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1、主讲：马勇主讲：马勇武汉大学水电学院水文水资源系武汉大学水电学院水文水资源系2010.10主要内容主要内容第一节第一节 水文学及其作用水文学及其作用一、水文学的定义一、水文学的定义 研研究究自自然然界界各各种种水水体体（大大气气水水、地地表表水水、地地下下水水）的的运运动动、变变化化和和分分布布规规律律，预预测测、预预报报各各水水文文现象（如降水、水位、流量、水质等）变化情势。现象（如降水、水位、流量、水质等）变化情势。第一章第一章 绪绪 论论第二节第二节 水文现象基本规律及研究方法水文现象基本规律及研究方法一、水文现象的基本规律一、水文现象的基本规律1 1确定性规律（成因规律）：确定性规律（
2、成因规律）：表示水文现象形成的内在因果表示水文现象形成的内在因果 关系，确定的成因和条件将对应于确定的结果。关系，确定的成因和条件将对应于确定的结果。2 2随机性规律（统计规律）：随机性规律（统计规律）：样本容量很大时，随机变量趋样本容量很大时，随机变量趋 向于一个稳定分布，或相关变量表现为稳定的相关关系。向于一个稳定分布，或相关变量表现为稳定的相关关系。3 3地区规律：地区规律：气候因素与地理因素具有地区性变化规律，使气候因素与地理因素具有地区性变化规律，使 水文现象也具有地区变化规律。水文现象也具有地区变化规律。第二节第二节 自然界的水循环自然界的水循环 地地球球表表面面的的水水在在太太阳
3、阳辐辐射射作作用用下下，不不断断蒸蒸发发成成水水汽汽进进入入大大气气，随随气气流流输输送送到到各各地地；上上升升和和输输送送过过程程中中，遇遇到到适适当当的的条条件件凝凝结结而而以以降降水水形形式式降降落落到到陆陆面面和和洋洋面面上上；陆陆面面上上的的雨雨水水形形成成地地表表、地地下下径径流流，通通过过江江河河汇汇入入海海洋洋。如如此此永永不停止的循环运动，称为不停止的循环运动，称为水文循环水文循环。水循环又分为水循环又分为大循环大循环和和小循环小循环。第二章第二章 气象与水文气象与水文第三节第三节 河流及流域河流及流域一、河流及其特征一、河流及其特征定义：定义：接纳地面和地下径流的天然输水通
4、道，其中分为接纳地面和地下径流的天然输水通道，其中分为各级支流及干流。各级支流及干流。特征：特征：1 1、河流长度：自河源沿主河道到流域出口流程长度。、河流长度：自河源沿主河道到流域出口流程长度。2 2、河流分段：河源、上游、中游、下游、河口。、河流分段：河源、上游、中游、下游、河口。3 3、河道纵比降：单位河长的落差，也称河流坡降。、河道纵比降：单位河长的落差，也称河流坡降。定义：定义：河流某一断面来水的集水区域，即该断面以上地面、河流某一断面来水的集水区域，即该断面以上地面、地下分水线包围区域。地下分水线包围区域。分类：分类：闭合流域闭合流域：当流域地面、地下分水线重合，河流下切：当流域地
5、面、地下分水线重合，河流下切较深，流域面积上降水形成的径流能够全部经过较深，流域面积上降水形成的径流能够全部经过出口断面流出。出口断面流出。非闭合流域非闭合流域：地面、地下分水线不重合的流域。：地面、地下分水线不重合的流域。二、流域及其分类二、流域及其分类三、流域平均雨量计算三、流域平均雨量计算1 1、算术平均法、算术平均法 将流域内各站同一时段雨量进行算术平均。将流域内各站同一时段雨量进行算术平均。2 2、泰森多边形法、泰森多边形法 假设流域各处雨量可由其距离最近的雨量站代表；作假设流域各处雨量可由其距离最近的雨量站代表；作泰森多边形确定各雨量站代表面积；采用加权平均法确定泰森多边形确定各雨
6、量站代表面积；采用加权平均法确定面雨量。面雨量。3 3、等雨量线法、等雨量线法根据各站雨量绘制等雨量线；计算相邻等雨量线间的根据各站雨量绘制等雨量线；计算相邻等雨量线间的面积和其上的平均雨量，加权平均确定流域平均雨量。面积和其上的平均雨量，加权平均确定流域平均雨量。第五节第五节 蒸蒸 发发 蒸发是水受热后由液态或固态转化为水汽向空中扩散的蒸发是水受热后由液态或固态转化为水汽向空中扩散的过程，是水文循环和水量平衡的基本要素之一，对径流有直过程，是水文循环和水量平衡的基本要素之一，对径流有直接影响。接影响。测算蒸发量常以单位时间蒸发的水深表示，称测算蒸发量常以单位时间蒸发的水深表示，称蒸发率蒸发率
