华工工程水文学复习PPT课件

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水文学与水文地质学复习PPT课件

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%。
10
第10页/共48页
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；
n
K xi 1 K yi 1
r
i 1
i 1
n
n
xi x2 yi y2
n
n
K xi 1 2 K yi 1 2
i 1
i 1
i 1
i 1
水文上常采用幂函数、指数函数两种曲线，基本作法是将其转换为直线，再进行直线回归分析。
21
第21页/共48页
第4章河川径流情势特征值分析与计算
（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）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 8
第8页/共48页
4、水文测量与信息采集
第12页/共48页
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(X
xi )
1 P(X
xi )
1
1 P(X
xi )

工程水文第3章课件

Q
Qt
Qt+△t 0
Qt t
Qt
e
t Kg
t
t +△t
t
地下水时段退水方程
第十五页，编辑于星期六：二点五十分。
确定Kg的方法
方法1：根据地下水退水曲线上每隔△t
的流量值Q（t）、Q（t+△t），可算出
Kg
t ln Q(t) ln Q(t t)
取若干计算值的平均值作为流域的Kg。
第十六页，编辑于星期六：二点五十分。
N
地表径流
B
A
地下径流
地表径流停止点
地下径流分割示意图
第二十一页，编辑于星期六：二点五十分。
三、土壤含水量
土壤含水量是表示包气带土壤湿润程度的物理量，土壤保持水分的最大量称为田间持水量。
田间持水量与凋萎含水量的差值称流域蓄水容量（Wm ）。土壤含水量与前期降雨有密切关系，
可以用参数前期影响雨量（Pa ）来反映。
已知 Pa = 58mm P ΣP ΣR R 50 50 18 18 30 80 38 20 25 105 63 25 25 130 88 25
18 38 63 88
R(mm)
第三十七页，编辑于星期六：二点五十分。
3、简化的降雨径流相关图
降雨径流
关系也可采用
简化形式，以
Pe+Pa为纵坐标，R 为横坐标
第四十一页，编辑于星期六：二点五十分。
A+Pe
R = Pe + W0 - Wm
△W =PWe m-W0
Wm
A
W0 0
R= Pe – △W流=域Pe蓄–(水W容m –量W曲0 ) 线
第四十二页，编辑于星期六：二点五十分。

工程水文学六七八章复习.

第六章由流量资料推求设计洪水、概述：1. 水利工程（水库、大坝）的作用：兴利、防洪2. 洪水：由于流域内降雨或融雪，大量径流汇入河道，导致流量激增，水位猛涨的水文现象。

3. 设计洪水：指水利水电工程规划、设计中所依据的各种设计标准的洪水。

4. 水工建筑物的等级和防洪标准水库枢纽正常运行，而不被破坏的标准。

对应着设计洪水。

水利工程不正常运用，主要水工建筑物必须确保安全的标准，允许效能设施、次要建筑物部分破坏。

对应着校核洪水。

设计标准：校核标准坝顶高程取大者设计洪水位+安全超高+风浪爬高校核洪水位+安全超高+风浪爬高5. 设计洪水计算的内容和方法：内容：三要素--设计洪峰流量、设计洪量、设计洪水过程线，不同工程有所侧重方法：由流量资料直接推求设计洪水的方法由降雨资料间接推求设计洪水的方法设计洪峰流量Qp及设计洪量W的推求1. 资料审查：可靠性（实测年份差，调查大洪水）、一致性（洪水改道）、代表性（历史特大洪水）2. 样本选取：洪峰流量-- 年最大值法；固定时段独立选取年最大值法-- 洪量系列3. 洪水资料的插补延长：相关分析-- 上下游站的洪水特征值、本站峰量关系、暴雨径流关系、相邻河流测站的洪水特征值4. 特大洪水的处理1）特大洪水重现期的确定①从发生年代至今为最大N= 设计年份- 调查期发生年份+1②从调查考证的最远年份至今为最大N=设计年份-文献考证期最远年份+1如果能调查到N年（N>>n中的特大洪水，就相当于把n年资料展延到了N年，提高了系列的代表性，使计算结果更合理、准确。

