工程水文學知識點

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第一章
1.水循環(huán)是指地球上各種水體在太陽輻射和重力的作用下，通過蒸發(fā)、水汽輸送、冷凝降落、下滲，形成徑流的往復循環(huán)過程。外因：太陽輻射、地球重力以及地形地貌等下墊面因素。
   內(nèi)因：水具有固液氣三態(tài)相互轉(zhuǎn)化的物理性質(zhì)
2.在太陽輻射下，不斷地蒸發(fā)變成水汽進入大氣，并隨氣流輸送到各地，在一定的條件下形成降水回到地球表面，其中一部分被植物截留和土壤儲蓄，通過蒸散發(fā)返回大氣，另一部分以地表徑流和地下徑流的形式匯入江河湖庫，最終回歸大海。在水循環(huán)過程中，太陽輻射強度、大氣環(huán)流機制和海陸分布決定了水汽的運行規(guī)律。
3. 水資源是水文循環(huán)使陸地一定區(qū)域內(nèi)平均每年產(chǎn)生的淡水量，是陸地上由大氣降水補給的各種地表和地下淡水水體的動態(tài)水。通常用多年平均年降水量和多年平均年徑流量描述/ 地球表面可供人類利用的水稱為水資源。
4.我國水資源分布的趨勢是由東南向西北遞減，空間分布十分懸殊。
5.河流的水資源之所以源源不斷是由于自然界存在著永不停止的水文循環(huán)過程。使水具有再生性
6.工程水文學任務
三個階段：


（1）規(guī)劃設計階段，主要任務：確定工程的規(guī)模，根據(jù)工程的特性和規(guī)劃設計要求，預測和預估未來工程使用期限的水文情勢，提供用于確定工程規(guī)模的設計洪水或設計徑流。
（2）施工建設階段，主要任務：將規(guī)劃設計的工程付諸實施用于預估臨時性水工建筑物設計洪水，并為施工期的防洪安全提供短期洪水預報。
（3）運用管理階段，主要任務：在于使建成的工程充分發(fā)揮效能。通過水文預報，預報來水量大小和過程，以便進行合理調(diào)度，充分發(fā)揮工程效益；同時，還需不斷進行水文復核修正原來預估的水文情勢數(shù)據(jù)，改進調(diào)度方案或?qū)こ虒嵭袛U建、改建，使得工程更好地為經(jīng)濟社會發(fā)展服務
7.工程水文學內(nèi)容
（1）水文信息采集和處理
（2）降雨徑流關系分析
揭示流域徑流的形成規(guī)律，描述流域產(chǎn)匯流計算方法和數(shù)學模型。
（3）水文分析與計算
揭示水文現(xiàn)象的成因規(guī)律與統(tǒng)計規(guī)律，研究水文要素與地理因素之間的聯(lián)系及時空分布特征，預估未來（很長時期內(nèi)）水文情勢的方法和途徑
（4）水文預報：短期預報方法，預計水文變量在預見期內(nèi)的大小和時刻變化。（預見期內(nèi)）
8.水文現(xiàn)象既有必然性又有偶然性
9.三個規(guī)律：成因規(guī)律、統(tǒng)計規(guī)律、地理分布規(guī)律
10.研究方法：成因分析法、數(shù)理統(tǒng)計法、地理綜合法
補11.水循環(huán)重要環(huán)節(jié)：降水、下滲、蒸散發(fā)、徑流







第二章
1.徑流是指降水形成的沿著流域地面和地下向河川、湖泊、水庫、洼地等處流動的水流。
2.沿著地面流動的水流稱為地面徑流或地表徑流、沿著土壤、巖石孔隙流動的水流稱為地下徑流、水流匯集到河流后，在重力的作用下沿著河道流動的水流稱為河川徑流。
3.河川徑流的來源是大氣降水。降水分為降雨和降雪兩種形式，所以河川徑流又分為降雨和融雪徑流
