的地区综合规律计算小流域设计净雨的方 损失参数值的地区综合规律计算小流域设计净雨的方 法。
P24, P = 2% = 250 mm，n=0.7
再根据式（ 5），有 再根据式（8—5），有：
S P = 2% =
i P = 2% =
P24 , P = 2% 24 1− 0.7
=
250 = 96.5 （mm/h） 2.59
S P 96.5 96.5 = 0. 7 = = 19.26 （mm/h） n 5.01 t 10
不同时段的雨量频率曲线综合图
8-6 小流域设计洪水的计算
2、小流域设计暴雨
设计暴雨公式
P（%） （ ） 0.1 1 5 …
10 46.3 33.6 … …
表 8—12 不同频率各时段雨量摘录 t（min） （ ） 30 60 180 86.0 108 155 62.5 78.5 112 … … … … …域设计洪水的计算
4、由推理公式推求设计洪水的基本原理
推理公式的形式
从图8—17可知，当产流历时 从图8 17可知， 可知 tc＞τ（流域汇流时间）时， （流域汇流时间） 会形成稳定洪峰段，其洪峰 会形成稳定洪峰段， 流量 Qm , P 由式（8—7）给出。 由式（ 给出。 Qm , P 仅与流域面积和产流强度有 关。这些结论与人们的直觉 似乎有抵触，因为实际上洪 似乎有抵触， 水过程线中，几乎没有出现 水过程线中， 过这种稳定的洪峰段，而且 过这种稳定的洪峰段， 洪峰流量与流域其他地理特 征（如坡降、河长等）有关， 如坡降、河长等）有关， 常引起人们对式（8—7）的 常引起人们对式（ 合理性产生怀疑。造成上述 合理性产生怀疑。 矛盾的根本原因是实际产流 强度不太可能达到以上假定。 强度不太可能达到以上假定。
水文水利径流计算PPT讲义
径流深：在某一时段内通过河流上指定断面的径流总量(W以m3计)除以该断面以上的流域 面积(F，以km2计)所得的值。它相当于该时段内平均分布于该面积上的水深(R，以mm计)， 如下式：R=W/1000F(mm)。
径流总量:时段Δｔ内通过河流某一断面的总水量。它的单位是立方米(m3)或亿立方米。以 所计算时段的时间乘以该时段内的平均流量，就得径流总量W，即W=QΔｔ。式中，Δｔ 为时段长（如日、月、年、多年等）；Q为T时段内的平均流量（立方米/秒）。以时间为 横坐标，以流量为纵坐标点绘出来的流量随时间的变化过程就是流量过程线。流量过程 线和横坐标所包围的面积即为径流量。
径流的年际变化通常系指年径流量的年际变化幅度和年径流量的多年 变化过程。
第三节 径流计算的主要内容
径流计算的主要内容包括设计径流量计算及其年内分配的确定。
1、有长期实测径流资料时设计年径流的分析计算 例1、拟兴建一水利水电工程，某河某断面有18年(1968~1986年)的流 量资料，如表3—1所示。试求p=10%的设计丰水年、p=50%的设计水 平年、p=90%的设计枯水年的设计年径流量。
9.64
1972～1973 12.90 15.70 41.60 50.70 19.40 10.40 7.48 2.79 5.30 2.67 1.79 1.80
14.40
1973～1974 3.20 4.98 7.15 16.20 5.55 2.28 2.13 1.27 2.18 1.54 6.45 3.87
10.40
1976～1977 9.52 29.00 13.50 25.40 25.40 3.58 2.67 2.23 1.93 2.76 1.41 5.30
10.20
1977～1978 13.00 17.90 33.20 43.00 10.50 3.58 1.67 1.57 1.82 1.42 1.21 2.36
径流总量:时段Δｔ内通过河流某一断面的总水量。它的单位是立方米(m3)或亿立方米。以 所计算时段的时间乘以该时段内的平均流量，就得径流总量W，即W=QΔｔ。式中，Δｔ 为时段长（如日、月、年、多年等）；Q为T时段内的平均流量（立方米/秒）。以时间为 横坐标，以流量为纵坐标点绘出来的流量随时间的变化过程就是流量过程线。流量过程 线和横坐标所包围的面积即为径流量。
