工程水文學(xué)-簡答

1?工程水文的研究內(nèi)容：設(shè)計年徑流的推求，設(shè)計洪水的推求，流域產(chǎn)流與江流的推求，洪水預(yù)報。方法：成因分析法，數(shù)理統(tǒng)計法，配線法，地區(qū)綜合法。河流的參數(shù)：水系，干流和支流；水系形態(tài)；河槽和河道斷面；河段；河流長度；河道的縱比降；河網(wǎng)密度；河流彎曲系數(shù)。流域的參數(shù)：流域面積；流域長度；流域形狀系數(shù)；流域自然地理特征。河川徑流的組成：莖流，即地下水徑流；通過土壤中通道，大的空隙和滲流層的快速表層流，即壤中流或表層流；飽和層坡面流，包括不透水地面和暫時飽和的土層或者在水道附近經(jīng)常處于飽和狀態(tài)的地面上產(chǎn)生的坡面流或稱地表徑流。隨機試驗與隨機變量的關(guān)系：一個隨機試驗對應(yīng)著一個隨機變量，隨機變量的取值與隨機試驗的結(jié)果對應(yīng)，當(dāng)隨機變量取不同值時表示不同的隨機試驗。單位線推求步驟：1）選用流域?qū)崪y暴雨資料。2）對實測的徑流過程線進(jìn)行地下徑流分割，求出相對應(yīng)的地面徑流和地面徑流深。3）根據(jù)流域上不同雨量站實測降雨過程求出流域面降雨過程，在通過流域產(chǎn)流分析計算，得到流域與實測地面徑流過程對應(yīng)的地面凈雨過程。4）應(yīng)用兩個基本假定，推求流域的單位線。5）對得道的單位線進(jìn)行必要的修正，使單位線的徑流量與流域上10mm的凈雨量相等并光滑無突變。6）取多次暴雨徑流資料，分析得出多條單位線，取平均值作為設(shè)計依據(jù)。方法：縮放發(fā)；分析法。單位線的應(yīng)用：求出需要時段長度的單位線以后，就可以依據(jù)單位線的倍比假定，先求出各時段凈雨所產(chǎn)生的地面徑流過程，再應(yīng)用疊加假定求得流域出口總的設(shè)計地面徑流過程。設(shè)計洪水3要素：洪峰流量，洪水流量，洪水過程。典型過程線的選擇原則：1）選擇峰量大的實測洪水過程線。2）曲型洪水過程應(yīng)具有一定的代表性。3）從防洪后果考慮，應(yīng)選擇對工程安全較為不利的曲型。曲型洪水過程線的放大：1）同比放大法2）同頻放大法經(jīng)驗頻率曲線和理論頻率曲線區(qū)別：1）理論頻率曲線過每一個點，經(jīng)驗過點群中間2）經(jīng)驗基于資料而定，理論基于總體參數(shù)得道水文資料的審查：1）資料的可靠性審查2）資料的一致性審查3）資料的代表性審查。代表年的選擇原則：1）選取年徑流量與設(shè)計值相接近的年份2）選取對工程不利的年份。參證流域的選擇原則：1）參證流域應(yīng)具有長期實測徑流資料，且代表性較好。2）參證流域與設(shè)計流域必須屬于同一氣候區(qū)，且下墊面條件相似3）參證流域與設(shè)計流域面積不能相差太大，最好不超過15%蓄滿產(chǎn)流模式下產(chǎn)流計算方法：1）降雨徑流相關(guān)圖法2）流域蓄水容量曲線法。超滲產(chǎn)流的基本原理：指一次降雨過程中的下滲水量，不易滿足流域的缺水量，但當(dāng)降雨強度不大于下滲強度時，會產(chǎn)生地面徑流，這產(chǎn)流模式稱為超滲產(chǎn)流。直接法推求設(shè)計暴雨量：1）暴雨資料的收集、審查、插補與延長2）設(shè)計流域面雨量的插補展延3）暴雨資料的統(tǒng)計選擇4）特大值的處理5）面雨量頻率計算6）求設(shè)計暴雨過程7）設(shè)計面暴雨量計算成果的合理性檢查。間接法推求設(shè)計暴雨量：1）設(shè)計點暴雨量的計算2）設(shè)計面暴雨量的計算。