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1、第一部分水文水資源一、基礎(chǔ)知識(shí)1、掌握水文循環(huán)、區(qū)域與流域水量平衡、流域徑流形成過(guò)程等最基本的水文學(xué)原理 今水文循環(huán)水文循環(huán)概念:地球表面的廣大水體,在太陽(yáng)輻射作用下蒸發(fā)變成水汽,上升到空中, 被氣流帶動(dòng)輸送到各地,在這過(guò)程中,水汽遇冷凝結(jié),以降水的形式降落到地面和海洋, 降至地面的那部分水,再?gòu)暮拥阑驖B入地下以地下水形式補(bǔ)給河流流入海洋。水分這種 往返循環(huán)、不斷轉(zhuǎn)移交替的現(xiàn)象稱為水文循環(huán)或水循環(huán)。(水文循環(huán)的原理)自然界中的水循環(huán)有蒸發(fā)、降水、下滲和徑流4個(gè)主要環(huán)節(jié)。水文循環(huán)分類:按水文循環(huán)的規(guī)模與過(guò)程,可分為大循環(huán)和小循環(huán)。大循環(huán):海洋和陸地之間的水分循環(huán)小循環(huán):海洋內(nèi)或者陸地內(nèi)的水分循環(huán)
2、a. 水循環(huán)的外因:太陽(yáng)輻射能和地球引力的存在b. 水循環(huán)的內(nèi)因:水物理三態(tài)(氣、液、固)之間的相互轉(zhuǎn)化 水文循環(huán):a.地球上水的存在形式:汽態(tài)、液態(tài)、固態(tài)b. 存在位置:空氣中、地表、地下、生物體內(nèi) 水文循環(huán)的意義:a.直接影響氣候變化b.改變地表形態(tài)c. 造成再生資源 d.負(fù)面影響:干旱,洪澇災(zāi)害 氣象要素:溫度、濕度、氣壓、風(fēng)(前4個(gè)是基本要素)、云、日照等。i若以地球陸地為研究水量平衡對(duì)象,某時(shí)段At內(nèi)的水量平衡方程可寫(xiě)成:AWc = Pc R Ec式中:Ec:在時(shí)段內(nèi)陸地的蒸發(fā)量;Pc:在時(shí)段內(nèi)陸地的降水量;R :時(shí)段內(nèi)由陸地流入海洋的徑流量;AWc :在時(shí)段內(nèi)陸地蓄水量的變化量。
3、ii若以海洋為研宄水量平衡對(duì)象,某時(shí)段At內(nèi)的水量平衡方程可寫(xiě)成:AWs = Ps+R Es 式中Es :海洋在時(shí)段內(nèi)的蒸發(fā)量;Ps :海洋在時(shí)段內(nèi)的降水量;R :時(shí)段內(nèi)由陸地流入海洋的徑流量;Ws :海洋在該時(shí)段內(nèi)蓄水量的變化量。在多年平均的情況下,AWc0,AWs0,則 對(duì)于大陸來(lái)說(shuō),多年平均情況的水量平衡方程為 R=Pc-Ec 對(duì)于海洋則為R=Es -Ps式中:R流入海洋的多年平均年徑流量Pc、Ps分別為大陸上和海洋上的多年平均年降水量 Ec、Es分別為大陸和海洋的多年平均年蒸發(fā)量 二式合并,得全球水量平衡方程為Ec+Es= Pc+Ps即全球的降水量和蒸發(fā)量是相等的。(全球水量平衡方程)
4、閉合流域:P=R+E 今流域徑流形成過(guò)程凈雨:雨水降到地面,一部分損失掉,剩下能形成地面、地下徑流的那部分降雨稱為凈雨。1、產(chǎn)流過(guò)程:把降雨扣除損失變成凈雨的水文過(guò)程稱為產(chǎn)流過(guò)程,包括地面凈雨和地 下凈雨。2、匯流過(guò)程:凈雨沿坡地從地面和地下匯入河網(wǎng),然后再沿著河網(wǎng)匯流到流域出口斷 面,這一完整的過(guò)程稱流域匯流過(guò)程。前者稱坡地匯流,或者稱河網(wǎng)匯流。2、掌握水文學(xué)的基本概念(降雨、蒸發(fā)、入滲,徑流、流域與河系,地表徑流地下徑 流、徑流深、徑流系數(shù)、徑流模數(shù)等)今水文學(xué):研宄地球上江河、湖泊、冰川、地下水和海洋等各種水體的存在數(shù)量、分 布及變化規(guī)律的科學(xué)。與氣象學(xué)、地理學(xué)、生態(tài)環(huán)境學(xué)等關(guān)系密切。今
5、降雨(1) 概念:是指液態(tài)或固態(tài)的水汽凝結(jié)物,從天空下降至地面而成的液態(tài)水或固態(tài) 水的現(xiàn)象。降水是氣象要素之一,也是水循環(huán)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。(2) 降水基本條件:一是空氣中要有水汽,二是降溫,降至露點(diǎn)溫度以下,或空氣 冷卻,三是大氣中存在吸水性的微粒(凝結(jié)核)(3) 露點(diǎn):空氣中水汽達(dá)到飽和時(shí)的溫度。當(dāng)大氣溫度下降到露點(diǎn)以下時(shí),則形成 了水汽凝結(jié)的必要條件。(4) 大氣凝結(jié)核:指飄浮在大氣中的塵粒,其直徑約10-310un。(5) 降水類型:a. 鋒面雨:由于不同性質(zhì)的氣團(tuán)相遇所形成的雨稱為鋒面雨。b. 地形雨:暖濕空氣在運(yùn)移過(guò)程中,因受地形(如山脈等)影響而被抬升,則由于 動(dòng)力冷卻而形成的雨
