水文学与水文地质学

水文学与水文地质学

第一章

1、水文学概念：水文学是研究自然界中各种水体的形成、分布、循环和与环境相互作用的一门科学。 2、水文循环

（1）水的这种既无明确的“开端”，有无明确的“终了”的无休止的循环运动过程称为水文循环。

（2）水分由海洋输送到大陆又回到海洋的循环称为大循环或外循环。 水分在陆地内部或海洋内部的循环称为小循环或内循环。为区分这两种小循环，将前者叫做陆地小循环，后者叫做海洋小循环。

（3）内因——水的三态在常温条件下的相互转化 外因——太阳辐射和地心引力

（4）四个环节：水分蒸发—水汽输送—凝结降水—径流 3、水文循环的时空分布变化特点（简答—扩展） （1）水循环永无止境

（2）水文现象在时间上既有具周期性又具有随机性 （3）水文现象在地区分布上既具有相似性又具有特殊性

4、水量平衡原理概念：水量平衡是指在自然水循环过程中，任意区域在一定时间内，输入水量与输出水量之差等于该区域的蓄水变化量。

第二章

1、河流基本特征（看透书P15—P17、小题） （1）河流长度(L)

自河源沿主河道至河口的长度。 深泓线（中泓线）：河槽中沿流向各最大水深点的连线。 （2）河流的弯曲系数(Φ)

河流的弯曲系数等于河流长度与河源到河口之间的直线距离之比。 （3）河槽特征 1）河流的断面 河流横断面 河谷

河槽：基本河槽 洪水河槽 过水断面 河流的纵断面 2）河流平面形态 （4）河流纵比降(J)

河流纵比降指任意河段首尾两端的高程差与其长度之比 河段纵断面近于直线： J=(Z1-Z2)/L

河段纵断面呈折线： J=[(Z0+Z1)L1+(Z1+Z2)L2+…+(Zn-1+Zn)Ln-2Z0L]/L2 （5）河流分段

一条河流按照河段不同的特征，沿水流方向可划分为河源、上游、中游、下游和河口5段。

2、流域的概念：流域是指汇集地表径流和地下径流的区域，是相对河流的某一端面而言。

闭合流域的概念：当流域的地面分水线与地下分水线相重合，则地面和地下集水区域也相重合，相邻的流域不发生水量交换，此种流域称为闭合流域。

非闭合流域的概念：由于地质构造等原因，当地面分水线与地下分水线并不完全重合，此时邻近两个流域会发生水量交换，此种流域称为非闭合流域。 （了解上面三个流域间的相互关系P18） 3、流域的几何要素 （看书P19—P20、小题） （1）流域面积（F） 单位：km2 分水线所包围的面积

流域面积效应：流域面积大小对河流水质的影响 （2）流域长度(l)与平均宽度(B) 单位km B=F/l

（3）流域形状系数(K) K=B/l

（4）河网密度(D) 单位km/km2 D=∑L/F

（5）流域的自然地理特征：地理位置、地形、植被覆盖、土壤、地质构造、沼泽与湖泊等。 4、 降水三要素包括降水量、降水历时和降水强度。

降水量(h) ：指一定时段内降落在某一面积上的总水量。 单位：mm

降水历时(t) ：即降水所经历的时间。 单位: 年、月、日、时 （某一降水量必须同时指明历时和区域）

降水强度(i) ：单位时间的降水量，简称雨强。 单位：mm/min或mm/h (根据雨强可对降水分级）

5、观测降雨量的仪器：雨量器、自记雨量计 6、降水特征的表示方法

依据降水观测资料，可以整理出常用的降水过程线、降水累积曲线和等雨量线来反映降水的空间分布与时间变化规律。

7、流域平均降水量常用的方法有：算术平均法、等雨量线法和泰森多边形法等3种。 （P23各自的概念及公式） 8、下渗（看P23—P24、小题） （一次降雨的主要损失量）

下渗是指水从地表渗入土壤和地下水的运动过程。 下渗强度（下渗率）：单位时间内下渗的水量，单位mm/h 供水充分时：下渗率称为下渗力（下渗容量） 供水不充分时：下渗率﹤下渗能力 9、河川径流量的表示方法（简答） （1）流量（Q）