7、或或蒸发强度蒸发强度，以，以mm/dmm/d计。计。自然界蒸发包括自然界蒸发包括水面蒸发水面蒸发、土壤蒸发土壤蒸发和和植物蒸散发植物蒸散发。水。水面蒸发观测资料较多，比较可靠，常是其他蒸发计算基础。面蒸发观测资料较多，比较可靠，常是其他蒸发计算基础。第六节第六节 下下 渗渗一、下渗率一、下渗率 下渗是水从土壤表面渗入土壤内的运动过程，常以单位下渗是水从土壤表面渗入土壤内的运动过程，常以单位时间内入渗水深，即时间内入渗水深，即下渗率下渗率表示。表示。下渗不仅直接决定地面径流大小，同时也影响土壤水分、下渗不仅直接决定地面径流大小，同时也影响土壤水分、地下水和地下径流，是径流形成的一个重要因素。地下
8、水和地下径流，是径流形成的一个重要因素。二、下渗能力曲线二、下渗能力曲线充分供水下的下渗率，随时间充分供水下的下渗率，随时间增长而衰减，经过一定时间后趋于增长而衰减，经过一定时间后趋于一个稳定值。一个稳定值。径流表示方法和度量单位径流表示方法和度量单位1 1、流量、流量：单位时间通过某一断面水量，：单位时间通过某一断面水量，m m3 3/s/s。2 2、径流总量、径流总量：时段：时段T T内通过某一断面总水量，内通过某一断面总水量，m m3 3。3 3、径流深：、径流深：单位面积上的水层深度，单位面积上的水层深度，mmmm。4 4、径流模数：、径流模数：单位面积上产生的流量，单位面积上产生的流
9、量，m m3 3/(skm/(skm2 2)。5 5、径流系数：、径流系数：径流深与降雨量之比，表示流域产流能力。对于径流深与降雨量之比，表示流域产流能力。对于 闭合流域，闭合流域，1 1。第八节第八节 流域水量平衡流域水量平衡 水水文文循循环环过过程程中中，任任一一地地区区、任任一一时时段段进进入入水水量量与与输输出出水水量量之之差差，必必等等于于其其蓄蓄水水的的变变化化量量，这这就就是是水水量量平平衡衡原原理理。依此，可得闭合流域多年平均情况的水量平衡方程：依此，可得闭合流域多年平均情况的水量平衡方程：T T时段内水量平衡方程：时段内水量平衡方程：P-E-R=SP-E-R=S 多年平均情况
10、：多年平均情况：第二节第二节 水位观测水位观测1 1、水位、水位 水体的自由水面离开固定基面的高程，一般以青岛附水体的自由水面离开固定基面的高程，一般以青岛附近的近的黄海水平面黄海水平面为基准面。为基准面。2 2、观测设备和方法、观测设备和方法 水尺水尺：人工观测，次数以测得完整水位变化过程，满：人工观测，次数以测得完整水位变化过程，满足日平均水位计算及发布水情预报要求为原则确定。足日平均水位计算及发布水情预报要求为原则确定。自记水位计自记水位计：自动连续观测。：自动连续观测。3 3、日平均水位资料整理、日平均水位资料整理 算术平均法、面积包围法算术平均法、面积包围法第三节第三节 流量测验流量
11、测验一、流速仪测流及流量计算一、流速仪测流及流量计算 流量测验原理：流量测验原理：断面测量、流速测验断面测量、流速测验 流速仪测流思路：流速仪测流思路：（1 1）将过水断面划分为若干部分；）将过水断面划分为若干部分；（2 2）测算出各部分断面面积；）测算出各部分断面面积；（3 3）流速仪测算出部分面积上的平均流速；）流速仪测算出部分面积上的平均流速；（4 4）计算部分流量；）计算部分流量；（5 5）部分流量总和即为断面流量。）部分流量总和即为断面流量。第四节第四节 流量资料整编流量资料整编整编整编：有关流量资料的整理、分析、统计工作。：有关流量资料的整理、分析、统计工作。内容内容：测站水位流量
12、关系分析。：测站水位流量关系分析。水位流量关系曲线水位流量关系曲线：Z ZQ Q 稳定的水位流量关系稳定的水位流量关系 不稳定的水位流量关系不稳定的水位流量关系第一节第一节 频率计算频率计算一、水文统计在水文分析计算中的应用一、水文统计在水文分析计算中的应用 （1 1）样本）样本估算总体估算总体概率分布概率分布设计值设计值 （2 2）相关关系）相关关系插补延长插补延长长系列长系列 （3 3）用误差理论估计误差范围）用误差理论估计误差范围第四章第四章 水文统计水文统计二、经验频率曲线二、经验频率曲线（一）经验频率公式（一）经验频率公式 经验频率：经验频率：水文样本由大水文样本由大小排序，计算累积