6、。因氣流(空氣)的濕度、溫度、抬升速度及地形特點(diǎn)的差異而 不同。地形作用一般使山的迎風(fēng)面的降水量大,而背風(fēng)面降水量減少。c. 對(duì)流雨:地面受福射溫度升高,下層暖濕空氣膨脹上升,則暖濕空氣在上升過(guò)程 中形成絕熱冷卻,水汽則會(huì)凝結(jié)成云(淡積云濃積云積雨云),形成降雨。d. 氣旋雨:在低氣壓中心區(qū),氣流從四周向中心福合,垂直方向上運(yùn)動(dòng)是上升的, 即暖濕氣流輻合上升,在水平面上溫度和濕度變化很大,故常常有凝結(jié)降水現(xiàn)象??沙?現(xiàn)大范圍降雨和大風(fēng)的天氣現(xiàn)象,稱為氣旋雨。氣旋:北(南)半球,由于地球離心力、偏向力及摩擦力的共同作用下,大氣中水 平氣流呈逆(順)時(shí)針旋轉(zhuǎn)的大型渦旋。在同髙度上,氣旋中心的氣壓比
7、四周低,又稱 低壓。氣旋按其生成的地理位置不同,可分為熱帶氣旋和溫帶氣旋(6) 降雨基本要素:降雨量、降雨歷時(shí)、降雨時(shí)段、降雨強(qiáng)度、降雨面積及降雨中 心、降雨走向。(7) 降雨資料圖示:降雨過(guò)程線、雨量積累曲線(8) 降水量一分為7級(jí)(9) 按降雨強(qiáng)度大小,降雨可分為暴雨、大雨、中雨、小雨四種暴雨(>50mm/24h)(暴雨:50100、大暴雨:100200、特大暴雨:>200)大雨:2550mm/24h ;中雨:1025.mm/24h 小雨:0.110mm/24h ;無(wú)雨或微雨:<0.1mm/24h(10) 測(cè)量雨量?jī)x器:雨量器,自計(jì)雨量計(jì)(虹吸式、翻吸式)(11) 中國(guó)降
8、雨特性:我國(guó)多年平均年降水量:648mm.全球陸面平均降水量:800 mm 亞洲:740mm東多西少、南多北少、夏秋多春冬少蒸發(fā)(1) 定義:水由液態(tài)或固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的現(xiàn)象,是水分子運(yùn)動(dòng)的結(jié)果(2) 蒸發(fā)包括:水面蒸發(fā):蒸發(fā)面為水面時(shí)稱為水面蒸發(fā)。_ 土壤蒸發(fā):蒸發(fā)面為土壤表面時(shí)稱為土壤蒸發(fā) *植物蒸散發(fā):蒸發(fā)面是植物莖葉則稱為植物散發(fā)陸面蒸發(fā):因?yàn)橹参锸巧L(zhǎng)在土壤中,植物散發(fā)與植物所生長(zhǎng)的土壤上的蒸發(fā)總是同時(shí)存 在的,通常將二者合稱為陸面蒸發(fā).流域蒸散發(fā)(流域總蒸發(fā)):流域水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)、植物蒸散發(fā)的總和。(3) 水面蒸發(fā)觀測(cè):水面蒸發(fā)是在充分供水條件下的蒸發(fā)。確定水面蒸發(fā)量的大小, 通
9、常有兩種途徑:器測(cè)法和間接計(jì)算法。設(shè)備:E601蒸發(fā)皿,環(huán)形水圈,K接近1.0(4) 水面蒸發(fā)影響因素:水汽飽和水壓差,水面溫度,風(fēng)速,湍流(5) 蒸發(fā)量的大小可用以下特征量表示:i蒸發(fā)量:某個(gè)時(shí)段內(nèi)單位面積蒸發(fā)的水量。(單位:cm或mm) ii蒸發(fā)率/蒸發(fā)強(qiáng)度:指單位時(shí)間內(nèi)的蒸發(fā)量。.(單位:mm/day, mm/min)今入滲(1) 定義:水分從土壤表面深入地下的現(xiàn)象,又稱入滲。常用入滲率的大小來(lái)描述入 滲的強(qiáng)弱。(2) 三個(gè)階段:滲潤(rùn)階段、滲漏階段、滲透階段(3) 下滲率或下滲強(qiáng)度:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)滲入單位面積土壤中的水量稱為下滲率或下滲強(qiáng)度,記為f,以mm/min或mm/h計(jì)。(4) 下滲能
10、力:在充分供水條件下的下滲率則稱為下滲能力。(5) 下滲能力曲線:下滲能力隨時(shí)間的變化過(guò)程線,簡(jiǎn)稱下滲曲線,并以f (t) t表示。 下滲量定量分析可用三種特征值來(lái)描述:入滲總量、入滲率fi/入滲強(qiáng)度、下滲能力(6) 土壤水不同形式:吸濕水,薄膜水,毛管水(毛細(xì)水),重力水(7) 常用水分常數(shù):最大吸濕量,最大分子持水量,凋萎含水量,田間持水量,飽和 含水量(8) 下滲量的測(cè)定:測(cè)量入滲的方法有同心環(huán)法、人工降雨法等。今徑流(1) 定義:指降落在流域表面上的降水,途經(jīng)地面及地下流入河川,流出流域出口斷 面的水量。包括:產(chǎn)流過(guò)程(或稱為流域蓄滲過(guò)程)和匯流過(guò)程。(2) 水源:雨水、冰雪融水、地下
11、水(3) 形成:產(chǎn)流和匯流產(chǎn)流過(guò)程:我們把降雨扣除損失成為凈雨的過(guò)程稱為產(chǎn)流過(guò)程匯流過(guò)程:凈雨沿坡面從地面和地下匯入河網(wǎng),然后再沿著河網(wǎng)匯集到流域出口斷面的過(guò)程。凈雨:降雨扣除損失后的雨量稱為凈雨。1) 降雨的消耗量:a. 植物截留量Is:降雨被植物莖葉攔截的現(xiàn)象稱截留b. 初滲(土壤蓄水量S):指降雨入滲過(guò)程中被土壤吸附存儲(chǔ)于土壤孔隙中的水量。c. 填洼量Vd:水分停蓄在地面洼陷處(水庫(kù)、湖、塘等),稱填洼。d. 雨期蒸散發(fā)量E2) 降雨形成的徑流量/凈雨量 徑流量(凈雨量)=降雨量.-損失量?jī)粲炅浚航涤炅亢蛽p失量之差,又稱為徑流量或產(chǎn)流量 凈雨量包括:地面徑流R +地下徑流Rg(4) 河網(wǎng)
