工程水文学知识点

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第一章

1.水循环是指地球上各种水体在太阳辐射和重力的作用下，通过蒸发、水汽输送、冷凝降落、下渗，形成径流的往复循环过程。外因：太阳辐射、地球重力以及地形地貌等下垫面因素。

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内因：水具有固液气三态相互转化的物理性质

3 R; B$ V! \8 s6 k. s+ X+ E

2.在太阳辐射下，不断地蒸发变成水汽进入大气，并随气流输送到各地，在一定的条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储蓄，通过蒸散发返回大气，另一部分以地表径流和地下径流的形式汇入江河湖库，最终回归大海。在水循环过程中，太阳辐射强度、大气环流机制和海陆分布决定了水汽的运行规律。

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3. 水资源是水文循环使陆地一定区域内平均每年产生的淡水量，是陆地上由大气降水补给的各种地表和地下淡水水体的动态水。通常用多年平均年降水量和多年平均年径流量描述/ 地球表面可供人类利用的水称为水资源。

4.我国水资源分布的趋势是由东南向西北递减，空间分布十分悬殊。

5.河流的水资源之所以源源不断是由于自然界存在着永不停止的水文循环过程。使水具有再生性

6.工程水文学任务

三个阶段：

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（1）规划设计阶段，主要任务：确定工程的规模，根据工程的特性和规划设计要求，预测和预估未来工程使用期限的水文情势，提供用于确定工程规模的设计洪水或设计径流。

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（2）施工建设阶段，主要任务：将规划设计的工程付诸实施用于预估临时性水工建筑物设计洪水，并为施工期的防洪安全提供短期洪水预报。

（3）运用管理阶段，主要任务：在于使建成的工程充分发挥效能。通过水文预报，预报来水量大小和过程，以便进行合理调度，充分发挥工程效益；同时，还需不断进行水文复核修正原来预估的水文情势数据，改进调度方案或对工程实行扩建、改建，使得工程更好地为经济社会发展服务

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7.工程水文学内容

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（1）水文信息采集和处理

（2）降雨径流关系分析

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揭示流域径流的形成规律，描述流域产汇流计算方法和数学模型。

（3）水文分析与计算

揭示水文现象的成因规律与统计规律，研究水文要素与地理因素之间的联系及时空分布特征，预估未来（很长时期内）水文情势的方法和途径

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（4）水文预报：短期预报方法，预计水文变量在预见期内的大小和时刻变化。（预见期内）

8.水文现象既有必然性又有偶然性

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9.三个规律：成因规律、统计规律、地理分布规律

" a2 X F' H, k$ {" v- J. i

10.研究方法：成因分析法、数理统计法、地理综合法

补11.水循环重要环节：降水、下渗、蒸散发、径流

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第二章

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1.径流是指降水形成的沿着流域地面和地下向河川、湖泊、水库、洼地等处流动的水流。

