水文学原理
第一章绪论
第一节人类面临的主要水问题
一、水的自然属性和社会属性
1、主要的自然属性：
水在地球系统中作周而复始的水文循环运动；
水是良好的溶剂，很多物质都容易溶解于水体；
水具有势能、动能、压力能和化学能等，具有很好的驱动力。
2、主要的社会属性：
水是维持生命不可替代的物质，是生命之源，是地球的“血液”;
水可能引起涝、旱灾害以及环境恶化，产生与人类生活和生产用水不协调；
水虽是可再生资源，但有时空变化，因此水资源有价值，价值规律适用；
水资源问题处理不好可能引发地区甚至是国家之间的尖锐矛盾，成为社会不稳定的一个因素。
第二节水文学发展的回顾
一、水文学的发展简史：萌芽阶段、奠基阶段、应用发展阶段、现代发展阶段、学科交叉研究阶段。
萌芽时期(远古至约公元1400年)
在尼罗河、幼发拉底河、恒河和黄河这些古老文化发祥地的遗迹中，我们可以看到这一时期已经开始了原始的水文观测。最早的水位观测是在中国和埃及开始的。
奠基阶段：19世纪，牛顿力学使古典科学得到了极大的发展，基于牛顿力学，水科学领域有两大发展：
1856年提出描述渗流运动的达西（Darcy）定律，为研究土壤水、地下水动力学和地下水资源的形成变化奠定基础；
1871年提出描述明渠缓变不稳流运动规律的圣维南（St. Venant）方程组，为研究河道和坡面洪水运动，以及流域汇流奠定了基础。
应用发展阶段：20世纪初至50年代，由于生产力的发展，人们期望能够科学的了解和掌握河流洪水与枯水的变化规律。
现代发展阶段：20世纪60~70年代，电子计算机的发明和应用所引发的信息革命，带来科学技术的突飞猛进。
学科交叉研究阶段：近10多年来，全球气候变化及大气、海洋、陆地相互作用的研究，引起了水文学家的广泛兴趣，并认为波及许多国家的水危机和洪涝灾害，与全球气候变化异常有关。
第三节水文学研究方法的基本特点
一、多学科的交叉与渗透
二、通过水文实验揭示水文规律
三、应用流域水文模型探索水文规律
四、确定性与随机性研究方法的结合
水文学常用研究方法
１、考察法
目的是了解一个地区的水体;方法是通过调查和考察,收集改地区的水文地理资料，这些资料多半是关于水体的描述和水情的定性特征。
２、长期观测法
目的是了解水体长时间内发生的变化，方法是水文站观测，定量描述。
３、成因分析法
目的是阐明支配水文变化过程的规律，不仅要作定性描述，还要作定量的分析，方法是对水文现象要素及影响因素进行定性、定量的分析，如降雨径流，融雪径流。４、数理统计法
目的是了解水文现象特征值的统计规律，方法是一概率论为工具进行频率计算，求水文现象特征值的统计规律。
５、地理综合法
气候要素、地理要素的分布具有地区性，据此特点，可建立地区经验公式，绘制特征值等值线图，从而分析水文地区规律。
第二章水文循环和水量平衡
第二节水文循环现象
水文循环的定义：水圈中的各种水体，在太阳辐射和地心引力的作用下，通过不断的蒸发、水气输送、凝结、降落、下渗、地面和地下径流的往复循环过程，称为水文循环，也称水循环。
分类：大循环（外循环）和小循环（内循环）：海-陆大循环；陆-陆小循环和海-海小循环；
水文循环的四个环节：蒸发、水汽输送、降水、径流
水文循环的驱动力：内因——水在常温状态下的三相转换，外因——太阳辐射和地球引力的作用
影响水分循环的因素
各影响因素主要是通过蒸发，水汽输送，降水和径流四个环节影响水分循环的。(一)气象因素：
是影响水分循环的主导因素，起着主导作用。因为在水分循环的四个环节中，有三个环节蒸发，输送，凝结降水取决于气象过程，亦地面辐射，大气环流和热量平衡。
(二)下垫面因素：
通过对水分循环的蒸发和径流两个环节而影响水分循。主要有水面的大小、地下水位的高低、植被、地表坡度、岩石透水性。
下垫面因素对水分循环的影响比较复杂，在人类生产活动过程中，有时需要加快某环节的速度，有时需要延缓某环节，按人类的需要去影响水分循环。
(三)人类活动对水分循环的影响
人类活动是通过改变下垫面因素进而影响蒸发，径流，降水三个环节而影响水分循环的。表现：调节径流(使径流均匀)、加大蒸发、增加降水。
水文现象的基本特点
（一）、在过程中的环境性和人为性
（二）、在过程内的周期性和随机性
（三）、在地区上的相似性和差异性
（四）、在运动时的同在性和独立性
（五）、水文现象的永无止尽性
第三节水文循环的尺度
全球水文循环它是空间尺度最大的水文循环，也是最完整的水文循环，涉及到大气、海洋、陆地之间的相互作用，与全球气候变化的关系密切；
流域或区域水文循环：其就是流域降雨径流形成过程，空间尺度一般在1~10000km2之间，是流域水文学或径流形成学研究的核心；实际上并没有严格的尺度规定；这部分是目前研究最多的尺度
水-土-植系统水文循环是流域水循环的一部分，是自然界最小的水文循环。其不仅是流域水文学的基础，更是生态水文学的重要研究基础。
第四节地球上水的储量及水量平衡
一、地球系统中水的储量
存在于地球圈层中的水可分为地面水、地下水、大气水和生物水等四个部分
海洋水占全球水量的96.54%；地球上的淡水仅占总量的2.53%
与人类生存和发展关系最为密切的河流、湖泊、沼泽储存的水量只占到全部水量的
0.014%
大气总水量占0.001%，这部分水量所占比例很小，但是循环更新快，是地球上可更新淡水资源的主要来源。
二、地球系统中水的更新速度
水体通过水循环得到更新，更新所需时间：
三、水平衡原理
水量平衡是水文循环遵循物质不灭定律的具体表现，水量平衡方程式实际就是水量收支平衡关系式，具体表达式为：
W I-W O=△W S
四、流域水量平衡方程式
对于流域而言，水量平衡方程式可以表达为：
P+R gI=E+R sO+R gO+q+△W
通过上式可以得到闭合流域的水量平衡方程式:
P =E+R +△W
进一步得到闭合流域多年水量平衡方程式:
P0=E0+R0
五、全球水量平衡方程式
地球由陆地和海洋两部分组成，其年水量平衡方程式可以分别写为：Ec=Pc-R+△Wc
Es=Pc+R+△Ws
对于多年平均值来讲，蓄变量趋于零，将上两式相加得到：E0=P0
此式即为全球多年平均水量平衡方程式。它表明，对全球而言，多年平均降水量与多年平均蒸散发量相等
第三章流域和水系
第一节基本概念
一、分水线
山峰
山脊
鞍部
地下分水线
地表分水线
二、流域
地面分水线包围的汇集降落在其中的雨水留至出口的区域称为流域。
三、河流
降落到地面的雨水，除下渗、蒸发损失外，在重力的作用下沿一定的方向和路径流动，这种水流称为地面径流。地面径流长期侵蚀地面，冲成沟壑，形成溪流，最后汇集成河流。河谷：河流流经的谷地。河槽：谷地过水部分
沿水流方向河流可分为：河源、上游(V型) 、中游(U型)、下游和河口(特点）
四、坡地
流域中水系以外的陆域部分称为坡地。
坡地的几何形状：倾斜面、收敛曲面、发散曲面
五、流域基本单元
一个流域按流域内的自然分水线划分成若干不嵌套的子流域，再划分成更小的不嵌套的子流域……最后划分成不可在划分的部分就是流域基本单元，它是组成流域的最小单位。
基本形状：书型、扇形、倒扇形、马蹄形
第二节水系的拓扑学特征
水系的拓扑学特征主要表现为：水系分叉、河流分级、满足河数定律
一、水系分叉
大量的资料表明：自然界的水系一般属于二分叉树的形状。
水系的组成：源、出口、节点、链。
一般来讲，源越多，水系的量级就越大，反之水系的量级就越小。
二、河流分级
水系中直接流入海洋、湖泊的河流称为干流。
流入干流的河流称为一级支流；汇入一级支流的河流为二级支流。其余以此类推。
三、河数定律
w级河流的数目N w随着w的增加而减小，且水系中最高级别的河流数目总是1。
定义水系中w级河流数目N w与高一级（w+1）河流数目N w+1的比值称为分叉比，记作R b。1945年霍顿发现，对于一个自然水系，其近似于一个常数。
第三节水系的几何学特征
河流长度河流长度是指从起始断面，沿河流中心线至终了断面的距离。
河长定律河长比R L：w级河流的平均长度与比其低一级即（w-1）级河流的平均长度的比值。
对于自然水系而言，R L几乎不变，大量资料分析表明，河长比约为：1.5~3.5 链长度链长度可作为水系中基本的单元河长。
弯曲度在河流上取两点，其沿中心线的长度与该两点之间的直线长度的比值称为这两点之间河段的弯曲率。
河流比降河段上相邻两断面河底的高程差与该两断面之间中心线的长度的比值称为河底比降S
比降定律比降比的公式：
河流横断面形状
交汇角霍顿1945年研究发现，两条河流的交汇角与该两条河流的比降有关，即：
横断面利奥波德（Leopold）和马多克（Madock）在1953年研究指出，通过河流横
断面的流量与断面平均流速或水面宽或断面平均水深之间的关系一般为幂函数关系：
m b f v kQ B aQ d cQ ?=?=?