2）洪水经验频率的估算独立样本法）曲线与点据拟合时，侧重考虑中、上部的较大洪水点据。

）适线是不宜机械地通过特大洪水点据，也不宜脱离大洪水点据过远。

8. 设计洪水估计值的抽样误差 9. 计算成果的合理性检验:mPm = ----- m =1 +1,1 +2,...,nn +1MP M=时 M"2…,a5. 频率曲线线型选择6. 频率曲线参数的估算：初估参数1）矩法C vn.2 X i n— J i 土+X=— X j + N -aN 龍j冷亡卸X「八汙i d —X2）三点法：三点的选取计算s = ORCsMRCsiadfC s ) ①(P,C s )-①(P 3,C s )查S — Cs 关系表，求Cs再查 Cs —①值表，得 ①（P1,CS ），①（P2, CS ），①（P3,CS ）。

工程水文学课件

实际工作中，这三种方法相辅相成、互为补充。工程水文学中的水
文计算与水文预报都有预报的性质，但因预见期长短的不同而采用不同的方
法，水文预报通常只能预报几天的来水情况，此时必然性起主要作用，随着
预见期的增长，所研究的水文现象影响因素更为复杂，此时必然性退居次要
，偶然性增加，要求用统计的方法进行概率预报。概率预报不同于实时预报
布，从而得出工程规划设计所需要的设计水文特征值。
（3）地理综合法：根据气候要素及其他地理要素的地区分布特点
，分析受其影响的某些水文特征值的地区分布规律，一般用等值线图或地区
经验公式表示（如多年平均年径流深等值线图，洪水地区经验公式等）。利
用这些等值线图或经验公式，求出观测资料短缺地区的水文特征值。
有冷锋、暖锋之分。
天气（Weather）：某一时间某一地区的大气状态，这种大气状态是各种气
候要素的综合表现。
气象（Meteorology）：大气中的冷、热、干、湿、风、雨、雪、霜、雾、
雷电、光等各种物理状态和现象的总称。
气候（Climate）：某地区多年天气状况及变化特征的综合。
暴雨（Storm）：降雨强度和量均相当大的雨。1h内雨量等于或大于16mm，
水系（河系）（Water system）：由河流的干流和各级支流，流域内的湖泊
、沼泽或地下暗河形成彼此连接的一个系统。
河网密度（Drainge density）：流域内干支流总河长与流域面积的比。
河流（River）：在明渠中，受地表水和地下水补给，或受径流调节补给，
经常或间歇地沿着狭长的凹地或岩洞流动的水流。
工程水文学课件1
第一章绪论
本章重点名词解释

工程水文第一章

工程水文第一章
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2020/11/12
工程水文第一章
工程水文学及水利计算
• （一）课程性质和特点工程水文是水利类专业的一门重要的专业基础课。
通过本课程的学习，能初步掌握与水利水电工程规划设计、施工建设和运行管理有关的暴雨、洪水、径流资料的收集、分析计算的基本知识和基本技能，为其它专业课的学习和今后从事专业工作或进行科学研究工作打下基础。
资源包括水量、水质、水能资源和水域。
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工程水文第一章
§1.1 水文学-§1.1.3工程水文学
• 工程水文学的定义：
水文学的一个重要分支，将水文学方面的知识应用于水利水电工程，为工程的规划设计、施工建设、运行管理提供水文依据的一门科学。
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水文学
水资源
工程水文学
工程水文第一章
工程水文第一章
§1.2 工程水文学的研究方法
• 内容提要
流域及其降雨径流水文系统，水文现象的基本规律与研究方法
• 学习要求
了解流域水文系统的基本概念，理解水文现象基本规律与计算方法
流域降雨径流水文系统
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水文现象变化的基本规律水文研究的基本方法
工程水文第一章
§1.2 工程水文学的研究方法
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工程水文第一章
工程水文学
• （二）课程的基本要求
• 1.了解水文现象的基本特点，物理成因，影响因素及其变化规律。
• 2.掌握初步的水文测验技能和收集水文资料的方法。 • 3.熟悉和掌握水文分析的基本原理，如径流形成原理、
水量平衡原理、水文统计原理等；掌握径流和洪水计算的基本方法，如成因分析法、水文统计法等，对工程中遇到的水文分析计算问题具有一定的分析和计算能力。

