工程水文学 BasicHydrology (HYDR 310)-Lecture1

第一章
绪论
1.2 水的储量与分布
第一章
绪论
水文学的分类：庞大的学科体系 研究对象（河川水文学、湖泊水文学、水 文气象学等） 研究内容（水文测验学、水文学原理、水 文预报等） 新理论、新技术（遥感水文学、模糊水文 学、同位素水文学等）
现代水文学的研究框架
基础理论
水循环过程与原理 水文确定性理论 水文不确定性理论
2.3 工程水文学的研究方法
成因分析法 成因规律
统计规律
数理统计法
地区相似规律
地理综 合法
水文学的发展
水文学萌芽与古典时期(远古～公元1400） 最早的水位觀測是在中國的黃河和埃及的尼羅河開始的。 約公元前22世紀，中國傳說中的大禹治水，已「隨山刊木」 (以樹木標記水位)，觀測河水漲落。 殷代(公元前13~前11世紀)又開始有描述雨情和占卜預測 洪水的記載。 戰國時的慎到(公元前395~前315年)曾在黃河龍門流浮竹 觀察水流速度； 李冰設於都江堰的「石人」觀測水位。秦代(公元前221~ 前206年)建立了報雨制度； 西漢後期(公元前77~前37年)創造了雨量筒，開始降雨的 定量觀測；西漢元始四年(公元4年)對黃河泥沙進行過觀 測論述； 隋朝(公元581~618年)設立「水則」觀測水位。
参考书 1. 左其亭,王中根.现代水文学[M].郑州:黄河 水利出版社, 2002. 2. 芮孝芳.水文学原理[M].北京:中国水利水 电出版社, 2004 3. Chow V T, Maidment D R, Mays L W. Applied Hydrology [M]. New York: Mc Graw Hill, 1988.
流域形状系数：流域平均宽度与流域长度的比值
r ＝ B / L＝ F / L

7.3 水文测验与水文资料收集
7.3.5 水文调查 水文调查分为：流域调查、洪水与暴雨调查、水 量调查、其他专项调查等。 洪水调查： 对历史上大洪水的调查工作，包括调查洪水痕迹、 洪水发生的时间、洪水痕迹的高程等；对调查成 果进行分析，推算洪水总量、洪峰流量、洪水过 程及重现期，最后写出调查报告。 枯水调查： 为了正确拟定设计最低通航水位，取得枯水资料 具有重要意义。枯水调查的主要目的是取得历史 上曾发生的最枯水位。
7.3 水文测验与水文资料收集
7.3.1.2 水文站网
水文测站在地理上的分布网称为水文站网。 单个水文测站观测到的水文资料，只能代 表站址处的水文情况。在流域内的一些适 当地点设站观测，对所得水文资料进行整 理分析，就可以内插出流域内任何地点的 水文要素的特征值，这就是水文站网的作 用。
7.3 水文测验与水文资料收集
式中 A——过水断面面积，dA为A内的单元面积，m2； v——垂直于dA的流速，m/s； B——水面宽度，m； H——水深，m。
7.3 水文测验与水文资料收集
7.3.3.1 流速仪法测流原理

流速仪法测流，就是将过水断面划分为若干 部分，用普通测量方法测算出各部分断面的 面积，用流速仪施测流速并计算出各部分面 积上的平均流速，两者的乘积，称为部分流 量。 各部分流量的和为全断面的流量。

闭合流域任意时段水量平衡方程为：
P E R S
（7.2.10)
P —时段内的降水量（mm）； E—时段内的蒸发量（mm）； R—时段内的流域出口断面径流量（mm）； △S—时段内该流域的蓄水变量（mm）；
7.2 水文循环与径流形成

闭合流域多年平均情况，其水量平衡方程为：
E PR

如：设计年径流、设计洪水、固体径流（泥沙）。
⑵ 施工阶段
提供施工期设计洪水及中、短期水文预报。
①为临时性建筑物如围堰、引水隧洞或渠道等， 提供整个施工期的天然来水情势预报（水文计算）；
②为日常工作的安排提供近期（如几天内）确切 的水情预报（水文预报）。
⑶水利工程管理运营阶段
水文计算的长期平均情势与水文预报短期水 情相结合，确定最经济合理的调度方式，是建 成的工程充分发挥作用
2、工程水文学(Engineering Hydrology)：
工程水文学是应用水文知识于工程建设的一门 学科。主要内容包括水文计算和水文预报。
二、水文计算的任务 估算在规划设计阶段和施工运行期间可能出现的水 文设计特征值及其在时间和空间上的分布。
⑴规划设计阶段 提出作为工程设计依据的水文特征值。
第二节 水文现象基本规律及其研究方法
1. 水文现象的确定性规律
水文现象的发生有其客观的原因和具体的形成条 件～因果关系。
例如：径流的丰枯变化（周期性），降雨径流关 系等。
研究方法：成因分析法
通过观测资料和实验资料研究，建立水文现象 与其影响因素之间的定量关系。
例： ①水文预报。 ②利用暴雨资料推求设计洪水。
例： ①多年平均降雨量等值线图、变差系数等值线图。 ②推求小流域设计洪水的经验公式。
4、课程内容及要求
⑴内容
⑵要求 ①熟练应用计算器 ②熟练应用Excel
工程水文学第一章 绪论
第一章 绪论 主要内容： 1 、工程水文学 2 、水文计算的任务 3 、水文现象的基本规律及其研究方法 4 、课程内容及要求
第一节 水文计算的研究内容
一、工程水文学(Engineering Hy的存在、循环和分布，物 理和化学特性，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。

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第一章 概况 ................................................................................................................................................... 3 1.1 自然地理概况 ......................................................................................................................................... 3 1.2 基本资料 ................................................................................................................................................ 4 1.2.1 径流 .................................................................................................................................................. 4 1.2.2 洪水 .................................................................................................................................................. 4 1.2.3 蒸发 .................................................................................................................................................. 4 1.2.4 用水 .................................................................................................................................................. 6 第二章 年径流分析计算 ............................................................................................................................... 8 2.1 资料审查 ................................................................................................................................................. 8 2.1.1 可靠性分析 ...................................................................................................................................... 8 2.1.2 一致性分析 ...................................................................................................................................... 8 2.1.3 代表性分析 ...................................................................................................................................... 9 2.2 设计年径流的计算 ................................................................................................................................. 9 2.2.1 年径流频率分析 ............................................................................................................................ 10 2.2.2 对实测径流年内变化过程分析 .................................................................................................... 10 第三章 设计洪水计算 ................................................................................................................................. 12 3.1 资料审查 ............................................................................................................................................... 12 3.1.1 可靠性审查 .................................................................................................................................... 12 3.1.2 一致性审查 .................................................................................................................................... 12 3.1.3 代表性审查 .................................................................................................................................... 13 3.2 特大洪水的处理 ................................................................................................................................... 13 3.3 设计洪水分析 ....................................................................................................................................... 14 3.3.1 进行洪峰流量频率曲线的绘制 .................................................................................................... 14 3.3.2 夕昌水库洪峰流量分析成果表和不同历时洪量分析成果表 .................................................... 14 3.4 成果合理性分析 ................................................................................................................................... 15 3.5 设计洪水过程线 ................................................................................................................................... 15