《水文学与水文地质学》总复习

第3章 水文统计基本原理和方法
一、概率论及数理统计基本知识
• 水文现象的特性：必然性和偶然性。偶然现象的规律称为统计规律。
• 水文统计的基本方法和内容：
（1）根据已有的资料（样本），进行频率计算，推求指定频率的 水文特征值；（2）研究水文现象之间的统计关系，应用这种关系延长、 插补水文特征值和作水文预报；
6
（5）下渗 下渗是指地面上的雨水从地表渗入土壤的运动过程。 下渗的快慢以下渗率表示，单位时间内渗入单位面积土 壤中的水量为下渗率。充分供水条件下的下渗率为下渗能 力。 下渗曲线确切地说，应称下渗能力曲线，指地面充分供 水条件下下渗率随时间的变化过程线。
7
3、河川径流
径流形成过程：流域内，自降雨开始到水流汇集到流域出口 断面的整个物理过程，称为径流形成过程。
《水文学与水文地质学》总复习
第一章 绪论 第二章 水文学基本知识 第三章 水文统计基本原理与方法 第四章 河川径流情势特征值分析与计算 第五章 小流域暴雨洪峰流量的计算 第八章 地下水基本知识 第十章 地下水的渗流运动
1
第二章 水文学基本知识
1、河流与流域
（1）河流ห้องสมุดไป่ตู้
河流分为河源、上游、中游、下游及河口五段。
河流的基本特征：河流长度、河流断面（横断面、纵断
面、中泓线）、河道纵比降的计算。 （2）流域
I H2 H1 10% 0 L
流域：汇集地表和地下径流的区域。
闭合流域：地面分水线和地下分水线相重合的流域。
非闭合流域：地面与地下分水线不重合的流域。
流域的基本特征：流域面积、流域长度和平均坡度、流域自 然地理特征等（地理位置、气候特征和下垫面条件）。
二、累积频率
可理解为等量或超量值的累积频数(m)与总观测次数(n)之
比。
P(Xxi)m n (%)
需要知道大于或者等于某一特征值的频率是多少，指的就是累积频率。 工程上习惯将累积频率简称为频率。
12
三、重现期
指某随机变量的取值在长时期内平均多少年出现 一次 （多少年一遇）。重现期是平均若干年出现一次，而不是 固定的周期。
√可靠性：鉴定资料的可靠程度。 √一致性：是指同一系列的水文资料属于同一成
因、同一类型的。 √代表性：是指现有n年实测资料组成的特定样本系
列和总体的接近程度 。
五、随机变量的统计参数
随机变量统计规律的数字特征，称为随机变量的统计参 数。水文计算中常用的样本统计参数有均值、均方差、变差 系数和偏态系数。
② 实测水文系列由最小值组成时（研究枯水流量、 枯水位，发电，灌溉），设计频率标准>50% ，有
T 1 1 P
或： T(Xxi)P (X1xi)1P (X 1xi)
例如，某枯水位频率为p=95%，那么此枯水位的重现期T=20年。 则称平均20年中有一年的水位低于该枯水位，或称为二十年一遇。
四、水文资料审查的要求：
（4）径流模数M (L/s/km2） 流域出口断面流量与流域面积
的比值
M 1000Q
F
（5）径流系数α 某一时段的径流深度与相应的降雨量的比
值
α= Y/ P
9
4、水文测量与信息采集
（1）水位 河流某时刻在某断面的自由水面相对于某一基面的高程。 目前全国统一基面：黄海基面 水位 = 水尺零点高程 + 水尺读数
径流形成过程
径流形成过程可概括为：降雨过程→扣除损失→净雨过 程→流域汇流→流量过程，其中降雨转化为净雨的过程称为 产流过程；净雨转化为河川流量的过程称为汇流过程。
产流过程
径流形成过程
汇流过程
坡地汇流 河网汇流
8
降雨损失量包括雨期蒸发、植物截留、填洼和补充土壤 缺水的下渗量。
径流常用流量、径流量、径流深、流量模数、径流系数 来表示。（计算）
（1）均值：表示系列的分布中心，代表随机变量系列 的平均水平。
或 xx1x2 xn n
1 ni n1xi
降水强度
单位时间内的降水量(mm/ min，mm /h).
5
（3）降水的特征表示方法 降水累积曲线 降水过程线 等雨量线
（4）流域平均降水量 雨量站观测的降雨量只代表那一点的降雨，而形成河川
径流的则是整个流域上的降雨量，对此，可用流域平均雨量 （或称面雨量）来反映。主要有算术平均法、等雨量线法、 泰森多边形法
√重现期表示方法： ① 实测水文系列(洪峰流量、洪水位、暴雨)由最 大值组成时，设计频率标准<50% ，有
或：
T1 P
T(Xxi)P(X1xi)
例如，某洪峰流量的频率为1%，那么此洪峰流量的重现期是100年，则称 平均100年出现一次大于或等于该洪峰流量的事件，或称为百年一遇。所 谓百年一遇，不可以认为恰好每隔100年一定会遇上一次，而是指相当长 的时间里平均100年出现一次。
水位观测设备：水尺、自记水位计
日平均水位计算方法：
算术平均法：一日内水位变化平缓，或起伏大但等时距观测
面积包围法：一日内水位变幅大，观测次数多但观测时距不
等
（2）流量
流量测量包括过水断面测量、流速测量和流量计算三部
分。
流速测量有一点、两点、三点（0.2H、0.6H、0.8H）或
五点法。
10
(3) 水文流量关系曲线的延长 测站测流时，因施测条件限制或其他原因，致使最高水
位或最低水位的流量缺测或漏测，在这种情况下，须将水 位流量关系曲线作高、低水部分的外延，才能得到完整的 流量过程。 （1）根据水位面积、水位流速关系外延 （2）根据水力学公式外延 （3）水位流量关系曲线的延长
一般要求高水部分不应超过当年实测流量所占水位 变幅的30%，低水部分延长不应超过10%。
11
（1）流量Q 单位时间通过河流某过水断面的水量，单位为 m3/s、 L/s 。
（2）径流总量 指一定时段内通过河流某一过水断面的总水 量。常用单位为m3 ，万m3 ，亿m3 等。 W QT
（3）径流深Y 将计算时段内的径流总量平铺在整个流域面
积上所求得的水层深度，以mm为单位。 Y W
1000F
4
2、降水与下渗
（1）降水的定义
是指大气中的水分以各种形式降落到地面。
（2）降水的三要素
常用降水量、降水历时、降水强度、降水面积和暴雨中 心等来描述降水特征。 降水量：
一定时段内降落在某处或某面积上的总水量(mm).
降水历时： 降水所经历的时间。
(annual, month, day, hour, min)。