13、频率。小排序，计算累积频率。经验频率曲线：经验频率曲线：由变量和经验频率点据拟合而成的光由变量和经验频率点据拟合而成的光滑曲线。滑曲线。经验频率公式：经验频率公式：（一）（一）P P型概率分布曲线的计算型概率分布曲线的计算对于样本系列，已知均值、对于样本系列，已知均值、C CV V 值，假定值，假定C CS S，便可由，便可由值表查出值表查出P P，利用下式求得不同指定频率的，利用下式求得不同指定频率的x xP P值，进而可值，进而可绘制出绘制出P P型型理论频率曲线。理论频率曲线。三、理论频率曲线三、理论频率曲线1 1、均值、均值表示样本系列的平均水平。表示样本系列的平均水平。2 2、离势系
14、数（变差、离差系数）、离势系数（变差、离差系数）与与 之比，衡量之比，衡量相对离散程度相对离散程度。3 3、偏态系数、偏态系数离差三次方均值与均方差三次方的离差三次方均值与均方差三次方的 比值，反映分布比值，反映分布是否对称是否对称的特征。的特征。（二）统计参数矩法初估（二）统计参数矩法初估（三）参数对频率曲线的影响（三）参数对频率曲线的影响三、水文相关分析注意问题三、水文相关分析注意问题 第一节第一节 年径流及其影响因素年径流及其影响因素一、年径流与年径流量一、年径流与年径流量年径流：年径流：年度内通过河流某一断面的径流过程。年度内通过河流某一断面的径流过程。年径流量：年径流量：一年里通过河
15、流某一断面的总水量。一年里通过河流某一断面的总水量。多年平均年径流量：多年平均年径流量：年径流量多年平均值。年径流量多年平均值。二、影响年径流的因素二、影响年径流的因素 闭合流域年闭合流域年水量平衡方程水量平衡方程：P=R+E+WP=R+E+W气候因素：年降水量气候因素：年降水量P P、年蒸发量、年蒸发量E E 下垫面因素：下垫面因素：WW，蓄水能力、气候条件改变，蓄水能力、气候条件改变 人类活动：人类活动：WW，直接影响、间接影响，直接影响、间接影响第五章年径流分析与计算第五章年径流分析与计算第二节第二节 长资料设计年径流计算长资料设计年径流计算 一、资料审查一、资料审查 1 1、可靠性审查
16、、可靠性审查水文资料必须可靠，具有必要的精度。水文资料必须可靠，具有必要的精度。2 2、一致性审查、一致性审查 系列成因前后要一致，即气候和下垫面条件要稳定。系列成因前后要一致，即气候和下垫面条件要稳定。3 3、代表性审查、代表性审查样本统计特性对总体统计特性的接近程度样本统计特性对总体统计特性的接近程度长系列参证变量对比法长系列参证变量对比法二、设计径流系列的推求二、设计径流系列的推求设计长系列：设计长系列：满足满足三性三性要求的实测年、月径流系列。要求的实测年、月径流系列。设计代表年：设计代表年：符合设计保证率的年径流及其分配过程符合设计保证率的年径流及其分配过程计算思路计算思路：（1 1
17、）年径流系列频率计算；）年径流系列频率计算；（2 2）推求设计年径流量）推求设计年径流量Q QP P；（3 3）选择典型年内分配过程；）选择典型年内分配过程；（4 4）设计年径流量的年内分配。）设计年径流量的年内分配。三、典型年选择及成果合理性分析三、典型年选择及成果合理性分析典型年选择原则：典型年选择原则：（1 1）年径流量与设计值接近的年份；）年径流量与设计值接近的年份；（2 2）对工程较不利（规模大）的年份。）对工程较不利（规模大）的年份。成果合理性分析：成果合理性分析：水量平衡、参数地理分布规律水量平衡、参数地理分布规律 均值：均值：离势系数：离势系数：偏态系数：分区图偏态系数：分区图
18、 条件：条件：系列不足系列不足2020年，或不连续、代表性不足。年，或不连续、代表性不足。方法：方法：选择参证变量，相关分析，插补展延。选择参证变量，相关分析，插补展延。参证变量条件：参证变量条件：1 1、与设计变量在成因上有密切联系、与设计变量在成因上有密切联系 2 2、有长期实测资料，代表性好、有长期实测资料，代表性好 3 3、较多同步观测资料，以便建立相关关系、较多同步观测资料，以便建立相关关系常用参证变量：常用参证变量：设计断面水位设计断面水位 邻近流域或上、下游测站径流量邻近流域或上、下游测站径流量 本流域降雨量本流域降雨量第三节第三节 具有短期资料时设计年径流计算具有短期资料时设计
19、年径流计算第四节第四节 缺乏资料时设计年径流计算缺乏资料时设计年径流计算条件：条件：系列太短或完全没有，无法展延。系列太短或完全没有，无法展延。思路：思路：根据水文现象变化的地区综合规律推求，即根据水文现象变化的地区综合规律推求，即间接推求间接推求年径流量的统计参数均值、年径流量的统计参数均值、CvCv和和CsCs。方法方法：（1 1）参数等值线图法）参数等值线图法 反映水文特征值的地理分布规律。反映水文特征值的地理分布规律。（2 2）水文比拟法）水文比拟法 将参证流域水文特征值移用到设计流域。将参证流域水文特征值移用到设计流域。第一节第一节 概概 述述一一 、洪水、洪水 定义：定义：暴雨或融