12、匯流過(guò)程:各種成分徑流經(jīng)坡地匯流注入河網(wǎng),從支流到干流,從上游向下游,最 后流出流域出口斷面,這個(gè)過(guò)程稱為河網(wǎng)匯流。(5) 表示方法:流量Q徑流總量W徑流深R徑流模數(shù)M徑流系數(shù)a徑流變 率K(6) 徑流的度量 流量Q有瞬時(shí)流量和平均流量 徑流總量(徑流量)WW=T指時(shí)段T內(nèi)通過(guò)河流某一斷面的總水量,記為W,以m3、萬(wàn)m3或億m3計(jì),有時(shí)也用時(shí)段 平均流量與時(shí)段的乘積為單位,如(m3/s)_d、(m3/s)_M等。 徑流深R:將徑流量平鋪在整個(gè)流域面積上所得的水層深度,記為R,以mm計(jì)。R=W/1000F=T/1000F式中:W一時(shí)段T內(nèi)徑流量-計(jì)算時(shí)段內(nèi)平均流量,m3/s;T-計(jì)算時(shí)段,s;F
13、-流域面積,km2。 徑流模數(shù)M:流域出口斷面流量與流域面積之比值稱為徑流模數(shù),記M,以L/(s- km)計(jì)。M=1000Q/F 徑流系數(shù)a:某一時(shí)段的徑流深R與相應(yīng)時(shí)段內(nèi)流域平均降雨深度P之比值稱為徑流系數(shù),記為a。. a=R/P因尺<只故a<l。計(jì)算過(guò)程:W/R/M/a +流域與河系流域 (1)定義:匯集地面水和地下水的區(qū)域稱為流域,也就是分水線包圍的區(qū)域。(2) 閉合流域:當(dāng)?shù)孛娣炙€與地下分水線相重合,稱為閉合流域(3) 幾何特征:a. 流域面積:流域分水線包圍區(qū)域的平面投影面積,稱為流域面積,記為F,以km2計(jì)。b. 流域長(zhǎng)度和平均寬度:流域長(zhǎng)度就是流域軸長(zhǎng)。以km計(jì)。B
14、=流域面積/流域長(zhǎng)度c. 流域形狀系數(shù)和流域不對(duì)稱系數(shù):流域平均寬度與流域長(zhǎng)度之比稱為流域形狀系數(shù)。d. 河網(wǎng)密度:流域內(nèi)河流干支流總長(zhǎng)度與流域面積的比值稱為河網(wǎng)密度,以Km/km2計(jì)。(4) 流域地形特征:流域平均高度、流域平均坡度、面積_髙程曲線(5) 流域自然地理特征:a. 流域的地理位置:流域的地理位置以流域所處的經(jīng)緯度來(lái)表示,它可以反映流域所處的 氣候帶,說(shuō)明流域距離海洋的遠(yuǎn)近,反映水文循環(huán)的強(qiáng)弱。b. 流域的氣候條件:包括降水、蒸發(fā)、濕度、氣溫、氣壓、風(fēng)等要素。它們是河流形成 和發(fā)展的主要影響因素,也是決定流域水文特征的重要因素。c. 流域的地形常用流域的平均高程和平均坡度指標(biāo)表征
15、。d. 流域的土壤、巖石性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造土壤的性質(zhì),如土壤類型、結(jié)構(gòu)。巖石水理性質(zhì),如適水性,給水度;地質(zhì)構(gòu)造,如斷層、節(jié)理。它們對(duì)下滲和地下水運(yùn)動(dòng)具有重要的影 響。e. 流域的植被對(duì)調(diào)節(jié)氣候,改善徑流分配、減少泥沙和洪水有重要作用。f. 流域內(nèi)湖泊與沼澤湖泊與沼澤對(duì)徑流起調(diào)節(jié)作用,能調(diào)蓄洪水和改變徑流的年內(nèi)分 配,保護(hù)環(huán)境。河系(1)河系:地表水在重力作用下,沿陸地的凹地流動(dòng),按其大小可分為江、河、 溪和溝,這些統(tǒng)稱為河流,而流域中河流(包括干流、支流)和流域內(nèi)的湖泊、沼澤或 地下暗河彼此連接組成一個(gè)龐大的系統(tǒng),稱水系,又稱河系或河網(wǎng)。(2) 分類:扇形水系、羽狀水系、平行水系、混合狀水系(3
16、) 河流的形成與分段:一條河流沿水流方向,自高向低可分為河源、上游、中游、下 游和河口五段。河流基本特征:河流的長(zhǎng)度:自河源沿主河道至河口的距離稱為河流長(zhǎng)度,簡(jiǎn)稱河長(zhǎng),以km計(jì)。河流斷面:河流斷面有橫斷面和縱斷面。垂直于水流方向的斷面稱為橫斷面,簡(jiǎn)稱斷面 河道縱比降:?jiǎn)挝缓娱L(zhǎng)的落差稱為河道縱比降,簡(jiǎn)稱比降,用小數(shù)或千分?jǐn)?shù)表示。河流彎曲系數(shù),等3、掌握水文要素的定量計(jì)算方法(流域面積、河流長(zhǎng)度、河流坡降、降雨過(guò)程及流域 平均雨量、蒸發(fā)量、徑流量、徑流深等)某站一次降雨過(guò)程 1一時(shí)段平均雨強(qiáng)過(guò)稃線 2屏積雨姐過(guò)程線2.j o o o3 2 1+降雨韻流域平均雨量方法一:算術(shù)平均法P =n方法二:泰
17、森多邊形法 方法三:等雨量線法4、掌握自然界水文循環(huán)及水資源可再生性的原理;河流與流域及其對(duì)水文變化的影響; 降水成因、分類與計(jì)算方法;蒸發(fā)分類與計(jì)算方法;下滲過(guò)程與計(jì)算;徑流及其形成的 定量描述方法;流域水量平衡計(jì)算方法今掌握自然界水文循環(huán)及水資源可再生性的原理 自然界水文循環(huán)(見(jiàn)上)。水資源可再生性的原理水的可再生性直接來(lái)源于地球上不同尺度的水文循環(huán)過(guò)程。水資源是一種逐年能夠得到恢復(fù)和更新的可再生資源。水資源的可再生性是指流域(或 單元水體)水資源在水量上損失后(如蒸發(fā)、流失、取用等)和(或)水體被污染后,通過(guò) 大氣降水和水體自凈(或其它途徑)可以得到恢復(fù)(即更新)的一種綜合能力。水資源的
