港口航道与海岸工程-工程水文学复习大纲

工程水文学复习大纲
1. 成绩比例
●期末考试80%；
●平时表现20%
2. 考试内容：
●判断题10分
●填空题10分
●简答题20分
●选择题30分
●计算题 2-3题，30分
计算题
1）.设计通航水位推算
2）.波浪推算（浅水变形，气象资料推算，利用p-III曲线推算；两种特征波高相互关系）3）.设计潮位推算
一绪论
（1）水文循环
《1》地面径流的形成：
《2》地下径流（地下水）的形成：
《3》水文循环：
《4》水的四种运动形式：
《5》地球上的水循环是处于相互平衡状态的；地球上总蒸发量等于地球上降水量；一个闭合流域的多年平均降水量同多年平均径流量和蒸发量的关系处于一个平衡状态。

（2）水文学
《1》水文学：
《2》工程水文学：
《3》工程水文学应用范围：
（4）水文学研究方法
成因法和数理统计
二河川水文基础知识
（1）——河流
《1》河流形成和分段：河谷；河床；水系；干流；一级支流；
注意天然河流可分为的五段，分为五段的标准及各段特点：a河源b上游c中游d下游e河口
《2》河流基本特征（用河流断面，河流长度及河流比降来描述）
1）河流断面之横断面（描述径流量大小）：水位；大断面；河槽；河滩；主槽；单式与复式断面
河流断面之纵断面（描述河床沿程变化）：中泓线
2）河流长度：
3）河流比降（公式，百分或千分率表示）
《3》山区与平原河流的一般特性
1）山区河流（从流经地，河谷断面，两岸与河心，河床组成理解对比降和流速及水位变幅的影响）
2）平原河流（河流形成过程，各层组成，河谷，比降和流速及水位变幅）
（1）——流域
1）流域；分水线；流域面积；闭合流域及非闭合流域
2）流域特征
《1》几何特征：指流域面积和流域形状
《2》自然地理特征：指流域的地理位置和地形
（2）——径流形成过程
《1》径流和径流形成过程的概念
《2》径流形成过程的四个阶段
1）降水过程（了解它是径流形成主要因素及特征的物理量描述）
2）流域蓄渗过程（了解植物截流，入渗，入渗强度，稳定入渗）
3）坡面漫流过程
4）河槽集流过程
（2）影响径流的主要因素
1）气象气候因素：主要为降雨和蒸发
2）下垫面因素：包括地形，土壤和地质，植被与湖沼，流域形状和面积
3）人类活动的影响：包括农业措施，林牧业措施，水利措施
（3）——河川水文情势
1）河川水文情势概念
2）主要特点：不重复性，地区性，周期性，模糊性
（4）——径流的度量单位
1）流量Q：
2）径流总量W：
3）径流深y：
4）径流模数M：
5）径流系数：
三河川水文测验
（1）水文站的分类
1）基本站
2）实验站
3）专用站
（2）测站的布设
1）测验河段的选择
2）基本水文站的布设
《1》布设基线和基本测流段面
《2》布设浮标测流断面和比降断面
《3》设立水准基点和水尺
《4》仪器及工具设置
3）港航勘测中临时水文站布设
（2）——水位观测
1）水位观测设备及其布置
《1》水尺：
《2》自记水位计：
（2）——水位观测的内容和要求
1）水文站的水位观测的内容和要求
《1》观测时段要求：
《2》比降水尺的水位观测要求：
《3》精度要求：
《4》在施测流速，流向和泥沙时，亦需观测基本水尺水位
2）港，航测设中的临时水位观测
《1》滩险整治和新建港区的临时水位观测
《2》沿河同步水位观测
（3）——水位观测资料的整理
1）日平均水位计算
《1》算术平均法（适用等时距观测）：
《2》面积包围法（适用不等时距观测）：
2）逐日平均水位表和日平均水位过程线及日平均历时曲线
（3）——流量测验之断面测量
1）水深测量
《1》用探测器具测深
《2》缆道悬索测深
《3》超声波测深
2）起点距测量
《1》起点距概念
《2》方法：断面索观读法和仪器交汇法
4）横断面的绘制
（3）——流量测验之流速测量和流量计算
1）从图3-5认识断面流速分布
从河岸到河心如何变化，水面以下0.2倍和0.6倍流速的意义
2）流速仪实测流速的方法
《1》流速仪类别：公式形式：各类别适用范围：3）流速仪测流步骤及流量计算
《1》测各垂线上的测点流速
《2》相应水位计算
《3》垂线平均流速计算（表3-5）
《4》部分面积计算
《5》部分面积平均流速计算
《6》部分流量和断面流量计算
《7》其他水利要素计算
（4）——水位-流量关系曲线
1）稳定良好的水位-流量关系曲线（图3-8）
2）不稳定的水位-流量关系曲线（关注各影响的特点）
《1》洪水涨落影响
《2》回水变动影响
《3》河床冲淤影响
（4）——水位-流量关系曲线的延长线
1）水位-流量关系曲线高水位延长方法
《1》水位—面积—流速关系延长法：其实就是间接法。

