水文水利计算.doc

第一章 绪论
1水文水利计算分哪几个阶段？任务都是什么？
答：规划设计阶段水文水利计算的主要任务是合理地确定工程措施的规模。
施工阶段的任务是将规划设计好的建筑物建成，将各项非工程措施付诸实施
管理运用阶段的任务是充分发挥已成水利措施的作用。
2我国水资源特点？
答：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
3水文计算与水文预报的区别于联系?
答：水文分析与计算和水文预报都是解决预报性质的任务。
（1）预见期不同，水文计算要求预估未来几十年甚至几百年内的情况，水文预报只能预报几天或一个月内的未来情况。（2）采用方法不同，水文计算主要采用探讨统计规律性的统计方法，水文预报采用探讨动态规律性的方法。
4水文分析与计算必须研究的问题？
答：（1）决定各种水文特征值的数量大小。（2）确定该特征值在时间上的分配过程。（3）确定该特征值在空间上的分布方式。（4）估算人类活动对水文过程及环境的影响。
次重点：广义上讲，水文水利计算学科的基本任务就是分析研究水文规律，为充分开发利用水资源、治理水旱灾害和保护水环境工作提供科学的依据。
第二章水文循环及径流形成
1水循环种类：大循环、小循环
次重点定义：存在于地球上各种水体中的水，在太阳辐射与地心引力的作用下，以蒸发、降水、入渗和径流等方式进行的往复交替的运动过程，称为水循环或水分循环。
2水量平衡定义，地球上任意区域在一定时段内，进入的水量与输出的水量之差等于该区域内的蓄水变化量，这一关系叫做 水量平衡。
3若以地球陆地作为研究对象，其水量平衡方程式为
多年平均情况下的水量平衡方程式若以地球海洋作为研究对象，其水量平衡方程式为 多年平均全球水量平衡方程式
流域水量平衡的一般方程式如下：若流域为闭合流域，则流域多年平均p=E+R
4干流、支流和流域内的湖泊、沼泽彼此连接成一个庞大的系统，称为水系。
5河流一般分为 河源、 上游、 中游、 下游 及 河口 五段。
6降雨定义：从云雾中降落到地面的液态水或固态水，如雨、雪、雹
7降雨特征：降雨量，降雨历时，降雨强度，降雨面积
8流域平均降雨量的计算
答：1算术平均法2泰森多边形法
3等雨量线法
9径流的表示方式？
答：1. 流量Q单位时间内通过某一过水断面的水量，常用单位m3/s.
2.径流总量 W一定时段内（日、月、年）通过河流某断面的总水量，单位为 m3, 万m3或 亿m3。 3.径流深R某一时段内的径流总量平铺在全流域面积上所得的水层深度，单位为mm。 4.径流模数M单位面积上所产生的某种流量，单位 m3/(s.km2) 5.径流系数α同一时段内的径流深R与降雨量P的比值
10影响径流的因素？
答：气候因素，地理因素，人类活动因素
11径流定义？由降水或降雪通过不同方式汇入河流，湖泊，海洋。
第三章设计年径流及其年内分配
1年径流的定义，表示方式，单位？
答：在一个年度内，通过河流出口断面的水量，叫做该断面以上流域的年径流量。可用年平均流量、年径流深、年径流总量或年径流模数表示。单位分别是什么m3/s，mm，m3，m3/(s.km2)
2年径流的特征？
答：1、年径流具有大致以年为周期的汛期与枯季交替变化的规律2、年径流在年际间变化很大3、年径流量在多年变化中有丰水年组和枯水年组交替出现的现象。
3研究影响年径流量的因素，可从流域水量平衡方程式着手
以年为时段的流域水量平衡方程式：
径流量=降雨量-蒸发量-交换雨量-蓄水变化量
降雨量，蒸发量属于气候因素，交换雨量，蓄水变化量属于下垫面因素
