2022年水文基本知识总结.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 一、重现期重现期 是指平均多少年重复显现一次,或多少年一遇；频率 P 与重现期 T 的关系,对以下两种不怜悯形有不同的表示方法；讨论暴雨洪水问题时,一般设计频率小于 50%,就T=1/P T 表示大于某值降雨量的重现期例如：当设计洪水的频率为P=1%时,代入上式得 T=100a,称为百年一遇；讨论枯水问题时, 为了保证浇灌、 发电及给水等用水需要, 设计频率 P 常采纳大 于 50%,就T=1/1-P T 表示小于某值降雨量的重现期例如：当浇灌设计保证率P=90%,代入式中得 T=10a,称为 10 年一遇的枯水年；如以此作为设计来水的标准,就

2、说明平均 10 年中有一年来水小于此枯水年的水量,而其余几年的来水等于或大于此数值,也就是说平均具有 90%的牢靠程度；均方差 ： 又称 标准差, 说明系列离散程度；变差系数 Cv：又称 离势系数、离差系数 表示标准差相对于平均数大小的相对量,反映频率密度安排曲线的平均情形和离散程度；偏态系数 Cs：又称 偏差系数 ,说明随机系列安排不对称程度的统计参数；当随机变量大于均值与小于均值的显现机会相等时,即当系列取值对称与x 时,Cs=0,此时均值所对应的频率为50%；当小于均值的显现机会多时, 均值所对应的频率大于 50%,Cs0,为正偏（或右偏）；当大于均值的显现机会多时,均值所对应 的频率小

3、于 50%, Cs0；n3inXix2C vxinKi12C si1x ixnKi13n 31n1ni13 nC v是标准化变量,p 值表）离均系数 p：是对随机变量进行标准化处理后得到的随机变量,的均值为 0,标准差为 1；（皮尔逊型频率曲线的离均系数模比系数 Kp ：某一时段内的径流模数与较长时段内的平均径流模数的比值；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - xCxxx1CvKPxpxvx二、洪峰流量1、推理公式法：洪峰流量（集雨面积小于 2km2）洪峰流量按下式运算：Qs=0.278KIF 式中： Qs洪峰流量；K

4、径流系数,取 0.9；I最大 1h 降雨强度（ mm/h）,查四川省中小流域暴雨洪水运算手册计算得 5 年一遇最大 1h 降雨强度 56.7mm；I1KP.H1F集水面积 km2,依据地势图及项目区实际情形确定；排水沟设计流量过水才能按明渠恒定匀称流运算：QCARi式中： A过水断面面积（ m2）；C谢才系数C1 R n1；R水力半径（ R=A/X）；6n糙率,取 n=0.025；X湿周； i渠道纵坡,取 0.2%；洪水运算（集雨面积小于 300km2）推理公式法基本公式：Q =0.278 S / n F = 0.278 i F式中： Q设计最大洪峰流量, m3/s； 洪峰径流系数；i 最大平

5、均暴雨强度, i=S/t n；S暴雨雨力,即最大1h 暴雨量, mm/小时；流域汇流时间,小时；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - n 暴雨公式指数；F 流域面积, km2；确定设计流域的集雨面积F,河道长度 L 以及河道比降 J；由流域特点系数 运算汇流参数 m 值；流域特点系数：J 13 . LF 14 3-1 当 =130 时,m 0 . 40 . 0 . 2043-2 当 =30300 时,m .0 092 . 0 . 6363-3 设计点暴雨： 由暴雨等值线图确定设计流域的暴雨特点值：H 1 / 6、H 、

6、H 、H 24 及其相应的 Cv、Cs,并依据 Cs=3.5Cv 由皮尔逊型频率表查出设计频率的Kp 值,算出 Hp；H pH.Kp3-4 设计面暴雨： 依据流域重心位置查得流域暴雨折减系数,行修正；并对暴雨折减系数进名师归纳总结 a 修正0.94a 6S；3-5 第 3 页,共 11 页a 24修正.0 96 a243-6 运算各时段暴雨公式指数n1、n2、n3以及设计频率的暴雨雨力3-7 当历时 t=624 小时范畴内时：n311. 661.lgH6pH24pS PH24P.24n 313-8 当历时 t=16 小时范畴内时：n211.285.lgH1p3-9 H6pS PH6P.6n21