确定V，A与H的关系后，用Q=A*V 求对应高水位H的Q值，然后描点延长。

2）水位-流量关系曲线低水位延长方法：关键是找断流水位
确定断流水位的方法：纵横断面资料确定法，分析法
四水文统计基础知识
1）随机变量的概率分布
《1》随机变量x的分布函数及其表示
需要注意的是F（x）=P（X>=
．．x）代表X大于某一取值x的概率
《2》区间频率，频率密度，累计次数，累计频率的计算
并了解频率直方图和概率密度曲线的绘制，累计频率曲线概率分布曲线的绘制
《3》密度函数和密度曲线
2）随机变量的分布参数
《1》位置特征参数：均值，众值，中值
《2》离散程度特征参数
均方差；变差系数
3）对称程度特征参数—偏态系数
4）几种常见的概率分布曲线
《1》正态分布（特点和图像）
《2》皮尔逊三型曲线（图4-14,4-15）
学会查表计算：
法一：计算Cv，由附表二查离均系数，由式4-19算模比系数Kp，最后由4-20算结果
法二：计算Cv，由Cv和Cs的倍数关系查附表三得模比系数Kp，最后由4-20算结果5）重现期
公式：T=1/P;T=/(1-P)
6）统计参数估计
7）水文频率计算求矩适线法
8）相关分析
三类关系：完全相关，零相关，相关关系（
第五章河道工程设计水位及流量推求
1）设计洪水
《1》洪水过程特征三要素：洪峰流量，一次洪水过程总量，洪水历时
《2》设计洪水和设计标准：设计水工建筑物时，依据工程大小和重要程度选择某一累计
频率的洪水作为设计标准（设计洪水），设计标准确定后，按标准推求洪水（设计洪水）
《3》设计洪水计算的内容和方法
内容：设计洪峰量，不同时段（最大3,5,7,11日…..）的设计洪水总量，设计洪水过程
方法：1由流量资料推求，2由暴雨推求设计洪水3资料少时用水文比拟法，等值线图法，水力学公式法等来推求
《4》同比放大法：按同一个倍比放大典型洪水过程的各纵坐标值，从而得到设计洪水过程线的方法，包括峰控制同比放大法，量控制同比放大法
《5》同频率放大法：峰和不同时段洪量分别采用不同倍比使得放大后的设计洪水的峰和不同时段洪量都符合同一设计累计频率的方法。