2.沿着地面流动的水流称为地面径流或地表径流、沿着土壤、岩石孔隙流动的水流称为地下径流、水流汇集到河流后，在重力的作用下沿着河道流动的水流称为河川径流。

3.河川径流的来源是大气降水。降水分为降雨和降雪两种形式，所以河川径流又分为降雨和融雪径流

4.降水、下渗、蒸发是地球上水文循环中最活跃的因子，也是径流形成的主要影响因素。

4 t) P/ O0 b( g+ F ~ O

5.一条河流沿水流方向，自高向低分为河源、上游、中游、下游和河口五段，河源是和河流的发源地

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6.河流长度指的是自河源沿主河道至河口的距离。

7.河流断面：（1）横断面：垂直水流方向的剖面称为河流的横断面

（2）纵断面：沿中泓线的剖面称为河流的纵断面

河槽中沿水流方向各断面最大水深点的连线，称为中泓线或溪线

8.河流纵比降：单位河长的落差称为河道纵比降

9 T. Y- y, }* Z4 W

9.流域：汇集地表水和地下水的区域称为流域（河流某一断面的集水区域），也就是分水线包围的区域。

. q( A( l# y1 {* K& c

10.当地面分水线和地下分水线（河网四周最高点的连线）相重合，称为闭合流域，否则为不闭合流域。

在闭合流域中，流域蓄水变量的多年平均值近似为0，径流系数小于1

1 }" H3 N4 h# o. |1 Z3 O. o% j

在石灰岩地区溶洞发育，常为非闭合流域。

11.流域基本特征

0 H' N$ o% o" E# {( W2 G2 J

（1）流域面积：流域分水线包围区域的平面投影面积

' u/ C/ B4 o2 k+ R, p0 O

（2）河网密度：流域内河流干支流的总长度与流域面积的比值为河网密度。

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（3）流域的平均宽度：流域面积与流域长度的比值

（4）流域形状系数：流域平均宽度与流域的长度的比值

0 \( z. ?: Y1 L

（5）流域的自然地理特征：流域的地理位置以流域所处的经纬度表示，反应流域所处的气候带。

1 B! P7 Y6 p/ t; m, i

流域的气候特征包括降水、蒸发、湿度、气温、气压、风，它们是河流形成和发展的主要因素

8 s/ |* V* \: X6 G' u$ j# y( ~

流域下垫面条件：指流域的地形地貌、地质构造、土壤和岩石性质、植被、湖泊、沼泽等情况。

& Y" x2 K# i8 Y* N: K

12.降水是液态或固态水汽凝结物从云中降落到地面的现象。

13.降水量指一定时段内降落在某一面积上的总水量，用降落在地面上相应的水层深度表示，mm计

- v' c+ o$ A5 d8 C

14.对流层内与降水有关的主要气象因素有：气温、气压、风、湿度、云、蒸发。

* m/ `) b9 f+ m" K' u9 _- b K

15.我国降雨量特征：三个不均：地区分布不均、年际分布不均、年内分布不均。

1 z+ u% k0 ~7 F* e3 V6 \: ^

16.降水量地理分布：全国大致可分为十分湿润的、湿润带、半湿润带、半干旱带、干旱带。

- K( ~( z+ Z+ `6 P0 u

17蒸散发是发生在具有水分子的物体表面上的一种水分子运动现象。

18蒸散发分为水面蒸发、土壤蒸发、植物截留蒸发和植物散发（水面蒸发、陆面蒸发）。

19径流分为产流和汇流。产流：流域产流过程实际上是降雨扣除损失的过程，降雨量扣除损失后的雨量就是净雨量，净雨和它形成的径流在数量上是相等的，即净雨量等于径流量。净雨是径流的来源，径流则是净雨汇流的结果。

20.汇流包括：坡地汇流和河网汇流，一般河网汇流比坡地汇流快

21.径流量：时段T内通过某一段面的总水量

22.径流深：将径流量W平铺在整个流域面积F上所得的水层深度

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23.流量模数：流域出口断面流量Q与流域面积F的比值

: m" A- c+ B. n: D# R

24.径流系数某时段径流深R与形成该径流深相应的流域平均降水量P的比值

25.流域总蒸发主要取决于土壤蒸发和植物蒸散发

26.下渗指降落到地面的雨水从地表渗入到土壤中的运动过程

4 ]' K7 G2 J0 g z

27下渗三个阶段：渗润阶段、渗漏阶段、渗透阶段。

第三章

3 P h T8 M- a/ M" R# a

1.测站按其主要观测项目而分别称水位站、流量站（水文站）、雨量站、蒸发站。

2.根据测站的性质，河流水文测站又可分为基本站、专用站两大类。

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3.水文测站的设立主要考虑选择测验河段和布设观测断面。

4.测站的水位与流量之间呈良好的稳定关系（单一关系），该关系往往受一断面或一个河段的水力因素控制，前者称为断面控制，后者称为河槽控制。

5.水文测站一般应布设基线、水准点、各种断面即基本水尺断面、流速仪测流断面、浮标测流断面、比降断面。基线通常与测流断面垂直，起点在测流断面线上，基线长度一般应为0.6B；水准点分为基本水准点和校核水准点，均应设在基岩或稳定的永久建筑物上；测流断面应与基本水尺断面重合，且与断面平均流向垂直；浮标测流断面有上中下3个断面；比降断面设立比降水尺，观测河流水面比降和分析河床的糙率。

' o; g2 O9 n+ N% Q F

6.收集水文信息基本途径：驻测、巡测、间测及水文调查相结合的方式

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7.驻测：在河流或流域内的固定点上对水文要素所进行的观测。

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8.水文调查目的：提高水文资料系列代表性。

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9.水位，是指河流、湖泊、水库及海洋等水体的自由水面离开固定基面的高程。以m计

10.目前全国统一采用黄海基面。

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11.流量测验：测流实质上是测量横断面及流速两部分工作。

12.断面测量，是在断面上布设一定数量的测深垂线，施测各条测深垂线的起点距和水深并观测水位。

用施测时的水位减去水深，即得各测深垂线处的河底高程。

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13.起点距是指该测深垂线至基线上的起点桩之间的水平距离中小河流断面索法；大河上测角交汇法

4 c& Q8 o% t L5 v+ i: q

水深一般用测深杆、测深锤或测深铅鱼，超声波回声测声仪。

14.流速测量：天然河道中一般采用流速仪法测定水流的流速，实际上是测出流速仪在该点的转数。

流速仪法测定可分为积点法、积深法、积宽法

15.水深大于1m可用五点法测流：0.0、0.2、0.6、0.8、1.0

16.为了消除流速的脉动影响，个测点的测速历时可在60-100s之间选用。

17.河流中的泥沙按其运动形式可分为悬移质、推移质、河床质。

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18.描述河流中悬移质的情况，常用的两个指标是含沙量和输沙率。