7、3-10 当历时 t=1/61 小时范畴内时：n111.285.lgH1/6p3-11 1pHS PH1/6P.1n 113-12 6- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 假定用 n3 作初试运算 如属面积很小的设计流域,亦可先用 n1 作试算 ,算出当 =1的流域汇流时间 t0；44np.F0. 193-13 当 =1时的流域汇流时间：t00.3834m .S1算出产流参数 值,运算洪峰径流系数 值；3-14 当 Cv=0.18、Cs=3.5Cv、K p=1.24 时,4.8.K1-1.1.Sn 0t3-15 运算设计流域汇流时间t,假如 t 不是介于

8、624 小时,就应改用 n2 或 n1 并改算出相应的 S,然后从起重新运算；1流域汇流时间：tt .4n3-16 用推理公式运算出设计最大流量；推理公式的基本关系式：Q0. 278.S.F3-17 m 值是否非常接nt校核：由第步的最大设计流量反求m 值与由第步确定的近；两者应当非常接近,否就应从第步起进行校核；P h24mm mt.0 . 278 L/4推理公式法 Qpm3/s 3-18 J1/3.1 Q各频率洪峰流量运算成果表p ； 1 302.1 0.36694 110.2 0.809 7.999 0.9323 0.8248 17.6 0.52041 2 264.1 0.38155 9

9、7.7 0.8357 7.6129 0.9266 0.85347 15.3 0.52041 5 213.7 0.40556 80.9 0.8795 7.0656 0.9163 0.9011 12.3 0.52041 10 175.4 0.42889 68.1 0.9224 6.6108 0.905 0.94858 10.1 0.52041 20 136.9 0.65334 54.8 0.9786 6.0989 0.8878 1.01407 7.7 0.52041 假设一个流域的汇流时间为t 小时,即流域最远一点的净雨汇到流域出口断名师归纳总结 面的时间就为t；如一次降雨过程净雨历时等于或大于t

10、 小时,就降雨过程产生第 4 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 在流域出口的洪峰是由流域全部面积点的净雨聚集而成,称为全面汇流； 如一次降雨过程净雨历时小于 t 小时,就降雨过程产生在流域出口的洪峰是由流域部分面积点的净雨聚集而成,称为部分汇流；在森林茂盛, 水田塘库甚多, 岩层特殊破裂松散, 岩溶特殊发育等特殊流域内,由于自然滞洪作用较大,洪峰流量削减,汇流时间延长,m 值显著偏小,此时汇流参数应进行修正；m修=Km；运算各种历时面雨量 当流域面积 10km2时,需依据暴雨点面折减系数关系表,查得暴雨点面折减系数 ,乘以相应的点面雨量

11、即得 ；2、瞬时单位线：确定设计流域的集雨面积F,河道长度 L 以及河道比降 J；设计暴雨量：按 6 小时、 24 小时雨量应作同频率掌握的要求,由暴雨等值线图查得最大 6 小时、 24 小时雨量均值 H 、H 24 及其相应的变差系数 Cv6、Cv24,并依据 Cs=3.5Cv查出十年一遇 即 P=10%与 Cv6、Cv24相应的模比系数 K p6、K p24,求出 Hp,并把点暴雨量折减为面暴雨量；设计流域平均降雨过程：依据本流域的 24 小时设计雨型安排比值,用 H6p 乘以 6 小时的安排比值,得 6 小时内的逐时安排雨量；再用 H24p-H6p乘以 24 小时中其余 18 小时的安排

12、比值,得所余18 小时的逐时安排雨量；依据设计流域重心位置所属区域查得暴雨缺失量 If=1535mm,取其平均值25mm；从设计降雨过程开头,逐时扣除设计降雨量并使逐时扣除的累积总和等于 25mm；依据设计流域重心位置所属区域查得平均稳固入渗率f c=0.9mm/h；在扣除暴雨缺失量的降雨过程中,扣除每个时段的稳固入渗率,扣除稳固入渗率以后即得 P=10%的设计净雨过程；汇流参数：依据设计流域重心位置所属区域,查手册综合瞬时单位线汇流 参数分区图,属区,采纳区公式进行运算；名师归纳总结 m1, 100.6845F.03099.J0.0619.F2 L0. 17273-19 第 5 页,共 11

13、 页b2 . 1563-0.5841LogF3-20 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - n4. 8082FL20.2698. J.052873-21 依据设计净雨过程的平均净雨强度,运算 为净雨量 Rc 除以净雨历时 tc；m1,i 和参数 K：平均净雨强度的运算RiiR c10R ib3-22 tcm ,1m ,13-23 10Km ,1 i3-24 n依据参数 n,K 和 t=1 小时,算出各时段的 出各时段的 St值；将 St移后一个时段即得t/K 值,由 n 和 t/K 在 St曲线表查 St-1值；由各时段的 St减去 St-1即可求得 t=