由實測資料選擇典型暴雨時，應(yīng)遵循的原則：1）所選典型暴雨過程應(yīng)是設(shè)計條件下比較容易發(fā)生的，從兩方面考慮：1、從雨量上，應(yīng)使典型暴雨的雨量接近設(shè)計暴雨的雨量2、要使選擇典型暴雨的雨峰個數(shù)，主雨封位置和實際雨歷時是大暴雨中常見的2）所選的曲型暴雨應(yīng)是對設(shè)計的工程不利的，主要包括1、雨量化比較集中2、主雨封比較靠后。小流域設(shè)計暴雨計算的特點：1）往往無暴雨資料，計算簡便。2）用暴雨資料推求3）設(shè)計暴雨空間變化不大，以點雨量代替面雨量4）只需求設(shè)計洪峰流量（不需要計算3要素）5）考慮設(shè)計暴雨的降雨時段長度為小流域的匯流時間Z，設(shè)計暴雨的損失量按常數(shù)值考慮，其強度為M，而且不考慮地下凈雨和地下徑流。流域平均降水量計算的計算方法：1）算數(shù)平均法。1、 P為流域平均降水量，Pi為各站同期降水量，n為測站數(shù)。2、此法適用于流域內(nèi)地形起伏不大，雨量站網(wǎng)分布均勻且比較稠密的地區(qū)。2）泰森多邊形法。1、 F為流域總面積fi為各多邊形面積n為多邊形個數(shù)。2、此法適用于雨量站分布不均勻的流域。3、步驟：a、將相鄰雨量站用直線連接而成若干個多邊形。b、對每個三角形各邊做垂直平分線，這些線和流域邊界線將流域分成若干個多邊形，每個多邊形內(nèi)有一個雨量站。C、此雨量站測得的降水量代表多邊形面積上的平均降水量。3）等量降水量法。1、fi為各相鄰等降水量線間的距離n為等降水線間的面積快數(shù)。2、此法需足夠數(shù)量的雨量站才能繪出反映實際降水空間分布的等水量線、20..經(jīng)驗頻率曲線的繪制步驟：1）將逐年實測的年最大洪峰流量填入表中1、2欄。2）將年最大洪峰流量按大小遞減次序重新排列，填入表中第4欄，第3欄為序號欄，自上而下1，2……3）按數(shù)學(xué)期望公式分別計算頻率P=m/n+1*100%，填入第5欄。4）以第4欄的Qm為縱坐標(biāo)，以第5欄的P為橫坐標(biāo)，在頻率格紙上點繪經(jīng)驗頻率點，然后徒手目估通過點群中間連成一條光滑曲線，既為該站的年最大洪峰流量經(jīng)驗頻率曲線。5）根據(jù)工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)指定的頻率值，在曲線上查出所需的水文數(shù)據(jù)。配線法步驟：1）繪制經(jīng)驗頻率曲線2）用矩法初估總體統(tǒng)計參數(shù)Q,Cv,Cs=nCv。3）繪制理論頻率曲線4）配線（調(diào)動理論頻率曲線，使理論頻率曲線很好的附上經(jīng)驗頻率曲線）5）得到總體統(tǒng)計參數(shù)的估值，得到指定頻率的水文變量特征值。統(tǒng)計參數(shù)對理論頻率曲線形狀的影響：1）均值X對理論頻率曲線的影響：1、X大的位于上方。2、X大的比較陡。2）變差系數(shù)Cv對頻率曲線的影響：1、當(dāng)Cv=0時，說明隨機變量的取值都等于均值，故頻率曲線即為K=1的一條水平線2、當(dāng)Cv越大說明隨機變量相對于均值越離散，因而頻率曲線將越偏離K=1的水平線3、隨著Cv的增大，頻率曲線的偏離程度也隨之增大，顯得越來越陡。3）偏態(tài)系數(shù)Cs對頻率曲線的影響：1、正偏情況下，Cs越大時，均值對應(yīng)的頻率越小，頻率曲線的中部越向左偏且上段越陡2、當(dāng)Cs=0時，頻率曲線變成一條直線。計算設(shè)計洪水的步驟：1）資料審查2）選樣。選樣原則：1、樣本容量與實測的年限一致2、應(yīng)遵循隨機獨立的原則，選取每年的最大值。3）資料的插補與延長4）特大洪水的處理5）PIII曲線作為曲線線形6）作經(jīng)驗頻率曲線7）估計總體統(tǒng)計參數(shù)8）作理論頻率曲線9）結(jié)果的合理性檢驗流域平均降水量計算的計算方法：1） 算數(shù)平均法。