径流的年际变化通常系指年径流量的年际变化幅度和年径流量的多年 变化过程。
第三节 径流计算的主要内容
径流计算的主要内容包括设计径流量计算及其年内分配的确定。
1、有长期实测径流资料时设计年径流的分析计算 例1、拟兴建一水利水电工程，某河某断面有18年(1968~1986年)的流 量资料，如表3—1所示。试求p=10%的设计丰水年、p=50%的设计水 平年、p=90%的设计枯水年的设计年径流量。
9.64
1972～1973 12.90 15.70 41.60 50.70 19.40 10.40 7.48 2.79 5.30 2.67 1.79 1.80
14.40
1973～1974 3.20 4.98 7.15 16.20 5.55 2.28 2.13 1.27 2.18 1.54 6.45 3.87
10.40
1976～1977 9.52 29.00 13.50 25.40 25.40 3.58 2.67 2.23 1.93 2.76 1.41 5.30
10.20
1977～1978 13.00 17.90 33.20 43.00 10.50 3.58 1.67 1.57 1.82 1.42 1.21 2.36
工程水文与水利计算第21讲
（3）用水资料，包括各部门正常用水保证率，正常 用水量及其分配过程。
10-4 水库兴利调节计算原理及调节分 类
7、径流调节计算中的常用术语
➢ 调节系数
调节系数由保证调节流量和多年平均来水流量的比值 表示：
Qp /Q0
如果调节流量在年内是变动的，则以保证年供水量与 多年平均年水量之比值表示：
Wp /W0
10-4 水库兴利调节计算原理及调节分 类
2、径流调节的分类
➢ 按两水库相对位置和调节方式划分
反调节：为了缓解上游水库进行径流调节时给下游用 水部门带来的不良影响，在下游适当地点修建水库对 上游水库的下泄流量过程进行重新调节，称为反调节， 又称再调节。
河流综合利用时，经常出现上游水库为水力发电进行 日调节造成下泄流量和下游水位的剧烈变化而对下游 航运带来不利影响；水电站年内发电用水过程与下游 灌溉用水的季节性变化不一致，修建反调节水库有助 于缓解这些矛盾。
10-5 年调节水库兴利调节计算
1、年调节水库兴利调节计算的长系列法
年调节水库兴利调节计算的长系列法是：将水库坝址 断面河流多年来水过程系列和用水过程系列，逐年按 时历列表法进行逐时段（月或旬）的水量平衡计算。
具体方法有不计水量损失及计入水量损失两种。
10-5 年调节水库兴利调节计算
1、年调节水库兴利调节计算的长系列法
工程水文及水利计算
第十章 水库的兴利调节计算
10-4 水库兴利调节计算原理及调节分类 10-5 年调节水库兴利调节计算
10-4 水库兴利调节计算原理及调节分 类
1、水库兴利调节计算原理
径流调节：天然径流在时间、空间上的分布一般不 完全符合人类的需要。为了除水害，兴水利，需要 采取人工措施对天然径流进行调节，称为径流调节。
10-4 水库兴利调节计算原理及调节分 类
7、径流调节计算中的常用术语
➢ 调节系数
调节系数由保证调节流量和多年平均来水流量的比值 表示：
Qp /Q0
如果调节流量在年内是变动的，则以保证年供水量与 多年平均年水量之比值表示：
Wp /W0
10-4 水库兴利调节计算原理及调节分 类
2、径流调节的分类
➢ 按两水库相对位置和调节方式划分
反调节：为了缓解上游水库进行径流调节时给下游用 水部门带来的不良影响，在下游适当地点修建水库对 上游水库的下泄流量过程进行重新调节，称为反调节， 又称再调节。
河流综合利用时，经常出现上游水库为水力发电进行 日调节造成下泄流量和下游水位的剧烈变化而对下游 航运带来不利影响；水电站年内发电用水过程与下游 灌溉用水的季节性变化不一致，修建反调节水库有助 于缓解这些矛盾。