18、 可再生性與水量、水質(zhì)有直接聯(lián)系。如果細(xì)分水資源可再生性,主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面 水資源量可再生性水資源質(zhì)可再生性。今河流與流域及其對(duì)水文變化的影響即流域自然地理特征今降水成因、分類與計(jì)算方法(見(jiàn)上)今蒸發(fā)分類(見(jiàn)上)與計(jì)算方法廣水面蒸發(fā)陸面蒸發(fā)冰雪蒸發(fā)土壤蒸發(fā)i 植物散發(fā)1 L流域蒸散發(fā) 水面蒸發(fā)Ew=K*E器(Ew:水面蒸發(fā)量;K:折減系數(shù);E器) 土壤蒸發(fā):f丨、w土含超過(guò)田間持水量第二階段土含介于田間持水量 與毛管斷裂含水量之間第二階ft 土含小于等于毛管斷 裂含水量今下滲過(guò)程與計(jì)算下滲的三個(gè)階段下滲過(guò)程就是土壤吸收水分,調(diào)節(jié)水分,并向土層中傳遞 水分的過(guò)程。受到土壤水作 用力的支配。a下
19、滲的三個(gè)階段滲潤(rùn)階段:分子力 r滲漏階段:毛管力 滲透階段:重力 在滲潤(rùn)階段,由于土壤含水量較小,分子力和毛管力均很大,再加上重力的作用,土 壤吸收水分的能力特別大,以致初始下滲容量很大,而且由于分子力和毛管力隨土壤含 水量增加快速減小,使得下滲容量迅速遞減。 進(jìn)入滲漏階段后,土壤顆粒表面已形成水膜,因此分子力幾乎趨于零,這時(shí)水主要在 毛管力和重力作用下向土壤中入滲,下滲容量比滲潤(rùn)階段明顯減小,而且由于毛管力隨土壤含水量增加趨于緩慢減小階段,所以這階段下滲容量的遞減速度趨緩。 到了滲透階段,土壤含水量已達(dá)到田間持水量以上,這時(shí)不僅分子力早已不起作用, 毛管力也不再起作用了??刂七@階段下滲的作用
20、力僅為重力。與分子力和毛管力相比, 重力只是一個(gè)小而穩(wěn)定的作用力,所以在滲透階段,下滲容量必達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的極小值, 這就是穩(wěn)定下滲率。泛加,則整個(gè)下滲過(guò)程均按下滲能力下滲;(2) f</,,則整個(gè)下滲過(guò)程均按雨強(qiáng)下滲;_(3) /</#,則先按雨強(qiáng)下滲,后按下滲能力下滲。今徑流及其形成的定量描述方法ua上)今流域水量平衡計(jì)算方法(iLt)5、掌握頻率、重現(xiàn)期、相關(guān)系數(shù)等基本概念,以及頻率與重現(xiàn)期的關(guān)系及其不同情況 的表示方法;熟悉理論頻率曲線(皮爾遜m型分布);統(tǒng)計(jì)參數(shù)(x、cv和cs)及其物 理意義;了解無(wú)偏估計(jì)和抽樣誤差 今掌握頻率、重現(xiàn)期、相關(guān)系數(shù)等基本概念經(jīng)驗(yàn)頻率:根據(jù)實(shí)測(cè)
21、水文資料,按從大到小的順序排列,然后用經(jīng)驗(yàn)頻率公式計(jì)算出來(lái) 的概率:p=m;(ii+j今掌握頻率與重現(xiàn)期的關(guān)系及其不同情況的表示方法:所謂的重現(xiàn)期是指某一隨機(jī)事件在很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)平均多長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)一次(水文學(xué)中常稱為“多少年一遇”)。即在許多試驗(yàn)中,某一隨機(jī)事件重復(fù)出現(xiàn)的時(shí)間間隔的平均數(shù),即平均的重現(xiàn)間隔期。在水文分析中,重現(xiàn)期可以等效地替代頻率。頻率與重現(xiàn)期的關(guān)系有兩種表示方法:3光訕究暴附或洪水時(shí)-:1:50%):1=丨 h,研宄f1水'U敢T=l/(l-p)相關(guān)系數(shù):表示兩變量間相關(guān)密切程度的一個(gè)指標(biāo)。相關(guān)分析:研宄兩個(gè)或兩個(gè)以上隨機(jī)變量之間關(guān)系兩個(gè)隨機(jī)變量之間關(guān)系:完全相關(guān)(函數(shù)關(guān)系
22、)、零相關(guān)(沒(méi)有關(guān)系)、統(tǒng)計(jì)相關(guān) (相關(guān)關(guān)系)>熟悉理論頻率曲線(皮爾遜m型分布);皮一m型理論頻率曲線比較符合我國(guó)水文變量的分布。p-ni型曲線的特點(diǎn):一端有限另 一端無(wú)限的不對(duì)稱單峰正偏曲線在水文計(jì)算中,一般要求出指定概率P所相應(yīng)的隨機(jī)變量的取值Xp,一般地做法是: 由給定的Cs及p,從p-m型曲線離均系數(shù)值表,查出©p,再由下式求:即求出指定概率p所相應(yīng)的隨機(jī)變量的取值XpXp =(0pCy + 1)X>熟悉統(tǒng)計(jì)參數(shù)(X、Cv和Cs)及其物理意義;均值X:也稱算術(shù)平均數(shù),代表樣本系列的水平,表示系列的平均情況。均方差(標(biāo)準(zhǔn)差):表示系列的離散程度,均值相同的兩個(gè)系列