1、P為流域平均降水量，Pi為各站同期降水量，n為測站數(shù)。2、此法適用于流域內(nèi)地形起伏不大，雨量站網(wǎng)分布均勻且比較稠密的地區(qū)。2）泰森多邊形法。1、 F為流域總面積fi為各多邊形面積n為多邊形個數(shù)。2、此法適用于雨量站分布不均勻的流域。3、步驟：a、將相鄰雨量站用直線連接而成若干個多邊形。b、對每個三角形各邊做垂直平分線，這些線和流域邊界線將流域分成若干個多邊形，每個多邊形內(nèi)有一個雨量站。C、此雨量站測得的降水量代表多邊形面積上的平均降水量。3）等量降水量法。1、fi為各相鄰等降水量線間的距離n為等降水線間的面積快數(shù)。2、此法需足夠數(shù)量的雨量站才能繪出反映實際降水空間分布的等水量線、蓄滿產(chǎn)流模式：如果以知流域蓄水量為Wm，假設(shè)一場降雨的前期影響雨量為Pa，蓄滿產(chǎn)流模式認(rèn)識降雨首先需要使流域的蓄水量從Pa達(dá)到Wm，流域蓄滿后的降雨完全產(chǎn)流而且總徑流量包括地面徑流和地下徑流兩部分。蓄滿產(chǎn)流模式下產(chǎn)流計算方法：1）降雨徑流相關(guān)圖法2）流域蓄水容量曲線法。超滲產(chǎn)流的基本原理：指一次降雨過程中的下滲水量，不易滿足流域的缺水量，但當(dāng)降雨強度不大于下滲強度時，會產(chǎn)生地面徑流，這產(chǎn)流模式稱為超滲產(chǎn)流。水文資料的審查：1）資料的可靠性審查2）資料的一致性審查3）資料的代表性審查。代表年的選擇原則：1）選取年徑流量與設(shè)計值相接近的年份2）選取對工程不利的年份。參證流域的選擇原則：1）參證流域應(yīng)具有長期實測徑流資料，且代表性較好。2）參證流域與設(shè)計流域必須屬于同一氣候區(qū)，且下墊面條件相似3）參證流域與設(shè)計流域面積不能相差太大，最好不超過15%流域的參數(shù)：流域面積；流域長度；流域形狀系數(shù)；流域自然地理特征洪水要素：洪峰流量Qm，洪量W，洪水過程特大洪水：比系列中的一般洪水大得多的稀遇洪水，它可以出現(xiàn)在實測資料系列中，也可以經(jīng)實地調(diào)查或文獻(xiàn)考證獲得。典型洪水過程線的選擇原則：峰高最大；有代表性；對工程不利的年份。典型洪水過程線的放大：同倍比放大法：同頻率放大法。洪水場次劃分：如果沒有降到漲洪起始點又開始漲洪則算一次洪水。降雨場次劃分一定要與洪水場次劃分相對應(yīng)。面流與基流的劃分：地下徑流標(biāo)準(zhǔn)退水曲線比較穩(wěn)定；次洪水總徑流深計算；面流，基流劃分（水平分割，斜線分割）流域蓄水容量：流域上單位面積的蓄水量Wm＜流域各點需水量。降雨分類：對流雨；地形雨；峰面雨；氣旋雨。峰面參數(shù)：冷峰；暖峰；準(zhǔn)靜止峰。降雨參數(shù)：降雨量；降雨歷時；降雨強度；降雨面積；暴雨中心。蒸發(fā)的分類：水面蒸發(fā)；土壤蒸發(fā)；植物蒸發(fā)。蒸發(fā)能力：在充分供水條件下，某蒸發(fā)面的蒸發(fā)量。下滲率：單位面積單位時間上滲入土壤中的水量?；炯俣ǎ耗骋活l率的暴雨產(chǎn)生同一頻率的洪水。設(shè)計暴雨：工程所在斷面以上流域的與設(shè)計洪水同頻率的面暴雨，包括不同時段的設(shè)計面暴雨深和暴雨過程。小流域設(shè)計洪水計算的特點：缺少水文實測數(shù)據(jù)；由暴雨來推求設(shè)計洪水；空間分布均勻，可以以點代面；只需計算洪峰流量不需計算洪水過程洪量。流域的產(chǎn)流模式：蓄滿產(chǎn)流模式；超滲產(chǎn)流模式。