?=?
第四节 流域的形状特征
流域面积：分水线包围区域的平面投影面积称为流域面积，它是水系的集水面积。
面积定律 面积比:
1954年舒姆（Schumm ）发现，对于一个流域，R A 几乎不随流域级w 的变化而变化，大体上是一个常数（3~6）这就是面积定律，也称作霍顿面积定律。
流域长度从流域出口断面至分水线的最大直线距离称为流域长度 流域宽度与它正交方向的分水线之间的最大直线距离称为流域宽度 形状因子形态因子——流域面积与流域长度平方的比值 圆度——流域面积与周长为流域周长的圆面积的比值
伸长比——面积等于流域面积的圆的直径与流域长度的比值 第五节 流域的结构特征
一、 河网密度和河道维持常数
河网密度首先由霍顿于1945年引入，它表达了流域水系排水的有效性；梅尔顿发现，河网密度与多年平均降水量和多年平均蒸发量的比值有密切的关系，而与流域面积的大小无关。 河网密度的倒数称为河道维持常数，又称水道给养面积。 二、河流频度和链频度
单位流域面积上的河流数目称为河流频度，即 梅尔顿，河流频度和河网密度密切相关： 单位面积上的链数称为链频度，即： 三、面积-河长曲线
若自分水线开始，沿河道量取河长及相应的汇水面积，则两者之间的关系称为面积-河长曲线
四、高程曲线
流域在某一高程处的水平截面面积与该高程的关系曲线称为高程曲线。 五、流域坡度
流域上两点之间的坡度是该两点高差与它们之间直线距离的比值。 第四章 降水
第一节 降水要素和时空表示方法 一、降水及其基本要素
降水包括雨、雪、雹、露、霜等从空中降落到地表的液态水，其中主要是雨、雪，尤其降雨，因此也常把降水混称为降雨。
降水量等级表中，把降水分为：小雨10、中雨25、大雨50、暴雨100、大暴雨200、特大暴雨
降雨深
降雨历时
降雨强度
降雨面积
暴雨中心
二、降雨时间表示方法
降雨强度过程线
降雨量累计过程线
时段降雨柱状图
三、降水空间表示方法等雨量线
四、降雨特性综合曲线
降雨强度与历时关系曲线
降雨深与面积关系曲线
降雨深与面积和历时关系曲线
第二节降雨的类型及其影响因素
一、降雨的形成条件
大量的暖湿空气源源不断地输入雨区
这里存在使地面空气强烈上升的机制
地面暖湿空气→抬升冷却→凝结为大量的云滴→降落成雨。
二、降水的分类
五、降水量观测
方法：器测法（雨量器和自记雨量计）、雷达探测、卫星云图
第三节区域（流域）平均降雨量
主要方法及其适用条件
1.算术平均法当流域内雨量站分布较均匀，地形起伏变化不大时，可用算术平均法求得流域上的平均降水量
2. 泰森（Thiessen）多边形法当流域内雨量站分布不均匀时，假定流域各处的降水量由距离最近的雨量站代表
3.等雨量线法当流域上雨量站分布较密时，可用等雨量线图来计算流域平均雨量。
4、距离平方倒数法（客观运行法）
例：某流域有五个雨量站：某日各站点的降雨量(mm)观测值分别为：28.0、32.0、30.0、42.0、46.0，各雨量站的控制面积(km2)分别是：20、25、30、30、27。试用算术平均法和泰森多边形法计算流域平均降雨量
第四节降雨资料的检验
利用双累积曲线检验降水资料的一致性。降雨资料的代表性、一致性和可靠性 双累计曲线是指被检验雨量站的累积降雨量与其周围若干雨量站平均值的累计雨量的相关曲线。
第五章土壤水
一、土壤质地
土壤质地的含义：指组成土壤颗粒的主要粒径或粒径范围（定性&定量）
粒级（质地粒组）：砂粒、粉粒、粘粒
二、土壤结构
土壤结构是指：土壤中固体颗粒的排列方式、排列方向和团聚状态，有时也指土壤空隙的几何形状与大小
一、土壤水作用力
分子力
●指土壤颗粒表面分子对水分子的吸引力，可达10000个大气压。
●土壤颗粒对水分子的作用不仅与孔隙度有关，更重要的是与土壤颗粒的大小有关。
毛管力：由于浸润性液体表面张力作用引起的水分在土壤毛细管中上升的力。
重力：土壤水分受到的地心引力称为重力。
二、土壤水类型
吸湿水：被分子力紧紧吸附在土粒表面、不能流动、也不能为植物利用的土壤水分。
薄膜水：被剩余的分子力吸附在吸湿水层外的水膜，这部分水可从薄膜厚的地方缓慢地流到薄膜较薄的地方。
毛管水：土壤孔隙中被毛管力所吸持的水分，不能在重力作用下流走。
重力水：在重力作用下可以流动的土壤水，是地下水的来源。
三、土壤水分常数
●土壤含水量是指包气带土壤含水的多少，常用单位土壤体积内包含的水体体积、或
包含的水体质量来表示。水文上还常用包气带土层的含水量折合为水深（㎜）来表示，称土壤蓄水量。土壤含水量常划分为:
最大吸湿水量：在饱和空气中，干燥土粒能够吸附的最大水量。
最大分子持水量：土粒分子力所结合水分的最大量，薄膜水厚度达最大值。
凋萎含水量（凋萎系数）：植物根系的吸力约为15个大气压，对于土粒吸附的吸力大于该值的水分，植物则无法利用。当土壤水分低于这时的含水量时，植物将缺水而凋萎死亡，该土壤含水量称为凋萎含水量。
毛管断裂含水量：湿润的土壤逐渐干燥时，毛管悬着水的连续状态开始断裂，此时的土壤含水量称毛管断裂含水量。土壤含水量低于该值后，土壤中的水分只能以水汽和薄膜水的形式向蒸发面运移，约为田持的65%。
田间持水量：土壤能够保持而不在重力作用下流走的最大含水量，称田间持水量。
这时继续下渗的雨水，将补给潜水，形成地下径流。
饱和含水量：土壤中的孔隙全部被水充满情况下的土壤含水量。
一、土水势
动能和势能
土壤水的势能通常称为土水势。
1、重力势
2、静水压力势
饱和土壤中的任一深度处的水滴，受到水压力的作用而具有的势能称为压力势。
3、基质势
基质势是指由分子力和毛管力引起的势能的总称。 4、总势：饱和土壤 非饱和土壤
三、土壤水分特征曲线
土壤含水量与吸力之间的关系曲线就称为土壤水分特征曲线，土壤水分特征曲线是
土壤水运动的重要资料之一。
土壤水分运动的滞后作用及其影响因素：空气的存在、土壤膨胀和收缩等作用、接
触角作用、孔隙几何形状等
土壤水分特征曲线的表达式 维塞公式 加德纳公式
已知某土柱处于非饱和稳定下渗状态，其基模势分布如图，已知q=-11cm/天， ψA = ψ
B =-34cm 无地面积水。(1)试确定地下水埋深及AB 间的水流运动方向；
（2）绘出重力ψ势和总势分布曲线；（3）求出点AB 间的传导度K AB 。
解:(1)取土柱顶层为基准面，由基模势分布图知地下水埋深为100m ，由ΦA > Φ B 知水流方向为A →B （3）q=-K d Φ/ds
-11=-k[-74-(-54)]/[-40-(-20)] K AB =11
第六章 下渗
一、土壤水分剖面及下渗现象
土壤含水率沿深度方向的变化曲线称为土壤水分剖面（土壤含水率垂向分布），
它描述了土壤含水量在深度方向上的分布情况。
水分透过土壤层沿垂直和水平方向渗入土壤中的现象称为下渗。 二、下渗率、下渗能力 、下渗曲线
下渗率f ：又称下渗强度。指单位面积上、单位时间内渗入土壤中的水量。 下渗能力f p ： 又称下渗容量。指在充分供水条件下的下渗率。 累积下渗量F d F / d t = f
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 按水分所受的作用力及运动特征，分三个阶段渗润阶段；渗漏阶段；渗透阶段 三、下渗容量与土壤水分剖面的关系
(,)n
p s F z t d K t
θθ
θθ=
+?
