工程水文学 学习指南

学习指南
工程水文学是水利水电、土木建筑、环境工程等专业本科生的一门非常重要的技术基础课，是从事水利工程及相关专业科研、规划、设计、施工、管理等工作必备的专业基础知识之一。

学生通过本课程的学习，掌握工程水文学基本概念、基本测验技能和基本理论与方法，以及用以分析解决实际工程水文问题的能力。

在学习过程需要注意以下重点、难点，采取正确的学习方法。

课程的重点：
（1）深刻掌握水文循环及水量平衡原理，从成因分析方面认识水文规律；
（2）弄清降雨形成径流的物理机制，根据流域的产汇流模式建立降雨径流关系；
（3）认识水文变量的统计规律，掌握水文计算的基本途径和方法。

课程的难点：
（1）针对具体流域，如何运用成因规律合理制定产汇流方案；
（2）针对水文变化的随机性，如何运用水文统计学原理预测设计地点未来的水文变化情势；
（3）针对水文变化的地区性规律，合理解决资料缺乏流域的水文计算问题。

学习方法：
（1）充分利用各种学习资源，例如图片、动画、视频、程序、网络等，加深对重点和难点的理解，提高学习兴趣。

（2）主动思考，积极与老师互动，包括讨论和回答问题等，提高对重难点问题的理解程度。

（3）认真完成作业，通过自己的演练，加深对水文理论与方法的理解。

（4）预习课程的内容，针对不理解的问题和难点，作为课堂听课重点。

在理解本节课程内容的基础上，及时完成本节课程的习题。

（5）注意阅读教学大纲提出的参考文献，以及其它的一些有关文献和资料，从其他角度增加对课程知识的理解。

《工程水文学》教学大纲课程编号：L265009 课程类别：专业限选课学分数： 1 学时数：16适用专业：土木工程应修基础课程：《水力学》、《高等数学》一、本课程的地位和作用本课程是土木工程专业技术平台课程中的一门专业限选课程。

它是一门阐述和运用水文规律、开发和发挥工程效益的学科。

主要介绍在水循环从降水到径流过程中，关于地面径流的形成、观测，以及对土木工程建筑物的影响。

二、本课程的教学目标本课程的教学目的，是使土木工程专业学生，了解自然界中水的运行变化与河川径流的关系，具有分析计算河渠设计流量和确定过水建筑物孔径等的设计知识。

三、课程内容和基本要求第一章绪论1、教学基本要求掌握水文学的概念，了解工程水文学的研究方法及水文学的发展。

2、教学内容第一节水文学第二节工程水文学的研究方法第三节水文学的发展第二章水文循环与径流形成1、教学基本要求了解水文循环与水量平衡的概念及河流与流域、河流基本特征、径流的形成；泥沙运动与河床演变、造床流量与河相的关系。

2、教学内容第一节水文循环与水量平衡第二节河流与流域第三节降水第四节土壤水、下渗与地下水第五节蒸散发第六节径流第三章水文信息采集与处理1、教学基本要求了解测站与站网的概念，熟悉水位、流量及泥沙观测及水质检测，掌握水文数据处理。

2、教学内容第一节测站与站网第二节水位观测第三节流量测验第四节泥沙测验与计算第五节水质监测第六节水文调查与水文遥感第七节水文数据处理第四章流域产汇流计算1、教学基本要求掌握土的成因类型、土的工程地质性质、土的工程分类及特殊土的工程地质性质2、教学内容第一节降雨径流要素计算第二节流域产流分析第三节产流计算第四节流域汇流计算第五章水文预报1、教学基本要求了解水文预报在各个不通阶段的预报方法2、教学内容第一节概述第二节短期洪水预报第三节洪水实时预报方法第四节水文预报精度评定第五节中长期水文预报简介第六节施工水文预报第六章水文模型1、教学基本要求了解水文模型的概念，熟悉水文系统理论模型及水文概念性模型2、教学内容第一节概述第二节水文系统理论模型第三节水文概念性模型第七章水文统计1、教学基本要求了解水文统计的概念，熟悉随机变量及概率分布，掌握水文统计的方法。