流量指单位时间内通过河流某一过水断面的水量，常用单位为m3/s。

流量可分为瞬时流量、日平均流量、月平均流量 、年平均流量、多年平均流量。

流量随时间变化过程，可用流量过程线表示。 （2）径流总量（W）

径流总量指在一定时段内通过河流某一过水断面的总水量，常用单位m3, 108m3 径流总量等于计算时段总秒数T乘以该时段的平均流量即W=QT （3）径流深度（Y）

径流深度指将计算时段内的径流总量均匀地铺在控制断面以上整个流域面积F（km2）

上，所得平均水层深度，常用单位mm。

Y?1W

1000F（4）径流模数(M)

径流模数指单位流域面积F（km2）上平均产生的流量，常用单位为L/(s.km2)。 公式: M?1000Q F（5）径流系数（α）

径流系数指流域上，同一时段的径流深度与降雨量之比值。无量纲 即: a?Y a<1，它的多年平均值是一个稳定的数值，是具有一定的区域性。 X10、产流过程和初期损失（Io）（书P26—P27） 初损：产流前的损失

净雨量：一次降雨所形成的地表径流量等于降雨量扣除损失量。 产流过程：降雨扣除损失形成净雨的过程。

注意：净雨与它形成的径流在数量上是相等的，然而二者的过程完全不同，径流的来源是净雨，净雨的汇流结果是径流；当降雨停止时，净雨随之停止，而径流要延续很长时间(书P27图2-13)

11、河川径流的影响因素（简答） （1）气象条件

（2）地理位置和地形 （3）地表植被覆盖 （4）面积和形状 （5）土壤地质 （6）湖泊与沼泽 （7）人类活动因素

12、水文测验：系统地收集和整理水文资料的全部技术过程。 13、水位（H）：河流某时刻在某断面的自由水面相对于某一基面的高程，称为该时刻此断面的水位，单位为m。

观读水位的设备：水尺和自记水位计。 14、流量测验（论述）

流量测验的依据：Q=ωv，流量测验包括过水断面测量、流速测量与流量计算三部分。 （1）断面测量

大断面—河道断面扩展至历年最高水位以上0.5-1.0m的断面。（水上、水下） 水道断面测量步骤： 1）河底高程测量 2）起点距测量 3）绘制过水断面

（2）流速测量与流量计算 步骤：

1）在断面上选定测速垂线n条，各垂线上选定的3个测点分别位于水面以下0.2H、0.6H、0.8H；

2）用流速仪测各点流速，取算术平均值计算各垂线平均流速 3）以测速垂线为界，计算部分面积

4）计算各面积上的平均流速 5）计算断面流量

15、水位—流量关系曲线的延长

一般情况，要求高水部分延长不应超过当年实测流量所占水位变幅的30%。地水部分延长不应超过当年实测流量所占水位变幅的10%

高水延长的三个方法：水位—面积、水位—流速关系曲线法和断面特征法。 断流水位就是流量等于零时所对应的水位。

第三章

1、水文统计分析的任务就是以实测水文系列资料为样本，应用数理统计方法，对未来可能发生的水文情势作出概率预估（且考虑抽样误差），确定合理的工程设计值，以满足工程设计和运行决策的需要。

2、水文统计对水文资料的要求：可靠性、一致性、代表性

3、样本的特征在一定程度上可代表总体特征---水文统计的基本依据★ 用样本来推求总体必然存在抽样误差。

4、累积频率：指等量值和超量值累积出现的次数（m)与总观测次数（n）的比值。以百分数或小数表示。

P?X?xi??m?100％ n5、重现期（简答）

重现期指在长时期内随机事件重复出现的平均间隔时间，称为多少年出现一次，又称为多少年一遇。

根据所研究问题的性质不同，频率与重现期的关系有两种表示方法。

（1）研究洪峰流量、洪水位、暴雨等最大值问题时，一般设计频率P<50%，有 T?x?xi??1

P?x?xi?（2）研究枯水流量、枯水位等最小值问题是，为了保证灌溉、发电、给水等用水需要，一般设计频率P>50%，有 T?x?xi??1

1?P?x?xi?6、统计参数（简答）

常用的统计参数包括均值 、 均方差 、变差系数 、 偏态系数。 （1）均值：表示系列中变量的平均情况，表示系列数值的水平，是系列数值的分布中心。 设某水文变量的观测系列（样本）为x1，x2，…… ,xn ， 其总项数为n，则其均值为: 1nx1?x2???????xnx??? xii?1nn

（2）均方差：反映系列的绝对离散程度。 均方差越大，说明系列数值在均值两旁的分布越分散，系列数值的变化幅度越大。

2 总体均方差： ?(xi?x)?? n