23、,CT愈大,離散 程度愈大。離勢(shì)系數(shù)Cv:數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)中用均方差與均值之比作為衡量系列相對(duì)離散程度的一 個(gè)參數(shù),稱為離勢(shì)系數(shù),用Cv表示。對(duì)密度曲線的影響:Cv值越大越分散,Cv值越 小越集中偏態(tài)系數(shù)Cs:水文統(tǒng)計(jì)中,用離均差三次方的平均值與均方差的三次方的比值, 作為衡量系列是否對(duì)稱及不對(duì)稱程度的參數(shù),稱為偏態(tài)系數(shù),記為Cs。當(dāng)Cs=0時(shí),稱 為對(duì)稱分布(正態(tài)分布),表示隨機(jī)變量大于均值與小于均值的出現(xiàn)機(jī)會(huì)相等,即均值 所對(duì)應(yīng)的頻率為50%。當(dāng)Cs不等于0時(shí),稱為偏態(tài)分布。其中Cs0的稱為正偏態(tài), 表示大于均值的變量出現(xiàn)的機(jī)會(huì)比小于均值的變量出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少;Cs 0的稱為負(fù)偏 態(tài),表示大于均值的
24、變量出現(xiàn)的機(jī)會(huì)比小于均值的變量出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多。適線法:是以經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)為基礎(chǔ),在一定的適線準(zhǔn)則下,求解與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)擬合最優(yōu)的 頻率曲線參數(shù),這是一種較好的參數(shù)估計(jì)方法,是我國(guó)估計(jì)洪水頻率曲線統(tǒng)計(jì)參數(shù)的主 要方法。均值X對(duì)頻率曲線的影響:當(dāng)皮爾遜in型頻率曲的兩個(gè)參數(shù)CV和CS不變時(shí),X越大,頻 率曲線抬高,變陡變差系數(shù)Cv對(duì)頻率曲線的影響:增大Cv將使頻率曲線變陡,即增大Cv有使頻率曲線按順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。偏態(tài)系數(shù)Cs對(duì)頻率曲線的影響:g愈大,均值對(duì)應(yīng)的頻率愈小,頻率曲線的中部愈向 左偏,且上段愈陡,下段愈平緩J 了解無(wú)偏估計(jì)和抽樣誤差無(wú)偏估計(jì):修正樣本參數(shù)估計(jì)總體參數(shù)不偏估計(jì)公式抽樣誤差:用一個(gè)
25、樣本的統(tǒng)計(jì)參數(shù)來(lái)代替總體的參數(shù)存在一定的誤差,這種誤差是由于 從總體中隨機(jī)抽取的樣本與總體有差異所引起的。樣本容量越大,抽樣誤差越小,樣本代表性越好。6、掌握水位、流量(斷面和流速測(cè)量)、泥沙(懸移質(zhì)含沙量和輸沙率測(cè)驗(yàn))等水文信息 要素的觀測(cè)方法與計(jì)算;熟悉水文調(diào)查方法及水文資料整編的主要內(nèi)容 今掌握水位、流量(斷面和流速測(cè)量)、泥沙(懸移質(zhì)含沙量和輸沙率測(cè)驗(yàn))等水文信息 要素的觀測(cè)施與計(jì)算水文測(cè)驗(yàn)包括:水位觀測(cè)、流量測(cè)驗(yàn)、泥沙測(cè)驗(yàn)、水下地形測(cè)量等。水文測(cè)站斷面布設(shè):基本水尺斷面、流速儀測(cè)流斷面、浮標(biāo)測(cè)流斷面、比降斷面。 水位觀測(cè)設(shè)備:水尺和自記水位計(jì)觀測(cè)次數(shù):水位變化平緩時(shí),每日8時(shí)和20時(shí)
26、各觀測(cè)一次;枯水期每日8時(shí)觀測(cè)一次; 汛期每日觀測(cè)4次。水位資料整編:計(jì)算日/月/年平均水位水位過(guò)程線面積包圍法計(jì)算日平均水位。 流量(斷面和流速測(cè)量)廣斷面測(cè)量:水深測(cè)量起點(diǎn)距旋杯式 流量測(cè)驗(yàn)f流速儀法測(cè)流<流速測(cè)驗(yàn)I旋槳式浮標(biāo)法測(cè)流流量計(jì)算;由測(cè)點(diǎn)流速推求垂線平均流速,由垂線平均流速推薦部分面積上的平均流速, 部分平均流速和部分面積相乘得部分流量,各部分流量之和即為全斷面流量。流量資料整編:水位流量關(guān)系曲線推求逐日平均流量 泥沙(懸移質(zhì)含沙量和輸沙率測(cè)驗(yàn))懸移質(zhì):懸浮于水中,隨水流運(yùn)動(dòng)的細(xì)顆粒泥沙。懸移質(zhì)含沙量:單位水體的渾水中所含泥沙的重量,稱為含沙量,記為P。含沙量測(cè)驗(yàn)一 般是用
27、采樣器從水流中采取水樣,然后經(jīng)過(guò)量積、沉淀、過(guò)濾、烘干、稱重等手續(xù),求 出一定體積水樣中的干沙重。p=Ws/V. p7jC樣含沙量,kg/m3. Ws-7K樣中的干沙重,kg; V-7K樣體積,m3 輸沙率測(cè)驗(yàn):?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)測(cè)驗(yàn)斷面的懸移質(zhì)重量稱為該斷面懸移質(zhì)輸沙率。觀測(cè)方 法:在斷面上布設(shè)一定數(shù)量的測(cè)沙垂線,通過(guò)測(cè)定各垂線測(cè)點(diǎn)流速及含沙量,計(jì)算垂線 平均流速和平均含沙量然后計(jì)算部分流量和部分輸沙率,各部分輸沙率之和就是斷面輸 沙率。 斷面平均含沙量斷面輸沙率Qs/Q*1000 Qs:斷面輸沙率,t/s )>熟悉水文調(diào)査方法及水文資料整編的主要內(nèi)容籲水文調(diào)査方法(洪水調(diào)查、暴雨調(diào)查、枯