19.输沙率测验是由含沙量测定与流量测验两部分工作组成。

20.单位水样含量与单位断纱关系：当断面比较稳定、主流摆动不大时断面平均含沙量与断面上某以垂线平均含沙量之间有稳定关系

3 ^* S) `2 ^! u( {

21.水道断面面积包括过水断面面积和死水面积

4 U; R7 \2 c' n; k

22.水文测验中断面流量的确定，关键是测点流速的施测

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第四章

1.产流阶段是指降雨经植物截留、填洼、下渗的损失过程。降雨扣除这些损失剩余部分为净雨。

净雨在数量上等于它所形成的径流量，净雨量的计算称为产流计算

2.汇流阶段是指净雨沿地面和地下汇入河网，并经过河网汇集形成流域出口断面流量的过程。由净雨推求流域出口断面过程称为汇流计算。汇流两个阶段坡面汇流和河网汇流

7 e7 k3 U4 T f+ p m- t$ q" W" L- T6 d

3.流域蓄水量的消退过程线称为退水曲线

* T- I' L6 t+ c! }/ V

4. 蓄满产流是以降雨使土壤含水量达到田间持水量为产流的控制条件。

5.产流计算公式、土壤含水量递推公式以及流域蒸发公式，构成蓄满产流模型的主题。

6. 超渗产流是以_降雨强度大于土壤下渗率_为产流控制条件。

7.何谓超渗产流，何谓蓄满产流，它们的主要区别是什么？

5 J; `% N Y' n8 d# U

不管当地的土壤含水量是否达田间持水量，只要降雨强度超过下渗强度就产生地表径流，称此为超渗产流。蓄满产流则是指一次降雨过程中，仅当包气带的含水量达田间持水量后才产流，且以后的有效降雨全部变为径流。可见这两种产流模式的主要区别在于：蓄满产流以包气带的含水量达到田间持水量（即蓄满）作为产流的控制条件，而超渗产流则以降雨强度大过于当地的下渗能力作为产流的控制条件，而不管蓄满与否。