次重点：（一） 气候因素对年径流的影响。在湿润地区，降水量较大，大部分形成了径流，年径流系数较大，年降水量与年径流量之间具有较密切的关系，降水量对年径流量起着决定性作用，蒸发作用相对较小；（二） 下垫面因素对年径流的影响。地形、植被、土壤、地质、湖泊、沼泽、流域大小等。（三） 人类活动因素对年径流的影响。跨流域引水、修建水库、塘坝、旱田改水田等。
次重点;设计年径流量的计算包括：实测年径流量资料的审查和设计年径流量的推求。
4水文资料的审查
可靠性:水位资料,水位流量关系,水量平衡
一致性:气候条件,下垫面条件,
代表性:样本与总体代表性的接近程度
5水文年：从每年的汛期开始到下一年的枯水期结束为止
6水利年：以水库蓄水开始至第二年水库放空为止。
7代表年的选择
从实测径流资料中选择代表年，可按下述1.选取年径流量与设计年径流量相接近的年份作为代表年。2.选取对工程较为不利的年份作为代表年。对于灌溉工程，灌溉枯水期比较枯的年份；对于水利工程而言，应选择枯水期较长、枯水期比较枯的年份
8径流年内分配计算1）同倍比法2）同频率法
9利用参证变量展延缺测或插补资料时，选择的参证变量应具有下列条件
答：1.参证变量与设计变量在成因上有密切关系2.参证变量具有充分长的实测资料，以用来展延设计站系列3.参证变量与设计变量之间要有一段相当长的同步观测资料，以便建立可靠的相关关系。
10相关分析法插补展延
11水文比拟法是将参证流域的某一水文特征量移用到设计流域上来的一种方法。这种移用是以设计流域影响径流的各项因素与参证流域影响径流的各项因素相似为前提
12水文比拟法的应用？
答：一）多年平均年径流量的计算二）年径流变差系数的估算三）年径流偏态系数的估算
13参数等值线法如何使用？p170
14多年平均年径流深等值线图的绘制和使用？p171
第四章洪峰流量及时段洪量的频率分析
1洪水资料的选样？年最大值法、年多次法、超定量法、超大值法。对于水利水电工程来说，采用哪种方法选样比较合适？年最大值法对于城市雨洪或工矿排水工程呢？超大值法
2洪水资料的审查和分析
答：1、洪水资料的可靠性审查2、洪水资料的一致性审查（资料的还原或修正——还原计算）3、洪水资料的代表性分析
3洪水资料的插补和展延方法
答：1.根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补展延2.利用本站峰量关系进行插补延长
3.利用暴雨径流关系插补延长4.根据相邻河流测站的洪水特征值进行延长
4为什么进行历史特大洪水调查？
答：提高代表性，增加长度
洪水峰量频率计算成果的可靠性是与资料的代表性有密切关系的，而资料的代表性又受其长度的制约，我国一般河流只有30~50年的实测资料，若能通过调查，考证得到N（N>n）年内的首几项大洪水就能将资料延长至N年，从而提高计算精度。
5用于洪水频率分析的样本系列的组成一般包括两种情况
系列中没有特大洪水值，既没有通过历史洪水调查考证或系列中没有提取特大值做单独处理，系列中各项数值直接按从大到小次序统一排位，各项之间没有空位，这样的样本系列称为连序样本系列
系列中有特大洪水值，特大洪水与其他洪水值之间有空位，整个样本的排序时不连序的，这样的样本系列称为不连序样本系列。
6不连序系列的经验频率计算的两种方法：统一处理法，分别处理法
7频率曲线参数估计的方法主要有：矩法、极大似然法、概率权重矩法、权函数法、线性矩法、以及适线法。
8矩法估计参数假设条件？
答; 假定（n-l）年系列的均值和均方差与除去特大洪水后的（N-a)年系列的均值和均方差相等.