4.降水、下滲、蒸發(fā)是地球上水文循環(huán)中最活躍的因子，也是徑流形成的主要影響因素。
5.一條河流沿水流方向，自高向低分為河源、上游、中游、下游和河口五段，河源是和河流的發(fā)源地
6.河流長度指的是自河源沿主河道至河口的距離。
7.河流斷面：（1）橫斷面：垂直水流方向的剖面稱為河流的橫斷面
（2）縱斷面：沿中泓線的剖面稱為河流的縱斷面
河槽中沿水流方向各斷面最大水深點的連線，稱為中泓線或溪線
8.河流縱比降：單位河長的落差稱為河道縱比降
9.流域：匯集地表水和地下水的區(qū)域稱為流域（河流某一斷面的集水區(qū)域），也就是分水線包圍的區(qū)域。
10.當地面分水線和地下分水線（河網(wǎng)四周最高點的連線）相重合，稱為閉合流域，否則為不閉合流域。
在閉合流域中，流域蓄水變量的多年平均值近似為0，徑流系數(shù)小于1
在石灰?guī)r地區(qū)溶洞發(fā)育，常為非閉合流域。
11.流域基本特征
（1）流域面積：流域分水線包圍區(qū)域的平面投影面積
（2）河網(wǎng)密度：流域內(nèi)河流干支流的總長度與流域面積的比值為河網(wǎng)密度。
（3）流域的平均寬度：流域面積與流域長度的比值
（4）流域形狀系數(shù)：流域平均寬度與流域的長度的比值
（5）流域的自然地理特征：流域的地理位置以流域所處的經(jīng)緯度表示，反應流域所處的氣候帶。
流域的氣候特征包括降水、蒸發(fā)、濕度、氣溫、氣壓、風，它們是河流形成和發(fā)展的主要因素
流域下墊面條件：指流域的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、土壤和巖石性質(zhì)、植被、湖泊、沼澤等情況。
12.降水是液態(tài)或固態(tài)水汽凝結(jié)物從云中降落到地面的現(xiàn)象。
13.降水量指一定時段內(nèi)降落在某一面積上的總水量，用降落在地面上相應的水層深度表示，mm計
14.對流層內(nèi)與降水有關的主要氣象因素有：氣溫、氣壓、風、濕度、云、蒸發(fā)。
15.我國降雨量特征：三個不均：地區(qū)分布不均、年際分布不均、年內(nèi)分布不均。
16.降水量地理分布：全國大致可分為十分濕潤的、濕潤帶、半濕潤帶、半干旱帶、干旱帶。
17蒸散發(fā)是發(fā)生在具有水分子的物體表面上的一種水分子運動現(xiàn)象。
18蒸散發(fā)分為水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)、植物截留蒸發(fā)和植物散發(fā)（水面蒸發(fā)、陸面蒸發(fā)）。
19徑流分為產(chǎn)流和匯流。產(chǎn)流：流域產(chǎn)流過程實際上是降雨扣除損失的過程，降雨量扣除損失后的雨量就是凈雨量，凈雨和它形成的徑流在數(shù)量上是相等的，即凈雨量等于徑流量。凈雨是徑流的來源，徑流則是凈雨匯流的結(jié)果。
20.匯流包括：坡地匯流和河網(wǎng)匯流，一般河網(wǎng)匯流比坡地匯流快
21.徑流量：時段T內(nèi)通過某一段面的總水量
22.徑流深：將徑流量W平鋪在整個流域面積F上所得的水層深度
23.流量模數(shù)：流域出口斷面流量Q與流域面積F的比值
24.徑流系數(shù)某時段徑流深R與形成該徑流深相應的流域平均降水量P的比值
25.流域總蒸發(fā)主要取決于土壤蒸發(fā)和植物蒸散發(fā)
26.下滲指降落到地面的雨水從地表滲入到土壤中的運動過程
27下滲三個階段：滲潤階段、滲漏階段、滲透階段。
第三章