已知某地土壤累积下渗能力曲线及某次降雨的累积雨量曲线如图，累积下渗量曲线F(t)=36t 0.5+0.4t,累积降雨量曲线为P(t)=9.4t
(1)求该地的下渗能力曲线f(t)及该次降雨强度过程
P
R /=α(2)由该次降雨求出产流开始的时间
解(1)f(t)=dF(t)/dt=18t -0.5+0.4
i(t)=dP(t)/dt=9.4(mm/分钟) (2) f(t)= i(t)
18t -0.5+0.4=9.4 t=4分
第一节 径流的概念及其形成过程 一、径流的概念
径流是指降水所形成的，沿流域地面、地下向河流、湖泊、水库、洼地等流动的水
体。
沿地面流动的水流为地面(地表)径流 。 沿土地壤岩石孔隙流动的水流为地下径流。 汇集到河流后，沿河床流动的水流为河川径流。 按补给来源不同，可以分为：降雨径流，雪融径流 水流中挟带的泥沙称为固体径流。 二、径流形成过程
由降雨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。
降雨过程→扣除损失→净雨过程→流域汇流→流量过程
径流形成过程是一个非常复杂的过程，为了便于分析，可以概括为产流过程和汇流过程 （一） 产流过程
净雨：降雨扣除损失后的雨量。净雨和其所形成的径流数量上相等。 降雨扣除损失形成净雨的过程称为产流过程，净雨量也称为产流量。 （二） 汇流过程
净雨沿坡地从地面和地下汇入河网（坡地汇流），然后再沿河网汇集（河网汇流）到流域出口断面的过程——汇流过程。 第二节 径流的表示方法
河川径流在一年内和多年期间的变化特性，称为径流情势。常用流量，径流量，径流深，径流模数，径流系数的大小表示。 1 、流量Q ：单位时间内通过某一断面的水量。流量随时间的变化过程用流量过程线表示。 2 、径流量 W
量。单位：m 3 3 、径流深R
mm 4、径流模数M ：流域出口断面流量与流域面积之比值。L/(s.km 2) 5 、径流系数:某一时段的径流深与相应时段内流域平均降雨深度之比值。
第三节径流量计算
一、径流过程线分析
很多情况下，一次洪水流量过程，不仅包括本次降雨形成的地面径流、表层流径流和地下径流。还包括前期洪水没有退完的部分水量和不是本次降雨补给的深层地下径流。
A点时刻流量AG由上一次洪水尚未退完的浅层地下径流AE
和深层地下径流EG组成。若A点之前无降雨，则浅层地下径流将从A点沿虚线到F点退完。水量AEF不是本次降雨形成的。
C点有后续降雨，洪水又上涨。若在C点无降雨，则洪水将从C点沿虚线退至D点。
所以本次降雨形成的径流过程为ABCDFA。次洪水径流总量为图中阴影面积。
一、蒸发现象及其分类
水分子从蒸发面，向大气散逸的现象称为蒸发
二、蒸发率和蒸发能力
1、蒸发率：单位时间单位蒸发面积的蒸发量。
取决条件：供水条件；能量条件；动力条件
2、蒸发能力（蒸发潜力或潜在蒸发）：充分供水下的蒸发率
一、水面蒸发的计算
1、热量平衡法
2、空气动力学法
3、混合法（彭曼公式）
4、水量平衡法
5、经验公式法
6、器皿观测法
热量平衡法的优点是考虑了影响水面蒸发的热量条件，而在影响水面蒸发的动力条件中只考虑了水汽扩散的作用，尚显不足。
空气动力学法的优点是抓住影响水面蒸发的主要动力条件-风速和水汽扩散，但未考虑太阳辐射这个热量条件。
一土壤蒸发过程
土壤蒸发大体分为三个阶段：
1.土壤含水量>W田：土壤中存在着自由重力水，土层中毛细管上下沟通，供水充分，
土壤蒸发只受气象条件的影响，蒸发量大而稳定。
2.W 表面的水分也将逐渐减少，蒸发量与气象因素和土壤含水量有关。 3.W 能以膜状水形式或气态水形式向上层土壤表面移动。 水文学原理考试要点 第一章绪论 1、水文现象的特点：1.时程上的周期性和随机性。2.地区上的相似 性和特殊性。 第二章河流与流域 1、概念： 流域：汇集到地面水流和地下水流的区域称为流域 流域面积：指河口断面以上地面分水线包围的面积 水系：由干流及其全部支流组成的脉络相通的网状系统 闭合流域：当流域的地面、地下水分数线重合，河流下切比较深，流域上降水产生的地面、地下水流能够全部经过流域出口断面 时称为闭合流域。 非闭合流域：由于地面、地下分水线不一致，或者因喝到下切过 浅，流域出口断面流出的水流并非完全是由流域上降水产生的 水流时。 第三章水文循环与水量平衡 1、水文循环的概念：水圈中的各种水体在太阳辐射和地球引力的 作用下，通过这种不断蒸发、水汽输送、凝结、降落、下渗和 径流等形式的往复循环过程。 水文循环的主要环节：蒸发、水汽输送、凝结、降落、下渗和 径流 2、水文循环的分类：大循环、小循环、微循环 3、水量平衡原理：对任何区域（或水体）、在任一时段内，其输入 的水量和输出的水量只差等于其需水量的变化量 并会应用水量平衡原理进行相关计算。 第四章降水 1、降水的成因分类：1。锋面雨2。气旋雨3。对流雨4.地 形雨 降水三要素：一点（或面上）的降雨量、降水历时与降水强度2、降水强度过程线： 累积降雨过程线 3、流域面平均降水量的计算方法，并比较几种常用的基本方法（算 术平均法、泰森多边形法、等雨量线法、距离平方倒数法）的优缺点； 4、掌握泰森多边形法计算流域面平均降水量。 第五章土壤水 1、土壤水的分类：吸湿水、薄膜水、毛管水、重力水 2、土壤水分常数：1.土壤水分常数用来表征土壤水分形态和运动 特征。2.不同形态的水反映了土壤不同的持水量，这种关系通常用一些土壤含水量的特征数值来表示。 3、土水势的总势：总水势只有大小无方向，而而水势梯度则是向 量，总水势增加的方向为正，每种物质都要力图达到与其周围平衡的趋势，因此，水总是从总水势高的地方流向总水势低的地方，且水流运动的方向总是与水势梯度的方向相反。 武汉大学水利水电学院 2004——2005学年第二学期考试 《工程水文学》试题土木类—A卷 学号： 姓名： 院系： 专业： 得分 一、 选择题（每题2分，共10分） 1. 一次降水形成径流的损失量主要包括[ ]。 a.植物截留、填洼、补充土壤缺水和蒸发 b.植物截留、填洼和蒸发 c.植物截留、填洼、补充土壤吸着水和蒸发 d.植物截留、填洼、补充土壤毛管水和蒸发 2. 在洪水峰、量频率计算中，洪峰流量选样的方法是[ ]。 a.最大值法 b.年最大值法 c.超定量法 d.超均值法 3. 百年一遇洪水，是指[ ]。 a. 大于等于这样的洪水每隔100年必然会出现一次 b. 大于等于这样的洪水平均100年可能出现一次 c. 小于等于这样的洪水正好每隔100年出现一次 d. 小于等于这样的洪水平均100年可能出现一次 4.降雨在流域分布不均匀是单位线变化的主要原因，当暴雨中心在上游时，所形成的单位线[ ]。 a. 峰值小，洪峰出现时间早 b.峰值大，洪峰出现时间早， c. 峰值小，洪峰出现时间迟 d. 峰值大，洪峰出现时间迟 5.水流挟沙力多指水流所能挟带的[ ]的含沙量。 a. 悬移质 b.推移质 c.悬移质中冲泻质 d.悬移质中床沙质 二、 填空题（每题2分，共10分） 1. 特大洪水经验频率计算方法，。 2. 计算设计净雨的主要方法有： 、 、 和 。 3.谢尔曼单位线求解过程中有两个基本假定，它们分别是 假定和 假定。 4. 桥孔长度的计算方法有 、 。 5. 当净雨历时大于等于流域汇流时间在流域出口形成的洪峰称为 汇流造峰；当净雨历时小于流域汇流时间在流域出口形成的洪峰称为 汇流造峰。 三、 问答题（共40分） 1. 何谓水文资料的“三性审查”？如何分析水文样本资料的代表性？（10分） 2. 净雨与径流有何区别与联系？（5分） 3. 简述推理公式法的基本原理和基本假定（10分） 4. 什么是桥孔长度和桥孔净长？有哪几种计算方法？（10分） 5. 小桥涵的进水口河床为什么要进行加固处理？（5分） 四、 计算题（每题10分，共40分） 1. 