9经验适线法具体步骤？
答; 1.点绘样本经验点据； 2.选定水文频率分布线型； 3.估计参数的初值并绘制频率曲线； 4.调整适线； 5.确定参数，推求设计值
第五章防洪安全设计与设计洪水？
1系统失效风险率：系统在其规定的工作年限内，不能完成预定功能的概率，一般概化为系统的荷载L和系统的承载能力R之间的矛盾。
2防洪安全设计的两类课题？
答：1）推算工程建成后，在下游防洪区将来可能出现的洪水情况，用来研究分析本工程对防洪区的防洪安全作用（2）预估工程所在地点可能出现的洪水情况，用来核算工程本身的安全情况，分析建筑物各部分构件的应力状况和工作条件
3满足一定设计标准的洪水，包括设计洪峰流量、设计洪量和设计洪水过程线三个要素
4典型洪水过程线的选择原则？
答：1、选择峰高量大的洪水过程线，其洪水特征接近于设计条件的稀遇洪水情况2、要求洪水过程线具有一定代表性，即他发生的季节、地区组成、洪峰次数、峰量关系等能代表本流域上大洪水的特性3、从防洪安全角度着眼，选择对安全不利的典型，如峰型比较集中，主峰靠后的洪水过程
5设计永久性水工建筑物所采用的洪水标准，分为正常运行（设计标准）和非常运行（校核标准）两种
6入库洪水包括入库断面洪水和入库区间洪水两部分。入库洪水包括陆面洪水和库面洪水
7有流量资料推求设计洪水过程线的步骤？
8两种放大方法法的解释？
六章 由暴雨推求设计洪水
1由暴雨推求设计洪水的主要内容有：
答：1、推求设计暴雨2、拟定产流方案，推求设计净雨3、拟定汇流方案，推求设计洪水过程线
2在什么情况下采用暴雨资料推求设计洪水？
答：1.在中小流域上修建水利工程，经常遇到流量资料不足或代表性较差， 难于使用相关法进行插补展延，需要用暴雨资料推求设计洪水。2.由于人类活动的影响，使径流形成条件发生显著地改变，破坏了洪水资料系列的一致性，可通过暴雨资料，用人类活动后新的径流 形成条件推求设计洪水。3.对于重要工程，效益大，失事后损失也大，即使流量资料充足的情况下，也要用暴雨资料推求设计洪水。4.无资料地区小流域的设计洪水和保坝洪水，用暴雨资料推求。
3设计暴雨计算分为设计点暴雨计算和设计面暴雨计算。
4点暴雨频率计算的一般方法
1）、统计选样：固定时段年最大值法。
2）、暴雨资料的插补展延
（1）与邻近流域很近时，可直接借用邻近站某些年份的资 料。（2）一般年份当邻近站雨量相差不大时，可移用邻近各站 的平均值。（3）出现大暴雨的年份，当邻近地区测站较多时，可绘制该次暴雨或该年最 大值等值线图进行插补。（4）各别大雨年份缺测，如邻近地区已观测到特大暴雨，可应用该特大暴雨 资料。（5）峰量关系较好时，可建立两者相关关系插补。
3）、特大值的改正与处理
4）、经验频率公式、线型和参数估计方法
5）、成果的合理性分析：（1）将各种时段（1天、3天、7天）的暴雨频率曲线和统计参数综合进行比较。（2）应与本地气候、地形条件相似的邻近地区长系列测站的统计参数比较。
（3）各种时段的设计暴雨量应与邻近地区的特大暴雨记录进行比较，以检查设计值是否安全可靠。
5目前常用的地区综合方法有参数等值线图法和分区综合参数法
6分区综合法：站年法 均值法 暴雨指标法
7小流域（F=0.1~10km2）的中心点雨量和流域面平均雨量的相关 关系线 接近45°直线，可以点代面求设计暴雨量
8推求设计洪水所需要的是流域平均面雨量的设计暴雨过程， 而不是点雨量过程。
9设计面暴雨量的分析方法：
(1)直接计算法 。当流域内长期站分布较密，资料充分时，可根据工程所在地点以上流域内各年的最大面雨 量系列直接进行频率分析计算，得出各所需频率的设 计面雨量。
(2)间接计算法 。对于资料短缺的中小型流域或者流域面积较大，设计暴雨历时较短，以设计点雨量代表设 计面雨量误差较大时，采用设计点暴雨量和点面关系
间接推算设计面雨量 。