10-5 年调节水库兴利调节计算
1、年调节水库兴利调节计算的长系列法
年调节水库兴利调节计算的长系列法是：将水库坝址 断面河流多年来水过程系列和用水过程系列，逐年按 时历列表法进行逐时段（月或旬）的水量平衡计算。
具体方法有不计水量损失及计入水量损失两种。
10-5 年调节水库兴利调节计算
1、年调节水库兴利调节计算的长系列法
工程水文及水利计算
第十章 水库的兴利调节计算
10-4 水库兴利调节计算原理及调节分类 10-5 年调节水库兴利调节计算
10-4 水库兴利调节计算原理及调节分 类
1、水库兴利调节计算原理
径流调节：天然径流在时间、空间上的分布一般不 完全符合人类的需要。为了除水害，兴水利，需要 采取人工措施对天然径流进行调节，称为径流调节。
工程水文及水利计算-第2章
第二讲：气象与水文
内容
2-1 气象基本要素 2-2 水循环与水量平衡
2-3 河流与流域
2-4 降水及其观测 2-5 蒸散发及其观测 2-6 土壤水、下渗与地下水 2-7 径流形成过程
2-8 流域水量平衡
重点： （1）水文循环、水量平衡方程；
（2）降雨的成因及分类；
（3）径流的形成过程
§2-1 气象基本要素
2-3 河流与流域
1、河流
河流的基本特征
2-3 河流与流域
1、河流
河流的基本特征 河道纵比降： 任意河段两端(水面或河底) 的高差△h称为落差，单位 河长的落差称为河道纵比 降，简称比降，用小数或 千分数表示。
J hl h0 Dh l l
(h0 h1 )l1 (h1 h2 )l 2 ...... (hn 1 hn )l n 2h0 L J L2
2.气压场和气压系统
①等压线和等压面：某一水平面上气压相等各点 的连线，称为等压线；空间气压相等各点组成的 面，称为等压面，它是一个起伏不平的曲面。
②气压场：气压的空间分布称为气压场 ③气压系统的基本类型：包括低气压、高气压、 低压槽、高压脊、鞍（鞍型气压区）等等，统称 为气压系统。 ◆低气压：简称低压，其等压线闭合，中心气压 低，等压面向下凹陷如盆地，空气向中心辐合， 气流上升； ◆高气压：简称高压，其等压线闭合，中心气压 高，等压面向上凸出如山丘，空气向四周辐散， 气流下沉；
g d ——干空气绝热变化温度直减率，1℃/100m g m ——饱和空气绝热变化温度直减率。 g m <g d
二、气压： 1.大气的压强 = Z高度以上空气的重力总和
dp gdZ
工程水文及水利计算第17讲PPT课件
[例题8—2]某流域百年一遇各种时段设计暴雨量如 表所示。
时段（日） 设计面雨量 x 面Ｐ（mm）
1
3
7
303 394 485
选定的典型暴雨日程分配和设计暴雨日程分配计算 见下表。
8-4 设计暴雨时空分配的计算
选定的典型暴雨日程分配和设计暴雨日程分配计算 见下表。
雨量及分配比\日程
12345 6 7
可再生能源学院安防系统指以搭建安全防范管理平台为目的利用综合布线技术通信技术网络互联技术多媒体应用技术安全防范技术网络安全技术等第一章绪论第二章水循环及径流形成第三章水文资料的观测收集与处理第四章水文统计基本知识第五章设计年径流及径流随机模拟第六章由流量资料推求洪水第七章流域产汇流计算第八章由暴雨资料推求设计洪水第九章水文预报第十章水库兴利调节计算第十一章水电站的水能计算第十二章水库防洪计算安防系统指以搭建安全防范管理平台为目的利用综合布线技术通信技术网络互联技术多媒体应用技术安全防范技术网络安全技术等第八章由暴雨资料推求设计洪水81概述82直接法推求设计面暴雨量83间接法推求设计面暴雨量84设计暴雨时空分配的计算85由设计暴雨推求设计洪水86小流域设计洪水的计算安防系统指以搭建安全防范管理平台为目的利用综合布线技术通信技术网络互联技术多媒体应用技术安全防范技术网络安全技术等84设计暴雨时空分配的计算方法
4
雨量 x（mm） 13.