已求得某桥位断面年最大洪峰流量频率计算结果为Q =365 m 3/s、，7 2.0=V C V S C C 3=。试推求该桥位断面50年一遇设计洪峰流量。?P Ⅲ型曲线离均系数Φ值表见下表。 2. 已知某流域单位时段h 6t =Δ，单位净雨深10mm 的单位线如下表；50年一遇的设计净雨有两个时段（时段长△t=6h ），分别为25mm 和35mm ；经分析，设计条件下的地下径流（基流）为50m 3/s ，试推求50年一遇的设计洪水过程。 某流域6h10mm 的单位线 时间（6h ） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 单位线q(m 3/s) 0 430 630 400 270 180 100 40 0 3. 某桥跨越次稳定性河段，设计洪峰流量8800m 3/s ，其中河槽流量8000m 3/s ；设计水位下河床全宽360m ，其中河槽宽度300m ，河槽平均水深6.0m ，河滩平均水深3.5m ，试用经验公式法计算桥孔净长为多少？ 第一章绪论 1、水文预报：根据已知的信息对未来一定时期内的水文状态做出定性或定量的预测。 2、水文预报内容：洪水预报、旱情预报、估计径流预报、融雪径流预报、冰清预报。 第二章降雨产流量预报 1、非闭合流域水量平衡式R=P-E-W P -W S - Δ W±R 交 ±R 引 ±R 其他 闭合流域的水量平衡式R t =P t -E t +W t -W t+1 2、超渗产流和蓄满产流区别：超渗产流在一次洪水过程线中没有或者基本没有地下径流，而蓄满产流的地下径流比例大。 3、地面径流和地下径流形成流量过程线区别：地面径流的运动路径短，汇集速度快，受流域的调蓄作用小，流量过程线呈陡涨陡落，对称性好；地地下径流的水流汇集过程运动于土壤空隙中，流速小，受流域的调蓄作用大，流量过程线呈缓涨缓落变化，时间上滞后于地面径流。 4、不对称系数计算要求： 1）进行过程线转化2）孤立洪水，不适用于复式洪水 6、影响土壤蒸发主要因素？土壤蒸发三阶段特征？ 1）因素：气象因素、土壤供水条件、土壤结构 2）特征：第一阶段：θ>= θc1（田间持水量）蒸发主要发生在土壤表层，表层土壤因蒸发而减少的水量通过毛管作用由下层得到充分补充,主要取决于气象因素,蒸发量等于流域蒸发能力第二阶段：（毛管断裂含水量）θc2<θ<θc1 ，E继续，θ减小，上层土壤毛管水开始断裂，随着θ减小，毛管水断裂程度越来越严重，下层对上层供水速率变慢，蒸发受气象因素和土壤含水率影响第三阶段：θ<=θc2 毛管输送水分完全破坏，只能以膜状水或气态水形式移动，速度慢，数量小，E小而稳定，取决于气象因素和地下水的埋深 7、 KC包含哪几方面影响？：1）反应水面与陆面蒸发的差异K1 2）水面与陆面所在的地理位置差异K23）器皿与水面的蒸发差异K3 8、水面蒸发量估计常用方法：水库水量平衡法，空气动力学法，彭曼公式，经验公式法 10、一层、二层、三层蒸发模式优缺点 三层蒸发模式计算的额蒸发量最大，二层次之，一层最小。从模式的计算结构和蒸发物理机制看，二层模式简化了深层结构，忽略了植物根系对土壤水分的蒸发作用，导致蒸发量计算值比三层模式的蒸发量小；在久旱之后，当ML很小且持续无雨时，用二层模式计算出的蒸发量常是偏小的。一层蒸发模式中，既没有考虑深层蒸发与植物根系扩散作用，也没有考虑充分供水时应按蒸发能力蒸发，使得计算的蒸发量偏小的更多。 11、不同水源成分汇流特点有何不同？ 1）地面径流：由坡面直接汇入河网，运动速度快，流程短、受到调蓄作用小；形成的流量过程呈陡涨陡落，是涨洪和洪峰附近流量过程的主体部分 2）地下径流：由渗透到潜水面的水流缓慢流出，运动速度慢、流程长、受到调蓄作用大、变化平缓，汇流时间长；洪水退水尾部主体部分，常延续至后续洪水过程中 3）壤中流：介于上述两者之间，进一步划分：快速部分壤中流与地面径流合成一起，称直接径流，慢速部分与地下径流合并，称地下径流。 12、K的物理意义：泄完蓄水量Wt所需的时间或者流域水流平均汇集时间 13、Cg的物理意义： Cg为常系数，反应退水速率的快慢，又称流量消退系数 西北农林科技大学本科课程考试试卷 《水文学原理》课程卷一 专业年级：命题教师：王双银审题教师： 考生姓名：学号：考试成绩： 一、填空题（每空1分，共20分。） 1.水文循环的内因是______________________________________________________， 外因是________________________________________________________________。 2.地面分水线与地下分水线不重合的流域称为________________________________。 3.降水的基本要素是指___________、____________、___________和____________。 4.常用的区域（流域）平均降水量的计算方法有______________、_______________ 和___________________等。 5.土壤中毛管悬着水达到最大时的土壤含水量称为_________________，它是将土壤 水划分为土壤持水量和向下渗透水分的“门槛”。 6.在饱和土壤中，由于____________为零，故总势为___________和__________之和。 7.在下渗过程中，土壤水分剖面可以从上向下依次划分为四个有明显区别的水分带： ______________、_________________、________________、________________。 8.壤中水径流产生的物理条件是：（1）_______________________________________； （2）__________________________________________________________________。 二、论述题（每题10分，共50分。） 1.试述土壤蒸发过程的特点及其影响因素。 2.试述天然情况下的降雨入渗过程。 3.什么是流域蓄水容量曲线？它有什么特点？ 4.试用流域下渗容量分配曲线分析超渗产流的产流面积变化的特点。 5.霍顿产流理论的基础是包气带的“筛子”作用和“门槛”作用，试述其均质包气带 产流的物理条件。 三、计算题（共30分） 1.已知某河段的S－曲线如表1所示，上断面有一入流过程如表2所示，试按单位线 法推求相应的下断面出流过程。（20分） 2012年水文学及水资源专业硕士研究生入学复试 《工程水文学》考试大纲 一、理解地球上的水量平衡原理。 在水文循环过程中，对任意区域、任一时段进入水量与输出水量之差额必等于其蓄水量的变 化量，这 根据水量平衡原理，可列出水量平衡方程。对某一区域，有 I?O=?S 式中：I、O——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化量，可正可负。 二、水文现象有哪些基本规律和相应的研究方法？ 上可分为成因规律和统计规律两类，相应地，水文计算方法则分为成因分析法和数理统计法。也有将水文规律分为三类的，即成因规律、统计规律和地区综合规律，相应地，水文计算方法则分为成因分析法、数理统计法和地区综合法。 三、试述水文学的定义。工程水文学与水文学有何联系？主要包括哪两方面的内容？ 研究自然界各种水体的存在、循环和分布，物理与化学特性，以及水体对环境的影响和作用，包括对生物特别是对人类的影响。 水文学的一个重要分支，为工程规划设计、施工建设、运行管理提供水文依据的一门科学。 工程水文学是水文学的一个重要分支，随着水利水电工程建设的大规模开展，为满足工程规划设计、施工和运行管理的迫切需要，水文工作者针对提出的问题，进行大量的、深入的试验研究，使水文学发展到工程水文学阶段。 水文计算、水利计算、水文预报（水文分析与计算及水文预报）。 