工程水文学考试复习

工程水文学
在涉水工程的兴建到运行过程中，一般有规划设计、施工建设、管理运营三个阶段。

由于水文现象具备确定性规律、地理分布规律和统计规律，研究方法相应的分为成因分析法、地理综合法和数理统计法。

流域：汇集地表水和地下水的区域，也就是分水线包围的区域。

分水线：地面分水线、地下分水线
闭合流域：当地面分水线与地下分水线相重合时，称为闭合流域，否则为不闭合流域。

工程水文：作业水文、水文研究
水文工作：设计洪水、设计年径流计算；来沙、输沙和淤积计算；水文水质监测；水文预报；
尤其洪水预报，水环境预测和评价。

工程常用的比降有水面比降和河底比降。

流域的气候特征包括：降水、蒸发、湿度、气温、气压、风等。

降水常用几个基本要素来表示，降水量，降水历时，降水强度，降水面积，暴雨中心
降水量一般分为7个等级：微量、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨（暴雨的三个等级）形成降水的三要素：水汽、上升运动、冷却凝结
影响我国降水的主要天气系统：高空槽、锋面气旋、低涡、切边线、静止锋、锋区与降水、副热带高压、热带风暴（台风）。

地表水、土壤水、地下水是陆地上普遍存在的三种水体，
在水文循环过程中，地表土层对降雨起着再分配的作用。

土壤水：吸湿水（分子力）、
薄膜水（分子力）、
毛管水（毛管力）：支持毛管水（毛管上升水）、
毛管悬着水
重力水（重力）
土壤含水量（率）：土壤湿度，表示一定量的土壤中所含水分的数量。

在工程水文学中，以mm计
土壤水分常数：最大吸湿量，饱和空气中，土壤吸附气态水的能力。

最大分子持水量，由土壤颗粒分子力所吸附的水分的最大量，此时，薄膜水厚度达到最大
凋萎含水量（凋萎系数），只有大于凋萎含水量的水分才是参加植物水分交换的有效含水量毛管断裂含水量，毛管悬着水的连续状态开始断裂时的含水量，低于此值时，土壤中只有吸湿水和薄膜水，水分交换将以薄膜水好水汽的形式进行。

田间持水量，土壤所能保持的最大毛管悬着水量，即土壤颗粒所能保持水分的最大值。

当土壤含水量大于这一限度时，多余的水分不能被土壤所保持，将以自由重力水的形式向下渗透。

田间持水量是划分土壤持水量和向下渗透量的重要依据。

饱和含水量，介于田间持水量和饱和含水量之间的水量，就是在重力作用下向下运动的自由重力水。

包气带：毛管悬着水带（称为影响土层，因为它直接参与和影响径流循环）、中间带、毛管水上升带下渗：渗润（分子力），当土壤含水量达到最大分子持水量时，分子力不在起作用，这一阶段结束；
渗漏（毛管力，重力），至土壤水分饱和
渗透（重力）。

渗润和渗漏统称渗漏阶段，非饱和水流运动，渗透阶段，饱和水流的稳定运动下渗量的大小可用下渗率（下渗强度）或下渗量来表示。

t t f -)( 下渗能力曲线（简称下渗曲线），
0f 起始下渗率；c f 稳定下渗率
下渗曲线分为稳定下渗（渗漏阶段）和
不稳定下渗（渗透阶段）两个阶段。

t t F -)( 下渗累计曲线
累计曲线上任一点处切线的斜率即为该时刻的下渗率。

在天然情况下，满足土壤下渗能力的必要条件是任意时刻的降雨强度i 要大于等于该时刻的下渗能力f ，即f i ≥。

以地下水埋藏条件为依据，地下水可分为三种类型：包气带水，潜水，承压水
潜水：埋藏于饱和带中，处于土层中第一个不透水层上，具有自由水面的地下水，
水文学中称为浅层地下水。

潜水补给的主要来源是大气降水和地表水。

排泄有侧向和垂向两种 侧向指补给河流和其他水体，或者露出地表呈泉水；垂向主要指潜水蒸发，
承压水：埋藏于饱和带中，处于两个不透水层之间，具有压力水头的地下水，
水文学中称为深层地下水。