1.測站按其主要觀測項目而分別稱水位站、流量站（水文站）、雨量站、蒸發(fā)站。
2.根據(jù)測站的性質(zhì)，河流水文測站又可分為基本站、專用站兩大類。
3.水文測站的設立主要考慮選擇測驗河段和布設觀測斷面。
4.測站的水位與流量之間呈良好的穩(wěn)定關系（單一關系），該關系往往受一斷面或一個河段的水力因素控制，前者稱為斷面控制，后者稱為河槽控制。
5.水文測站一般應布設基線、水準點、各種斷面即基本水尺斷面、流速儀測流斷面、浮標測流斷面、比降斷面?；€通常與測流斷面垂直，起點在測流斷面線上，基線長度一般應為0.6B；水準點分為基本水準點和校核水準點，均應設在基巖或穩(wěn)定的永久建筑物上；測流斷面應與基本水尺斷面重合，且與斷面平均流向垂直；浮標測流斷面有上中下3個斷面；比降斷面設立比降水尺，觀測河流水面比降和分析河床的糙率。
6.收集水文信息基本途徑：駐測、巡測、間測及水文調(diào)查相結(jié)合的方式
7.駐測：在河流或流域內(nèi)的固定點上對水文要素所進行的觀測。
8.水文調(diào)查目的：提高水文資料系列代表性。
9.水位，是指河流、湖泊、水庫及海洋等水體的自由水面離開固定基面的高程。以m計
10.目前全國統(tǒng)一采用黃?；?。
11.流量測驗：測流實質(zhì)上是測量橫斷面及流速兩部分工作。
12.斷面測量，是在斷面上布設一定數(shù)量的測深垂線，施測各條測深垂線的起點距和水深并觀測水位。
用施測時的水位減去水深，即得各測深垂線處的河底高程。
13.起點距是指該測深垂線至基線上的起點樁之間的水平距離中小河流斷面索法；大河上測角交匯法
水深一般用測深桿、測深錘或測深鉛魚，超聲波回聲測聲儀。
14.流速測量：天然河道中一般采用流速儀法測定水流的流速，實際上是測出流速儀在該點的轉(zhuǎn)數(shù)。
流速儀法測定可分為積點法、積深法、積寬法
15.水深大于1m可用五點法測流：0.0、0.2、0.6、0.8、1.0
16.為了消除流速的脈動影響，個測點的測速歷時可在60-100s之間選用。
17.河流中的泥沙按其運動形式可分為懸移質(zhì)、推移質(zhì)、河床質(zhì)。
18.描述河流中懸移質(zhì)的情況，常用的兩個指標是含沙量和輸沙率。
19.輸沙率測驗是由含沙量測定與流量測驗兩部分工作組成。
20.單位水樣含量與單位斷紗關系：當斷面比較穩(wěn)定、主流擺動不大時斷面平均含沙量與斷面上某以垂線平均含沙量之間有穩(wěn)定關系
21.水道斷面面積包括過水斷面面積和死水面積
22.水文測驗中斷面流量的確定，關鍵是測點流速的施測
第四章
1.產(chǎn)流階段是指降雨經(jīng)植物截留、填洼、下滲的損失過程。降雨扣除這些損失剩余部分為凈雨。
凈雨在數(shù)量上等于它所形成的徑流量，凈雨量的計算稱為產(chǎn)流計算
2.匯流階段是指凈雨沿地面和地下匯入河網(wǎng)，并經(jīng)過河網(wǎng)匯集形成流域出口斷面流量的過程。由凈雨推求流域出口斷面過程稱為匯流計算。匯流兩個階段坡面匯流和河網(wǎng)匯流
3.流域蓄水量的消退過程線稱為退水曲線
4. 蓄滿產(chǎn)流是以降雨使土壤含水量達到田間持水量為產(chǎn)流的控制條件。
5.產(chǎn)流計算公式、土壤含水量遞推公式以及流域蒸發(fā)公式，構(gòu)成蓄滿產(chǎn)流模型的主題。
6. 超滲產(chǎn)流是以_降雨強度大于土壤下滲率_為產(chǎn)流控制條件。
7.何謂超滲產(chǎn)流，何謂蓄滿產(chǎn)流，它們的主要區(qū)別是什么？
