工程水文学复习要点.docx
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工程水文学复习要点
工程水文学知识点复习
1、大陆海岸线长约18000公里，岛屿海岸线长约14000公里。
2、海岸带类型：
按其形态，成因及物质组成分５大类：
①基岩海岸；②砂砾质海岸；③淤泥质海岸；④红树林海岸；⑤珊瑚礁海岸
3、海岸及海洋工程中的灾害
A、灾害性天气：
灾害性天气包括寒潮、台风、暴雨、大雾等.主要是前两者。
B、大陆与海洋作用强烈
C、人类活动影响显著
4、海岸防护：
保护海岸线免遭波浪，水流的侵蚀和防止风暴潮对滨海地区的袭击。
具体工程包括：
海堤、护岸和保滩促淤等工程。
第一章绪论
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第二章河川水文基础知识（多为概念和知识点，较琐碎）
一、河流
1、河流形成和分段：
小溪：
降水扣除损失后，在重力作用下经地面和地下沿一定方向和路径流动，最初水流侵蚀地面，冲成沟壑，形成小溪
河谷：
小溪汇成小河，河水流经的谷地称为河谷
河床：
河谷底部有水流的部分称为河床
水系：
脉络相通的大小河流所构成的系统为水系（或河系）
干流：
水系中直接流入海洋或湖泊的河流部分称为干流
一级支流：
汇入干流的河流
2、天然河流可分为的五段，分为五段的标准及各段特点
a河源：
河流最初具有水流的地方
b上游：
紧接河源，坡陡流急，流量小，水位急变
c中游：
河流中间段，河床坡度较缓，常有滩地
d下游：
一般处平原区，河槽宽，流量大，流速小，坡底缓，淤积明显，浅滩多
e河口：
入海或入湖段，断面急剧扩大，流速小，易淤积，形成拦门沙
3、河流基本特征（用河流断面，河流长度及河流比降来描述）
河流断面：
①垂直于水流方向的断面称为河流横断面
②横断面内，自由水面用某一水准基面的高程标定，称为水位
③深泓线：
河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线，区别于中泓线（最大流速的连线）
④纵断面：
沿河流深泓线的断面
河流长度：
河源到河口的距离
河流比降（公式，百分或千分率表示）：
单位长度河段的落差，分水面比降和河底比降。
河底比降较水面比降较稳定；河流比降一般自河源到河口逐渐减小
4、山区与平原河流的一般特性
山区河流（从流经地，河床组成）
流经地势高峻、地形复杂的山区；大多为岩石河床，水流复杂、无规律；洪水汇流快，暴涨暴落，水位变幅大，丰枯流量比很大。
平原河流（熟悉图2-5知道各部分所指）
流经地势平坦的平原地区；河谷多为发育完全的河漫滩形态。
二、流域
1、流域、分水线与流域面积
流域：
降水落到地面形成的径流，被高地、山岭分隔而汇集到不同的河流中，汇集水流的同一区域。
概括说就是河流的集水区域。
分水线：
分隔水流的高地、山岭的山脊线，即相邻流域的分界线。
流域面积：
流域的分水线和出口断面所包围的面积。
闭合流域及非闭合流域：
地面分水线和地下分水线相重合的流域；非闭合流域：
地面与地下分水线不重合的流域。
2、流域特征
①几何特征：
指流域面积和流域形状（结合图2-7关注一下它们各自对河流的影响）
②自然地理特征：
指流域的地理位置和地形（注意其各自用什么表示）
二、径流形成过程
①径流和径流形成过程的概念
径流：
流域内降水扣除损失后一部分形成地面水流，一部分渗入地表土壤，在含水层内形成地下水流，两者汇集到河网并沿河槽流出流域的出口断面，这种水流称为径流。
径流形成过程：
由降水到水流流出流域出口断面的过程
②径流形成过程的四个阶段