《工程水文学》课件

洪水防治
模型可以通过建立模型来帮助预测洪水，指导灾害防治。
水文参数与模型参数的确定方法
1
多元回归
多元回归可以确定水文模型的重要参数。
2
贝叶斯方法
贝叶斯方法可以提供参数不确定性和模型预测方差的质量检查。
3
遗传算法
遗传算法可以帮助确定模型的参数，同时通过遗传算法提高拟合程度。
地表水环境及其管理
1 从源头抓起
了解地表水污染的来源，采取措施来控制和减少污染源。
2 水资源保护
水资源保护来维持和保护地表水生态系统，提供生态系统服务，如水文调节和水质净化。
3 政策与法规
建立相应的政策和法规，以确保地表水生态和水质均得到保护和合理利用。
地面径流及其计算方法
1
径流成因
雨水降落在地表，由于地表条件和地形不同，径流也因此产生差异。
探索工程水文学
欢迎来到我的《工程水文学》课件！本课程将由浅入深地介绍地表水环境、径流计算方法、概率分布函数及其应用、水文模型、参数估计等方面的知识。
水文学简介
水循环
地球上的水以各种形式出现，从蒸发和降水到深入地下和地表径流。
水文仪器
使用气象站，水位计和流量计等仪器来测量和监测水资源。
洪水
洪水是水文学研究的一部分，涉及对洪水发生原因和控制方法的研究。
2
径流计算
确定径流的方法有很多，包括水量平衡法、单位线方法和机会雨量法。
3
流域面积
流域面积是计算径流的关键因素之一，其大小和形状常常对多种水文问题产生影响。
概率分布函数及其应用
正态分布
正态分布常用于描述水文数据的波动，如每日降雨量、河流水位和流量。
伽马分布

工程水文学第二章课件

降雨等进行预测。
• 2.3.4、流域平均雨深的计算 • 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：
p1 p 2 Pn 1 n
P1……Pn — 各雨量站同时期内的降水量，mm;
2.3.2我国降水的时空分布
降水量的年内、年际变化降水量的年内分配很不均匀，主要集中在春夏季，例如长江以南
地区，3～6月或4～7月雨量约占全年的50～60%；华北、东北地区，
6～9月雨量约占全年的70～80%。降水量的年际变化很大，并有连续枯水年组和丰水年组的交替。年降水量越小的地方往往年际间变化越大。降水量的年内分配很不均匀，主要集中在春夏季，例如长江以南
• 2.3.3 降水量的观测为了掌握各地降水的变化，水文气象部门设立了大量的雨量站、气象站、水文站观测降水，每年汇总。整编、刊印或存入水文数据库，供各部门应用。降水观
测有多种方法：
（1）雨量器：是最简单的测雨器，分时段人工观测。
（2）自记雨量计：随时间连续记录承雨器收集的累积降
水量。
在地形图上绘出流域的分水线，用求积仪量出分水线包围
的面积，即流域面积，以Km2计。
2、流域长度basin length
从流域出口到流域最远点的流域轴线长度，km计。 3、流域形状系数流域的平均宽度B和流域长度LA之比。即：K=B/LA
2.2.3、流域的主要特征（三）流域自然地理特征
★ 地理位置：处的经纬度
第二章水循环及径流形成
• §2.1 水循环及水量平衡
• §2.2
河流与流域
• §2.3 降水 • §2.4 蒸发 • §2.5 下渗 • §2.6 径流及径流形成过程