6
7
合计
0.9 63.5 44.1 148.6
降雨量/mm
70
60
50
40
30
20 13.8
10
6.1
0
1
2
63.5 44.1
20
0.2 0.9
3
某大学工程水文及水利计算课件-年径流分析与计算
保证率和破坏率的换算：事实上，保证率和破坏率是事物的 两个侧面，互为补充，并可进行简单的换算。设保证概率为p， 破坏概率为q，则p＝1-q。
1、工程规模与来水、用水、保证率的关系 * * * v , v , L , v n； 将上述n个库容值v1,v2,…,vn从小到大进行排列得到 1 2 以数学期望公式计算各项库容对应的经验频率p1,p2,…,pn； 将经验点据点绘在概率格纸上，并选配理论频率曲线； 以设计保证率p推求满足设计要求的设计库容vp。 v
三、径流的空间分布规律 常用均值表示径流随地区变化的规律。这与雨量分布密 切相关，多雨地区径流丰沛，少雨地区径流较少。 丰水带：包括东南和华南沿海，云南西部和西藏东部， 年径流深在1000mm以上。 少水带：包括东北西部，内蒙古、宁夏、甘肃大部和 新疆西北部，年径流深在10～50mm之间；而许多沙漠地区 为干涸带，年径流深不足10mm。
五、年径流分析计算的目的和内容 1、工程规模与来水、用水、保证率的关系 年径流的自然变化情势往往与用水部门的需求有矛盾，必须 兴建水利工程（如水库、闸坝、抽水站等），对天然径流加以 人工调节，按用水要求进行泄放。 如何确定水利工程的规模：以灌溉水库为例。 灌溉水库的工程规模除与年来水量（丰水年、枯水年）有关 外，还与其年内的分配有关。 [例] 某灌区有n年的年径流量和灌溉用水资料，可以求出n 个大小不一的库容值v1,v2,…,vn。 用什么样的库容值来设计水库呢？ 库容选大些，灌溉用水的保证程度就高些，但投资要多； 库容选小些，可节省投资，但灌溉用水的保证程度就低些， 遇到大旱年份，灌溉用水得不到保证，作物就要减产。
3、年径流分析计算的内容 (1)基本资料信息的搜集和复查 基本资料和信息包括：设计流域和参证流域的自然地理概况、 流域河道特征、有明显人类活动影响的工程措施、水文气象资 料，以及前人分析的有关成果。 对搜集到的水文资料，应有重点地进行复查，对资料的可靠 性作出评定。 (2)年径流量的频率分析计算 对年径流系列较长且较完整的资料，可直接据以进行频率分 析，确定所需的设计年径流量。对短缺资料的流域，应尽量设 法延长其径流系列，或用间接方法，经过合理的论证和修正、 移用参证流域的设计成果。 (3)设计年径流的时程分配 在设计年径流量确定以后，参照本流域或参证流域代表年的 径流分配过程，确定年径流在年内的分配过程。 (4)分析成果的合理性检查 包括检查分析计算的主要环节，与以往已有设计成果和地区 性综合成果进行对比等手段，对设计成果的合理性作出论证。
工程水文及水利计算-流域产汇流计算
Q11 = Q1
RS2 产生的 Q2,I (m3/s)
Q20 = 0
Q12 = Q2 Q21
Q21
=
Q11
RS 2 RS1
Q13 = Q3 Q22
Q22
= Q12
RS 2 RS1
Q1-4=Q4-Q2-3
Q23
= Q13
RS 2 RS1
……
……
计算单位线 q (m3/s)
q0 = 0
q1
=
10 RS 1
如表8-6所示，由式（8-28）即可根据地下净雨 过程求得流域的地下径流过程
§8-7 单位线法计算流域出口洪水 过程
一. 单位线定义与基本假定 （一）定义：单位时段内、分布均匀的单位地面净雨，
在流域出口断面形成的地面径流过程，如图8-15。
·单位时段 t ： t =（1/3～1/2）tr， 常选 1，3，6，12，24h
（二）分解法：对多个时段净雨的洪水过程 总的地面径流过程分解为各净雨独立产生的地面
径流过程→按缩放法由某单位时段的地面径流过程求 单位线
以两个时段净雨的流量过程为例，方法步骤如下
1. 分割地下径流，求地面径流过程 Q ~ t 和地面径
流深
RS
=
Qi t F
2. 求地面净雨过程：RS1，RS2 如降雨径流相关图法，注意计算的各时段净雨之和
一定等于RS 3. 将地面径流过程分解为各时段净雨的地面径流过程
（ Q ~ t ）1、（ Q ~ t ）2：按假定一和假定二进 行，如下表
时间 t( t )
0 1
净雨 RS,I(mm)
RS1
Qi (m3/s)
Q0=0 Q1
2
RS2
RS2 产生的 Q2,I (m3/s)
Q20 = 0
Q12 = Q2 Q21
Q21
=
Q11
RS 2 RS1