水文現(xiàn)象的基本規(guī)律：周期性；地區(qū)性；隨機性。降雨的關(guān)系曲線：1） 降雨過程線：降雨在時間上的變化情況。2） 降雨量累計曲線：總降雨量與降雨歷時的關(guān)系。3） 雨強歷時曲線。4） 面深曲線。水文：是關(guān)于自然界水體的存在、運移以及轉(zhuǎn)化規(guī)律得學(xué)科。水體：指以一定形態(tài)存在于自然界中的水的總稱。水文循環(huán)：在自然因素和人類活動得影響下，地球上各種形態(tài)得水處于不斷的運動與轉(zhuǎn)化之中，其中主要表現(xiàn)形式為蒸發(fā)、降水、入棒和徑流等，這個過程周而復(fù)始形成了水文循環(huán)。水量平衡：地球上任一區(qū)域，在一定時段內(nèi)進(jìn)入的水量與輸出的水量之差等于該區(qū)域內(nèi)的蓄水量變化，這一關(guān)系稱為水量平衡。河流：地表水在重力作用下沿著陸地表面上的曲線凹地流動，依其水量的大小可分為江、河、溪、溝、澗等，其間無精確分界，統(tǒng)稱為河流。流域：一條河留戀接受不給的區(qū)域稱為該河流的流域。水系：流域內(nèi)各水流路線與流域內(nèi)的湖泊、海洋彼此相連組成一個脈絡(luò)相同的龐大系統(tǒng)，稱為水系。降水：是指液態(tài)或固態(tài)的水流凝結(jié)物從云中下降至地面的現(xiàn)象。蒸發(fā)：水由液態(tài)或固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程。水面蒸發(fā)：是在充分供水條件下的蒸發(fā)現(xiàn)象，是水分從液態(tài)轉(zhuǎn)化氣態(tài)逸出水面的過程，水面蒸發(fā)包括水分化汽和水汽擴(kuò)散兩個過程。下滲：是水從土壤表面進(jìn)入土壤內(nèi)部的運動過程，是水在分子力，毛細(xì)管引力和重力作用下在土壤中發(fā)生的物理過程，是徑流形成得重要環(huán)節(jié)。徑流：由降水或融雪形成的、沿著流域的不同路徑流入江河，湖泊或海洋的水流。隨機試驗：在概率論中，對隨即現(xiàn)象的觀冊。隨即事件：在一次隨機試驗中可能發(fā)生也不可能發(fā)生的事件。隨機變量：隨機試驗的結(jié)果一般是一個數(shù)量，這個量隨著試驗的重復(fù)可以取不同的值，而且?guī)еS機性，這樣的變量稱為??相關(guān)關(guān)系：指兩個水文系列之間在物理成因上的聯(lián)系。和面雨量過程。設(shè)計凈雨：與設(shè)計洪水同頻率的，由設(shè)計暴雨推求的，包括不同時段的凈雨量（1d,3d,7d）在數(shù)值上等于設(shè)計暴雨量減去損失量。洪水場次劃分：降水場次的劃分應(yīng)與洪水場次的劃分相對應(yīng)，設(shè)降到漲洪起漲點又開始漲洪算一次洪水。蓄滿產(chǎn)流模式：如果以知流域蓄水量為Wm，假設(shè)一場降雨的前期影響雨量為Pa，蓄滿產(chǎn)流模式認(rèn)識降雨首先需要使流域的蓄水量從Pa達(dá)到Wm，流域蓄滿后的降雨完全產(chǎn)流而且總徑流量包括地面徑流和地下徑流兩部分。倍比假定：當(dāng)單位時間內(nèi)的地表凈雨為單位凈雨的幾倍時，所形成的地表徑流量值是經(jīng)驗單位線的n倍，而凈流歷時不變。疊加假定：當(dāng)有連續(xù)多個單位時間的地表凈雨時，各單位時間的地表凈流過程互不干擾，總凈流過程為各單位時間地表凈雨在流域出口的凈流過程的疊加。23.S曲線：流域上連續(xù)不斷的單位時段At。的10mm的地表凈雨在流域出口產(chǎn)生的地表徑流過程。24.S曲線作用：由已知時段的經(jīng)驗單位線推求不同時段的經(jīng)驗單位線。設(shè)計年徑流:水利水電工程建設(shè)所需求的