28、水調(diào)查)*水文資料整編的主要內(nèi)容 水位觀測(cè)資料的整理:計(jì)算日/月/年平均水位水位過(guò)程線 水文資料的收集收集水文資料是水文分析和計(jì)算的基礎(chǔ),水文資料的主要來(lái)源 有:水文年鑒(主要內(nèi)容包括:測(cè)站分布圖,水文站說(shuō)明表及位置圖,各測(cè)站水位、 流量、泥沙、水溫、降水量、蒸發(fā)量等)、水文手冊(cè)和水文圖集(給出了全國(guó)或某一 地區(qū)的各種水文特征值的等值線圖、經(jīng)驗(yàn)公式、圖表、關(guān)系曲線等)、水質(zhì)資料(研 宄天然水體中各種物質(zhì)的成分及其含量)二、水資源1、掌握水資源(地表水、地下水)涵義和特點(diǎn) 今水資源:廣義的含義:指地球上目前和近期可供人類直接或間接取用的水。狹義的含義:1、可按社會(huì)的需要提供或有可能提供的水量;2
29、、該水量有可靠的來(lái)源,且該來(lái)源可以通過(guò)自然界的水文循環(huán)不斷得到更新或補(bǔ)充3、該水量可以由人工加以控制4、該水量及其水質(zhì)能夠適應(yīng)人類用水的要求。今地表水:一般指坡面流和壤中流,即地表水體的動(dòng)態(tài)部分 今地下水:主要指淺層地下水。今特點(diǎn)i資源的循環(huán)性:水文循環(huán)ii儲(chǔ)量的可恢復(fù)性和有限性:全球淡水資源僅占全球總水量的2.5%iii時(shí)空分布的不均勻性:iiii開(kāi)發(fā)利用的多樣性:生產(chǎn)、生活、生態(tài)iiiii利、害雙重性:洪水、旱災(zāi)、污染2、掌握水資源評(píng)價(jià)的內(nèi)容;水平年和典型年的概念與選取方法今水資源評(píng)價(jià)的概念:是指對(duì)水資源的數(shù)量、質(zhì)量、時(shí)空分布特征和開(kāi)發(fā)利用條件的 分析評(píng)定。今水資源評(píng)價(jià)原則:地表水與地下水
30、統(tǒng)一評(píng)價(jià)、水質(zhì)水量并重、全面評(píng)價(jià)與重點(diǎn)區(qū)域評(píng)價(jià)相結(jié)合、水資源可持續(xù)利用與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)+水資源評(píng)價(jià)內(nèi)容表資源數(shù)量評(píng)價(jià)(包括水汽輸送、降水、蒸發(fā)、地表水資源、地下水資源、J總水資源)水資源評(píng)價(jià)水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)(河流泥沙、天然水化學(xué)特征、水污染狀況)水資源開(kāi)發(fā)利用及影響評(píng)價(jià) 今地表水資源評(píng)價(jià)內(nèi)容:數(shù)量和時(shí)空分布特征今地下水資源量評(píng)價(jià)的內(nèi)容:包括補(bǔ)給量、排泄量、可開(kāi)采量的計(jì)算和時(shí)空分布特征 分析,以及人類活動(dòng)對(duì)地下水資源的影響分析。今水平年、典型年的選擇:根據(jù)水文系列的頻率分析,選擇不同頻若干典型年;平水年P(guān)=50%,一般枯水 年P(guān)=75%;特別枯水年P(guān)=90% (或95°
31、/i9水平年的確定:應(yīng)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展的總目標(biāo)相協(xié)調(diào)。 a現(xiàn)狀水平年(基準(zhǔn)年) b近期水平年:基準(zhǔn)年后510年 c遠(yuǎn)景水平年:基準(zhǔn)年后1520年 d遠(yuǎn)景設(shè)想水平年:基準(zhǔn)年后3050年典型年選取:一是典型年年水量或供水期水量(或某時(shí)段水量)與設(shè)計(jì)頻率相應(yīng)時(shí)段的 水量接近;二是應(yīng)當(dāng)選擇對(duì)工程不利的年內(nèi)分配。補(bǔ)充水資源評(píng)價(jià)要先進(jìn)行分區(qū)。3、掌握水資源(地表水、地下水)計(jì)算與評(píng)價(jià)方法今地表水資源量的計(jì)算1) 代表站的統(tǒng)計(jì)特征值計(jì)算2) 多年平均值及變差系數(shù)等值線圖的繪制3) 分析其時(shí)空變化規(guī)律4) 推求計(jì)算區(qū)域的降水、蒸發(fā)、徑流過(guò)程5) 推求計(jì)算區(qū)域當(dāng)?shù)?、入境、出境的河川徑流量。今?/p>
32、下水資源量的計(jì)算1) 山區(qū)區(qū)域:以地下水總排泄量估算2) 平原區(qū)域:以地下水總補(bǔ)給量估算(即可開(kāi)采量)今地下水資源評(píng)價(jià)方法:水均衡法地下水動(dòng)力學(xué)法 今水資源總量的計(jì)算1) 當(dāng)?shù)厮Y源總量:水資源量=地表水資源量+地下水資源量-重復(fù)計(jì)算量 重復(fù)計(jì)算量包括:灌溉回歸補(bǔ)給量、河渠湖庫(kù)等滲漏補(bǔ)給量等2) 區(qū)域水資源總量=當(dāng)?shù)厮Y源總量+入境水量4、掌握水資源供需平衡分析的原則與方法(如典型年法和系列法)水資源供需預(yù)測(cè)的意義:水資源供需平衡分析,是指在一定范圍內(nèi)(行政、經(jīng)濟(jì)區(qū)域或流域)不同時(shí)期的 可供水量和需水量的供求關(guān)系分析。水資源供需預(yù)測(cè)目的: a弄清水資源總量的供需現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題 b預(yù)測(cè)不同時(shí)期
