1、工程水文学复习大纲工程水文学复习大纲1.成绩比例成绩比例期末考试期末考试 80%；平时表现平时表现20%2.考试内容：考试内容：判断题判断题10 分分填空题填空题10 分分简答题简答题20 分分选择题选择题30 分分计算题计算题 2-3 题，题，30 分分计算题计算题1）.设计通航水位推算设计通航水位推算2）.波浪推算（浅水变形，气象资料推算，利用波浪推算（浅水变形，气象资料推算，利用 p-III 曲线推算；曲线推算；两种特征波高相互关系两种特征波高相互关系）3）.设计潮位推算设计潮位推算一一 绪论绪论（1）水文循环1地面径流的形成：2地下径流（地下水）的形成：3水文循环：4水的四种运动形式：
2、5地球上的水循环是处于相互平衡状态的；地球上总蒸发量等于地球上降水量；一个闭合流域的多年平均降水量同多年平均径流量和蒸发量的关系处于一个平衡状态。（2）水文学1水文学：2工程水文学：3工程水文学应用范围：（4）水文学研究方法成因法和数理统计二二 河川水文基础知识河川水文基础知识（1）河流1河流形成和分段：河谷；河床；水系；干流；一级支流；注意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 b 上游 c 中游 d 下游 e 河口2河流基本特征（用河流断面，河流长度及河流比降来描述）1）河流断面之横断面（描述径流量大小） ：水位；大断面；河槽；河滩；主槽；单式与复式断面河流断面之纵断面（
3、描述河床沿程变化） ：中泓线2）河流长度：3）河流比降（公式，百分或千分率表示）3山区与平原河流的一般特性1） 山区河流（从流经地，河谷断面，两岸与河心，河床组成理解对比降和流速及水位变幅的影响）2） 平原河流（河流形成过程，各层组成，河谷，比降和流速及水位变幅）（1）流域1）流域；分水线；流域面积；闭合流域及非闭合流域2）流域特征1几何特征：指流域面积和流域形状2自然地理特征：指流域的地理位置和地形（2）径流形成过程1径流和径流形成过程的概念2径流形成过程的四个阶段1） 降水过程（了解它是径流形成主要因素及特征的物理量描述）2） 流域蓄渗过程（了解植物截流，入渗，入渗强度，稳定入渗）3） 坡
4、面漫流过程4） 河槽集流过程（2）影响径流的主要因素1）气象气候因素：主要为降雨和蒸发2）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3）人类活动的影响：包括农业措施，林牧业措施，水利措施（3）河川水文情势1）河川水文情势概念2）主要特点：不重复性，地区性，周期性，模糊性（4）径流的度量单位1）流量 Q：2）径流总量 W：3）径流深 y：4）径流模数 M：5） 径流系数：三三 河川水文测验河川水文测验（1）水文站的分类1）基本站2）实验站3）专用站（2）测站的布设1）测验河段的选择2）基本水文站的布设1布设基线和基本测流段面2布设浮标测流断面和比降断面3设立水准基点和水尺4仪器
5、及工具设置3） 港航勘测中临时水文站布设（2）水位观测1）水位观测设备及其布置1水尺：2自记水位计：（2）水位观测的内容和要求1）水文站的水位观测的内容和要求1观测时段要求：2比降水尺的水位观测要求：3精度要求：4在施测流速，流向和泥沙时，亦需观测基本水尺水位2）港，航测设中的临时水位观测1滩险整治和新建港区的临时水位观测2沿河同步水位观测（3）水位观测资料的整理1）日平均水位计算1算术平均法（适用等时距观测适用等时距观测） ：2面积包围法（适用不等时距观测适用不等时距观测） ：2）逐日平均水位表和日平均水位过程线及日平均历时曲线（3）流量测验之断面测量1）水深测量1用探测器具测深2缆道悬索测
6、深3超声波测深2）起点距测量1起点距概念2方法：断面索观读法和仪器交汇法4） 横断面的绘制（3）流量测验之流速测量和流量计算1）从图 3-5 认识断面流速分布从河岸到河心如何变化，水面以下 0.2 倍和 0.6 倍流速的意义2）流速仪实测流速的方法1流速仪类别：公式形式：各类别适用范围：3）流速仪测流步骤及流量计算1测各垂线上的测点流速2相应水位计算3垂线平均流速计算（表垂线平均流速计算（表 3-5）4部分面积计算5部分面积平均流速计算6部分流量和断面流量计算7其他水利要素计算（4）水位水位-流量关系曲线流量关系曲线1）稳定良好的水位）稳定良好的水位-流量关系曲线（图流量关系曲线（图 3-8）