2）设计通航水位和设计流量推求
通航保证率，设计最高通航水位;设计最低通航水位
掌握历时曲线法和保证频率法推求设计通航水位
第六章海浪
1)海浪要素和分类
《1》要素：波峰，波谷，波峰线，波向线，波高，波长，周期，波陡（波坦），波速《2》按不同标准分类：
（1）强制波（风浪，不对称），自由波（涌浪，规则光滑），混合浪（风浪与涌浪相迭加形成）
（2）毛细波又称表面张力波（复原力为表面张力为主，微小皱曲的涟波），重力波（复原力以重力为主，风浪，涌浪，地震波，船行波），长周期波（复原力为重力和
科氏力）
（3）不规则波：波浪要素不断变化
规则波：波浪要素不变，一种理想波（涌浪接近规则波）
（4）长峰波又称二维波：波风线很长，几乎为平行直线，涌浪
短峰波又称三维波：波风线难以辨认，波峰波谷交替出现，风浪（5）前进波：波峰线向前或向岸传播的波浪
驻波又称立波：波形不向前传播，波峰波谷在原地做周期性升降,干涉结果（6）深水前进波：在水深大于半波长的水中传播
浅水前进波：在水深小于半波长的水中传播
（7）震荡波：一个周期内，水质点在原地做震荡运动
推移波：一个周期内，水质点有明显位移
波速、波长和周期的相互关系（公式）
2）风况基础知识
（1）风的成因：气压梯度力，地转偏向力（科氏力）地转风，离心力（梯度风旋衡风），摩擦力
（2）风况观测
《1》风速
《2》风向
（3）测风资料的整理
《1》结合表6-4和图6-11理解风向频率玫瑰图的基本画法（1至3年资料）
《2》结合图6-12理解最大风速玫瑰图画法（20至30年测风记录）
波浪推算采用海面上10m高度2分钟风速平均
对于港口建筑物设计采用海面上10m高度10分钟风速平均值
《3》风速高度换算
1近地（海）面处不同高程上风速的比值关系：
2 10m高度处海风与陆风的风速换算：
3风速的时距换算：
3）海浪观测
《1》观测项目：海况（海况等级表6-7），波型（风浪，涌浪，混合浪），波向，波高，周期，风速，风向，水深
《2》岸用光学测波仪，遥测重力测波仪，压力式测波仪
4）海浪要素统计规律
《1》两种特征波及其相互关系
（1）特征波高的两种表示方法：1在波列中选取某一累计频率对
应的波高作为特征波高，它反映给定波高值在波列中出现的
可能性；2部分大波平均波高作为特征波高，H1/10的含义，
H1/3为有效波高
（2）两种特征波高相互关系：由表6-12和6-14得：H1/3相当于（H13%），H1/10相当于（H4%），H1/100相当于（H0.4%）。

平均波高为二者的转换媒介。

（会查图6-22）
（3）对于某一累计频率波高对应的特征周期：T1/10相当于多少平均周期，T1/3相当于多少平均周期。

6）根据海浪观测推算设计波浪
设计波浪的含义：设计重现期标准（长期）和设计波列累积频率标准
设计波浪的推算一频率分析法(应用皮尔逊Ⅲ型累积频率曲线推算设计波浪)
特大值处理
利用短期测波资料推算设计波浪，利用不同坐标转换推算
7）根据气象资料推测风浪尺度
《1》风场三要素：风速U，风时t，风距F
《2》波浪传播和变化的三个阶段
《3》风浪发展的三个状态：
（1）过渡状态：受风时限制
（2）定长状态：受风场大小限制
（3）充分成长状态：受风速限制
《4》判断风浪状态的标准
（1）最小风时：U一定，给定F时，T<Tmin时处过渡态，风浪推算时取
T作为计算风时；U一定，给定F时，若T>Tmin时处定长状态，风
浪推算时取Tmin作为计算风时。

（2）最小风距：U一定，给定T时，若F<Fmin时处定长状态，风浪推算
时取F作为计算风距；U一定，给定T时，F>Fmin时处过渡态，风
浪推算时取Fmin作为计算风距
（3）U越大，Tmin和Fmin就越大。

《5》风场要素的确定：计算风速的确定、计算风距的确定；计算风时的确定《6》外海风浪要素的确定中掌握图6-51这种查表法
注意：1.图6-51各线代表什么，2.过渡状态看U和T的交点，定常状态看U和F 的交点
《7》水深变浅引起的波浪变形
（1）波浪从深水向浅水传播，周期不变，波长波速减小
（2）进入浅水初期，波高略有减小，当进入d/Lo<0.163的区域后，波高逐渐增大，超过深水波高直至破碎，了解177页例题
《8》波浪折射中图6-60和6-63重要
《9》近岸波浪的破碎：崩波型，卷波型，坍滚型，激散型
掌握：波浪浅水变形的计算
第七章潮汐
1.潮汐变化规律：周日不等，半月不等，周月不等，周年不等，多年不等
2.潮汐预报：推求任意时刻的潮高和任意潮高的潮时
3.基准面（重点）：平均海平面；理论深度基准面；潮高基准面；当地筑港零点
4.设计潮位推算：
设计高、低水位：
潮位历时累积频率曲线
高潮或低潮的累积频率曲线
乘潮水位：
5.极端高、低水位的推算：采用耿贝尔曲线
资料短缺情况下潮位的推算。