第四章水文统计的基本知识第一节概述 (2)第二节概率的基本概念 (2)第三节随机变量及其概率分布 (3)第四节水文频率曲线线型 (5)第五节频率曲线参数估计方法 (11)第六节水文频率计算适线法 (12)第七节相关分析 (14)小结 (18)课前学习指导课程要求（1）了解概率、随机变量及其概率分布的基本概念；（2）了解水文频率曲线常用的线型，要掌握P-III型分布曲线和经验频率曲线的性质和计算方法；（3）了解频率曲线参数的估算方法，要掌握矩法估算参数的方法；（4）掌握水文频率计算适线法的具体步骤和方法，特别是参数对频率曲线的影响；（5）了解相关分析的基本概念和方法，特别要掌握两变量直线相关、曲线相关的方法和具体步骤。

课时安排共需6个课内学时，10个课外学时课前思考频率与概率有何区别与联系?某水利枢纽施工期预定3年,施工用的围堰的设计标准按照20年一遇洪水设计,在施工期内发生设计洪水的概率、一次也不发生设计洪水的概率？水文变量常用线型与参数估计方法？进行回归（相关）分析，其目的是什么？如何提高参数估计的精度？学习重点掌握Pearson—III型分布曲线性质与计算方法，如何利用适线法估计水文系列参数；难点如何灵活应用概率论原理（如古典概率，概率的加法和乘法定律等）计算事件发生的概率，如何调整参数使得水文理论频率曲线与经验点据拟合好？第一节概述一、水文现象的特性水文现象是一种自然现象，它具有必然性的一面，也具有偶然性的一面。

1、必然现象是指在一定条件下，必然出现或不出现的现象；水文学中称水文现象的这种必然性为确定性。

2、偶然现象是指在一定条件下，可能出现也可能不出现的现象，偶然现象也称随机现象；偶然现象仍然是有规律的，一般称为统计规律。

二、水文统计规律的研究 - 水文统计数学中研究随机现象统计规律的学科称为概率论, 而由随机现象的一部分试验资料去研究总体现象的数字特征和规律的学科称为数理统计学。

概率论与数理统计学应用到水文分析与计算上则称为水文统计。

一、课程性质和任务工程水文学是水工、农水、工管等专业的专业基础课，属于必修、必考课程，考试方式一般采用闭卷考试形式。

其中平时成绩占10％，考试成绩占90％。

本课程的主要目的是使学生认识水文现象的一般规律，了解水文测验技术和工程水文学的基本原理，掌握具有不同资料条件下进行水文分析和计算的方法，为学习专业课，从事专业工作和进行科学研究打下基础。

二、本课程的基本要求学生学完本课程后，应达到以下基本要求1、了解水文现象的特点，物理成因，影响因素及其变化规律2、了解水文观测，资料收集与整理，资料插补延长的方法3、正确理解工程水文学中的基本原理和概念，如水量平衡原理，水文统计原理，河川径流形成原理等4、能够根据不同水文资料条件，进行年径流、设计暴雨、设计洪水以及河流泥沙的分析计算三、具体考试要求（一）绪论水文现象的一般规律、水文学的研究方法（二）河川径流形成的基本知识1、流域水量平衡原理2、流域平均雨量计算3、径流表示方法和度量单位4、径流形成过程5、蒸发和下渗的基本概念（三）水文观测及水文资料的收集1、水文观测的内容2、水文资料收集的方法与途径（四）水文统计的基本知识及方法1、概率与频率，随机变量及其概率分布2、概率加法、乘法定律及在水文中的应用3、经验频率计算及经验频率，统计参数及其计算4、适线法5、正态分布，PⅢ型分布6、￠、ｋ值表的应用（五）设计年径流计算1、三性审查的内容2、具有长期实测资料时，设计年径流的计算3、具有短期实测资料时，设计年径流的计算（六）由流量资料推求设计洪水1、洪水选样2、特大洪水的处理3、洪水的放大方法及各自的优缺点4、成果的合理性分析（七）流域产、汇流分析与计算1、流域产满模型的定义、产流计算、净雨的推求及时程分配2、时段单位线的概念、假定、应用3、流域的产、汇流计算4、S曲线概念、利用S曲线转换单位线时段单位线5、地下水汇流计算（八）由暴雨资料推求设计洪水1、由暴雨资料推求设计洪水的适用条件和主要内容2、设计暴雨的推求：设计暴雨的概念，直接计算和点面关系计算设计雨量，时面深曲线,设计暴雨的时程分配。