7、2）不稳定的水位）不稳定的水位-流量关系曲线（关注各影响的特点）流量关系曲线（关注各影响的特点）1洪水涨落影响洪水涨落影响2回水变动影响回水变动影响3河床冲淤影响河床冲淤影响（4）水位水位-流量关系曲线的延长线流量关系曲线的延长线1）水位水位-流量关系曲线高水位延长方法流量关系曲线高水位延长方法1 水位水位面积面积流速关系延长法流速关系延长法： 其实就是间接法其实就是间接法。 确定确定 V， A 与与 H 的关系后的关系后， 用用 Q=A*V求对应高水位求对应高水位 H 的的 Q 值，然后描点延长。值，然后描点延长。2）水位-流量关系曲线低水位延长方法：关键是找断流水位确定断流水位的方法：纵横
8、断面资料确定法，分析法四四 水文统计基础知识水文统计基础知识1）随机变量的概率分布1随机变量随机变量 x 的分布函数及其表示的分布函数及其表示需要注意的是 F（x）=P（X= x）代表 X 大于大于某一取值 x 的概率2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密度函数和密度曲线2）随机变量的分布参数1位置特征参数：均值，众值，中值2离散程度特征参数离散程度特征参数均方差；变差系数均方差；变差系数3）对称程度特征参数）对称程度特征参数偏态系数偏态系数4）几种常见的概率分布曲线）几种常见的概率分布曲线1正态分布（特点和图像）
9、正态分布（特点和图像）2皮尔逊三型曲线（图皮尔逊三型曲线（图 4-14,4-15）学会查表计算：学会查表计算：法一：计算法一：计算 Cv，由附表二查离均系数，由式，由附表二查离均系数，由式 4-19 算模比系数算模比系数 Kp，最后由，最后由 4-20 算结果算结果法二：计算法二：计算 Cv，由，由 Cv 和和 Cs 的倍数关系查附表三得模比系数的倍数关系查附表三得模比系数 Kp，最后由，最后由 4-20 算结果算结果5） 重现期重现期公式：公式：T=1/P;T=/(1-P)6）统计参数估计7）水文频率计算求矩适线法8）相关分析三类关系：完全相关，零相关，相关关系（三类关系：完全相关，零相关，
10、相关关系（第五章第五章 河道工程设计水位及流量推求河道工程设计水位及流量推求1）设计洪水1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2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）3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4同比放大法同比放大法：
11、按同一个倍比放大典型洪水过程的各纵坐标值按同一个倍比放大典型洪水过程的各纵坐标值，从而得到设计洪水过从而得到设计洪水过程线的方法，包括峰控制同比放大法，量控制同比放大法程线的方法，包括峰控制同比放大法，量控制同比放大法5同频率放大法同频率放大法：峰和不同时段洪量分别采用不同倍比使得放大后的设计洪水的峰和峰和不同时段洪量分别采用不同倍比使得放大后的设计洪水的峰和不同时段洪量都符合同一设计累计频率的方法。不同时段洪量都符合同一设计累计频率的方法。2）设计通航水位和设计流量推求通航保证率，设计最高通航水位设计最高通航水位;设计最低通航水位设计最低通航水位掌握历时曲线法和保证频率法推求设计通航水位掌握
12、历时曲线法和保证频率法推求设计通航水位第六章第六章 海浪海浪1)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2按不同标准分类：（1）强制波（风浪风浪，不对称） ，自由波（涌浪涌浪，规则光滑） ，混合浪（风浪与涌浪风浪与涌浪相迭加形成）（2）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，风浪风浪，涌浪涌浪，地震波，船行波） ，长周期波（复原力为重力和科氏力）（3）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（涌浪涌浪接近规则波）（4）长峰波又称二维波：波风线很长，几乎为平行直线，涌浪涌浪
13、短峰波又称三维波：波风线难以辨认，波峰波谷交替出现，风浪风浪（5）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）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）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，水质点有明显位移波速、波长和周期的相互关系（公式）波速、波长和周期的相互关系（公式）2）风况基础知识（1）风的成因：气压梯度力，地转偏向力（科氏力）地转风地转风，离心力（梯度风旋衡梯度风旋衡风风） ，摩擦力（2）风况观测1风速2风向（3）测风资料的整理1结合表 6-4 和图 6-11
