水文学的提纲整理.docx

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水文学的提纲整理

第2章水文学基本知识

河流：

指是由雨水、冰川或地下径流在地球引力作用下汇集，经常（或周期性）地沿着它本身所营造的连续延伸的凹地流动的水流。

流域：

汇集地表和地下径流的区域

溪线（中泓线）：

河槽中沿流向各最大水深点的连线。

分水线：

流域的周界。

河川径流：

流域上的降水，由地面和地下汇入河网，并沿着河槽流动的水流

河川径流的表示方法：

1.流量（Q）

2.径流总量（W）指通过一定时段内通过河流某一过水断面的总水量。

W=QT

3.径流深度（Y）将计算时段内的径流总量均匀地平铺在控制断面以上整个流域面积F上，所得平均水层深度。

Y=W/（1000*F）

4.径流模数（M）：

单位流域面积F上平均产生的流量。

M=1000Q/F

5.径流系数：

流域上，同一时段的径流深度与降雨量之比值。

α=Y/X

河川径流的形成过程:

径流过程：

降雨到达地面至水流从流域出口断面流出的整个物理过程

径流过程：

产流过程，汇流过程

产流过程：

超渗产流，蓄满产流

汇流过程：

坡地汇流，河槽汇流

河川径流影响因素

1气象条件2地理位置和地形3地表植被覆盖4面积和形状5土壤地质6湖泊与沼泽7人类活动因素（看ppt归纳）

流域平均降水量的计算方法

①算术平均法：

适用条件：

雨量站分布较均匀，雨量亦均匀，地形起伏

不大。

方法简单，精度差。

②泰森多边形法

适用条件：

雨量站及雨量分布不均匀.

③等雨量线法

适用条件：

较大流域，地形起伏变化，雨量站较多.