5 r; D/ n" q A& r8 N% j8 Z

第六章

& ^$ K/ _# F7 H) J) I. Q. `

1.水文现象既有必然性又有偶然性。

2.随机变量分为离散型随机变量和连续性随机变量。

8 \2 G* u( \* O

3.南方河流水量充沛，丰水年和枯水年的年径流相对来说变化较小，所以南方河流Cv一般较小。

4. 对于一个统计系列，当 Cs= 0 时称为正态分布；当 Cs﹥0 时称为正偏态分布；

6 e4 E" {; j7 |. C5 U# E

当 Cs﹤0 时称 负偏态分布

5.从总体分布的密度曲线来看，曲线下的面积以均值为界，对Cs= 0，左边等于右边，Cs﹥0，

: T- N+ [( r9 Q! ^' X2 A2 z

左边大于右边；Cs﹤0 左边小于右边。

( E- e4 `( \. O' F

6. 正态频率曲线中包含的两个统计参数分别是均值 x和均方差σ

& N+ q; v! n, h$ T f2 o

7. 皮尔逊 III 型密度曲线中包含的三个统计参数分别是均值 x，离势系数 Cv，偏态系数 Cs

6 V$ q9 O+ x9 R( E

8. 皮尔逊 III 型密度曲线的形状主要取决于偏态系数 Cs

6 X+ M: t: u5 \: w+ z1 E; ?/ j

9我国工程水文计算中通常采用适线法

10. 对于我国大多数地区，频率分析中配线时选定的线型为皮尔逊 III 型分布

11. 识图：皮尔逊 III 型频率曲线，当 Cv、Cs 不变 ，均值X大的频率曲线越陡，X大位与X小之上。

皮尔逊 III 型频率曲线，当X、Cs 不变 ，Cv越大频率曲线偏离程度增大且越陡

# k3 j3 G7 M2 a" c8 |+ k/ O K

皮尔逊 III 型频率曲线，当x、Cv 不变，Cs越大，曲线上段越陡，下端越平缓Cs减小时，中部上抬两端下降

2 r& p! r( y+ W7 O' Z7 `& N

12. 正态频率曲线绘在频率格纸上为一条直线

13，重现期是指事件的平均重现间隔时间，即平均间隔多少时间出现一次

+ y) i& _4 s5 @

14. 设计频率是指洪水或暴雨超过和等于其设计值的出现机会

: t( L! ~1 v2 L) G

设计保证率是指供水或供电得到保证的程度

) s+ k0 W( |% d' u: f( N, T

15. 水文上研究样本系列的目的是用样本的频率分布来估计总体的概率分布

" {. b0 D- n+ u3 ~8 k0 J% C

16. 相关分析中, 两变量的关系有完全相关，零相关，统计相关三种情况

17. 在水文分析计算中, 相关分析的目的是插补延长系列

18. 水文分析计算中, 相关分析的先决条件是两变量在物理成因上确有联系

19. 无偏估值是指无穷多个同容量样本参数的数学期望值等于总体的同名参数值

20. 用样本的无偏估值公式计算统计参数时，则计算出的统计参数近似等于相应总体的统计参数

; e9 T) A& s2 E& Q; b( Y

21.皮尔逊 III 型频率曲线的三个统计参数x、Cv、Cs 值中，为无偏估计值的参数是x

22.用配线法进行频率计算时，判断配线是否良好所遵循的原则是理论频率曲线与经验频率点据配合好的原则

第七章设计年径流分析

1.水文计算任务：在水利工程的规划设计阶段。要分析工程规模、来水、用水、保证率四者之间关系

对于无调节性能的引水工程，要求提供历年（代表年）的逐日流量过程资料；对于有调节性的蓄水工程，要求提供历年的逐月（旬）流量过程资料或各种时段径流量的频率曲线。

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2.当具有长期实测径流资料时，按设计要求分3种类型：（1）设计年、月径流量系列（2）实际代表年的年、月径流量（3）设计代表年的年月径流量。

3.径流资料的分析计算3个步骤：（1）应对实测径流资料进行审查（2）其次，运用数理统计方法推求设计年径流量（3）最后，用代表年推求径流年内分配过程。

2 ?1 v" g. c9 V* v. I% b5 J" {1 [

4. 水文资料的“三性”审查是指对资料的可靠性，一致性，代表性进行审查。

5.资料可靠性审查：（1）水位资料的审查（2）水位流量关系曲线的审查（3）水量平衡的审查。

6 } O1 i0 k9 H' A' E p

6.资料一致性审查：建立在气候条件和下垫面条件稳定性上，当气候条件或下垫面条件有显著变化时，资料的一致性就遭到破坏，所以引用水文站资料时，必须进行合理的修正，还原到修建工程前的同一基础上，常用水量平衡法、降雨径流相关法进行修正还原。一般来说，只要下垫面条件的变化不是非常显著，可以认为径流系列具有一致性。

7. 在年径流系列的代表性审查中，一般将参证变量长系列与设计变量同期的参证变量系列的同名统计参数相比较，当两者大致接近时，则认为设计变量系列具有代表性。

8.在实测径流量资料中，按一定的原则选取代表年，对灌溉工程只选枯水年为代表年，对水电工程一般选丰水年、平水年、枯水年3个代表年，防洪取丰水年。

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9. 在典型年的选择中，当选出的典型年不只一个时，对灌溉工程，应该选取灌溉需水季节的径流较枯，非灌溉季节的径流量相对比较大的年份。

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在典型年的选择中，当选出的典型年不只一个时，对水电工程，应该选取枯水期较长，径流又较枯的年份。

10.具有短期实测径流资料，必须设法展延年、月、径流资料。

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11.缺乏实测径流资料，采用水位比拟法和参数等值线法。

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12.下墊面对年径流的影响，一方面表现在流域蓄水能力上，另一方面通过对气候条件的改变间接影响年径流量

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第八章

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1.两种防洪标准：

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一是水工建筑物本身防洪标准；二是与防洪对象保护要求有关的防洪区的防洪安全标准

2.设计永久性水工建筑物采用的标准分为：正常运用和非常运用两种情况分别为设计标准和校核标准

3.设计洪水三要素包括设计洪峰流量、不同时段设计洪量及设计洪水过程线

4.推求设计洪水方法有两种类型：由流量资料推求设计洪水和由暴雨资料推求设计洪水。

5.洪水资料分析处理

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（1）洪水样本选取（2）洪水资料的审查和分析（可靠性、一致性、代表性审查）

表2-6-1 水文系列“三性”审查

序号对资料系列采取的措施可靠性一致性代表性1设计站历年水位流量关系曲线的对比分析+--2设计流域自然地理、水利化措施历年变化情况的调查研究-+-3设计流域历史特大洪水的调查考证--+4设计成果的地区协调分析+--5对洪水系列进行插补延长--+6设计站与上下游站平行观测的流量资料对比分析+--7设计流域洪水资料长短系列的统计参数相互对比-+-

洪水资料的代表性，反映在样本系列的统计特性能否代表总体懂得统计特性，一般认为，洪水系列较长，并能包括大、中、小、等各种洪水，则推断该系列代表性较好。

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通过古洪水研究、历史洪水调查、历史文献考证和系列插补延长等加大洪水系列的长度，是提高洪水系列代表性的基本途径。

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