工程水文学第七章ppt课件

但是绘制等雨量线需要较多站点的资料，且每次都要重绘，工作量大。
二、径流量计算
地面径流
壤中流
本次洪水形成
一次洪水流量过程地下径流
前期洪水未退完的部分水量非本次降雨补给的深层地下径流
割除
Q(m3/s)
前期洪水未退完的部分
A E
G
B
本次降雨形成的径流过程
H
C
I
D
F
深层地下径流（基流）
t(h)
假设：流域各处的雨量可由与其距离最近的雨量站代表。
P
P1 f1 P2 f 2 ... Pn f n F

n
Pi
i 1
fi F
3. 等雨量线法
条件：当流域地形变化较大，而雨量站分布较密，能结合地形变化绘制等雨量线时。
1 n
P

F
Pi
i 1
fi
该方法能考虑流域地形的变化绘制等雨量线，比较好地反映了降雨在流域上的变化，精度较高。
气带很厚，缺水量大，降雨过程中的下渗的水量不易使整个包气带达到田间持水量，所以不产生地下径流，并且只有当降雨强度大于下渗强度时才产生地面径流，这种产流方式称为超渗产流。关键是确定流域下渗的变化规律。
分析： R P I
初损：产流前的损失，主要包括植物截留、下渗、填洼、初损时刻蒸发等后损：产流后的损失，主要包括下渗、后损时刻蒸发等

Pt Et fct
Rt Pt Et
fc t
Rt
Pt Et fct
RGt

Rt
P E Pt Et fct t
t
fc t
Rt

《工程水文学》PPT课件

渔业
我国的河川和海洋都蕴藏着丰富的资源，有待于我们去综合开发和利用。所有的这些水资源的开发利用，都需要我们进行相应的工程建设，工程水文学是我们利用地球丰富资源的基础。
第一章绪论 → (2)河川和海洋资源
1/1
应用于实际工程的水文学称为工程水文学，包
括有关控制或利用河川和海洋资源所建造的工程，
全球每年有近600万公顷的土地变成荒漠。水资源不足会导致卫生条件低下，世界上每天大约有6000人因此而丧生。在逾20%的陆地上，人类活动已经超出了自然生态系统的负荷。
世界上许多国家都将水资源用作实现国家利益的有力
政治工具。2000年，全世界60亿人口中，有5亿人生活在水资源慢性缺乏的国家。到了2050年，世界人口估计为89 亿，就会有40亿人缺少水资源。目前全球每5人中就有一个喝不到安全的饮用水，另有24亿人生活中缺少下水道等卫生设施。每天有6000个孩子因为水而患病死去。
可供直接饮用的河流和淡水湖泊 10.17万
第一章绪论 → (1) 水文循环
1/6
广义的水资源：包括海洋、地下水、冰川、河流等各种水体的总称（气态，液态，固态）
狭义的水资源：指逐年可以恢复更新的一部分淡水量。
地下
大气
山河
海洋
自然界中的水
湖泊
冰川
沼泽
第一章绪论 → (1) 水文循环
2/6
人类的明天将是什么样子呢？悲观主义者描述了世界末日的景象，向全世界敲响了警钟。人们承认面临的严重危机，但是可以通过共同的努力战胜它，寻求新的发展道路。
确定性规律偶然性规律区域性规律
成因法
随机现象概率论和数理统计
区域性方法
第一章绪论 → (4) 水文学的研究方法

讲义《工程水文学》大学教材课件-由流量资料推求设计洪水(附例题)

