水文与水利水电规划重点

绪论

第一节 水资源及其开发利用

水资源的含义

1.广义的水资源：是指地球水圈内的水，它以气态、固态和液态等形式存在和运动着。

2.狭义的水资源：从狭义角度讲，水资源是指在目前的经济技术条件下，可供人们开发利用的淡水量；是在一定时间内可以得到回复和更新的动态量。

我国水资源的特点

（一）水资源总量多，但人均、亩均占有量少

（二）水资源地区分布不均匀，水土资源配置不均衡

（三）水资源年际、年内变化大，水旱灾害频繁

（四）水土流失和泥沙淤积严重

（五）天然水质好，但人为污染严重

第二节 水文现象及其研究方法

（一）水文现象的确定性→成因分析法

（二）水文现象的随机性→数理统计法

（三）水文现象的地区性→地区综合法

第一章 水分循环及径流

第一节 水分循环

地球上的水分部

水圈内全部水体总储存量达13.86亿km3；海洋水量为13.38亿km3;陆地水量为0.48亿km3,且淡水量仅有0.35亿km3。

水分循环

水分不断交替转移的现象称为水分循环，也叫水文循环，简称水循环。

水分循环的分类

①大循环：是指海洋与陆地之间的水分交换过程（海陆循环） ②小循环：是指海洋或陆地上的局部水分交换过程（海海循环或陆陆循环）

形成水分循环的原因

①内因：水在常态下有固、液、汽三种状态，且在一定条件下可以相互转换。

②外因：太阳的辐射作用和地心引力。

③其它原因：陆地的地形、地质、土壤、植被等条件。

第二节 河流与流域

河流的组成

由流动的水体和容纳水流的河槽两个要素构成。河槽也称河床，流动的水体称为广义的径流。

河流按其流经区域的自然地理和水文特点划分为

河源、上游、中游、下游及河口。

水系

①定义：由干流与各级支流所构成脉络相通的泄水系统称为水系、河系或河网。

②分类：扇形水系、羽状水系、平行水系和混合水系。 上中下游的地貌和水文特点

①上游：直接连接河源，一般落差大、水流急，水流的下切能力强，多急流、险滩和瀑布；

②中游：坡降变缓，下切能力减弱，河道有弯曲，河床较为稳定，并有滩地出现；

③下游：一般进入平原，坡降更为平缓，水流缓慢，泥沙淤积，常有浅滩出现，河流多汊。

内陆河

内陆地区有些河流最终消失在沙漠之中，没有河口，称为内陆河。 河流的横断面

河段某处垂直于水流方向的断面称为横断面，又称过水断面。 河道纵比降

单位河长的河床落差称为河道纵比降。

流域

河流某一断面以上的集水区域称为河流在该断面的流域。 分水线

流域的边界为分水线，即实际分水岭山脊的连线。

闭合流域

当地面分水线与地下分水线完全重合时，该流域称为闭合流域。 流域的几何特征

①流域面积→求积仪或数方格

②流域长度：是指流域几何中心轴的长度。

③流域平均宽度B：是指流域面积与流域长度的比值，即：B=F/Lf ④流域形状系数Kf ：Kf=B/Lf=F/Lf2 , Kf1时，流域为扁形。

流域下垫面因素

地理位置、气候条件、地形特征、地质构造、土壤性质、植被、湖泊、沼泽等。

第三节 降水

降水

是指空气中的水汽以液态或固态形式从大气到达地面的各种水分的总称。

气团

在气象上，把水平方向物理性质（温度、湿度、气压等）比较均匀的大块空气叫气团。

降雨的形成条件

①空气中要有一定量的水汽；

②空气要有动力上升冷却；

③空气中要有凝结核。

降雨的分类

①锋面雨：ⅰ.冷锋雨：一般强度大、历时短、雨区范围小； ⅱ.暖锋雨：一般强度小、历时长、雨区范围大。

②地形雨：一般随高程的增加而增大，其降雨历时较短，雨区范围不大。

③对流雨：常发生在夏季酷热的午后，其特点时强度大、历时短、降雨面积分布小，常伴有雷电，故又称雷阵雨。

④台风雨：是由热带海洋上的风暴带到大陆来的狂风暴雨。 (锋面雨和台风雨对我国河流洪水影响较大)