14、1 小时的时段单位线纵坐标值 1,t；依据设计净雨过程,用时段单位线 1,t推求设计地面径流过程；推求设计洪水流量过程： 由稳固入渗量形成的地下径流深运算地下径流的洪峰 流量 QD,设计洪水流量为地面径流与地下径流之和；QD0 . 1852 R gFtD13-25 三、水面线1、雍水一维恒定非匀称流的基本方程：Z22 V 22Z 12 1 V 1hfhj2 g2 g式中： Z2、Z1 为运算段上、下游断面水位；V 2、V 1 为运算段上、下游断面平均流速,2、1 为运算段上、 下游断面的动能修正系数； hf 为沿程水头缺失；hj 为局部水头缺失；（1）动能修正系数 是以总流的断面平均流速V 代

15、替过水断面上各点的点流速V i 来运算断面的平均单位动能,为校正误差而引入的修正系数,理论上可按下式运算：名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - AVi3dAV3A式中： Vi 为断面单元流速（ m/s）；V 为断面平均流速（ m/s）；是个大于 1.0 的数值,其值取决于断面上流速分布不匀称的程度,流速分布越不匀称,值越大；本次运算过程中,取=1.05；（2）沿程水头缺失水流在流淌过程中, 由于克服河床的阻滞作用, 边壁的低流速层对高流速层产生的阻力而消耗的能量, 就是沿程阻力缺失缺失 可表示为：h fJLQ2Ln2Q

16、2LK2R4/3A 2hf,主要打算于匀称流的坡降,式中： L 为运算段上下游断面间距（m）,K 为流量模数,KCAR,一般采纳 : 11212,K 1、K2 是上下两断面的流量模数； C 为谢才系数,C1Ry,KK1K2nn 为糙率, y 可取 1/41/6；（3）局部水头缺失局部水头缺失即为河道的河床断面沿程不匀称引起的水头缺失；局部阻力系数与河槽形状、 收缩或放宽的比例以及水流情形有关,别明显,局部水头缺失hf 可按下式运算：h j2 V 1 2 gV 222g特殊是在跨河桥梁河段特式中：为局部阻力系数；对于逐步扩散段,取 =-0.3-0.5；对于急剧扩散段取 =-0.5-1.0；对于收

17、缩段 =0；2、回水水库回水：河道修建闸坝形成水库后库区水位雍高的现象；逐段试算法：恒定流能量方程名师归纳总结 1 基本方程式 伯努力方程第 7 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 对伯努力方程变换得如下方程：ZZ2fZ 121ifiif2l 1 V 122 V 2hfh vhj22 g式中： iQQ2,C1 nR 1 6K22 2C A R其起始断面的 Z1、ifi 、V 1 各值为已知,终端断面 需试算确定；Z2、if2、V2各值为未知,运算所需基本资料有：库区实测纵横断面资料或水库地势图；库区河道糙率资料； 坝址及入库设计洪水成果；

18、水库调洪运算成果； 水库泥沙淤积运算成果； 工程设计需推求某标准洪水最高回水线,应运算很多组不同坝前水位与相应入库流量的回水线取其外包线；四、调洪演算水库调洪运算的基本公式是水量平稳方程式 : 12 Q t Q t 1 t 12 q t q t 1 t V t 1 V t式中：t 运算时段长度（ s）；Q tQ t 1t 时段初、末的入库流量（m 3/s）；q tq t 1t 时段初、末的出库流量（ m 3/s）；V tV t 1t 时段初、末水库蓄水量（ m 3）；当已知水库入库洪水过程线时,Q tQ t 1 均为已知；V , tq t 就是运算时段 t 开始的初始条件； 于是,式中仅 V

19、t 1, q t 1 为未知数；必需协作水库泄流方程 q=f（V）与上式联立求解 V t 1, q t 1 的值；当水库同时为兴利用水而泄放流量时,水库泄流量应计入这部分兴利泄流量； 假设暂不计及自水库取水的兴利部门泄向下游的流量,如泄洪建筑物为无闸门表面溢洪道,就下泄流量q 的运算公式为 : 名师归纳总结 式中： m侧收缩系数；q 1mBh 12gh 1（3-2）第 8 页,共 11 页流量系数；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - B 溢洪道宽；h1 堰上水头；如为孔口出流,就泄流公式为：q 2 2gh 2（3-3）式中： 孔口出流系数； 孔口出流面积