可处在非常情况下运行，即允许保持较高水位，电站、船闸等正
常工作允许遭到破坏
第一节
概
述
二、水工建筑物的等级和防洪标准
表6.1
水利水电工程分等指标
防洪
治涝
灌溉
供水
发电
工程工程规总库容防护城镇及
等别
模
（108m³）工矿企业的保护农田治涝面积灌溉面积供水对象装机容量
（104亩）（104亩）（104亩）重要性（104kw）
Q～t 情况下，为了不使洪水漫溢坝顶造成毁坝
灾害，所需要的坝顶高程等工程规模数据。
如何设计调洪库容和泄洪建筑物？
——水工建筑物的设计洪水
第一节
概
述
2. 下游地区防洪问题，一般是水库下游河道
要求水库下泄流量不超过某一流量值。
如何设计防洪库容？
——防护对象的设计洪水
第一节
概
述
一、设计洪水
1. 设计洪水概念
空位，由大到小是不连序的
历史调查期
历史调查期
第二节
设计洪峰、洪量的计算
1. 特大洪水序列
历史特大洪水：通过洪水痕迹，查水位流量关系获得；实测特大洪
水：通过资料观测得到
特大洪水确定以后，要分析其在某一代表年限内的大小序位，以便
确定洪水的重现期
目前我国根据资料来源不同，将与确定特大洪水代表年限有关的年
➢
确定特大洪水重现期实例
[例]1992年长江重庆～宜昌河段洪水调查
同治九年（1870年）川江发生特大洪水，沿江调查
到石刻91处，推算得宜昌洪峰流量Qm＝110000m3/s。
如此洪水为1870年以来为最大，则N=1992-1870+1＝123（年）。