四、何谓年径流？它的表示方法和度量单位是什么？ 一年期间通过河流某一断面或流域出口断面的总水量。 径流可以用年径流总量W（m3）、年平均流量Q（m3/s）、年径流深R （mm）及年径流模数M（mm/s·km2）等表示。 五、水文循环的重要环节有哪些？水文循环的内因和外因是什么？ 蒸发、水汽输送、降水和径流。 2. 水循：水具有固、液、气三态互相转化的物理特性。 3. 水循：太阳辐射和地球的重力作用。 六、简述水文测站的类型并说明水文测站布设的基本内容。 ：基本站和专用站。 2. 布设 建站包括选择测验河段和布设观测断面。 水文测站一般应布设基线、水准点和各种断面，即基本水尺断面、流速仪测流断面、浮标测流断面及比降断面。 （1）基本水尺断面上设立基本水尺，用来进行经常地水位观测。 （2）测流断面应与基本水尺断面重合，且与断面平均流向垂直。若不能重合时，已不能相距过远。 （3）浮标测流断面有上、中、下三个断面，一般中断面应与测流仪测流断面重合。上、下断面之间的间距不宜太短，其距离应为断面最大流速的50~80倍。 （4）比降断面设立比降水尺，用来观测河流的水面比降和分析河床的糙率。 七、什么是流域？流域的分水线是什么？简述流域的类型。 地面水和地下水的区域称为流域，也就是分水线包围的区域。 邻流域的分界线，称为分水线。 分水线有地面、地下之分。 八、径流的形成过程如何？影响径流的主要因素是哪三个？ 是指降水所形成的，沿着流域地面和地下向河川、湖泊、水库、洼地等流动的水流。 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。径流形成过程是一个相当复杂的过程，为了便于分析，一般把它概括为产流过程和汇流过程两个阶段。 水文学原理复习 第一章绪论 1、简述水文学的研究任务。 水文学，广义地说就是研究地球与水的科学，包括它的性质、现象和分布。 水文学是地球物理学和自然地理学的分支学科。研究存在于大气层中、地球表面和地壳内部各种形态水在水量和水质上的运动、变化、分布，以及与环境和人类活动之间相互的联系和作用。是关于地球上水的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律，以及运用这些规律为人类服务的知识体系。 2、水文现象的基本特点。 时程变化上的周期性与随机性 地区上的相似性与特殊性 周期性：由于地球的自转和公转、昼夜、四季，海陆分布，以及一定的大气环境，季风区域等，使水文现象在时程变化上形成一定的周期性。 随机性：因为影响水文现象的因素众多，各因素本身在时间上不断地发生变化，所以受其控制的水文现象也处于不断变化之中，它们在时程上和数量上的变化过程，伴随周期性出现的同时，也存在着不重复性的特点，这就是所谓随机性。 相似性：有些流域所处的地理位置(纬度或离海洋远近等)相似，气候与地理条件相似，因而所产生的水文现象在一定程度上有一定的相似性，即具有所谓地带性。 特殊性：不同流域虽所处的地理位置、气侯条件相似，但由于下垫面条件差异，而产生不同的水文变化规律。 3、水文现象的研究方法有那些。 成因分析法、数理统计法、地理综合法，遥感技术、核技术等新的研究方法近些年也在被使用。 成因分析法：按基本站网或室内外实验资料，从具体实际出发，研究水文现象的形成过程，揭示水文现象的本质及其相互关系，寻求其成因规律及各因素之间的内在联系，建立水文现象各要素与影响各要素变化的定性和定量关系，确定性的水文模型也属此类方法。 数理统计法：基于水文现象特征值的出现具有随机性，以概率理论为基础，根据长期的水文观测资料，运用数理统计方法，求得水文现象特征值的统计规律，或对主要水文现象与其影响因素之间进行相关分析，求出一定得经验关系以供应用，也是另一种统计规律。随机模型即属此类方法。 地理综合法：从气侯要素及其他景观要素的分布具有地区性得特点出发，求出各测站水文要素的分类地区特征值，建立地区经验公式，绘制各种特征值等值线图等，以分析水文现象的地区特征，揭示水文地区规律。 第二章自然界的水 4、全球水资源总量是多少。 水在地理圈中的存在形式，大体上可分为地面水、地下水、大气水和生物水四大部分。 广义的水资源概念：地球上一切形式的水。地球上的总水量为13.86×108km3。 狭义的水资源概念：每年可更新和恢复的那部分动态淡水量。全球每年的水资源量约为4.7万立方公里。 （一）填空题 １.水文学的含义是研究自然界各种水体的存在、分布、循环和物理化学性质及其他环境因素的变化规律, 预测、预报各种水文现象的变化情势。 2.工程水文学的含义是水文学的一个重要分支，为工程规划设计、施工、运营管理 提供水文依据的一门科学。 （二）选择题 1.水文现象的发生[D ]。 a.完全是偶然性的 b.完全是必然性的 c. 完全是随机性的 d.既有必然性也有随机性 4.水资源是一种[B ]。 a.取之不尽、用之不竭的资源 b.再生资源 c.非再生资源 d.无限的资源 9. 水文现象的发生、发展，都具有偶然性，因此，它的发生和变化[B ]。 a杂乱无章. b.具有统计规律 c.具有完全的确定性规律 d. 没有任何规律 10. 水文现象的发生、发展，都是有成因的，因此，其变化[ C]。 a. 具有完全的确定性规律 b. 具有完全的统计规律 c.具有成因规律 d. 没有任何规律 （三）判断题 3.水文现象的产生和变化，都有其相应的成因，因此，只能应用成因分析法进行水文计算和水文预报。[ F] 4. 水文现象的产生和变化，都有某种程度的随机性，因此，都要应用数理统计法进行水文计算和水文预报。[F ] 6.水文现象的变化，如河道某一断面的水位、流量过程，具有完全肯定的多年变化周期、年变化周期和日变化周期。[F ] 8.水文现象的变化，既有确定性又有随机性，因此，水文计算和水文预报中，应根据具体情况，采用成因分析法或数理统计法，或二者相结合的方法进行研究。[ T] 第二章水文循环与径流形成 （五）填空题 4. 按水文循环的规模和过程不同，水文循环可分为__大_____循环和__小______循环。 11. 一条河流，沿水流方向，自上而下可分为河源、上游、中游、下游、河口五段。 38. 降雨初期的损失包括___蒸发___,__植物截留_____, ___填洼___, ___补充土壤水分。 39. 河川径流的形成过程可分为__产流___________过程和 ____汇流________过程。 40. 河川径流的成分包括__地面径流__、 __壤中流_和 __地下径流____。 （六）选择题 2. 自然界中，海陆间的水文循环称为[C ]。 a、内陆水循环 b、小循环 c、大循环 d、海洋水循环 4. 流域面积是指河流某断面以上[D ] 。 a、地面分水线和地下分水线包围的面积之和 b、地下分水线包围的水平投影面积 c、地面分水线所包围的面积 d、地面分水线所包围的水平投影面积 7. 甲乙两流域，除流域坡度甲的大于乙的外，其它的流域下垫面因素和气象因素都一样，则甲流域出口断面的洪峰流量比乙流域的[C]。 a、洪峰流量大、峰现时间晚 b、洪峰流量小、峰现时间早 c、洪峰流量大、峰现时间早 d、洪峰流量小、峰现时间晚 13.日降水量50～100mm的降水称为[D ]。 a.小雨 b.中雨 c.大雨 d.暴雨 17. 暴雨形成的条件是[C ]。 a、该地区水汽来源充足，且温度高 b、该地区水汽来源充足，且温度低 c、该地区水汽来源充足，且有强烈的空气上升运动 d、该地区水汽来源充足，且没有强烈的空气上升运动 43. 河川径流组成一般可划分为[B ]。 a、地面径流、坡面径流、地下径流 b、地面径流、表层流、地下径流 c、地面径流、表层流、深层地下径流 一、概念题 （一）填空题 １.水文学的含义是研究自然界各种水体的存在、分布、循环和物理化学性质及其他环境因素的变化规律, 预测、预报各种水文现象的变化情势。 