降雨量P/H

是指在一定时段内降落在单位水平面积上的雨水深度，单位用mm表示。

降雨历时

是指一场降雨从开始到结束所经历的时间，常以h为单位。 降雨强度i

是指单位时间内的降雨量，单位常以mm/min或mm/h计。 降雨量过程线

表示降雨量随时间变化的特性，常用降雨量柱状图（或叫雨量直方图）和降雨量累积曲线表示。

流域面平均雨量的计算方法

①算术平均法；

②泰森多边形法：三角形三条边的垂直平分线交于一点。

③等雨量线法

④降雨点面关系法

第四节 蒸发与下渗

蒸发E

是指水由液态或固态转化成气态的物理变化过程。

蒸发的类别

下渗的物理过程

第一阶段：渗润阶段（分子水）；

第二阶段：渗漏阶段（毛管水和重力水）；

第三阶段：渗透阶段（重力水）。

第五节 径流

地面径流

降雨产生的一部分水量以坡面漫流的形式流入河槽形成径流，称为地面径流。

径流量（也称产流量）

地面径流

径流量 壤中流

浅层地下径流

损失量

①降雨量与径流量之差称为损失量。

②主要包括：下渗量、植物截留量、填洼量和雨期蒸散发量等。 基本的产流方式：

超渗产流和蓄满产流。

流域汇流分类

①坡面汇流：是指降雨产生的各种径流由坡地表面、饱和土壤孔隙及地下水库中分别注入河网（水系），引起河槽（床）中水量增大、水位上升的过程。

②河网汇流：汇入河网的水流，沿着河槽继续下泄，便是河网汇流过程。

径流的表示方法及单位

① 流量Q：单位时间内通过留有某一断面的水量，单位为m3/s。 ② 径流量W：一定时段内通过河流某一断面的水量，常用单位m3或万m3等。W=QT

③ 径流深Y=W/1000F.

④ 径流模数M=Q/F

⑤ 径流系数α=Y/HF

第二章 水文资料的收集

第一节 水文测站

水文测站分类

① 基本站：基本站是综合国民经济各方面的需要，由国家统一规划建立的永久性测站。又可分为流量站、水位站、雨量站、泥沙站等。

② 试验站：是为了深入研究某些水文现象们探讨一些特殊问题而设立的测站。

③ 专用站

水文测站的设立

（一）选择测验河段

测验河段应满足两个基本条件：①必须满足设站的目的和要求，这一条件规定了测验河段要在站网规划规定的河段范围内选择：②便于进行水文测验和水文资料整编，同时保证成果有精度。 注意：对于山区河流，在保证测验工作安全的前提下，尽可能选在急滩、石梁、卡口等的上游处，一般设置在建筑物的下游，并且要避开水流紊动的影响。

（二）布设测验断面

测验断面分为：

基本水尺断面、流速仪测流断面、浮标测流断面和比降断面。

（三）布设基线

第二节 降水与政法的观测

人工雨量筒观测

常用两段制（每日8时、20时）观测，雨季采用四段制（每日8时、14时、20时、2时）、八段制（每日8时、11时、14时、17时、20时、23时、2时、5时）。

自计雨量筒（无人情况下）

多采用虹吸式自计雨量计或翻斗式自计雨量计。（但自计雨量计不能直接用来测量降雪过程）

水面蒸发观测仪

E-601型蒸发器（记住）

第三节 水位观测与资料整理

水位

水体某时刻的自由水面相对于某一固定高度基面（青岛的黄海基面）的高度称水位，单位为m.

水位观测的观测设备

人工水尺和自计水位计

第四节 流量测验与资料整理

过水断面测量主要包括

测量水深、起点距及水位

流速仪的种类

旋杯式流速仪和旋浆式流速仪

垂线平均流速计算

一点法：vm=v0.6

二点法：vm=1/2（v0.2+v0.8）

三点法：vm=1/3（v0.2+v0.6+v0.8）

第三章 水文统计的基本方法

第二节 概率、频率、重现期

重现期

是指某事件在长期过程中平均是多少年出现一次，称为“多少年一遇”，用T表示。

① 在研究暴雨洪水时，一般设计频率p50%，其重现期T=1/1-p（年）

第三节 随机变量及其频率分布

随机变量的统计参数

① 算术平均数：又称均值，它表示样本系列的平均情况，反映系列总体水平的高低。

② 变差系数

∑（ki-1）3

③偏差系数Cs= n-1

第四节 样本审查与相关分析

样本资料的质量主要反映在：

① 可靠性：受到破坏后只能删除或抛弃；

② 一致性：受到破坏后应进行还原计算。

③ 代表性：一般样本容量越大，抽样误差越小，也就表明样本的代表性越高；当样本代表性差时，需将样本进行系列扩展延长，插补展延。

变量之间的关系

完全相关、零相关、统计相关。

★相关图解法

将相关点（xi,yi）点在方格纸上，以经过均值（x,y）为控制点目测一条直线，并求出其表示的函数y=a+bx,式中，a表示直线的纵截距，b表示直线的斜率。

★ 相关计算法（P79例3-6）

先求出系列均方差σxσy,再计算相关系数r=Σ（kxi-1）(kyi-1)/Σ(kxi-1)Σ(kyi-1).，再求b=rσy/σx ,a=y均值-x均值*b

第五节 频率计算（重要）

经验频率曲线

在专用的频率格纸上点绘经验点，其绘制步骤如下：

① 将样本细聊系列由大到小排序；

② 计算各值的经验频率（累积频率），p=m/n+1 ×100%； ③ 在频率格纸上点绘经验点；

④ 目估过点群中心绘制经验频率曲线。

理论频率曲线

① 设计值xp=Kp*x均值=（ΦpCV+1）x均值（Kp和Φp需查表）；

② 在频率格纸上点绘点（p，xp），并画出光滑的曲线即可。

现行频率计算方——适线法

三个统计参数对P-Ⅲ型频率曲线的影响

① Cv值：Cv值越大，曲线越陡，Cv值越小，曲线越缓；

② X均值：X均值增大，曲线升高，X均值减小，曲线下降。 ③ Cs值：Cs值增大时，曲线变弯，Cs=0时，曲线变成一条直线。

第四章 年径流和多年平均输沙量的计算

第一节 概述