33、不同部門(mén)的水資源余缺狀況 c針對(duì)供需矛盾,進(jìn)行水資源的總體規(guī)劃 水資源供需預(yù)測(cè)的原則:a近期和遠(yuǎn)期相結(jié)合;b流域和區(qū)域相結(jié)合;c綜合利用和保護(hù)相結(jié)合 水資源供需預(yù)測(cè)分析方法:a系列法:適用于水資源緊缺地區(qū)按雨情、水情的歷史系列資料進(jìn)行逐年的供需平衡分析計(jì)算。b典型年法(代表年法):適用于資料缺乏地區(qū)根據(jù)雨情、水情具有代表性的幾個(gè)不同年份進(jìn)行分析計(jì)算,而不必逐年計(jì)算。是指對(duì) 某一范圍的水資源供需關(guān)系,只進(jìn)行典型年份平衡分析計(jì)算的方法。典型年法基本步驟:1劃分水資源分區(qū)及計(jì)算時(shí)段 2選擇典型年和水平年 3可供水量計(jì)算 4需水量計(jì)算可供水量是指不同水平年、不同保證率或不同頻率條件下通過(guò)工程設(shè)施可提供
34、的符合一 定標(biāo)準(zhǔn)的水量,包括區(qū)域內(nèi)的地表水、地下水、外流域的調(diào)水,污水處理回用和海水利 用等??晒┧亢托杷康臅r(shí)空分布不均勻,因此需要分區(qū)和分時(shí)段進(jìn)行供需平衡分析。水資源分區(qū):盡量按照流域、水系劃分;照顧行政區(qū)劃;不打亂供水、用水、排水系 統(tǒng)計(jì)算時(shí)段:可以是年、季、月、旬和日 供需平衡分析:余缺水量:AW=I:W供i一 EW需i W供i,W需i_分別表示分項(xiàng)i的可供水量和需水量。W余缺水量,為+表示水資源富余,尚可開(kāi)發(fā)利用 為一表示缺乏,產(chǎn)生供需矛盾 三生:生產(chǎn)CDIk、農(nóng)業(yè))、生活、生態(tài)5、掌握節(jié)約水資源的途徑和措施 今節(jié)水的定義:基于經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境與技術(shù)發(fā)展水平,通過(guò)法律法規(guī)、管理、技
35、術(shù)與教育手段,以及 改善供水系統(tǒng),減少需水量,提髙用水效率,降低水的損失與浪費(fèi),合理增加水可利用 量,實(shí)現(xiàn)水資源的有效利用,達(dá)到環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益的一致性和可持續(xù)發(fā)展。 今節(jié)約水資源的途徑和措施:節(jié)水分類:a城市節(jié)水blCik節(jié)水c農(nóng)業(yè)節(jié)水d污水再生回用雨洪利用城市節(jié)水:城市用水組成:綜合生活用水(居民生活用水、公共建筑用水)、工業(yè)企業(yè) 生產(chǎn)用水及工作人員生活用水、消防用水、澆灑道路和綠地用水 城鮮水措施:a加強(qiáng)宣傳教育,提高全面節(jié)水意識(shí)b合理調(diào)整水價(jià),運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿推動(dòng)節(jié)水工作 c推廣使用節(jié)水器具和設(shè)備d制定用水定額,逐步實(shí)施計(jì)劃管理 e保護(hù)城市供水水源,實(shí)現(xiàn)城市污水再生回用工業(yè)用水分類:總
36、用水量、循環(huán)水量、回用水量、重復(fù)利用水量、耗水量、排水量、 取水量、漏失水量、補(bǔ)充水量等 :節(jié)水措施:a調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),改進(jìn)生產(chǎn)工藝,建立節(jié)水型工業(yè) b強(qiáng)化節(jié)水技術(shù),開(kāi)發(fā)節(jié)水設(shè)備,努力降低節(jié)水設(shè)施投資 c加強(qiáng)企業(yè)用水行政管理,逐步實(shí)現(xiàn)節(jié)水的法制化 d提高工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模,發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益 農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)與工程措施:a非充分灌溉b調(diào)虧灌溉c局部灌溉:滴灌、滲灌等d控制性根系交替灌溉技術(shù) e波涌灌溉:間歇灌溉f(wàn)渠系防滲g田間節(jié)水與農(nóng)藝節(jié)水h負(fù)壓差灌溉:管灌i節(jié)水 管理工程措施技術(shù)要求a渠道防滲率:大灌區(qū)不低于40%,中灌區(qū)不低于70%,井灌區(qū)全 部防滲;b井灌區(qū)管道輸水:固定管道不低于90m/hm2.;