2.工程水文学的含义是水文学的一个重要分支，为工程规划设计、施工、运营管理 提供水文依据的一门科学。 （二）选择题 1.水文现象的发生[D ]。 a.完全是偶然性的 b.完全是必然性的 c. 完全是随机性的 d.既有必然性也有随机性 4.水资源是一种[B ]。 a.取之不尽、用之不竭的资源 b.再生资源 c.非再生资源 d.无限的资源 9. 水文现象的发生、发展，都具有偶然性，因此，它的发生和变化[B ]。 a杂乱无章. b.具有统计规律 c.具有完全的确定性规律 d. 没有任何规律 10. 水文现象的发生、发展，都是有成因的，因此，其变化[ C]。 a. 具有完全的确定性规律 b. 具有完全的统计规律 c.具有成因规律 d. 没有任何规律 （三）判断题 3.水文现象的产生和变化，都有其相应的成因，因此，只能应用成因分析法进行水文计算和水文预报。[ F] 4. 水文现象的产生和变化，都有某种程度的随机性，因此，都要应用数理统计法进行水文计算和水文预报。[F ] 6.水文现象的变化，如河道某一断面的水位、流量过程，具有完全肯定的多年变化周期、年变化周期和日变化周期。[F ] 8.水文现象的变化，既有确定性又有随机性，因此，水文计算和水文预报中，应根据具体情况，采用成因分析法或数理统计法，或二者相结合的方法进行研究。[ T] 第二章水文循环与径流形成 一、概念题 （五）填空题 4. 按水文循环的规模和过程不同，水文循环可分为__大_____循环和__小______循环。 11. 一条河流，沿水流方向，自上而下可分为河源、上游、中游、下游、河口五段。 38. 降雨初期的损失包括___蒸发___,__植物截留_____, ___填洼___, ___补充土壤水分。 39. 河川径流的形成过程可分为__产流___________过程和 ____汇流________过程。 40. 河川径流的成分包括__地面径流__、 __壤中流_和 __地下径流____。 （六）选择题 2. 自然界中，海陆间的水文循环称为[C ]。 a、内陆水循环 b、小循环 c、大循环 d、海洋水循环 4. 流域面积是指河流某断面以上[D ] 。 a、地面分水线和地下分水线包围的面积之和 b、地下分水线包围的水平投影面积 c、地面分水线所包围的面积 d、地面分水线所包围的水平投影面积 水文学期末考试复习题整理 1.水文学的体系：水文学开始主要研究陆地表面的河流，湖泊，沼泽，冰川等，以后扩展到地下水，大气中的水和海洋。水文科学主要通过定点观测，野外勘测和室内外实验等手段，获得水体时空分布和运动变化的信息，因而形成了水文测验学，水文调查，水文实验三个分支学科。 第一章 2.水体的化学性质：（大气水的化学组成及其特性） 1）溶解气体的含量近于饱和 2）降水普遍显酸性 3.河水化学成分的特点： 1）河水的矿化度普遍低 2）河水中的各种离子的含量差异很大 3）河水化学组成的空间分布有差异性 4）河水化学组成的时间变化明显 5.地下水的化学特征： 1）地下水充填于岩石，土壤空隙中，与岩石，土壤广泛接触，渗流速度很小，循环交替缓慢，而且地下水贮存于岩石圈上部相当大的深度（10公里），构成了地下水圈。 2）矿化度变化范围大，从淡水直到盐水。 3）地下水的化学成分的时间变化极为缓慢，常需以地质年代衡量。 4）地下水与大气接触有很大的局限性，仅限于距地表最近的含水层，此层可溶入氧气成为地下水氧化作用带。 6.水资源的涵义： 1）广义水资源：世界上一切水体，包括海洋，河流，湖泊，沼泽，冰川，土壤水，地下水及大气中的水分，都是人类宝贵的财富，即水资源。 2）狭义水资源：狭义的水资源不同于自然界的水体，它仅仅指在一定时期内，能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体。 第二章 2.水循环的基本类型： 1）大循环：发生于全球海洋于陆地之间的水分交换过程，由于广及全球，故名大循环，又称外循环。 2）小循环：是指发生于海洋与大气之间，或陆地与大气之间的水分交换过程。小循环又称内部循环，前者又可称为海洋小循环，后者又可称为陆地小循环。 4.蒸发的物理机制：蒸发因蒸发面的不同，可分为水面蒸发，土壤蒸发和植物散发等。 8.水汽输送通量与水汽通量散度： 1）水汽输送通量的概念：是表示在单位时间内流经某一单位面积的水汽量。（水平，垂直） 水文学原理复习 第一章 1、水文现象研究方法 成因分析法、数理统计法、地理综合法 第二章 1、河流组成 一条河流沿水流方向，自高向低可分为河源、上游、中游、下游和河口五段。 2、径流损失 雨期蒸发、植物截留、填洼和下渗损失 3、流域面积 流域分水线包围区域的平面投影面积 4、径流 径流是由降水形成的，沿着流域地面和地下向河川、湖泊、水库、洼地等汇集流动的水流5、径流模数 流域出口断面流量与流域面积之比值称为径流模数，以L/（s*km2） 6、净流系数 某一时段的径流深R与相应时段内的流域平均降雨深度P之比称为径流系数 第三章 1、降雨分类 对流雨、地形雨、锋面雨（冷锋、暖锋、静止锋、锢囚锋）、气旋雨（温带气旋雨、热带气旋雨） 2、降雨的观测 器测法、雷达测雨法、气象卫星云图 3、泰森多边形 具体做法为: 根据计算区域(沉域) 内的雨量站网，以雨量站为顶点 连接成若干个不嵌套的三角形, 并 尽可能使构成的三角形为锐角三角 形。然后对每个三角形求其重心(三 角形三边垂直平分线之交点)。利用 这些三角形的重心，就可以将计算 区域(流域) 划分成若干个计算单元。 由图4-12可以看出，这样就能够保 证在每个计算单元的中心附近有一 个雨量站。如果假设这样得到的计算单元的降雨量分布是均匀的，并可用其中雨量站的实测雨量来代表，则根据式(4-9) 可导得用泰森多边形法计算区域(流域) 平均雨量的公式为: 为流域内第i个雨量站的控制面积；F为流域总面积；为流域内地i个雨量站的雨量 第五章 1、土壤水分类 吸湿水、薄膜水、毛管水（支持毛管水、毛管悬着水）、重力水 2、田间持水量 指土壤中所能保持的最大毛管悬着水量 3、土壤含水量 表示一定量的土壤中所含有的水分数量 4、饱和含水量 指土壤中所有孔隙都被水充满时的土壤含水量 5、土水势 在标准大气压下，从水池中吧单位质量的纯水从基准面上等温地和可逆地移动到土壤某一吸水点，使之成为土壤水是必须做的功 是总土水势；是基质势；是溶质势；是压力势；是重力势 6、对于描述土壤水运动来讲，应掌握以下要点。 1)一般可不考虑溶质势。 2) 在非饱和土壤中，土水势主要由基质势和重力势组成；而在饱和土壤中则只存在重力势和压力势。 3) 土水势只有大小而无方向。 4) 土水势梯度的方向规定为指向土水势增加的方向。 5) 土壤水总是从总土水势高的地方向低的方向运动，所以土壤水运动的方向与土水势梯度的方向相反。 2013 年 春季 学期 《水文学原理》课程考试试卷( A卷)答案 一、填空题 (每空1分，共20分) 1.径流深、洪峰流量模数。 2.降水、下渗、蒸发、径流 3.算术平均法、泰森多边形法、等雨量线法 4.大于0 5.吸湿水、薄膜水、毛管水、重力水 6.流域蓄水容量 7.使河段蓄量与下断面出流量呈单值关系的河段长度 8.产流、汇流 9.基质势、重力 二、名词解释 (每小题3分，共15分) 1、田间持水量：土壤中所能保持的最大毛管悬着水量。 2、线性系数：运算Φ[I(t)]、]满足叠加性和倍比性的系统。 3、下渗能力：充分供水条件下的下渗率。 4、单位线：在给定流域上，单位时段内均匀分布的单位地面净雨量在流域出口断面形成的地面径流过程 线。 5、线性水库：蓄水量与出流量成正比关系的水库。 三、选择题（每小题2分，共10分） ACBDB 四、简答题（每小题5分，共25分） 1、超渗产流模式有何特征，它与蓄满产流模式有何区别？ 