不管當?shù)氐耐寥篮渴欠襁_田間持水量，只要降雨強度超過下滲強度就產(chǎn)生地表徑流，稱此為超滲產(chǎn)流。蓄滿產(chǎn)流則是指一次降雨過程中，僅當包氣帶的含水量達田間持水量后才產(chǎn)流，且以后的有效降雨全部變?yōu)閺搅??？梢娺@兩種產(chǎn)流模式的主要區(qū)別在于：蓄滿產(chǎn)流以包氣帶的含水量達到田間持水量（即蓄滿）作為產(chǎn)流的控制條件，而超滲產(chǎn)流則以降雨強度大過于當?shù)氐南聺B能力作為產(chǎn)流的控制條件，而不管蓄滿與否。
第六章
1.水文現(xiàn)象既有必然性又有偶然性。
2.隨機變量分為離散型隨機變量和連續(xù)性隨機變量。
3.南方河流水量充沛，豐水年和枯水年的年徑流相對來說變化較小，所以南方河流Cv一般較小。
4. 對于一個統(tǒng)計系列，當 Cs= 0 時稱為正態(tài)分布；當 Cs﹥0 時稱為正偏態(tài)分布；
當 Cs﹤0 時稱 負偏態(tài)分布
5.從總體分布的密度曲線來看，曲線下的面積以均值為界，對Cs= 0，左邊等于右邊，Cs﹥0，
左邊大于右邊；Cs﹤0 左邊小于右邊。
6. 正態(tài)頻率曲線中包含的兩個統(tǒng)計參數(shù)分別是均值 x和均方差σ
7. 皮爾遜 III 型密度曲線中包含的三個統(tǒng)計參數(shù)分別是均值 x，離勢系數(shù) Cv，偏態(tài)系數(shù) Cs
8. 皮爾遜 III 型密度曲線的形狀主要取決于偏態(tài)系數(shù) Cs
9我國工程水文計算中通常采用適線法
10. 對于我國大多數(shù)地區(qū)，頻率分析中配線時選定的線型為皮爾遜 III 型分布
11. 識圖：皮爾遜 III 型頻率曲線，當 Cv、Cs 不變 ，均值X大的頻率曲線越陡，X大位與X小之上。
皮爾遜 III 型頻率曲線，當X、Cs 不變 ，Cv越大頻率曲線偏離程度增大且越陡      
皮爾遜 III 型頻率曲線，當x、Cv 不變，Cs越大，曲線上段越陡，下端越平緩Cs減小時，中部上抬兩端下降
12. 正態(tài)頻率曲線繪在頻率格紙上為一條直線
13，重現(xiàn)期是指事件的平均重現(xiàn)間隔時間，即平均間隔多少時間出現(xiàn)一次
14. 設計頻率是指洪水或暴雨超過和等于其設計值的出現(xiàn)機會
設計保證率是指供水或供電得到保證的程度
15. 水文上研究樣本系列的目的是用樣本的頻率分布來估計總體的概率分布
16. 相關分析中, 兩變量的關系有完全相關，零相關，統(tǒng)計相關三種情況
17. 在水文分析計算中, 相關分析的目的是插補延長系列
18. 水文分析計算中, 相關分析的先決條件是兩變量在物理成因上確有聯(lián)系
19. 無偏估值是指無窮多個同容量樣本參數(shù)的數(shù)學期望值等于總體的同名參數(shù)值
20. 用樣本的無偏估值公式計算統(tǒng)計參數(shù)時，則計算出的統(tǒng)計參數(shù)近似等于相應總體的統(tǒng)計參數(shù)
21.皮爾遜 III 型頻率曲線的三個統(tǒng)計參數(shù)x、Cv、Cs 值中，為無偏估計值的參數(shù)是x
22.用配線法進行頻率計算時，判斷配線是否良好所遵循的原則是理論頻率曲線與經(jīng)驗頻率點據(jù)配合好的原則   
第七章設計年徑流分析
1.水文計算任務：在水利工程的規(guī)劃設計階段。要分析工程規(guī)模、來水、用水、保證率四者之間關系
對于無調(diào)節(jié)性能的引水工程，要求提供歷年（代表年）的逐日流量過程資料；對于有調(diào)節(jié)性的蓄水工程，要求提供歷年的逐月（旬）流量過程資料或各種時段徑流量的頻率曲線。