降水过程（了解它是径流形成主要因素及其特征的物理量描述）
流域蓄渗过程（简单了解植物截流，入渗，入渗强度，稳定入渗）；产流：
降雨扣除损失求净雨
坡面漫流过程
河槽集流过程
③影响径流的主要因素
气象气候因素：
主要为降雨和蒸发（这两个是影响径流最重要的因素）
下垫面因素：
包括地形，土壤和地质，植被与湖沼，流域形状和面积
人类活动的影响：
包括农业措施，林牧业措施，水利措施
三、河川水文情势
①河川水文情势概念：
河川水文要素，如水位、流量、泥沙和冰情等多年的一般变化情况，称为河川水文情势（水文要素）。
②主要特点：
不重复性，地区性，周期性，模糊性
③径流的度量单位
流量Q：
单位时间内流过断面的水体体积（m3/s）
径流总量W：
某时段T内流过断面的总径流体积（m3、亿m3、km3）
径流深y：
径流总量平均分布在流域上的水深（mm）
试写出时段长为T（s），时段平均流量Q（m3/s）流域面积为F（km2）的径流总量W（m3）和径流深y（mm）的计算公式（注意单位）
④径流模数M：
单位流域面积上的流量
⑤T时段的平均径流模数M和总径流深y关系：
⑥径流系数
：
，
三河川水文测验
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四水文统计基础知识
一、随机变量的概率分布
①理解例4-1，随机变量x的分布函数及其表示
需要注意的是此式代表X大于某一取值x的概率，其几何曲线称为概率分布曲线；如果用实测资料点绘的，水文上称为累积频率曲线。
②根据例4-2理解区间频率，频率密度，累计次数，累计频率的计算
并了解频率直方图和概率密度曲线的绘制，累计频率曲线概率分布曲线的绘制
③密度函数f和密度曲线
，
二、随机变量的分布参数
①位置特征参数：
均值，众值，中值
②离散程度特征参数
均方差
（公式，图4-8）：
变差系数
，模比系数
（公式，不同均值时，图4-9及图4-10）：
偏态系数
（反映密度曲线的对称特征，公式图4-11及4-12）
③几种常见的概率分布曲线
正态分布（特点和图像）
皮尔逊三型曲线（图4-14,4-15，例4-3）：
曲线参数：
耿贝尔分布
学会查表计算：
法一：
计算Cv，由附表二查离均系数
，由式
算模比系数
，最后由
算结果
法二：
计算Cv，由Cv和Cs的倍数关系查附表三得模比系数
，最后由
算结果
④重现期：
三、统计参数估计（ppt，但是矩法没什么考的？
）
①抽样误差：
由随机抽样而引起的误差，在统计学中称为抽样误差
四、水文频率计算求矩适线法（例4-4，p55）
已知：
经验频率分布，求：
总体分布参数
五、相关分析
①完全相关：
变量x的每个确定值都有一个确定的y值与它相对应，称y是x的函数，两者属完全相关（即数学上的函数关系）
②零相关：
若两种现象互不影响，毫不相关
③相关关系：
（记住图4-22.，4-23,4-24）变量x的每个确定值所对应的变量y，虽不严格成直线或曲线函数关系，但仍显示出一定的趋势，介于完全相关与零相关之间，称统计相关或相关关系。
④
零相关；
正相关；
负相关
第五章河道工程设计水位及流量推求
一、设计洪水
1、设计水位（设计流量）：
港航工程规划、设计和施工所依据的流量或水位。
2、洪水过程特征三要素：
洪峰流量
，一次洪水过程总量
，洪水历时（图5-1）洪峰流量：
流量最大值
一次洪水过程总量W（ABCDE所包围的面积，AC为地面和地下径流的分隔线）
洪水历时（由涨水历时t1与退水历时t2相加求得）
3、设计洪水和设计标准
设计水工建筑物时，依据工程大小和重要程度选择某一累计频率的洪水作为设计标准（设计洪水），设计标准确定后，按标准推求洪水（设计洪水）