不管当地的土壤含水量是否达到田间持水量，只要降雨强度超过下渗强度就产生地面径流，称此为超渗产流。蓄满产流则是指一次降雨过程中，仅当包气带的含水量达到田间持水量后才产流，且以后的有效降雨全部变为径流。 可见这两种产流模式的主要区别在于：蓄满产流以包气带的含水量达到田间持水量（即蓄满）作为产流的控制条件，而超渗产流则以降雨强度大过于当地的下渗能力作为产流的控制条件，而不管蓄满与否。 2、试述裸土蒸发的三个阶段及其特点？（要求结合图形进行说明，图形上应标注相应的含水量特征值）。各阶段土壤蒸发的特点如下： 第一阶段土壤含水量大于田间持水量，土壤中的水分可以充分供给土壤表面蒸发，按土壤蒸发能力蒸发，蒸发只受气象条件影响；第二阶段，土壤土壤含水量介于毛管断裂含水量与田间持水量之间，土壤蒸发率与土壤含水量大致成正比；第三阶段土壤土壤含水量降至毛管断裂含水量以下，毛管向土壤表面送水的机制完全破坏，水分只能以薄膜水或气态水的形式向地面移动，这一阶段土壤蒸发率很微小，气象条件和土壤含水量的关系已不明显。 《2014河海大学水文学原理考研复习精编》（含真题及答案） 《复习精编》是由昌明官方针对2014年全国硕士研究生入学统一考试河海大学专业课考试科目而推出的系列辅导用书。本精编根据： 五位一体，多管齐下，昌明老师与专业课权威老师强强联合共同编写的、针对2014年考研的精品专业课辅导材料。 一、昌明考研寄语 1、成功，除了勤奋努力、正确方法、良好心态，还需要坚持和毅力。 2、不忘最初梦想，不弃任何努力，在绝望中寻找希望，人生终将辉煌。 二、适用专业与科目 1、适用专业： 水文水资源学院：水文学及水资源、水利工程（专业学位） 水利水电学院：水灾害与水安全 2、适用科目： 811水文学原理 三、内容简介与价值 （1）考前必知：学校简介、学院概况、专业介绍、师资力量、就业情况、历年报录统计、学费与奖学金、住宿情况、其他常见问题。 （2）考试分析：考题难度分析、考试题型解析、考点章节分布、最新试题分析、考试展望等；复习之初即可对专业课有深度把握和宏观了解。 （3）复习提示：揭示各章节复习要点、总结各章节常见考查题型、提示各章节复习重难点与方法。 （4）知识框架图：构建章节主要考点框架、梳理全章主体内容与结构，可达到高屋建瓴和提纲挈领的作用。 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0.8，该流域原来的水面面积极微，可忽略。若修建水库前后流域的气候条件保持不变，试问建库后多年平均流量 Q' （ m3 /s ）为多少？11.某闭合流域，流域面积 F=1000 km2 ，多年平均降水量 P = 1400 mm ，多年平均流量Q = 15m3 / s ，蒸发器测得多年平均水面蒸发值为 2000mm，蒸发器折算系数为 0.8，水面面积为 F 水 =100km2，试求多年平均陆面蒸发量E陆。 12.某流域面积F = 600km2，其上有一次暴雨洪水，测得流域平均雨量P = 190mm，该次洪水的 径流总量W =8000×104m3,试求该次暴雨的损失量为多少？ 13.某流域面积F = 120 km2，从该地区的水文手册中查得多年平均年大洪峰流量模数MQ = 2.8 m3 /(s.km2) ，试求该流域的多年平均年大洪峰流量Qm 为多少？能否按所给资料推求多年平均年大洪峰的洪量？ 第一章绪论 1、水文预报：根据已知得信息对未来一定时期内得水文状态做出定性或定量得预测。 2、水文预报内容：洪水预报、旱情预报、估计径流预报、融雪径流预报、冰清预报。 第二章降雨产流量预报 1、非闭合流域水量平衡式R=P-E-W P-W S- Δ W±R交±R引±R其她 闭合流域得水量平衡式R t=P t-E t+W t-W t+1 2、超渗产流与蓄满产流区别：超渗产流在一次洪水过程线中没有或者基本没有地下径流，而蓄满产流得地下径流比例大。 3、地面径流与地下径流形成流量过程线区别：地面径流得运动路径短，汇集速度快，受流域得调蓄作用小，流量过程线呈陡涨陡落，对称性好；地地下径流得水流汇集过程运动于土壤空隙中，流速小，受流域得调蓄作用大，流量过程线呈缓涨缓落变化，时间上滞后于地面径流。 4、不对称系数计算要求： 1）进行过程线转化2）孤立洪水，不适用于复式洪水 5、产流方式论证中综合分析内容及含义 6、影响土壤蒸发主要因素？土壤蒸发三阶段特征？ 1）因素：气象因素、土壤供水条件、土壤结构 2）特征：第一阶段：θ>= θc1（田间持水量）蒸发主要发生在土壤表层，表层土壤因蒸发而减少得水量通过毛管作用由下层得到充分补充,主要取决于气象因素,蒸发量等于流域蒸发能力第二阶段：（毛管断裂含水量）θc2<θ<θc1 ，E继续，θ减小，上层土壤毛管水开始断裂，随着θ减小，毛管水断裂程度越来越严重，下层对上层供水速率变慢，蒸发受气象因素与土壤含水率影响第三阶段：θ<=θc2 毛管输送水分完全破坏，只能以膜状水或气态水形式移动，速度慢，数量小，E小而稳定，取决于气象因素与地下水得埋深 7、 KC包含哪几方面影响？：1）反应水面与陆面蒸发得差异K1 2）水面与陆面所在得地理位置差异K23）器皿与水面得蒸发差异K3 8、水面蒸发量估计常用方法：水库水量平衡法，空气动力学法，彭曼公式，经验公式法 10、一层、二层、三层蒸发模式优缺点 三层蒸发模式计算得额蒸发量最大，二层次之，一层最小。从模式得计算结构与蒸发物理机制瞧，二层模式简化了深层结构，忽略了植物根系对土壤水分得蒸发作用，导致蒸发量计算值比三层模式得蒸发量小；在久旱之后，当ML很小且持续无雨时，用二层模式计算出得蒸发量常就是偏小得。一层蒸发模式中，既没有考虑深层蒸发与植物根系扩散作用，也没有考虑充分供水时应按蒸发能力蒸发，使得计算得蒸发量偏小得更多。 11、不同水源成分汇流特点有何不同？ 1）地面径流：由坡面直接汇入河网，运动速度快，流程短、受到调蓄作用小；形成得流量过程呈陡涨陡落，就是涨洪与洪峰附近流量过程得主体部分 2）地下径流：由渗透到潜水面得水流缓慢流出，运动速度慢、流程长、受到调蓄作用大、变化平缓，汇流时间长；洪水退水尾部主体部分，常延续至后续洪水过程中 3）壤中流：介于上述两者之间，进一步划分：快速部分壤中流与地面径流合成一起，称直接径流，慢速部分与地下径流合并，称地下径流。 12、K得物理意义：泄完蓄水量Wt所需得时间或者流域水流平均汇集时间 13、Cg得物理意义： Cg为常系数，反应退水速率得快慢，又称流量消退系数 水文学原理复习 1、简述水文学的研究任务。 水文学，广义地说就是研究地球与水的科学，包括它的性质、现象和分布。 水文学是地球物理学和自然地理学的分支学科。研究存在于大气层中、地球表面和地壳内部各种形态水在水量和水质上的运动、变化、分布，以及与环境和人类活动之间相互的联系和作用。是关于地球上水的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律，以及运用这些规律为人类服务的知识体系。 2、水文现象的基本特点。 时程变化上的周期性与随机性 地区上的相似性与特殊性 周期性：由于地球的自转和公转、昼夜、四季，海陆分布，以及一定的大气环境，季风区域等，使水文现象在时程变化上形成一定的周期性。 随机性：因为影响水文现象的因素众多，各因素本身在时间上不断地发生变化，所以受其控制的水文现象也处于不断变化之中，它们在时程上和数量上的变化过程，伴随周期性出现的同时，也存在着不重复性的特点，这就是所谓随机性。 相似性：有些流域所处的地理位置(纬度或离海洋远近等)相似，气候与地理条件相似，因而所产生的水文现象在一定程度上有一定的相似性，即具有所谓地带性。 特殊性：不同流域虽所处的地理位置、气侯条件相似，但由于下垫面条件差异，而产生不同的水文变化规律。 3、水文现象的研究方法有那些。 