承压水是河川枯水期水量的主要来源。

承压水含水层按水文地质特征分为三部分：补给区（出露于地表较高处）、承压区、排泄区（出露于地表较低处）
一般情况下，蒸发面上的蒸发量只能下于或等于蒸发能力。

流域产流过程实际上是降雨扣除损失的过程，降雨量扣除损失后的雨量就是净雨量。

净雨量等于径流量，净雨是径流的来源，径流是净雨汇流的结果。

在径流形成过程中，坡地汇流过程对净雨在时程上进行第一次分配，河网汇流过程中，河槽的调蓄作用（涨水、退水）对净雨在时程上进行第二次再分配。

降雨、产流、汇流在时间上没有截然分解，而是同时交错进行的。

径流情势：河川径流一年内（径流的年内变化或年内分配）和多年期间（年际变化）的变化特性。

河川径流情势常用流量、径流量、径流深、流量模数、径流系数表示。

径流量：T Q t Q W n t t _13600
∑==∆= (m 3/s) 径流深:F QT F W R 10001000_==(mm) 流量模数：F Q M 1000= 径流系数:P
R =α 按径流深的大小可分为：丰水带、多水带、过渡带、少水带、干涸带
水文测站的分类，按观测项目：水位站、流量站（水文站）、雨量站、蒸发站
按测站的性质和目的：基本站、专用站、实用站
水文测站的设立主要考虑选择测验河段和布设观测面积
水准点分为：基本水准点和校核水准点
基线的长度视河宽B 而定，一般应为0.6B
收集水文信息的基本途径：驻测（最基本方式）、巡测、间测、水文调查
每日降水以北京时间8时为日分界，即从本日8时至次日8时的降水为本日降水量
水位的观测包括基本水尺和比降水尺的水位。

基本水尺的观测用分段定时观测
测流包括：断面测量、流速测量、流量测量
描述河流悬移质的两个常用指标：含沙量、输沙率
根据地下水开采强度可分为4种开采强度分区：超采区、强开采区、中等开采区、弱开采区 目前收集水文资料的主要途径是定位观测
水文调查的内容：流域调查、水量调查、洪水与暴雨调查、其他专项调查
在调查的河段无水文站的情况下，洪水调查的洪峰流量的估算，常用比降法计算洪峰流量和水面曲线推算洪峰流量
暴雨调查的主要内容：暴雨成因、暴雨量、暴雨起讫时间、暴雨变化过程及前期雨量情况、暴雨 走向及当时主要风向风力等。

稳定水位流量关系曲线（分布呈一带状）、不稳定水位流量关系曲线（逆时针绳套形）
不稳定的水位流量关系指测验河段受断面冲淤、洪水涨落、变动回水或其他因素的个别或综合影响。

目前通常预报的水文要素有流量、水位、冰清、旱情
对水文现象来说变态系数v C 的大小反映了河川径流在多年中的变化情况，v C 值越大，其年际变化越大，故南方河流的v C 一般比北方河流要小。

偏态系数s C 是衡量系列不对称（偏态）程度的参数。

水文频率计算的两个基本内容包括：分布线型、参数估计
水文频率曲线包括：经验频率曲线、理论频率曲线
频率曲线的线型一般应采用皮尔逊Ⅲ型。

它是一条一端有限，一端无限的不对称单峰曲线。

皮尔逊Ⅲ型曲线中常包含EX 、v C 、s C 三个参数，参数的估算方法在工程水文计算中常采用适线法。

适线法包括：目估适线法、优化适线法
当研究暴雨洪水问题时，一般设计频率P<50%，P T 1=。

当研究枯水问题时，一般设计频率P>50%， 则P
T -=11 例如：当P=80%=0.80的枯水流量，将P=0.80代入上式有T=5，称此为5年一遇的枯水流量。

两种现象（变量）之间的关系一般有三种情况：完全相关、零相关、相关关系（简单相关、复相关） 当具有长期实测径流资料时，设计年径流计算有三种类型：设计年、月径流量系列；实际代表年的年、月径流量；设计代表年的年、月径流量。

径流资料的分析计算有四个步骤：对实测径流资料进行审查（可靠性、一致性、代表性）；运用数理统计的方法推求设计年径流量，年径流量频率计算；用代表年法推求径流年内分配过程；成果合理性检查。

设计年、月径流量系列的选取中，代表段中应包括丰水年、平水年、枯水年，并且有一个或几个完整的调节周期。

对灌溉工程只选枯水年作为代表年，对水电工程一般选丰水年、平水年、枯水年三个代表年。

按水文年度或水利年度统计年月径流量。

径流年内分配计算有：同倍比法（计算设计年径流量）、同频率法（计算设计洪水暴雨） 具有短期实测径流资料时设计年径流计算必须设法展延年、月径流量。

缺乏实测径流资料时设计年径流计算，目前常用的方法是水文比拟法和参数等值线法。

设计洪水包括设计洪峰流量、不同时段设计流量、设计洪水过程线3个要素。

设计洪水的计算方法：由流量、雨量、气象资料推求洪水
历史洪水在调查考证期中有：实测期、调查期、考证期
经验频率的计算：独立样本法、统一样本法。