10设计面暴雨量的间接计算法：先求出流域中心处指定频率的设计点雨量，在通过点面关系，将设计点雨量转化成所要求的设计面雨量。
11点面关系：1.定点定面关系2.动点动面关系
12设计暴雨的时程分配
答：一、典型的选择和概化
在暴雨特性一致的气候区内，选择暴雨总量大，强度也大，对工程不利的一次或几次暴雨过程作为典型，为了避免一次或几次暴雨作为典型带来的偶然性，实际工作中将多次暴雨 进行综合，分析出概化雨型。
概化雨型的做法：
1、对本地区大暴雨的成因、发生季节等进行统计分析，找出规律，挑选出符合规律又对工程不利的一些大暴雨。
2、将选出的大暴雨进一步按照主雨峰出现位置（前、中、后）、雨峰个数等再选出常见的暴雨。
3、按主雨峰对齐，将各次典型暴雨排列好，计算多次平均的时程分配，各时段雨量均用百分数表示，即为概化雨型。
二、同频率分段控制放大
三、暴雨的时程分配
(1)典型放大(2)概化雨型
13求出设计暴雨后，还要扣除损失，才能算出设计净雨。扣除损失的方法：
（1） 径流系数法（2）暴雨径流相关图法（3）初损后损法
14 径流系数法
对于某一次暴雨洪水来说，求得流域平均雨量P，利用洪水过程线求得径流深R（mm），则一次暴雨径流系数为：а=R/P求得若干次暴雨洪水的径流系数值，取平均值或为了安全起见，可取多次的较大值或最大值，作为设计应用值。
暴雨径流相关图法
（一）蓄满产流方式
一场降雨的损失水量如何计算呢?
一次降雨损失量I可由流域最大蓄水量Im减去降雨开始时的土壤含水量Pa值求得。
一场降雨的总径流深又如何计算呢?R=p-I=p-(im-pa)
总径流深R包括地面径流深和地下径流深两部分。
第五节和第六节的详细步骤看书，结合课件习题求解
第七节设计洪水过程线的推求
地面汇流过程采用单位线，地下汇流采用简化三角形法。
单位线：一个单位时段内，均匀降落在一特定流域上的单位净雨深，所产生的流域出口断面流量过程线，单位净雨深一般采用 10mm净雨深。
单位线满足叠加性和倍比性
1、一般简化三角形的底宽是地面径流的2-3倍；
2、地下径流的峰值出现在地面径流结束时刻。
第七章小流域设计洪水
1 小流域设计洪水的计算特点
答：1、方法必须适用于无资料地区2、方法要简便易行3、方法着重推求设计洪峰
2年最大24小时设计暴雨量的计算
小流域设计暴雨的计算方法，必须适用于无资料地区，目前的方法分成两步：
1、先求流域中心位置年最大24小时设计雨量x24,p,
2、由雨量-频率-历时关系，把x24,p换成所需历时t的设计成峰雨量xt。
推求年最大24小时设计雨量x24,p的方法
1、由年最大1日设计雨量间接推求
h η一般在1.1~1.2之间，一般取1.15
2、查用年最大24小时雨量统计参数等值线图
3暴雨公式目前水利部门常用公式
1h<t<24h Xt,p=Sp,t(1-n2)=X24,p*24(n2-1)*t(1-n2)
T<1h Xt,p=Sp,t(1-n1)=X24,p*24(n2-1)*t(1-n1) 见书p99
第八章 可能最大暴雨与可能最大洪水
1典型暴雨代表性露点 的选定
1）在大雨区边缘水汽入流方向一侧，选取几个测站，作为暴雨期间的地面代表性测站（2）每个测站的地面露点的选取是在包括雨量最大24小时及其以前24小时共48小时时段内，选取其中持续12小时最高地面露点，作为该站的代表性露点；3）取各地面站代表性露点的平均值，作为该场暴雨的地面代表性露点。
2求PMP的方法可用放大实测暴雨，包括三个步骤
（1）将实测特大暴雨的水汽加以极大化（水汽放大、水汽效率放大、水汽风速放大等）2）将极大化的暴雨移置到设计地区；（3）将这些极大化暴雨的时-面-深关系加以外包，作为PMP的估算。
3水汽放大公式——暴雨高效时
水汽效率放大公式：——暴雨还达不到高效时

计算题请看课件

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