20、雪产生大量径流汇入河中，产生峰高量大暴雨或融雪产生大量径流汇入河中，产生峰高量大 而稀遇的水文现象。而稀遇的水文现象。洪水三要素：洪水三要素：洪峰洪峰、洪量洪量和和洪水过程线洪水过程线第七章第七章 由流量资料推求设计洪水由流量资料推求设计洪水二、设计洪水二、设计洪水1 1、定义、定义工程规划设计依据的洪水，或符合防洪标准洪水。工程规划设计依据的洪水，或符合防洪标准洪水。2 2、推求设计洪水的程序、推求设计洪水的程序资料资料“三性三性”审查审查选样选样，组成洪峰、洪量统，组成洪峰、洪量统计计系列系列考虑特大洪水考虑特大洪水进行频率分析计算，推求设计进行频率分析计算，推求设计洪峰、洪量洪峰、洪量选
21、选典型洪水过程放大典型洪水过程放大，求设计洪水过，求设计洪水过程线。程线。一、洪水资料审查一、洪水资料审查 洪水资料：洪水资料：实测洪水、历史洪水实测洪水、历史洪水 资料审查：资料审查：可靠性可靠性改正改正 一致性一致性还原还原 代表性代表性展延展延 历史洪水：历史洪水：大小、发生年份考证大小、发生年份考证 资料要求：资料要求：3030年以上实测资料，若干历史特大洪水。年以上实测资料，若干历史特大洪水。第二节第二节设计洪峰、洪量的推求设计洪峰、洪量的推求二、选样二、选样 选样原则：选样原则：年最大值法，分别独立选取年最大值法，分别独立选取样本：样本：洪峰流量系列、不同历时洪量系列洪峰流量系列、
22、不同历时洪量系列 固定时段：固定时段：一般采用一般采用l l、3 3、5 5、7 7、1515、3030天天三、特大洪水的处理三、特大洪水的处理定定义义：不不连连序序系系列列的的经经验验频频率率和和统统计计参参数数的的计计算算与与连连序序系系列列不不同同。有有别别于于一一般般洪洪水水的的频频率率计计算算方方法法，称称为为特大洪水处理特大洪水处理。目的：目的：提高计算成果稳定性提高计算成果稳定性方方法法：采采用用将将特特大大洪洪水水的的经经验验频频率率与与一一般般洪洪水水的的经经验验频频率率分分别别计计算算的的方方法法。目目前前国国内内有有两两种种计计算算特特大大洪洪水水与与一一般般洪洪水水经经
23、验验频频率率的的方方法法：独独立立样样本本法法、统统一一样样本本法法。四、频率计算方法四、频率计算方法独立样本法独立样本法思路：思路：实测和特大值系列分别作为实测和特大值系列分别作为独立样本独立样本，各项洪水在各，各项洪水在各自样本中自样本中分别连续排位分别连续排位计算。计算。实测系列：实测系列：特大值参与排位特大值参与排位，只取一般洪水成果，只取一般洪水成果特大系列：特大系列：仅计算特大洪水仅计算特大洪水特点：特点：出现出现重叠重叠 取频率较小值取频率较小值 五、频率计算方法五、频率计算方法统一样本法统一样本法思路：思路：实测与特大值共同组成一实测与特大值共同组成一不连续系列不连续系列，代表
24、总体一，代表总体一个样本，各项在调查期个样本，各项在调查期统一排位统一排位。条件：条件：特大洪水：特大洪水：一般洪水：一般洪水：特点：特点：特大洪水排位无遗漏特大洪水排位无遗漏 六、洪水统计参数的矩法初估六、洪水统计参数的矩法初估 思路：思路：对于不连序系列，假定对于不连序系列，假定n-ln-l年系列均值和均方差年系列均值和均方差与除去特大洪水后与除去特大洪水后N-N-年系列的年系列的均值和均方差相等均值和均方差相等，即，即N1l七、设计洪水成果的合理性分析七、设计洪水成果的合理性分析第三节设计洪水过程线的推求第三节设计洪水过程线的推求1 1、典型洪水的选择原则：、典型洪水的选择原则：1 1、
25、峰高、量大接近设计值的洪水；、峰高、量大接近设计值的洪水；2 2、具有代表性，能反映流域大洪水特性；、具有代表性，能反映流域大洪水特性；3 3、对工程不利（峰形集中、主峰靠后）洪水；、对工程不利（峰形集中、主峰靠后）洪水；4 4、与下游洪水遭遇情况最不利的典型。、与下游洪水遭遇情况最不利的典型。2 2、放大方法：、放大方法：3 3、放大方法说明、放大方法说明同倍比放大法同倍比放大法方法：方法：按峰或量同一个倍比放大典型洪水。按峰或量同一个倍比放大典型洪水。优点：优点：简单、工作量小，适用于峰量关系较好，简单、工作量小，适用于峰量关系较好，峰或量控制的水利工程。峰或量控制的水利工程。缺点：缺点：