Q13 = Q3 Q22
Q22
= Q12
RS 2 RS1
Q1-4=Q4-Q2-3
Q23
= Q13
RS 2 RS1
……
……
计算单位线 q (m3/s)
q0 = 0
q1
=
10 RS 1
如表8-6所示，由式（8-28）即可根据地下净雨 过程求得流域的地下径流过程
§8-7 单位线法计算流域出口洪水 过程
一. 单位线定义与基本假定 （一）定义：单位时段内、分布均匀的单位地面净雨，
在流域出口断面形成的地面径流过程，如图8-15。
·单位时段 t ： t =（1/3～1/2）tr， 常选 1，3，6，12，24h
（二）分解法：对多个时段净雨的洪水过程 总的地面径流过程分解为各净雨独立产生的地面
径流过程→按缩放法由某单位时段的地面径流过程求 单位线
以两个时段净雨的流量过程为例，方法步骤如下
1. 分割地下径流，求地面径流过程 Q ~ t 和地面径
流深
RS
=
Qi t F
2. 求地面净雨过程：RS1，RS2 如降雨径流相关图法，注意计算的各时段净雨之和
一定等于RS 3. 将地面径流过程分解为各时段净雨的地面径流过程
（ Q ~ t ）1、（ Q ~ t ）2：按假定一和假定二进 行，如下表
时间 t( t )
0 1
净雨 RS,I(mm)
RS1
Qi (m3/s)
Q0=0 Q1
2
RS2
工程水文及水利计算-第11讲
6-6 设计洪水的地区组成
2、同频率地区组成法
同频率地区组成法是根据防洪要求，指定某一分区出 现与下游设计断面同频率的洪量，其余各分区的相应 洪量按实际典型组成比例分配。
（1）当下游断面发生设计频率P的洪水 W下P 时，上 游断面也发生频率P的洪水 W上P ，而区间为相应的洪 水 W区 ，即
W区 W下P W上P
6-5 入库设计洪水
2、入库洪水的计算方法
由流量推求入库洪水又可分为：流量叠加法、马斯京 根法 、槽蓄曲线法、水量平衡法。
(3)槽蓄曲线法。当干支流缺乏实测洪水资料，但库区 有较完整的地形资料时，可利用河道平面图和纵横断 面图，根据不同流量的水面线(实测、调查或推算得来) 绘制库区河段的槽蓄曲线，采用联解槽蓄曲线与水量 平衡的方法，由坝址洪水推求入库洪水。本方法计算 成果的可靠程度与槽蓄曲线的精度有关。
工程水文及水利计算
门宝辉 再生能源学院
提纲
第一章 绪论 第二章 水循环及径流形成 第三章 水文资料的观测、收集与处理 第四章 水文统计基本知识 第五章 设计年径流及径流随机模拟 第六章 由流量资料推求洪水 第七章 流域产、汇流计算 第八章 由暴雨资料推求设计洪水 第九章 水文预报 第十章 水库兴利调节计算 第十一章 水电站的水能计算 第十二章 水库防洪计算
1、入库洪水的概念
入库洪水由3部分组成： （1）水库回水末端干支 流河道断面的洪水。 （2）上述干支流河道断 面以下到水库周边的区 间陆面所产生的洪水。 （3）水库库面的降水量。
6-5 入库设计洪水
1、入库洪水的概念
6-5 入库设计洪水
入库洪水与坝址洪水的主要差异表现在：
（1）库区产流条件改变，使入库洪水的洪量增大。 水库建成后，水库回水淹没区由原来的陆面变成水面， 产流条件相应发生了变化。在洪水期间库面由陆地产 流变为水库水面直接承纳降水，由原来的陆面蒸发损 失变成水面蒸发损失。
工程水文学ppt精选课件
海洋：多年蒸发量等于多年降水量与入海径流量之和
陆地水量平衡： PL = EL + RL 海洋水量平衡： Po + RL = Eo
PL 、Po－－陆地、海洋的多年降水量 EL、Eo－－陆地、海洋的多年蒸发量 RL－－－－陆地多年入海径流量 两式相加：PL + Po = EL + Eo
全球水平衡（数据来自John Mbugua et al,1995）
冰川水文学 沼泽水文学
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，其规 划、设计、施工与运行管理所需要的水文学的知识。
整理 分析
观测
主要 任务
掌握
内容包括：
收集
水文现象变化规律 水文资料的测验和收集方法
水文资料的整理、分析、 统计和计算方法
2/2
航运
水资源
工程水文学
第一章 绪论 第二章 水文基础知识 第三章 水文资料的收集 第四章 水文统计 第五章 设计年径流分析计算 第六章 小流域设计洪水计算 第七章 径流调节计算
第一章 绪论
第一章 绪论
1.1 我国的水资源概况 1.2 工程水文学的研究对象及其作用 1.3 水文现象的特点与水文学的研究方法
第一章 绪论 → 1.1 我国的水资源概况
河川 资源
淡水养殖