工程水文学辅导资料九主题：第五章水文预报学习时间：2014年11月24日－11月30日内容：这周我们将学习本门课程内容的第五章。

希望下面的内容能加深同学们对相关知识的理解。

一、学习要求1. 了解水文预报的作用2. 掌握短期洪水预报的内容3. 掌握施工洪水预报4．了解水文预报精度评定二、主要内容（一）水文预报的作用水文预报就是利用已知信息对未来一定时期内的水文情势做出定性或定量预报。

已知信息：对预报水文情势有影响的一切信息。

水文情势变量：任一水文要素（流量、水位、冰情、旱情）或水文特征量。

水文预报的作用：是防汛抗旱、有效利用水资源以及水利水电工程设计、施工、调度、管理等的重要依据。

可靠的洪水预报对防止洪水灾害的发生具有特别重要的作用。

例如在河流防洪抢险中，需要及时预报出防洪地点即将出现的洪峰水位、流量，以便在洪峰到来之前，迅速加高加固堤防、转移可能受淹的群众和物资，动用必要的防洪设施等，把洪水灾害减小到最低限度。

在水库管理工作中，可以利用洪水预报使上游来的洪水与区间洪水的高峰段彼此错开（称为错峰），即区间洪水很大时，水库把上游来的洪水暂时蓄存起来，待区间洪峰过后，再加大水库泄量，把上游来的洪水放出来，从而大大减低下游的洪峰和洪水灾害。

例如1998年8月长江中下游发生近百年一遇的特大洪水，由于及时准确的洪水预报，对葛洲坝水库和隔河岩水库科学调度，使三峡以上来的洪水和清江洪水的洪峰互相错开，大大降低了荆江河段的洪峰水位，避免了荆江分洪损失，为战胜该年发生的特大洪水做出了巨大贡献。

洪水预报还可较好地解决水库防洪与兴利的矛盾。

在预报的洪水未到来之前，先打开泄洪闸门腾空一部分库容，以便洪水来临时能蓄存更多的水量；当洪水即将结束时，预知近期没有很大的洪水入库，则可超蓄洪水尾部的一些水量，用于多发电、多灌溉，使现有工程发挥更多的效益。

（二）短期洪水预报降雨径流预报按降雨径流形成过程的原理，利用流域内的降雨资料预报出流域出口段面的洪水过程。

《工程水文学》课程教学大纲一、课程中文名称：工程水文学二、课程英文名称：Engineering Hydrology三、课程编码：ZB0610320四、课程性质：水利工程、水文水资源工程专业基础必修课五、学时数、学分数、开课学期：48学时、3学分、第五学期六、课程目的与要求：《水文学》是水利工程专业的一门专业基础课。

课程的主要目的是使学生认识水文现象的一般规律，了解水文测验技术和工程水文学的基本原理，掌握具有不同资料条件下进行水文分析和计算的方法，为学习后续专业课，以及将来从事专业工作和进行科学研究打下基础。

七、本课程与其它课程的联系:先修课程:概率论、水力学后续课程:水利计算八、教学方法：传统教学方法九、考核方法：闭卷考试十、选用教材参考书目：教材：任树梅、朱仲元：《工程水文学》，中国农业大学出版社。

参考书目：1、叶守泽：《水文水利计算》,中国水利电力出版社;2、詹道江、徐向阳、陈元芳：《工程水文学》,中国水利电力出版社。

十一、教学进程安排表:序号章节教学内容学时理论实践合计1.第一章绪论 2 22.第二章水循环和径流形成 4 43.第三章水文测验及水文资料收集 6 4 104.第四章水文统计的基本方法 6 65.第五章设计年径流分析计算8 66.第六章由流量资料推求设计洪水 6 87.第七章由暴雨资料推求设计洪水 6 88.第八章小流域设计洪水计算 6 4合计44 4 48十二、主要教学内容、重点和难点第一章绪论一、学习目的通过本章的学习，了解工程水文学的研究对象及其在国民经济建设中的作用、了解水文现象的基本特征。

本章计划1学时。

二、课程内容1-1 水文计算的研究内容了解水文学、工程水文学的基本概念。

1-2 水文计算在农田水利建设中的任务了解水文计算在水利工程建设与运用不同阶段的任务。

1—3 水文现象的基本特点了解水文现象的3个特点。

三、重点、难点提示和教学手段重点：水文计算的任务。

四、思考与练习无第二章水循环和径流形成一、学习目的通过本章的学习,要求学生了解水文循环及水量平衡方程,掌握河流降水、蒸发、下渗及径流等过程的特点。