26、峰、量无法同时达到设计值。峰、量无法同时达到设计值。同频率放大法同频率放大法方法：采用洪峰和洪量的不同倍比值放大。方法：采用洪峰和洪量的不同倍比值放大。优点：放大后的峰和量同时达到设计要求。优点：放大后的峰和量同时达到设计要求。缺点：与典型可能相差甚远。缺点：与典型可能相差甚远。注意：放大后的过程线需按注意：放大后的过程线需按水量平衡修匀水量平衡修匀。研究对象：研究对象：定量研究降雨形成径流的原理和计算方法定量研究降雨形成径流的原理和计算方法，包括，包括降雨扣除植物截留、下渗、填洼等损失，转化为净雨过程的降雨扣除植物截留、下渗、填洼等损失，转化为净雨过程的产流计算产流计算和净雨沿地面和地下汇入
27、河网，并经河网汇集形成和净雨沿地面和地下汇入河网，并经河网汇集形成流域出口断面径流过程的流域出口断面径流过程的汇流计算汇流计算。第八章第八章 流域产汇流计算流域产汇流计算第一节第一节 产汇流计算基本资料的整理分析产汇流计算基本资料的整理分析一、降雨资料的整理一、降雨资料的整理必须必须注意注意：降雨场次的划分降雨场次的划分一定要与一定要与洪水场次划分洪水场次划分相对应相对应二、径流资料的整理二、径流资料的整理径流分割：水平分割、斜线分割径流分割：水平分割、斜线分割三、蒸发资料的整理三、蒸发资料的整理实用中一般假定流域蒸散发量实用中一般假定流域蒸散发量E E与流域蓄水量与流域蓄水量W W成正比成正
28、比第二节第二节 前期流域蓄水量及前期影响雨量计算前期流域蓄水量及前期影响雨量计算一、前期流域蓄水量计算一、前期流域蓄水量计算涵义：涵义：流域土壤能够保持而不在重力作用下流走的水分。流域土壤能够保持而不在重力作用下流走的水分。降雨使之补充，蒸发使之消耗；降雨使之补充，蒸发使之消耗；不形成径流，但可不形成径流，但可减少降雨损失。减少降雨损失。方法：方法：根据流域影响土层水量平衡方程间接推求根据流域影响土层水量平衡方程间接推求 该计算方法概念明确，成果精度较高，但计算工作该计算方法概念明确，成果精度较高，但计算工作 量大，多用于水文预报。量大，多用于水文预报。二、前期影响雨量二、前期影响雨量PaPa
29、的计算的计算 KaKa为流域蓄水的为流域蓄水的日消退系数日消退系数，综合反映流域蓄水量因流，综合反映流域蓄水量因流域蒸散发而减少的特性。域蒸散发而减少的特性。每个月可近似取一平均值每个月可近似取一平均值。其中。其中 为流域月平均日蒸散发能力。为流域月平均日蒸散发能力。取连续大暴雨之后的取连续大暴雨之后的PaPa等于等于WmWm，由此向后逐日推算。，由此向后逐日推算。第三节第三节 降雨径流相关图法计算净雨降雨径流相关图法计算净雨思路：思路：根据实测降雨、径流资料建立降雨径流关系相关图根据实测降雨、径流资料建立降雨径流关系相关图（经验的、蓄满产流理论的）（经验的、蓄满产流理论的）预报净雨过程或推预
30、报净雨过程或推求设计净雨过程求设计净雨过程分类：分类：经验降雨径流相关图经验降雨径流相关图、蓄满产流模型法蓄满产流模型法一、降雨径流经验相关图的应用一、降雨径流经验相关图的应用二、蓄满产流的基本概念二、蓄满产流的基本概念 1 1、基本概念、基本概念包气带土壤含水量在达到田间持水量之前不产流，此前包气带土壤含水量在达到田间持水量之前不产流，此前降雨全部用以补充土层缺水量；土层水分达田间持水量（降雨全部用以补充土层缺水量；土层水分达田间持水量（蓄蓄满满）后开始产流，此后的降雨扣除雨期蒸散发后）后开始产流，此后的降雨扣除雨期蒸散发后全部形成净全部形成净雨，且入渗达到稳渗率雨，且入渗达到稳渗率fcfc
31、，入渗部分形成地下径流，超过稳入渗部分形成地下径流，超过稳渗的形成地面径流。称这种产流方式为渗的形成地面径流。称这种产流方式为蓄满产流蓄满产流。2 2、产流控制条件、产流控制条件蓄满产流以满足包气带缺水量为产流控制条件。蓄满产流以满足包气带缺水量为产流控制条件。第四节第四节 初损后损法计算地面净雨初损后损法计算地面净雨 在干旱半干旱地区，地下水埋藏很深，流域的在干旱半干旱地区，地下水埋藏很深，流域的包气带很包气带很厚，缺水量大，降雨过程中下渗的水量不易使整个包气带达厚，缺水量大，降雨过程中下渗的水量不易使整个包气带达到田间持水量，所以不产生地下径流，并且到田间持水量，所以不产生地下径流，并且只