水能资源
石油 天然气
海洋 资源
海洋运输 港口航道
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件2021
28
三峡水库
世界最大水利枢纽中国长江三峡水库大坝二00三年六月一日 上午下闸蓄水成功。十五天后，三峡库区水位将达到135米高程。
陆地水量平衡： PL = EL + RL 海洋水量平衡： Po + RL = Eo
PL 、Po－－陆地、海洋的多年降水量 EL、Eo－－陆地、海洋的多年蒸发量 RL－－－－陆地多年入海径流量 两式相加：PL + Po = EL + Eo
全球水平衡（数据来自John Mbugua et al,1995）
冰川水文学 沼泽水文学
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，其规 划、设计、施工与运行管理所需要的水文学的知识。
整理 分析
观测
主要 任务
掌握
内容包括：
收集
水文现象变化规律 水文资料的测验和收集方法
水文资料的整理、分析、 统计和计算方法
2/2
航运
水资源
工程水文学
第一章 绪论 第二章 水文基础知识 第三章 水文资料的收集 第四章 水文统计 第五章 设计年径流分析计算 第六章 小流域设计洪水计算 第七章 径流调节计算
第一章 绪论
第一章 绪论
1.1 我国的水资源概况 1.2 工程水文学的研究对象及其作用 1.3 水文现象的特点与水文学的研究方法
第一章 绪论 → 1.1 我国的水资源概况
河川 资源
淡水养殖
水能资源
石油 天然气
海洋 资源
海洋运输 港口航道
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件2021
28
三峡水库
世界最大水利枢纽中国长江三峡水库大坝二00三年六月一日 上午下闸蓄水成功。十五天后，三峡库区水位将达到135米高程。
工程水文及水利计算-第10讲
6-3 设计洪水过程线的推求
2、典型洪水过程线的放大
➢ 同频率放大法
洪峰放大倍比为：
最大1d洪量放大倍比 为： 最大3d洪量中除最大1d外，其 余两天的放大倍比为：
6-3 设计洪水过程线的推求
2、典型洪水过程线的放大
➢ 同频率放大法
时段划分视过程线的长度而 定，但不宜太多，一般以3段 或4段为宜。由于各时段放大 倍比不相等，放大后的过程 线在时段分界处出现不连续 现象，此时可徒手修匀，修 匀后仍应保持洪峰和各时段 洪量等于设计值。
1 天 ３天 ７天
P=1%的设计值
2610
1525 2874 3873
典型过程线的相应值 1810
1083 1895 2565
K Qm
2610 1810
1.3
K 31
2874 1525 1895 1083
1.66
K 73
3873 2874 2565 1895
1.49
➢ 同倍比放大法
采用同倍比放大时，若放大后洪峰或某时段洪量超过 或低于设计很多，且对调洪结果影响较大时，应另选 典型。
6-3 设计洪水过程线的推求
2、典型洪水过程线的放大
➢ 同频率放大法与同倍比放大法的比较
用同频率放大法求得的洪水过程线，比较符合设计标准， 计算成果较少受所选典型不同的影响，但改变了原有典型 的雏形，适用于峰量均对水工建筑物防洪安全起控制作用 的工程。
放大典型洪水过程线时，根据工程和流域洪水特性， 可选用同频率放大法或同倍比放大法。
6-3 设计洪水过程线的推求
1、典型洪水过程线的选择
典型洪水过程线是放大的基础，从实测洪水资料中选 择典型时，资料要可靠，同时应考虑下列条件：
工程水文及水利计算-第10讲
•
•6-3 设计洪水过程线的推 求
•设计洪水过程线：具有某一设计标准的洪水过程线 。 •但是，洪水过程线的形状千变万化，且洪水每年发 生的时间也不相同，是一种随机过程，目前尚无完善 的方法直接从洪水过程线的统计规律求出一定频率的 过程线。
•
•6-3 设计洪水过程线的推 求
•为了适应工程设计要求，目前仍采用放大典型洪水 过程线的方法，使其洪峰流量和时段洪水总量的数值 等于设计标准的频率值，即认为所得的过程线是待求 的设计洪水过程线。 •放大典型洪水过程线时，根据工程和流域洪水特性 ，可选用同频率放大法或同倍比放大法。
•
•6-3 设计洪水过程线的推 求
•1、典型洪水过程线的选择
•典型洪水过程线是放大的基础，从实测洪水资料中选 择典型时，资料要可靠，同时应考虑下列条件： •(1)选择峰高量大的洪水过程线，其洪水特征接近于设 计条件下的稀遇洪水情况。