河流基本特征：

河流长度河流的弯曲系数河槽特征河流分段河流

纵比降

下渗：

水从地表渗入土壤和地下水的运动过程。

水位与流量关系曲线（看课件）

第3章水文统计基本原理与方法

1、在水文统计中，用水文实测系列的频率分布代替总体系列的概率分布，这种用实测系列（样本）计算出来的累积频率，称为累积频率。

2、重现期：

指某随机变量的取值在长时期内平均多少年出现一次（多少年一遇）。

※重现期则是平均若干年出现一次，而不是固定的周期。

3、统计参数初步估计方法：

矩法、极大似然法、权函数法、概率权重矩法、三点法。

4、在水文统计中，用水文实测系列的频率分布代替总体系列的概率分布，这种用实测系列（样本）计算出来的累积频率，称为经验频率。

5、理论频率曲线：

用数学形式确定的、符合经验点分布规律的曲线称为理论频率曲线。

6、如果用实测水文资料点绘的曲线，水文学称其为累积频率曲线。

7、经验频率计算公式（维泊尔公式）：

•P＿＿大于或等于变量的经验频率；

•m＿＿水文变量从大到小排列的序号；

•n＿＿观测资料的总项数。

8、经验频率曲线绘制步骤：

①据实测水文系列资料，不论年序，数值从大到小排列，统计m，确定n；

②计算（查表）P=m/（n+1）（%）；

③以实测值x为纵坐标，P（%）为横坐标，点绘

，连线；

④若资料充分，可据设计频率标准[P]，在该曲线上求出设计值xp。

9、绘制理论频率曲线步骤：

①已知Cs，查附录B，得P=0.01,0.1,1,…99.9%

Φp=…,…,…,…,…

②已知、Cv值，代入

（或）；

③以Xp（或Kp）为纵坐标，以P（%）为横坐标，绘出一条与三个统计参数相符的理论曲线；在曲线上求出设计频率对应的设计值。

10、统计参数对频率曲线的影响

（1）、均值对频率曲线的影响

a.Cv、Cs相同时，均值大的曲线位于均值小的曲线之上；

b.均值大的曲线较均值小的曲线陡。

（2）、Cv对频率曲线的影响

（为消除均值影响，用模比系数作纵坐标。

）

Cv越大，频率曲线越陡。

（3）、Cs对频率曲线的影响

Cv相同时，+Cs越大，频率曲线中部左偏，上部越陡，下部变缓。

11、适线法：

以经验频率点数据为基础，给它选配一条拟合最佳的频率曲线[理论曲线]。

分为目估适线法优化适线法

12、目估适线法计算步骤：

（1）绘制经验累积频率点据

（2）确定样本统计参数的初值

（3）选定线型,绘制理论曲线

（4）适线，调参

（5）推求设计频率对应的设计值

（6）误差计算

13、相关分析在水文频率分析中的意义：

相关分析的任务是寻求随机变量之间的统计关系，以延展和插补实测水文系列，提高样本的代表性和设计成果的可靠性。

第4章河川径流情势特征值分析与计算

1.年径流量及其表示方法

年径流量：

一年内通过河流某一断面的水量

表示方法：

年平均流量Q、年径流深Y、年径流模数M、年径流总量W

2.设计年净流量的计算

（一）具有长期实测资料时设计年径流量的推算

1、径流资料的审查

2、设计年径流量的计算，即频率分析　（　　　　）

3、成果合理性分析

（二）具有短期实测资料的设计年径流量推算

资料不足时需要插补、展延设计断面的年径流系列。

参证站可以同一河流的上下游或邻近流域。

一般用流量或降雨量资料展延

1、参证站的要求

设计站与参证站：

自然地理条件、气候条件相似，具有足够多的同步观测资料。

相关系数　＞0.8，回归线误差不能超过均值的10%～15%。

2、利用径流资料展延系列

①利用参证站年径流（或水位）关系展延

②利用设计站水位流量关系展延

3、利用降水资料展延径流系列

利用降雨与径流建立相关关系以展延径流系列

（三）缺乏实测资料时设计年径流量的推算

1、参数等值线图法

①等值线：

把数值相同的点连起来的线叫等值线。

②闭合流域年径流的主要影响因素：

降水和蒸发，具地理分布的规律性；多年平均径流量等值线图以年径流深为计量单位。

把多年平均径流深绘在流域面积的形心处，

根据各点数值，勾绘出等值线图

3.有长期实测资料时设计年径流量分析计算资料的审查

径流资料的审查

4.设计年径流量的年内分配

1、年内分配特点与径流调节

由于我国气候受季风影响较大，径流年内分配很不均匀，夏季水量多，冬季降雨少，往往不能满足国民经济各部门的用水要求，需要以丰补枯，进行径流调节。

调节容量由水库或蓄水池供给，调节容量大小由径流的年内分配决定。

2、设计频率

通常采用90%～95%设计频率的年径流量及其最不利的年内分配进行设计。

3、径流年内分配的两种方式

①   流量（或水位）过程线：

月平均或日平均流量或水位随时间的变化

②流量（或水位）历时曲线：

将年内日平均流量按递减次序排列而成。

历时曲线表示年内≥某个值的径流量出现时间占全年的百分数。

5、洪水：

当流域内的暴雨、冰雪速融或冰凌阻塞河槽形成冰坝而溃决，都会在短期内使大量径流汇入河槽，河中水位突涨，流量骤增，这种径流成为洪水。

6、设计洪水：

在选定各种工程或非工程防洪措施的布设方案以及设计每项防洪工程的规模尺寸时，以某一标准的洪水作为防御对象，使工程遇到不超过这种标准的洪水时不会被破坏。

工程规划设计中所依据的一定标准的洪水即为设计洪水。

（课本版）//按一定方法确定的洪水特征值（洪峰流量、不同历时的洪水总量），并根据这些特征值拟定的一次洪水过程线和洪水的地区组成等，称之“设计洪水”。

（课件版）

设计洪水标准分两类：

7、洪水资料样本的选样：

所谓选样，是指从历年的全部洪水过程中，选取某些特征值组成频率计算所需的样本系列。

1、洪水特性指标

每一次洪水过程是时间上和空间上的连续过程，理应作为随机过程来分析研究各种不同洪水出现的可能性。

由于受到观测资料的限制，同时也为了简化计算，提取一些反映洪水特性指标表示。

如洪峰流量　　、一次洪水总量　　、一日或三次洪水量等　　　。

。

2、选样方法——年最大值法

①洪峰流量的选样：

每年只取最大的一个瞬时洪峰流量作为频率计算的样本。

②洪水量的选样：

采用固定时段独立取样的年最大值法。

（不同历时的年最大洪水量作为不同历时的洪水系列）

第5章小流域暴雨洪峰流量的计算

1、暴雨强度与暴雨历时关系曲线

暴雨强度与暴雨历时关系曲线的规律表现为平均暴雨强度i随历时t的增加而递减，这是推求短历时暴雨强度公式的基础。

⏹历时规定：

5、10、15、20、30、45、60、90、120min；

⏹一次降雨的中途其强度

的持续时间超过120min时，按两场雨统计。

2、暴雨强度计算公式

依据i~t~T关系表，点绘出以T为参数的i~t关系曲线

1）双对数坐标系，i~t呈直线：

（5-1）

2）双对数坐标系，i~t不呈直线：

（5-2）

式中：

i—时段t内的最大平均暴雨强度（mm/min）；

t—降雨历时（min）；

n—暴雨衰减指数；

b—时间参数;

A—一次暴雨过程中最大1小时暴雨的平均强度，

称其为雨力（mm/min）

A=A1（1+ClgT）

于是，公式（5-1）、（5-2）可分别写为：

A1,C为地方性暴雨参数

3、暴雨强度i

暴雨强度指的是降雨的集中程度。

一般以一次暴雨的降雨量、最大瞬间降雨强度、小时降雨量等表示。

其计量单位通常以mm/min或L/（s.万m2）表示。

4、暴雨历时t

暴雨历时是暴雨所经历的时间

历时规定：

5、10、15、20、30、45、60、90、120min

5、重现期关系曲线

雨力A与重现期T的关系A=A1（1+ClgT）

6、等流时线：

是指将流域上汇流时间相等点连成的线，即每条线上的个水质点在一定时间t同时到达出流面流【课件的解释：

域面积内的这些分界线具有：

落在线上的净降雨（通过坡地漫流和河槽集流）到出口断面所需时间都相等,称为等流时线。

】

7、共时径流面积：

又称等流时面积，是指相邻两条等流实线之间的面积称【课件解释由等流时线与流域分水线所构成的面积】

8、流域出口流量的推算：

各等流时线达到出口断面的汇流时间分别为1Δt、2Δt、3Δt、4Δt，

最大汇流时间

设流域在单位时间Δt内有均匀降雨量R（mm）

净雨强度

各时段末出口断面的流量分别为：

9、不同净雨历时对流量过程和洪峰的影响：

（1）净雨历时＜流域汇流时间（）

洪峰流量：

由最大共时径流面积f3上的净降雨汇集而成；（部分汇流形成的洪峰流量）

（2）净雨历时＝汇流时间（）

流域上有一次非均匀降雨，分四段（＝4Δt）;

四段净降雨分别是：

R1、R2、R3、R4

四段净雨强度分别是：

共时径流面积分别为：

f1、f2、f3、f4

降雨形成的径流过程：

t=0Q0=0

流域出口流量的推算：

1Δt

2Δt

3Δt

4Δt

5Δt

6Δt

7Δt

8Δt

洪峰流量出现在第四时段末，由全部流域面积F上的部分净雨汇流而成，为全面汇流产生的洪峰流量Qm