《工程水文學(xué)》(第4版)第1章 緒論

1、工程水文學(xué)工程水文學(xué) (Engineering Hydrology)安徽水電學(xué)院水文與水資源專業(yè)教研室安徽水電學(xué)院水文與水資源專業(yè)教研室二二一五年二月一日一五年二月一日內(nèi)容提要內(nèi)容提要第第1 1章章 緒論緒論 第第2 2章章 流域徑流形成過程流域徑流形成過程 第第3 3章章 水文信息采集與處理水文信息采集與處理 第第4 4章章 流域產(chǎn)流與匯流計(jì)算流域產(chǎn)流與匯流計(jì)算 第第5 5章章 水文預(yù)報(bào)水文預(yù)報(bào)第第6 6章章 水文統(tǒng)計(jì)水文統(tǒng)計(jì)第第7 7章章 設(shè)計(jì)年徑流分析設(shè)計(jì)年徑流分析第第8 8章章 由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水第第9 9章章 由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水第第

2、1010章章 排澇水文計(jì)算排澇水文計(jì)算 工程水文學(xué)工程水文學(xué) (Engineering Hydrology)二二一五年二月一日一五年二月一日一、水循環(huán)一、水循環(huán) （一）水循環(huán)的定義（一）水循環(huán)的定義 地球上的液態(tài)和固態(tài)水在太陽輻射作用下蒸發(fā)而變成水汽，氣態(tài)水被上升氣流帶離地面，并在空中飄移，在適當(dāng)條件下又凝結(jié)成固態(tài)或液態(tài)水降落到地面，在重力作用下由高向低流動。 地球上各種水體通過這種不斷的蒸發(fā)、水汽輸送、冷凝降落、下滲、形成徑流的往復(fù)循環(huán)的過程稱為水循環(huán)水循環(huán)，也稱水文循環(huán)水文循環(huán)。 第第1章章 緒緒 論論111385圖示1 水循環(huán)示意圖 （二）形成水循環(huán)的成因（二）形成水循環(huán)的成因 形成水循

3、環(huán)的外因是太陽輻射和地心引力太陽輻射和地心引力，內(nèi)因是水水的物理性質(zhì)的物理性質(zhì)“可在自然環(huán)境中完成三態(tài)轉(zhuǎn)化可在自然環(huán)境中完成三態(tài)轉(zhuǎn)化”。 （三）水循環(huán)的分類（三）水循環(huán)的分類 按水文循環(huán)過程的整體性與局部性，分為大循環(huán)和小循環(huán)。海陸間的水分交換過程，稱為大循環(huán)大循環(huán)或外循環(huán)外循環(huán)。由陸地到陸地或海洋到海洋的局部水文循環(huán)稱為小循環(huán)小循環(huán)或內(nèi)內(nèi)循環(huán)循環(huán)。按照水文循環(huán)研究尺度的不同，分為全球水文循環(huán)全球水文循環(huán)、流域或區(qū)域水文循環(huán)流域或區(qū)域水文循環(huán)和水水土壤土壤植物系統(tǒng)水文循環(huán)植物系統(tǒng)水文循環(huán)三種。 （四）水循環(huán)的影響因素（四）水循環(huán)的影響因素 1 1、氣象因素：、氣象因素：如溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、濕度

4、等，起主導(dǎo)作用； 2 2、自然地理?xiàng)l件：、自然地理?xiàng)l件：如地形、地質(zhì)、土壤、植被等； 3 3、地理位置：、地理位置：經(jīng)緯度； 4 4、人類活動：、人類活動：包括各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水利工程、城市建設(shè)等。 （五）水循環(huán)的作用（五）水循環(huán)的作用 水循環(huán)是地球上最重要、最活躍的物質(zhì)循環(huán)之一，它對自然環(huán)境的形成、演化和人類的生存產(chǎn)生巨大的影響。 1 1、直接影響氣候變化。、直接影響氣候變化。云、雨、閃電；濕潤、干燥。 2 2、改變地表形態(tài)。、改變地表形態(tài)。溝溪江河、沖積平原、海洋、巖溶等。 3 3、形成再生資源。、形成再生資源。淡水資源和水能資源等。 廣義：水資源水資源是指地球表層可供人類利用的水。 狹義：

5、在一般情況下，水資源水資源是指陸地上每年能夠得到恢復(fù)和補(bǔ)充并可供人們利用的淡水，是陸地上由大氣降水補(bǔ)給的各種地表和地下淡水水體的動態(tài)水。 大氣中的水汽，地面上的江河、湖沼、海洋和地下水等，統(tǒng)稱為水體水體。 水資源的特征包括水量水量、水質(zhì)水質(zhì)、水能水能、水域水域。二、水資源二、水資源 全球陸地上多年平均年降水量約為800mm800mm，中國為628mm628mm，其中轉(zhuǎn)換為江河年徑流量的水量折合水深284mm284mm。我國水資源量僅次于巴西、前蘇聯(lián)、加拿大、美國及印尼，居世界第六位第六位。但因?yàn)槿丝诒姸?，只有世界人均占有量?/41/4。耕地平均分?jǐn)偹繛槭澜缙骄鶖?shù)的3/43/4。二、水資源二