20、；h2 孔口中心水头；由式（3-2）或（ 3-3）所反映泄流量 q 与泄洪建筑物水头 h 的函数关系可转换为泄流量 q 与库水位 Z 的关系曲线 qf（Z）；借助于水库容积特性 Vf（Z）,可进一步求出水库下泄流量q 与蓄水容积 V 的关系,即 q f（V）（3-4）图中 Qt 为入库洪水过程线； qt 为水库调洪运算需要推求的出库流量过名师归纳总结 程线；设t 为运算过程的面暂时段,由入库洪水资料可知时段初、末的流量第 9 页,共 11 页QtQt1的数值, Vt,qt为该时段已知的初始条件；图中阴影线的面积表示该时段水库蓄水量的增量 V,求解时段末的水库蓄水量Vt+1 和相应的出库流量 q

21、t+1；前- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 一个时段的V t1,qt1求出后,其值即成为后一时段的V , tqt值,使运算有可能逐时段地连续进行下去；必需指出,上述水库调洪运算中采纳的泄流函数式 q=f（v）是基于泄洪设施为自由溢流的条件建立的；所谓自由溢流是指泄洪设施不设闸门,或虽设有闸门,但闸门达到的开度不对水流形成制约的情形；水库调洪运算常用的算法有试算法迭代法 和图解法；试算法可达到对运算结果高精度的要求, 但以往靠人工运算时, 此法运算工作量大； 图解法是为了避免繁琐的试算工作而进展起来的,它有用于人工操作, 可大大减轻试算法的人工运算工作量

22、； 随着运算机科学技术的快速进展,上述水库调洪运算的试算法很适合编制电算程序, 即在运算机上进行迭代运算, 不必再提倡采纳图解法来完成调洪运算；在进行迭代运算时,可先假定运算时段末的出库流量的 qt+1 值,求出式中待定的时段末水库蓄水量 V t 1 的值；也可先假定 tV 1 的值, 求出式中待定的 qt+1值；最终,在迭代过程中算出满意精度的解；1、迭代算法（1）初步假设运算时段末的出库流量 q t 1 的值,代入式 3-1,可初步求出式中待定的时段末水库蓄水量 V t 1 的值；（2）利用 q f V 关系,用初求的 V t 1 值,按插值法求出对应的出库流量 q；（3）检验步骤（ 1）

23、所假设的时段末的出库流量 q t 1 步骤（ 2）得到的出库流量 q 的相符合情形；如设定的答应误差为,qt 1 q,就满意运算精度要求,终止该时段运算, 时段末出库流量 tq 1 及水库蓄水量 V t 1 即为运算的结果； 否就,重新假设 tq 1 =（tq 1 +q）/2,返回步骤（ 1）进行下一轮迭代运算；2、图解法（简化三角形法）该法的基本假定是：入库洪水过程线Q-t 可以概化为三角形,下泄流量过程线的上涨线能近似地简化为直线； 入库流量过程线 Q-t,其高为 Qm,底宽为过程线的名师归纳总结 历时 T,三角形的面积即为入库洪水流量W =1 2Qm T,所以调洪库容 V 洪为第 10

24、页,共 11 页V洪 = 1 2 Qm T - 1 2 qm T = Qm T1 - qm Qm- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 五、水库水库容积特性.V =.Z .V = 2 F 下 + F上.Z 3 F 下 + F下F上 + F上 死水位：在正常运用的情形下答应水库消落的最低水位,称为 死库容 ；死水位以下的水库库容正常蓄水位： 水库在正常运用情形下, 为满意设计兴利要求而在开头供水时应蓄 到的高水位, 又称 正常高水位 或设计兴利水位 ；正常蓄水位与死水位间的库容称 为兴利库容 或调剂库容 ,正常蓄水位与死水位的高程差称为 水库消落深度 或工作

25、深度 ；防洪限制水位： 水库在汛期答应兴利蓄水的上限水位；防洪高水位： 当遇到下游防护对象的设计标准洪水时,蓄洪水,这时在坝前达到的最高水位称为防洪高水位；水库为掌握下泄流量而拦 防洪高水位与防洪限制水位间的库容称为 防洪库容 ；当防洪限制水位低于正常蓄水位时防洪库容与兴利库容的重叠部分称为 重复库容 或共用库容 ；设计洪水位： 当水库遭受大坝设计洪水时在坝前达到的最高水位；设计洪水位与防洪限制水位间的库容称为 拦洪库容 ；校核洪水位： 当水库遭受大坝校核洪水时在坝前达到的最高水位；校核洪水位与防洪限制水位间的库容称为 调洪库容 ；总库容：校核洪水位以下的全部库容； 校核洪水位与死水位间的库容称为 有效库容；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 11 页