4、设计洪水计算的内容和方法
内容：
设计洪峰量，不同时段（最大3,5,7,11日…..）的设计洪水总量，设计洪水过程
方法：
①由流量资料推求；②由暴雨推求设计洪水；③资料少时用水文比拟法，等值线图法，水力学公式法等来推求。
5、由流量资料推求设计洪水
①资料审查；②选样；③插补延长；④特大洪水处理；⑤设计洪水过程线推求；⑥累积频率计算及其合理性检查。
同比放大法；同频率放大法
二、设计通航水位和设计流量推求
1、通航保证率（理解例5-1）：
2、设计最高通航水位以“累积频率或重现期”作为设计标准，计算方法同设计洪水计算方法（累计频率曲线法，有资料）
设计最低通航水位以“保证率”或“重现期”作为设计标准（历时曲线法、保证率频率法）
第六章海浪
一、海浪要素和分类
1、要素：
波峰，波谷，波峰线，波向线，波高，波长，周期，波陡（波坦），波速（结合图6-1）
2、按不同标准分类：
①作用在海面上的力：
强制波（风浪，不对称），自由波（涌浪，规则光滑），混合浪（风浪与涌浪相迭加形成）
②回复力性质：
毛细波又称表面张力波（复原力为表面张力为主，微小皱曲的涟波），重力波（复原力以重力为主，风浪，涌浪，地震波，船行波），长周期波（复原力为重力和科氏力）
③随机特征：
不规则波：
波浪要素不断变化
规则波：
波浪要素不变，一种理想波（涌浪接近规则波）
④波峰长短：
长峰波又称二维波：
波风线很长，几乎为平行直线，涌浪
短峰波又称三维波：
波风线难以辨认，波峰波谷交替出现，风浪
⑤波峰线推进形态：
前进波：
波峰线向前或向岸传播的波浪
驻波又称立波：
波形不向前传播，波峰波谷在原地做周期性升降,干涉结果
⑥水深：
深水前进波：
在水深大于半波长的水中传播
浅水前进波：
在水深小于半波长的水中传播
⑦水质点运动轨迹：
震荡波：
一个周期内，水质点在原地做震荡运动
推移波：
一个周期内，水质点有明显位移
二、风况基础知识
1、风的成因：
空气在水平方向的气压差
2、控制近地面空气水平运动的因素：
气压梯度力、地转偏向力（科氏力）、离心力、摩擦力。
3、我国近海风况的特点：
季风，寒潮大风，台风
4、风况观测
风的特征用风速和风向两个量表示。
5、测风资料的整理
结合表6-4和图6-11理解风向频率玫瑰图的基本画法（1至3年资料）
结合图6-12理解最大风速玫瑰图画法（20至30年测风记录）
波浪推算采用海面上10m高度2分钟风速平均，对于港口建筑物设计采用海面上10m高度10分钟风速平均值
风速高度换算；风速的时距换算：
三、海浪观测
1、观测项目：
海况（注意海况等级表6-7），波型（风浪，涌浪，混合浪），波向，波高，周期，风速，风向，水深
2、岸用光学测波仪，遥测重力测波仪，压力式测波仪（知道即可）
四、海浪要素统计规律
1、上跨零点
2、下跨零点
3、两种特征波及其相互关系
特征波高的两种表示方法：
①在波列中选取某一累计频率对应的波高作为特征波高，它反映给定波高值在波列中出现的可能性，表6-12为其应用，书113页有例子；②部分大波平均波高作为特征波高，写出H1/10（显著波高）的含义：
H1/3为有效波高
两种特征波高相互关系：
由表6-12和6-14得：
相当于
，
相当于
，
相当于
。
理解平均波高为二者的转换媒介。
（会查图6-22）
4、瑞利分布：
格鲁霍夫斯基分布：
深水：
浅水：
5、对于某一累计频率波高对应的特征周期：
相当于
，
相当于
。
6、设计波浪的标准：
①重现期标准（长期统计分布规律）；②累积频率标准（短期）
五、海浪谱基础知识
1、常见的海浪谱：
劳曼谱、P-M谱、JONSWAP谱、光易谱、文圣常谱
六、根据海浪观测推算设计波浪