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河流基本特征
（1）河长L：自河源沿干流到流域出口流程长度（2）河流横断面：河流断面有横断面和纵断面。（3）河流纵断面：河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线称为中泓线，沿中泓线的断面称为河流的纵断面。河流纵断面能反映河床的沿程变化。（4）河道纵比降：任意河段两端（水面或河底）的高差h称为落差，单位河长的落差称为河道纵比降。常用的比降有水面比降和河底比降。
降水要素及其时空变化表示方法
降雨量（深）：点降雨量和面降雨量降雨历时：次降雨历时降雨强度：时段平均降雨强度和瞬时降雨强度降雨面积暴雨中心：暴雨集中的较小的局部地区降雨级别：微雨、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨。
5、流域平均雨量及降雨过程计算
雨量站观测的降雨量只代表Байду номын сангаас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。下面介绍3种常用的计算方法。算术平均法：对流域内各站同一时段的雨量进行算术平均。
4、降水及其基本要素
➢ 降水是指液态或固态的水汽凝结物从云中降落到地面的现象，如雨、雪、霰（白色不透明的圆锥形或球形的颗粒固态降水，直径约2-5mm，下降时常显阵性，着硬地常反弹，松脆易碎）、雹、露、霜等，其中以雨、雪为主，更以降雨为主，因此也常把降水混称为降雨。
➢ 降水是水文循环中最活跃的因子。因此，降水现象是水文学和气象学共同研究的对象。我国大部分地区一年内降水以降雨为主。
形。其作法是：先用直线（图中的虚线）就近连接各站为许多
第二章水文循环与径流形成
1、自然界的水文循环、大循环、小循环 2、各种水体的水量平衡方程 3、河流及流域的几何特征 4、降水概念及其基本要素 5、流域平均雨量的计算 6、土壤含水量和土壤水分常数 7、下渗率和下渗能力概念 8、蒸发量、蒸发率、水面蒸发、土壤蒸发 9、径流的形成过程及径流的定量描述方法
4、水文学的研究途径
➢确定性规律
➢成因分析法
➢随机性规律
➢数理统计法
➢区域性规律
➢地理综合法
（1）成因分析法 ➢ 根据水文变化的成因规律，由其影响因素预报、预测水文情势的
方法。如降雨径流预报法、河流洪水演算法等。（2）数理统计法 ➢ 根据水文现象的统计规律，对水文观测资料统计分析，进行水文
情势预测、预报的方法。如设计年径流计算、设计洪水计算、地区经验公式等。
3、水文学的基本规律
1、成因规律（确定性规律）：
➢ 表示水文现象形成的内在因果关系，确定性的成因和条件将对应于确定性的结果。流域上一次暴雨过程-→ 扣除相应的损失过程 =净雨过程→流域汇流 == 流域出口相应的一次洪水过程
2、统计规律（随机性规律）：
➢ 样本容量很大时，随机变量趋向于一个稳定的分布，或相关变量表现为稳定的相关关系。如某流域的年最大洪峰流量频率曲线图和相邻流域间年径流量相关图。
2、水量平衡原理
水平衡是水文循环遵循物质不灭定律的具体体现，即
WI WO Ws
时段内进入系统的水量是系统“收入”的水量，时段内从系统输出的水量是系统“支出”的水量，时段内系统蓄水量的变化量是系统“库存”水量的变化，因此，水量平衡方程式实际上是系统的水量收支平衡关系式。
3、河流及流域的基本特征
➢ 水资源是指地球表层可供人类利用的水，水资源包括水量、水质、水能资源和水域，可用年降水量和年径流量来定量描述。
2、工程水文学定义
➢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。
流域及其分类流域：地面分水线包围的区域称为流域。地面分水线与地下分水线重合的流域为闭合流域，不重合的为非闭合流域。闭合流域与周围区域不存在水流联系，较大的流域为闭合流域。非闭合流域存在地下水流的联系，较小流域或干旱地区或咯斯特地区多为非闭合流域。
闭合流域
非闭合流域
流域的几何特征
流域面积：在地形图上绘出流域的分水线，用求积仪量出分水线包围的面积，即流域面积，km2。河网密度：流域内河流干支流总长度与流域面积的比值，km/km2 流域长度：从流域出口到流域最远点的流域轴线长度，km 流域平均宽度：流域面积与流域长度之比，km 流域形状系数：流域平均宽度与流域长度之比。
P
1 n
n i 1
Pi
式中: P为某一指定时段的流域平均雨量，mm；n为流域内的雨
量站数；Pi为流域内第i站指定时段的雨量，mm。算术平均法一般适用于雨量站均匀分布的情况。
泰森多边形法：该法假定流域上各点的雨量以其最近的雨量
站的雨量为代表，因此需要采用一定的方法推求各站代表的在
流域中距其最近的点的面积，这些站代表的面积图称泰森多边
第一章
绪论
1、水文学和水资源学的定义及其两者之间的关系 2、工程水文学的定义以及与水文学的关系 3、水文学的基本规律 4、水文学的研究途径
1、水文学与水资源的关系
➢ 水文学是指研究自然界中各种水体（大气中的水汽、地面上的江河、湖泊、海洋和地下水等）的存在、循环和分布，物理与化学性质，以及水体对环境的影响和作用，并根据其变化规律预测、预报各水文要素（如降水、水位、流量、水质等）的变化情势。
大循环：从海洋蒸发的水汽，被气流输送到大陆形成降水，其中一部分以地面和地下径流的形式从河流汇归海洋；另一部分重新蒸发返回大气。这种海陆间的水分交换过程称为大循环或外循环。小循环：海洋上蒸发的水汽在海洋上空凝结后，以降水的形式落到海洋里，或陆地上的水经蒸发凝结又降落到陆地上，这种局部的水文循环称为小循环或内循环。海洋、内陆小循环。
1、自然界的水文循环
自然界中的水在太阳能和大气运动的驱动下，不断地从水面（江、河、湖、海）、陆面（土壤、岩石）和植物的茎叶面，通过蒸发或散发，以水汽的形式进入大气圈，在适当的条件下形成降水。一部分降水通过地面渗透地下，成为土壤水，再经过蒸发和散发重新进入大气圈，或者形成地下水最终进入江河、海洋；一部分形成地面径流，最终汇入海洋。