•(2)要求洪水过程线具有一定的代表性，即它的发生季 节、地区组成、洪峰次数、峰量关系等能代表本流域 上大洪水的特性。
•一般来说，由于全年最大洪水在资料系列的代表性、历史 洪水的调查考证等方面，均较分期洪水研究更为充分，其成 果相对较可靠。调整时一般应以历时较长的洪水频率曲线为 准。
•
•
•6-3 设计洪水过程线的推 求
•2、典型洪水过程线的放大
➢ 同倍比放大法
•此法是按洪峰或洪量同一个倍比放大典型洪水过程线的各纵 坐标值，从而求得设计洪水过程线。因此，此法的关键在于 确定以谁为主的放大倍比值。 •如果以洪峰控制，其放大倍比为： •如果以洪量控制，其放大倍比为：
•
•6-3 设计洪水过程线的推 求
•
•6-3 设计洪水过程线的推 求
•1、典型洪水过程线的选择
•6-3 设计洪水过程线的推 求
•设计洪水过程线：具有某一设计标准的洪水过程线 。 •但是，洪水过程线的形状千变万化，且洪水每年发 生的时间也不相同，是一种随机过程，目前尚无完善 的方法直接从洪水过程线的统计规律求出一定频率的 过程线。
•
•6-3 设计洪水过程线的推 求
•为了适应工程设计要求，目前仍采用放大典型洪水 过程线的方法，使其洪峰流量和时段洪水总量的数值 等于设计标准的频率值，即认为所得的过程线是待求 的设计洪水过程线。 •放大典型洪水过程线时，根据工程和流域洪水特性 ，可选用同频率放大法或同倍比放大法。
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•6-3 设计洪水过程线的推 求
•1、典型洪水过程线的选择
•典型洪水过程线是放大的基础，从实测洪水资料中选 择典型时，资料要可靠，同时应考虑下列条件： •(1)选择峰高量大的洪水过程线，其洪水特征接近于设 计条件下的稀遇洪水情况。
•(2)要求洪水过程线具有一定的代表性，即它的发生季 节、地区组成、洪峰次数、峰量关系等能代表本流域 上大洪水的特性。
•一般来说，由于全年最大洪水在资料系列的代表性、历史 洪水的调查考证等方面，均较分期洪水研究更为充分，其成 果相对较可靠。调整时一般应以历时较长的洪水频率曲线为 准。
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•
•6-3 设计洪水过程线的推 求
•2、典型洪水过程线的放大
➢ 同倍比放大法
•此法是按洪峰或洪量同一个倍比放大典型洪水过程线的各纵 坐标值，从而求得设计洪水过程线。因此，此法的关键在于 确定以谁为主的放大倍比值。 •如果以洪峰控制，其放大倍比为： •如果以洪量控制，其放大倍比为：
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•6-3 设计洪水过程线的推 求
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•6-3 设计洪水过程线的推 求
•1、典型洪水过程线的选择
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修建水库
1、有利影响：
引水灌溉 跨流域调水 大面积滥伐森林
2、不利影响：
排干湖、沼 过度抽取地下水
小结：（一）自然界的水循环：
1、水循环的意义；2、类型；3、意义和作用
（二）水平衡： 1、定义； 2、原理：P-E-R= S
（三）人类活动对水循环、水平衡影响： 1、有利影响：2、不利影响：
• 一、概述 • 流动的水体与容纳流水的河槽是构成河流 的两个要素。河槽亦称河床，枯水期水流所占部 位为基本河床，或称主槽；洪水泛滥及部位为洪 水河床，或称滩地。 • 河流某断面的集水区域称为该断面的流域。 流域的周界称为分水线。如果地面分水线与地下 分水线重合，这样的流域称为闭合流域。地面分 水线与地下分水线不一致的流域称为不闭合流域。 流域各条河流构成脉络相通的系统，称为水 系，河系或河网。
•
111
385
3 水汽输送
1蒸发
4 降水
1蒸发
5 蒸发 4 降水
1 植物蒸腾
2 降水
湖 6 地下径流
6 地表径流
海洋
设问1、上述水质点的循环运动 生物圈 是在水圈、 ______ 、 ______ 、 大气圈 _____范围内进行的，是通 岩石圈 过____、_____、_____ 径流 蒸发 降水 等环节得以实现的，是一个 _____运动过程。
• §2.7
水量平衡方程
2.1 水循环及水量平衡