32、有当只有当降雨强度降雨强度大于大于下渗强度下渗强度时才产生地面径流时才产生地面径流，这种产流方式称为，这种产流方式称为超渗产超渗产流流。关键是确定流域下渗的变化规律关键是确定流域下渗的变化规律。一、一、初损后损法基本原理初损后损法基本原理该法将下渗损失过程简化为该法将下渗损失过程简化为初损、后损两个阶段初损、后损两个阶段：初损：初损：降雨开始到出现超渗产流降雨开始到出现超渗产流时，历时时，历时t t0 0，降雨全部损，降雨全部损失失I I0 0，包括初期下渗，植，包括初期下渗，植物截留，填洼等。物截留，填洼等。后损：后损：产流以后损失阶段，损失产流以后损失阶段，损失有所下降并趋向稳定，按有所下
33、降并趋向稳定，按超渗历时超渗历时t ts s内的来计算。内的来计算。地面径流深计算地面径流深计算由水量平衡原理，净雨深用下式计算：由水量平衡原理，净雨深用下式计算：二、初损二、初损I I0 0的确定的确定由实测雨洪水资料分析确定由实测雨洪水资料分析确定I I0 0 流域较小流域较小时，降雨基本一时，降雨基本一致，洪水过程线起涨点前的累致，洪水过程线起涨点前的累积雨量就是初损积雨量就是初损I I0 0。对于对于较大流域较大流域，可在其中，可在其中找小流域水文站，按上述方法找小流域水文站，按上述方法确定确定I I0 0。三、平均后损率三、平均后损率 的确定的确定由实测降雨洪水资料分析确定由实测降雨
34、洪水资料分析确定 实测降雨洪水的实测降雨洪水的P P、R RS S、I I0 0已知，结合其降雨过程，已知，结合其降雨过程，即可即可试算试算得相应的。得相应的。第六节第六节 单位线法计算流域出口洪水过程单位线法计算流域出口洪水过程一、单位线定义与基本假定一、单位线定义与基本假定1 1、单位线的定义、单位线的定义在给定的流域上，在给定的流域上，单位时段单位时段内均匀降落内均匀降落单位深度单位深度的的地地面净雨面净雨，在流域出口断面形成的，在流域出口断面形成的地面径流过程线地面径流过程线。倍比假定倍比假定：假设同一流域上有：假设同一流域上有 2 2场净场净雨，历时相同，则它们在出口形雨，历时相同，
35、则它们在出口形成的地面径流过程完全相似，即成的地面径流过程完全相似，即总历时相同总历时相同，相应流量等于净雨相应流量等于净雨深之比。深之比。2 2、单位线两项基本假定、单位线两项基本假定二、单位线的推求二、单位线的推求原理：原理：利用实测降雨、径流资料，利用单位线的两项基本假利用实测降雨、径流资料，利用单位线的两项基本假定来定来反求反求。方法：方法：缩放法：缩放法：适用于仅有一个时段净雨的情况，倍比确定。适用于仅有一个时段净雨的情况，倍比确定。分解法：分解法：适用多个时段净雨的情况。利用单位线的两项基适用多个时段净雨的情况。利用单位线的两项基本假定，将总的地面径流过程本假定，将总的地面径流过程
36、分解分解为各净雨独立产生的为各净雨独立产生的地面径流过程，然后按地面径流过程，然后按缩放缩放法由某单位时段的地面径流法由某单位时段的地面径流过程过程反求反求单位线。单位线。试错优选法试错优选法修正：修正：径流深应等于径流深应等于10mm10mm。三、单位线的时段转换三、单位线的时段转换S S曲线曲线：设想流域上有一场净雨强度为：设想流域上有一场净雨强度为10mm/t10mm/t持续不断的持续不断的降雨，在出口形成的地面径流过程线降雨，在出口形成的地面径流过程线S(t)S(t)。实质：单位线纵。实质：单位线纵标沿时程的累积曲线。标沿时程的累积曲线。四、单位线存在的问题及处理方法四、单位线存在的问
37、题及处理方法五、应用单位线推求洪水过程五、应用单位线推求洪水过程1.1.由降雨推求由降雨推求净雨过程净雨过程2.2.选择相应选择相应单位线单位线3.3.由由倍比假定倍比假定推求各时段推求各时段 净雨的地面径流过程净雨的地面径流过程4.4.叠加叠加得总地面径流过程得总地面径流过程5.5.加加地下径流地下径流过程，得到过程，得到要推求的要推求的洪水过程洪水过程一、主要内容一、主要内容1.1.推求设计暴雨推求设计暴雨：频率分析法频率分析法推求不同历时指定频率的推求不同历时指定频率的设计雨量，设计雨量，典型放大法典型放大法推求设计暴雨过程。推求设计暴雨过程。2.2.推求设计净雨推求设计净雨：拟定：拟定