6、、水資源海海 洋洋水水 庫庫河河 流流冰冰 山山積積 云云冰冰 川川 水災(zāi)害水災(zāi)害是指由于天然來水時(shí)空分布不均，不能滿足人們正常生活和發(fā)展的要求，會造成一些地區(qū)的洪水、干旱、水環(huán)境惡化等自然災(zāi)害。 洪水洪水是由于暴雨、融雪、風(fēng)暴潮、水庫潰壩等引起江河流量迅速增加、水位急劇上漲的現(xiàn)象。 干旱干旱是指水分的收與支或供與求不平衡形成的水分短缺現(xiàn)象，干旱引起水資源短缺會造成工農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，影響人們正常生活。 水環(huán)境惡化水環(huán)境惡化是人類社會對水資源的過度開發(fā)利用、缺乏有效保護(hù)造成的后果。三、水災(zāi)害三、水災(zāi)害洪水洪水內(nèi)澇內(nèi)澇潰堤潰堤河塘河塘湖泊湖泊河流河流河流污染河流污染污水排放污水排放太湖藍(lán)藻太湖藍(lán)藻 水量

7、平衡原理水量平衡原理根據(jù)物質(zhì)不滅定理，在水文循環(huán)過程中，對任一區(qū)域（或水體）、任一時(shí)段內(nèi)輸入水量與輸出水量之差等于其蓄水量的變化量。 1 1、水量平衡方程、水量平衡方程 2 2、全球水量平衡方程：、全球水量平衡方程： 3 3、流域水量平衡方程：、流域水量平衡方程：四、水量平衡方程四、水量平衡方程12WWWoIgllololoWWWEEPP)(glWEPWqRRERRPgosogIsI)( 水文學(xué)水文學(xué)(Hydrology)(Hydrology)是研究自然界各種水體（大氣水、地表水、地下水）的存在、分布及循環(huán)變化規(guī)律，水體的物理化學(xué)性質(zhì)，以及水體與環(huán)境的相互作用和影響，包括與生物特別是人類的相互

8、作用和影響的一門學(xué)科。 按照基礎(chǔ)理論與應(yīng)用分為：水文學(xué)原理和應(yīng)用水文學(xué)應(yīng)用水文學(xué)。按照研究方法分為：系統(tǒng)水文學(xué)、動力水文學(xué)、隨機(jī)水文學(xué)、水文測驗(yàn)學(xué)等。根據(jù)研究對象，分為：河流水文學(xué)、湖泊水文學(xué)、水文氣象學(xué)、陸地水文學(xué)、海洋水文學(xué)、地下水水文學(xué)、生態(tài)水文學(xué)等。根據(jù)服務(wù)范疇分為：工程水工程水文學(xué)文學(xué)、農(nóng)業(yè)水文學(xué)、城市水文學(xué)等。五、水文學(xué)的概念五、水文學(xué)的概念 工程水文學(xué)工程水文學(xué)屬于陸地水文學(xué)范疇，它是針對涉水工程的性質(zhì)和需求，將水文學(xué)的基本理論和方法應(yīng)用于工程建設(shè)與管理的一門技術(shù)學(xué)科。工程水文學(xué)的主要內(nèi)容包括： “水文學(xué)原理水文學(xué)原理 ” ”篇：篇：第1章 緒論、第2章 流域徑流形成過程、第4章

9、 流域產(chǎn)流與匯流計(jì)算?！八臏y驗(yàn)學(xué)水文測驗(yàn)學(xué)”篇：篇：第3章 水文信息采集與處理?！八念A(yù)報(bào)水文預(yù)報(bào)”篇：篇：第5章 水文預(yù)報(bào)?！八慕y(tǒng)計(jì)學(xué)水文統(tǒng)計(jì)學(xué)”篇：篇：第6章 水文統(tǒng)計(jì)?！八乃乃?jì)算利計(jì)算”篇：篇：第7章 設(shè)計(jì)年徑流分析及徑流隨機(jī)模擬、第8章 由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水、第9章 由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水。六、工程水文學(xué)的任務(wù)及內(nèi)容六、工程水文學(xué)的任務(wù)及內(nèi)容 水文現(xiàn)象水文現(xiàn)象是一種自然現(xiàn)象，例如：降水、蒸發(fā)、徑流和下滲等。它的發(fā)生和發(fā)展往往具有必然性也具有偶然性。 水文現(xiàn)象的基本規(guī)律包括確定性規(guī)律確定性規(guī)律和隨機(jī)性規(guī)律隨機(jī)性規(guī)律。 確定性規(guī)律確定性規(guī)律表示水文現(xiàn)象形成的內(nèi)在因果關(guān)系，確定的成因和條件將對應(yīng)于確定的結(jié)果； 隨機(jī)性規(guī)律隨機(jī)性規(guī)律反映水文現(xiàn)象的偶然性及不確定性。七、水文現(xiàn)象及其基本規(guī)律七、水文現(xiàn)象及其基本規(guī)律 （1 1）成因分析法）成因分析法 根據(jù)水文過程形成的機(jī)理，定量分析水文現(xiàn)象與其影響因素之間的成因關(guān)系，并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)物理方程。 （2 2）地理綜合法）地理綜合法 依據(jù)水文現(xiàn)象所具有的地區(qū)性和地帶性分布特征，綜合氣候、地質(zhì)、地貌、土壤、植被等自然地理要素，分析水文要素的地理分布規(guī)律，利用已有的的水文資料建立地區(qū)性經(jīng)驗(yàn)公式，繪制水文特征等值線圖。八、工程水文學(xué)的研究方法八、工程水文學(xué)的