1、重现期推求：
①利用水文观测站资料直接推求；②利用气象站风况资料或天气图间接推求。
2、安全率、危险率
危险率：
用概率论方法来推求按某一重现期设计波浪设计的建筑物在使用年限内可能遭受破坏的概率，称为危险率（遭遇概率），以q表示。
安全率：
在m年中出现的波浪均小于Hp的概率为
，称为安全率。
3、利用长期资料推求设计波浪：
P134下
设计波浪的推算——频率分析法
七、根据气象资料推测风浪尺度
1、风场三要素：
风速U，风时t，风距F
风速U对风浪成长的影响最明显。
一般来说，风场风速越大，所产生的波浪也越大。
风时。
所谓风时t指风速风向基本不变的情况下，风连续作用在海面上的时间。
风将能量输入海水形成风浪，所以，一般地说，在风速不变的条件下，风对水面作用的持续时间越大，水体获得的能量越大，风浪也就越大。
2、风场要素的确定，主要是解决两方面的问题：
①如何根据实际情况分析整理，确定计算所用的风速、风时和风距，水域深度，即上述的风场要素；
②如何建立风场要素与波浪要素之间的关系。
3、计算风速的确定两个假定：
①假定波浪要素的重现期等于风速的重现期；②风向与浪向一致
4、风浪发展的三个状态：
过渡状态：
受风时限制
定长状态：
受风场大小限制
充分成长状态：
受风速限制
5、判断风浪状态的标准：
理解P160
最小风时：
U一定，给定F时，TTmin时处定常状态，风浪推算时取Tmin作为计算风时。
最小风距：
U一定，给定T时，若FFmin时处过渡态，风浪推算时取Fmin作为计算风距
U越大，Tmin和Fmin就越大。
八、水深变浅引起的波浪变形
1、波浪从深水向浅水传播，周期不变，波长波速减小
2、进入浅水初期，波高略有减小，当进入d/Lo<0.163的区域后，波高逐渐增大，超过深水波高直至破碎，了解6-22例题
3、波浪折射原理、SNELL定律、例题6-23
4、近岸波浪的破碎机理和类型：
崩波型，卷波型，坍滚型，激散型，例题6-24
5、波浪的绕射：
ppt例题，P209
第七章潮汐
1、潮汐：
地球上的海水，受月球、太阳和其他天体引力作用所产生的一种周期性升、降运动，称之为潮汐
2、潮汐成因：
地球上不同海域离月球和太阳的相对位置不同，所受到的引力有所差异，从而导致地球上海水的相对运动。
3、引潮力：
地球上各海域除了受到月、日的引力作用外，还有地球与月和地球与日在绕其共同质心运动而产生的惯性离心力，这种引力与离心力的合力称之为引潮力，由其引起的海面升降称为天文潮。
4、潮汐包括海面周期性的垂直涨落运动和海水周期性的水平进退流动。
习惯上，将前者称为潮汐，后者称为潮流。
5、海面上升至最高点时称为高潮（满潮），海面下降至最低点时称为低潮（枯潮）。
在潮汐升降的每一个周期内，从低潮升至高潮所经历的时间称为涨潮历时，从高潮降至低潮所经历约时间称为落潮历时。
在满潮、枯潮之际，海面有短暂时间不作升降，称为停潮或平潮。
相邻的高潮至低潮的水位差称为落潮潮差，相邻的低潮至高潮的水位差称为涨潮潮差。
6、潮汐类型：
大体可分为三种类型：
半日潮、日潮和混合潮。
7、对于海岸工程，在建设之前既要进行陆上地形勘测，还要进行海上水深测量。
两者都必须要有一个高程零点，称为基准面。
8、设计潮位通常包括：
①设计高水位；；②设计低水位；；③极端高水位；；④极端低水位；
9、设计潮位的推算方法：
从潮位的设计标准和要求可知，设计潮位的推算需采用两种方法：
一是绘制潮位历时累积频率曲线；另一是绘制高潮或低潮累积频率曲线。
潮位推算还是要看ppt
第八章近岸海流
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