38、产流方案产流方案，进行产流计算。，进行产流计算。3.3.推求设计洪水推求设计洪水：拟定：拟定汇流方案汇流方案，进行，进行汇流计算汇流计算。二、基本假定二、基本假定暴雨与洪水同频率暴雨与洪水同频率频率计算频率计算产流计算产流计算汇流计算汇流计算第一节第一节 概述概述 第九章第九章 由暴雨资料推求设计洪水由暴雨资料推求设计洪水资料条件：资料条件：流域上雨量站较多，分布均匀，且具有较长同流域上雨量站较多，分布均匀，且具有较长同 期观测资料，足以计算长系列的流域平均雨量（称期观测资料，足以计算长系列的流域平均雨量（称面面雨量雨量）时，就可直接选取每年指定统计时段的最大暴）时，就可直接选取每年指定统计时
39、段的最大暴雨量，进行频率计算求得设计暴雨量。雨量，进行频率计算求得设计暴雨量。计算方法：计算方法：目前我国暴雨量频率计算的方法、线型、经验目前我国暴雨量频率计算的方法、线型、经验频率公式、特大暴雨处理等频率公式、特大暴雨处理等与洪水频率计算相同与洪水频率计算相同。典型选择：典型选择：可能（代表性）与不利原则可能（代表性）与不利原则。放大方法：放大方法：同频率放大同频率放大控制。控制。第二节第二节暴雨资料充分时设计暴雨推求暴雨资料充分时设计暴雨推求第三节第三节暴雨资料不足时设计暴雨推求暴雨资料不足时设计暴雨推求1 1、第一种情况、第一种情况 如果流域中心附近有一个如果流域中心附近有一个具有长期雨
40、量资料具有长期雨量资料的测站，的测站，那么可依据该站点资料进行那么可依据该站点资料进行频率计算频率计算，求得各种历时的，求得各种历时的设设计点雨量计点雨量。2 2、第二种情况、第二种情况如果流域上如果流域上完全没有长系列雨量资料完全没有长系列雨量资料，则查各省水文，则查各省水文手册等文献中刊载的暴雨统计参数等值线图。得到流域中手册等文献中刊载的暴雨统计参数等值线图。得到流域中心处各种历时暴雨的统计参数，进而求得各种历时的设计心处各种历时暴雨的统计参数，进而求得各种历时的设计点雨量。点雨量。一、设计点雨量计算一、设计点雨量计算思路：思路：流域面积很小时，可近似将流域中心设计点雨量作为流流域面积很
41、小时，可近似将流域中心设计点雨量作为流域设计面雨量；对于较大面积流域，需研究点雨量与面域设计面雨量；对于较大面积流域，需研究点雨量与面雨量之间的关系（称雨量之间的关系（称暴雨点面关系暴雨点面关系），进而），进而将设计点雨将设计点雨量转化为设计面雨量。量转化为设计面雨量。暴雨点面关系种类：暴雨点面关系种类：定点定面关系；动点动面关系。定点定面关系；动点动面关系。转换公式：转换公式：P P面面,T,T=PP点点,T,T二、设计面雨量的推求二、设计面雨量的推求流域面流域面积一、由设计暴雨推求设计净雨一、由设计暴雨推求设计净雨 设计暴雨扣除相应的损失，即得设计净雨。设计暴雨扣除相应的损失，即得设计净雨
42、。1 1、拟定设计流域的产流计算方案、拟定设计流域的产流计算方案 有暴雨径流资料时：有暴雨径流资料时：降雨径流相关图法降雨径流相关图法、初损后损法初损后损法等。等。缺乏暴雨径流资料时：采用省水文手册等缺乏暴雨径流资料时：采用省水文手册等规定的方法。规定的方法。2 2、确定设计暴雨的前期影响雨量、确定设计暴雨的前期影响雨量P Pa,pa,p （1 1）WmWm折算法折算法 （2 2）扩展设计暴雨过程法）扩展设计暴雨过程法 （3 3）同频率法）同频率法第六节由第六节由设计暴雨推求设计洪水设计暴雨推求设计洪水（P PP Pa a）P PP PP P二、由设计净雨推求设计洪水二、由设计净雨推求设计洪水
43、 1.1.拟定地面汇流计算方案拟定地面汇流计算方案。有雨洪资料时，一般采用时段单。有雨洪资料时，一般采用时段单位线法；缺乏雨洪资料时，采用小流域洪水计算方法。位线法；缺乏雨洪资料时，采用小流域洪水计算方法。2.2.按地面汇流方案，将地面净雨转化为地面径流过程按地面汇流方案，将地面净雨转化为地面径流过程 3.3.选定地下汇流计算方案（简化），确定地下径流过程。选定地下汇流计算方案（简化），确定地下径流过程。4.4.将地面、地下径流叠加，即得设计洪水过程。将地面、地下径流叠加，即得设计洪水过程。一、水库及其特性曲线一、水库及其特性曲线1 1、水库、水库n指在河道、山谷等处修建水坝等挡水建筑物形成蓄
44、集指在河道、山谷等处修建水坝等挡水建筑物形成蓄集水的人工湖泊。水的人工湖泊。n作用：兴利、除害（防洪）作用：兴利、除害（防洪）2 2、水库特性曲线、水库特性曲线：反映水库地形特征的曲线：反映水库地形特征的曲线n水库面积曲线水库面积曲线：Z ZA An水库容积曲线水库容积曲线：Z ZV V第二节第二节 水库特征水库特征第十三章第十三章 水库兴利调节计算水库兴利调节计算二、水库特征水位及其相应库容二、水库特征水位及其相应库容水库特征水位：水库特征水位：表示水库表示水库工程规模工程规模及及运运用要求用要求的各种库水位。的各种库水位。作用：作用：体现水库运用和正常工体现水库运用和正常工作的各种作的各种