成因分析法、数理统计法、地理综合法 成因分析法：按基本站网或室内外实验资料，从具体实际出发，研究水文现象的形成过程，揭示水文现象的本质及其相互关系，寻求其成因规律及各因素之间的内在联系，建立水文现象各要素与影响各要素变化的定性和定量关系，确定性的水文模型也属此类方法。 数理统计法：基于水文现象特征值的出现具有随机性，以概率理论为基础，根据长期的水文观测资料，运用数理统计方法，求得水文现象特征值的统计规律，或对主要水文现象与其影响因素之间进行相关分析，求出一定得经验关系以供应用，也是另一种统计规律。随机模型即属此类方法。 地理综合法：从气侯要素及其他景观要素的分布具有地区性得特点出发，求出各测站水文要素的分类地区特征值，建立地区经验公式，绘制各种特征值等值线图等，以分析水文现象的地区特征，揭示水文地区规律。 4、全球水资源总量是多少。 广义的水资源概念：地球上一切形式的水。地球上的总水量为13.86×108km3。 狭义的水资源概念：每年可更新和恢复的那部分动态淡水量。全球每年的水资源量约为4.7万立方公里。 5、中国水资源及其特征。 降水总量：多年平均降水总量6. 2万亿m3，地区分布不均匀； 河川径流量：降水量中约有56%通过地面蒸发返回大气，其余44%形成径流，全国河川径流量为2 .7万亿m3； 《工程水文学》总复习 第1章 绪论 1、水文循环概念； 2、水资源概念、包括哪几方面内容？ 3、工程水文学包括哪几方面内容？ 第2章 流域径流形成过程 1、概念：水量平衡原理，河流（河流长度，河流横断面，河流纵断面），水系，流域（闭合流域，非闭合流域），流域面积，流域长度，包气带，饱和带，下渗，下渗率，下渗能力，蒸发，蒸发率，蒸发能力，径流，净雨。 2、计算：水量平衡方程；河道纵比降； 3、径流的表示方法及其表示单位：径流流量Q ，径流总量W ，径流深R ，径流模数M ，径流系数 4、河流沿水流方向，可分为哪几段？ 5、我国降水及径流自东南向西北有什么样的特点？ 6、流域总蒸发包括哪几种蒸发面的蒸发？ 7、径流形成过程 第3章 水文信息采集与处理 1、概念：水位（水位采用基准面），输沙率，含沙量 2、日平均水位计算方法？ 3、流速仪法测算断面流量的步骤？ 4、浮标法测流，测得的流量要经过怎么样处理得到实际流量？ 第4章 流域产汇流计算 1、降水（降水三要素，日降雨量） 2、降雨强度过程线，降雨量累积过程线，（会计算时段平均雨强，统计时段末累积雨量） 3、降雨强度过程线与累积雨量过程线有什么样的关系？ 4、流域平均降雨量的计算（算术平均法，垂直平分法，等雨量线法） 5、前期影响雨量的计算 ：公式、消退系数计算、计算出t a P ,大于流域蓄水 容量时，前期影响雨量应如何选取？、起算值如何确定？ 6、已知降雨径流相关图时，会由降雨推求径流。 7、流域修建水库时，流域蒸发如何改变，流域径流又如何改变？那么围垦 湖泊时，流域蒸发及径流是如何变化？ 第6章 水文统计 1、概念：事件，概率，频率，随机变量，适线法 2、概率和频率有什么区别和联系？ 3、统计参数的计算：包括均值x ，均方差σ，变差系数x Cv σ= ，偏态系数 （一般选取nCv Cs =）， 4、统计参数（均值，Cv ，Cs ）对频率曲线的影响 5、累积频率与重现期的关系 6、经验频率曲线的绘制步骤。 7、目估适线法（求矩适线法）步骤。 8、相关分析 要求能计算两个系列相关方程、并用相关方程延长资料。 y 倚x 和x 倚y 相关方程有什么样的关系？回归系数有什么样的关系？相关系数有什么样的关系？ 9、在建立相关时，为保证变量间相关性确实存在，用来建立相关关系的数据不能太少，一般对n 有什么样的要求？对相关系数r 绝对值有什么样的要求？ 第7章 设计年径流及径流随机模拟 1、概念：保证率，破坏率，水文年度，水利年度 2、在水利工程的规划设计阶段，要分析哪几个方面的关系，经过技术经济比较来确定工程规模？ 3、影响年径流的因素有哪几个方面？ 4、水文资料的三性审查是指哪三性审查？ 5、设计年径流量的年内分配的方法：同倍比法，同频率法。 6、要求会求缩放倍比，尤其是同频率法各时段的缩放倍比，并且会进行放大。 第8章 由流量资料推求设计洪水 1、设计洪水三要素 2、在洪水峰、量频率计算中，洪峰流量，洪量选样的方法 3、特大洪水的处理：关键是重现期N 的确定、经验频率的计算，以及不连续系列统计参数（均值、Cv ）的计算。 N 、n 、a 、l 分别表示什么含义？ 含特大洪水时，适线时应侧重考虑哪些点据？ 4、典型洪水过程线的选择应考虑哪些条件？ 1. 水文学是研究地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律及其与地理环境、人类社会之 间相互关系的科学。 2. 研究对象：地球上的水 .（1）水本身性质 .（2）水与地理环境、人类的联系 水文学的特点： 一方面，具有自然属性，属于地球科学的范畴；另一方面，又具有社会属 性，属于应用科学的范畴。 水文学：地球物理水文学、工程水文 学、地理水文学 地理水文研究的特点： 宏观性： 综合性： 区域性： 水文现象的主要特点（水 文现象： 水循环永无止尽，水文现 象在空间或时间上存在一定的因果关系。 水文现象在时间上既有周期性又有随机性。 水文现象在地区分布上既存在相似性，又存在特殊性。 水文效应 :由于自然或认为因素，使地理环境发生改变，从而引起水循环要素、过程、水文情势发 生变化，成为水文效应。 水资源的特性 自然属性 1,.可再生性 2 水循环过程具有无限性的特点， 水资源具有可再生性。 但这种可更新的水量又是有限的。 3. 时空分布的不均匀性 4 年内与年际变化大；地区分布不均衡 社会属性 1 利用的广泛性和不可代替性 2利与害的两重性 世界水资源 水资源 是指全球水量中可为人类生存、发展所利用的水量，主要是指逐年可以得到更新的那部分 淡水量。 .最能反映水资源数量和特征的是年降水量和河流的年径流量 区域水资 源总量：为当地降水形成的地表水和地下水的总和 复量 水循环基本过 程 ：水循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用 下，通过蒸发、 水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。 水循环机理： 第一，水循环服从于质量守恒定律； 第二，太阳辐射与重力作用，是水循环的基本动力； 第三，水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩石圈及生物圈。 第四，全球水循环是闭合系统， 但局部水循环却是开放系统。 第五， 地球上的水分在交替循环过程中， 总是溶解并携带者某些物 质一起运动。 水循环的实质 水循环就是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水气输送、凝结 降水、下渗及径流等环节，不断的发生相态转换和周而复始运动的过程。 试述水循环的作用与效应 1 水循环与地球圈层构造： 在地球表层系统中， 水圈处于主导地位， 水圈中的水通过周流不息的循 环运动，积极参与了圈层之间的界面活动，并深入 4 大圈层内部，将它们耦合在一起。 2 水循环与全球气候 : 首先，水循环是大气系统能量的主要传输、储存和转化者；其次，水循环通 过对地表太阳辐射能的重新再分配， 使不同经纬度热量收支不平衡得到缓解； 再次， 水循环的强弱 及路径，还会直接影响到各地的天气过程，甚至可以决定地区的气候基本特征。水体运动变化的自然规律、总体演化趋势 与其它自然地理因素间的相互影响研究 各水体的区域差异性 水循环过程中，水的存在和运动的各种形态。 o =地表水资源量 +地下水资源量—重水文学原理 考点
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