地球上的水因蒸发成为水汽，经输 送、上升、冷却、凝结，在适当的条件 下，再降落到地面。这种不断循环过程， 称为水循环。 • 水循环包括了多种的复杂过程，如 蒸发、水汽输送、冷凝、降水、植物截 留、滞蓄、下渗、径流等。其中最重要 的基本现象是蒸发、降水、下渗、径流。
连续
1、概念 海陆间循环 水 一、 循 环 内陆循环
2、类型
海上内循环 3、意义和作用
1．填写下表：
类型（发生领域）
海陆间循环 内陆循环 海上内循环
环节代号 ① ③ ④
① ②
⑤ ④
蒸发 变成水汽升入高空，被 2、海洋上的水经过 —— 风输送到大陆上空，一部分水汽在适当条件下 凝结 —— 形成 降水 —— ，大陆上的水又通过地表 —— 和 地下 —— 径流流入海 洋，这就是海陆间循环。
这一时期中国的水文知识居于世界领先 地位，如2000年前建成的都江堰，至今仍在 发挥巨大作用，其中就体现着成功的水文知 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年的 《吕氏春秋》最先提出水文循环的概念。
二、奠基时期（1400～1900年）
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，发明制造了雨 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。
四、现代水文学时期（1950年后）
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，流域数 学模型、水资源学、水环境学、随机水文 学相继形成。
1.4
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。
第一章
绪
论
§1.1 工程水文的研究内容及任务
§1.2 水文现象的特点及研究方法
§1.3 水文学的发展史
§1.4 工程水文及水利计算的总导
1.1
工程水文的研究内容及任务
水文学作为水利学科的重要组成部分， 主要研究水资源的形成、时空分布、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工程建设的规划、 设计、施工、管理中的水文水利计算技术。 水资源合理开发利用和保护，以及水 旱灾害的预测预报和防治，是实施经济社会 可持续发展的重要支撑条件。因此，水文学 在经济社会可持续发展战略中，占有重要的 地位。
1.2 水文现象的特点及研究方法
蒸发、降水、地下径流、地面径流统称 水文现象。 水文现象的特点包括：（1）水文现象 的周期性和随机性；（2）水文现象的相似 性和特殊性。 工程水文的研究方法包括：（1）成因 分析法；（2）数理统计法；（3）地理综 合法。
1.3 水文学的发展史
一、萌芽时期（1400年以前）
三、应用水文学的形成（1900 ～1950年）
进入20世纪，大规模的水利水电建设蓬 勃发展，需要科学的水文计算和水文预报， 使应用水文学迅速发展起来。美国1900年 J.A.塞登提出著名的塞登定律、1932年 L.R.K.谢尔曼提出单位线法、1935年G.T. 麦卡锡建立了马斯京根河道洪水演算法， 1924年H.A.福斯特完整地建立了P-Ⅲ水文 频率曲线计算方法等等，这一时期我国则 比较落后。
水文学按应用范围可分为：工程水文学、农 业水文学、城市水文学、环境水文学、生 态水文学等。 水文学原理研究自然界水文循环、水分运动 和溶质输移转化机理，及水圈与大气圈、 岩石圈和生物圈的相互关系。 工程水文学研究水文学原理应用于工程实践 的方法，为水利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。
本章小结：
⑴明确水文学概念Fra bibliotek ⑵理解水文学在水利工程的规划任务和作
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 ⑷重点难点：认识倒水文现象的随机性、 规律性和地区性。
第二章 河川水文
• §2.1 水循环及水量平衡 • §2.2 河流与流域 • §2.3 降水 • §2.4 蒸发 • §2.5 下渗 • §2.6 径流
水平衡原理示意图
图A
某一地区
图B
某一地区
某一段时期内
某一段时期内
储水变量
（增加） 储水变量 （减少）
原有水量
水量的收入
水量的支出
二、水平衡
海洋： ①=②+③ ①=②+⑥ ③=⑥ 陆地外流区域：⑤+⑥=④ 陆地内流区域：⑧=⑦ Ⅰ + Ⅱ = Ⅲ 得： 全球情况：①+⑤+⑧=②+④+⑦
Ⅰ
Ⅱ Ⅲ
Ⅳ
三、人类活动对水循环、水平衡的影响