45、特定要求特定要求，是规划，是规划设计阶段确定主要水工建筑设计阶段确定主要水工建筑物尺寸、估算工程投资、效物尺寸、估算工程投资、效益的益的基本依据基本依据。三、水库的水量损失三、水库的水量损失 水库建成蓄水后，由于河流天然状况及库内外水力条水库建成蓄水后，由于河流天然状况及库内外水力条件发生变化，从而引起额外水量损失。主要表现为件发生变化，从而引起额外水量损失。主要表现为蒸发损蒸发损失失和和渗漏损失渗漏损失的增加，在寒冷地区还有结冰损失。的增加，在寒冷地区还有结冰损失。u蒸发损失蒸发损失：指由陆面面积变为水面面积所增加的额外蒸指由陆面面积变为水面面积所增加的额外蒸 发量。发量。u渗漏损失渗漏损失
46、：经验系数法，即年或月的渗漏损失相当于水：经验系数法，即年或月的渗漏损失相当于水 库蓄水容积的一定百分数来估算。库蓄水容积的一定百分数来估算。第四节第四节 兴利调节计算原理与方法兴利调节计算原理与方法二、库容确定二、库容确定水库运用分析水库运用分析三、不计损失的时历列表法三、不计损失的时历列表法时段时段来水来水用水用水余水余水缺水缺水早蓄方案早蓄方案迟蓄方案迟蓄方案蓄水蓄水弃水弃水蓄水蓄水弃水弃水4 424.024.016.016.08.08.08.08.00 08.08.05 531.931.917.717.714.214.292.692.622.222.20 014.214.26 628.
47、028.017.117.110.910.933.133.10 010.910.97 782.882.823.323.359.559.541.041.051.651.629.829.829.729.78 816.116.119.419.417.017.03.33.337.737.726.526.59 915.815.829.529.513.713.724.024.012.812.8101043.943.926.026.017.917.928.228.241.041.00.90.930.730.7111127.727.717.417.410.310.341.041.010.310.341.041.
48、0121213.713.719.819.86.16.134.934.934.934.91 14.44.417.117.141.041.012.712.722.222.222.222.22 21.91.917.717.715.815.86.46.46.46.43 311.311.317.717.76.46.40 00 0合计合计301.5301.5238.7238.7120.8120.858.058.062.862.862.862.8n1 1、定义、定义n多年期间用水部门能保持正常供水不受破坏的机率。多年期间用水部门能保持正常供水不受破坏的机率。n2 2、表示形式、表示形式n年保证率年保证率n历
49、时保证率历时保证率n3 3、设计代表年和代表期的选择、设计代表年和代表期的选择第六节第六节 设计保证率及代表期选择设计保证率及代表期选择第七节第七节 年调节水库兴利库容的确定年调节水库兴利库容的确定 根据兴利用水要求确定必需的兴利库容，进而确定正常根据兴利用水要求确定必需的兴利库容，进而确定正常蓄水位，是水库规划的重要内容之一。蓄水位，是水库规划的重要内容之一。确定年调节水库兴利库容的方法主要有详细计算的确定年调节水库兴利库容的方法主要有详细计算的长系长系列法列法和简化计算的和简化计算的代表年法代表年法。时历列表法是最常用的方法之一。时历列表法是最常用的方法之一。第八节第八节 多年调节水库的调
50、节计算多年调节水库的调节计算 多年调节水库可能要经过多年调节水库可能要经过几个丰水年才能蓄满，所蓄水几个丰水年才能蓄满，所蓄水量分配在几个连续枯水年份里量分配在几个连续枯水年份里用掉。用掉。调节周期长达若干年调节周期长达若干年，而且而且不是一个常数不是一个常数。兴利库容的确定有长系列兴利库容的确定有长系列法和试算法等。法和试算法等。n设计保证率、兴利库容与调节流量的关系设计保证率、兴利库容与调节流量的关系P P设设一定，一定，Q Q调调越大，越大，V V兴兴越大；越大；Q Q调调一定，一定，V V兴兴越大，越大，P P设设越高；越高；V V兴兴一定，一定，Q Q调调越小，越小，P P设设越高。