14、 理解风向频率玫瑰图的基本画法（1 至 3 年资料）2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3风速高度换算1 近地（海）面处不同高程上风速的比值关系：2 10m 高度处海风与陆风的风速换算：3 风速的时距换算：3）海浪观测1观测项目：海况（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4）海浪要素统计规律1两种特征波及其相互关系两种特征波及其相互关系（1）特征波高
15、的两种表示方法：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可能性；2 部分大波平均波高作为特征波高部分大波平均波高作为特征波高， H1/10 的含义的含义，H1/3 为有效波高为有效波高（2）两种特征波高相互关系：由表）两种特征波高相互关系：由表 6-12 和和 6-14 得：得：H1/3 相当于相当于（H13%） ，H1/10 相当于相当于（H4%） ，H1/100 相当于相当于（H0.4%） 。平均波高为二者的转换媒介平均波高为二者的转换媒介。
16、（会查图（会查图 6-22）（3）对于某一累计频率波高对应的特征周期）对于某一累计频率波高对应的特征周期 ：T1/10 相当于多少相当于多少平均周期，平均周期，T1/3 相当于多少平均周期。相当于多少平均周期。6） 根据海浪观测推算设计波浪根据海浪观测推算设计波浪设计波浪的含义：设计重现期标准（长期）和设计波列累积频率标准设计波浪的含义：设计重现期标准（长期）和设计波列累积频率标准设计波浪的推算一频率分析法设计波浪的推算一频率分析法(应用皮尔逊应用皮尔逊型累积频率曲线推算设计波型累积频率曲线推算设计波浪浪)特大值处理特大值处理利用短期测波资料推算设计波浪，利用短期测波资料推算设计波浪，利用不同
17、坐标转换推算利用不同坐标转换推算7） 根据气象资料推测风浪尺度根据气象资料推测风浪尺度1风场三要素：风速风场三要素：风速 U，风时，风时 t，风距，风距 F2波浪传播和变化的三个阶段3风浪发展的三个状态：风浪发展的三个状态：（1）过渡状态：受风时限制过渡状态：受风时限制（2）定长状态：受风场大小限制定长状态：受风场大小限制（3）充分成长状态：受风速限制充分成长状态：受风速限制4判断风浪状态的标准判断风浪状态的标准（1）最小风时最小风时：U 一定一定，给定给定 F 时时，TTmin 时处定长状态时处定长状态，风风浪推算时取浪推算时取 Tmin 作为计算风时。作为计算风时。（2）最小风距最小风距：
18、U 一定一定，给定给定 T 时时，若若 FFmin 时处过渡态时处过渡态，风风浪推算时取浪推算时取 Fmin 作为计算风距作为计算风距（3）U 越大，越大，Tmin 和和 Fmin 就越大。就越大。5风场要素的确定：计算风速的确定、计算风距的确定；计算风时的确定风场要素的确定：计算风速的确定、计算风距的确定；计算风时的确定6外海风浪要素的确定中掌握图外海风浪要素的确定中掌握图 6-51 这种查表法这种查表法注意：注意：1.图图 6-51 各线代表什么，各线代表什么，2.过渡状态看过渡状态看 U 和和 T 的交点，定常状态看的交点，定常状态看 U 和和 F的交点的交点7水深变浅引起的波浪变形水深
19、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）进入浅水初期进入浅水初期，波高略有减小波高略有减小，当进入当进入 d/Lo0.163 的区域后的区域后，波高逐渐增大波高逐渐增大，超过深水波高直至破碎，了解超过深水波高直至破碎，了解 177 页例题页例题8波浪折射中图波浪折射中图 6-60 和和 6-63 重要重要9近岸波浪的破碎：崩波型，卷波型，坍滚型，激散型近岸波浪的破碎：崩波型，卷波型，坍滚型，激散型掌握：波浪浅水变形的计算掌握：波浪浅水变形的计算第七章第七章 潮汐潮汐1.潮汐变化规律：周日不等，半月不等，周月不等，周年
20、不等，多年不等潮汐变化规律：周日不等，半月不等，周月不等，周年不等，多年不等2.潮汐预报：推求任意时刻的潮高和任意潮高的潮时潮汐预报：推求任意时刻的潮高和任意潮高的潮时3.基准面（重点基准面（重点） ：平均海平面；理论深度基准面；潮高基准面；当地筑港零点：平均海平面；理论深度基准面；潮高基准面；当地筑港零点4.设计潮位推算：设计潮位推算：设计高、低水位：设计高、低水位：潮位历时累积频率曲线潮位历时累积频率曲线高潮或低潮的累积频率曲线高潮或低潮的累积频率曲线乘潮水位：乘潮水位：5.极端高、低水位的推算：采用耿贝尔曲线极端高、低水位的推算：采用耿贝尔曲线资料短缺情况下潮位的推算资料短缺情况下潮位的推算