2.當具有長期實測徑流資料時，按設計要求分3種類型：（1）設計年、月徑流量系列（2）實際代表年的年、月徑流量（3）設計代表年的年月徑流量。
3.徑流資料的分析計算3個步驟：（1）應對實測徑流資料進行審查（2）其次，運用數(shù)理統(tǒng)計方法推求設計年徑流量（3）最后，用代表年推求徑流年內(nèi)分配過程。
4. 水文資料的“三性”審查是指對資料的可靠性，一致性，代表性進行審查。
5.資料可靠性審查：（1）水位資料的審查（2）水位流量關系曲線的審查（3）水量平衡的審查。
6.資料一致性審查：建立在氣候條件和下墊面條件穩(wěn)定性上，當氣候條件或下墊面條件有顯著變化時，資料的一致性就遭到破壞，所以引用水文站資料時，必須進行合理的修正，還原到修建工程前的同一基礎上，常用水量平衡法、降雨徑流相關法進行修正還原。一般來說，只要下墊面條件的變化不是非常顯著，可以認為徑流系列具有一致性。
7. 在年徑流系列的代表性審查中，一般將參證變量長系列與設計變量同期的參證變量系列的同名統(tǒng)計參數(shù)相比較，當兩者大致接近時，則認為設計變量系列具有代表性。
8.在實測徑流量資料中，按一定的原則選取代表年，對灌溉工程只選枯水年為代表年，對水電工程一般選豐水年、平水年、枯水年3個代表年，防洪取豐水年。
9. 在典型年的選擇中，當選出的典型年不只一個時，對灌溉工程，應該選取灌溉需水季節(jié)的徑流較枯，非灌溉季節(jié)的徑流量相對比較大的年份。
在典型年的選擇中，當選出的典型年不只一個時，對水電工程，應該選取枯水期較長，徑流又較枯的年份。
10.具有短期實測徑流資料，必須設法展延年、月、徑流資料。
11.缺乏實測徑流資料，采用水位比擬法和參數(shù)等值線法。
12.下墊面對年徑流的影響，一方面表現(xiàn)在流域蓄水能力上，另一方面通過對氣候條件的改變間接影響年徑流量
第八章
1.兩種防洪標準：
一是水工建筑物本身防洪標準；二是與防洪對象保護要求有關的防洪區(qū)的防洪安全標準
2.設計永久性水工建筑物采用的標準分為：正常運用和非常運用兩種情況分別為設計標準和校核標準
3.設計洪水三要素包括設計洪峰流量、不同時段設計洪量及設計洪水過程線
4.推求設計洪水方法有兩種類型：由流量資料推求設計洪水和由暴雨資料推求設計洪水。
5.洪水資料分析處理
（1）洪水樣本選?。?）洪水資料的審查和分析（可靠性、一致性、代表性審查）
表2-6-1 水文系列“三性”審查

序號	對資料系列采取的措施	可靠性	一致性	代表性
1	設計站歷年水位流量關系曲線的對比分析	+	-	-
2	設計流域自然地理、水利化措施歷年變化情況的調(diào)查研究	-	+	-
3	設計流域歷史特大洪水的調(diào)查考證	-	-	+
4	設計成果的地區(qū)協(xié)調(diào)分析	+	-	-
5	對洪水系列進行插補延長	-	-	+
6	設計站與上下游站平行觀測的流量資料對比分析	+	-	-
7	設計流域洪水資料長短系列的統(tǒng)計參數(shù)相互對比	-	+	-

洪水資料的代表性，反映在樣本系列的統(tǒng)計特性能否代表總體懂得統(tǒng)計特性，一般認為，洪水系列較長，并能包括大、中、小、等各種洪水，則推斷該系列代表性較好。
通過古洪水研究、歷史洪水調(diào)查、歷史文獻考證和系列插補延長等加大洪水系列的長度，是提高洪水系列代表性的基本途徑。

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