37、c噴灌工程:滿足均勻度、霧化程度要求;d微灌工程:7JC源必須嚴(yán)格過(guò)濾、凈化達(dá)到要求。 污水再紐* a傳統(tǒng)方法b新技術(shù)6、熟悉工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活、生態(tài)環(huán)境需水量的分析預(yù)測(cè)方法工業(yè)用水:一般指工礦企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中,用于制造、加工、冷卻、空調(diào)、凈化和洗潘等方面的 水。工業(yè)需水預(yù)測(cè):Qi=Qc+Qd+Qr其中.總用水S,在設(shè)鉻和工藝流程不變時(shí)為一定值Qt.生產(chǎn)過(guò)程中消耗的水M,包括蒸發(fā)、滲制等損失水貴f以及產(chǎn)品帶走的水M QD_排水量,多指未重復(fù)利用的廢污水量 Qk重復(fù)用水量,包括循環(huán)用水S和二次以上的用水置 耗水量和排水量之和稱為取用水星Qu:QfQji+Qr 重復(fù)利用率R:Rir/QiX100%電
38、復(fù)利屮率越高,表示工業(yè)屮水的有效利用程度越高4勢(shì)預(yù)測(cè)法:Si = S“ l+d) n其中,Si 某一年所預(yù)測(cè)工業(yè)需水量 S。一基準(zhǔn)年的:1業(yè)用水量 d工業(yè)用水量年平均增長(zhǎng)率 n基準(zhǔn)年到預(yù)測(cè)年份所間隔的年數(shù) b相關(guān)預(yù)測(cè)法建立與工業(yè)產(chǎn)傕之間的相關(guān)關(guān)系 c分行業(yè)重復(fù)利用率提高法報(bào)據(jù)不同的行業(yè)部門(mén),采用萬(wàn)元產(chǎn)值用水跫和重復(fù)利用率推算工業(yè)用水: q2=qi (I-Hi) /(1-n:)其中,qh q2分別為基準(zhǔn)年和預(yù)測(cè)年的萬(wàn)元產(chǎn)值 取用水置n_,h分別為第準(zhǔn)年和預(yù)測(cè)年的工業(yè)用水 重復(fù)利塒率農(nóng)業(yè)需水預(yù)測(cè):農(nóng)業(yè)用水:包括農(nóng)、林、牧、副、漁業(yè)的用水,農(nóng):村琨民的生活用水、農(nóng)朽鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水等,農(nóng)、Ik灌溉用水預(yù)
39、測(cè):作物渴水量:作物在全生育期或某一時(shí)段內(nèi)正常生長(zhǎng)所需的數(shù)量,包括消耗于作物蒸騰量 和株間蒸發(fā)A灌溉制度:作物播種前及生脊期內(nèi)進(jìn)行適時(shí)灌水的制度灌溉用水量:灌溉面積上露要提供給作物的水量p a直接推箅法:M;:j=m *其中, 一祌作物一次田間灌溉水量,又稱凈灌溉闬水量, m 作物某次灌水的灌水定額,m3/畝 w該作物的灌溉面積,畝 b考慮蒸發(fā)、灌漏等損失時(shí):M&=水其中,灌溉引水量,UP毛灌溉用水星a a,x灌溉水利用系數(shù)灌溉水利用系數(shù)it水與渠遒的長(zhǎng)度、沿線土質(zhì)和水文地質(zhì)條件、渠道工程狀況(配套、襯 砌等)、灌溉管理水平等有關(guān).其他農(nóng)業(yè)用水預(yù)測(cè);a農(nóng)村居民生活用水:定額法與城市生活
40、用水類似 牲畜用水;定額法與城ill生活用水類似c漁業(yè)用水:指養(yǎng)殖水Ifl'蒸發(fā)和滲漏所消耗水的補(bǔ)充星,可用公式W漁=utl*E-P+S計(jì)算。w為養(yǎng)殖面積T水面蒸發(fā)置,P為年降雨置,S為年滲漏置,0(為蒸發(fā)器折算系數(shù)。d鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水:與工業(yè)用水類似生活耑水預(yù)測(cè):生活用水;包括城市居民住宅用水、公共建筑用水、市政用水、景觀娛樂(lè)用水、供熱消防用水等。 生活需水預(yù)測(cè):人均生活W水定額法:Q:trS = 365*qm/UU其中,生活用水需求置,m3/aq 人均生活用水定額,U (人-d) m 預(yù)測(cè)年用水人口數(shù),人生態(tài)環(huán)境需水M:廣義生態(tài)環(huán)境用水定義:維持全球生物地理生態(tài)系統(tǒng)水分平衡所窬用的水,
41、包括水熱平衡、水 沙平衡、水鹽于衡等,郞楚生態(tài)環(huán)境用水狹義的生態(tài)環(huán)境用水:為維護(hù)生態(tài)環(huán)境不再惡化并逐漸改窖所需要消耗的水資源總量。生態(tài)需水是指維持生態(tài)系統(tǒng)中具有生命的生物物體水分平衡所蒞要的水量6主要乜括維護(hù) 天然植被所需要的水量、水土保持及水保范圍之外的林草植被建設(shè)所需要的水量、保護(hù)水生生 物所需要的水量。環(huán)境需水則是指為保護(hù)和改巻人類居住環(huán)境及其水環(huán)境所芾要的水 生態(tài)環(huán)境需水量分類: a按生態(tài)系統(tǒng)類型分 I自然生態(tài)系統(tǒng)霈水 Z人工生態(tài)系統(tǒng)需水 b按空間尺度分1景觀1生態(tài)環(huán)境需水 2區(qū)域生態(tài)環(huán)境需水 3流域生態(tài)環(huán)境需水 河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水取年天然徑流量的百分比作為河流生態(tài)環(huán)境蒞水簠采用逐月最
42、小徑流童的特殊百分比作為河流生態(tài)環(huán)境需水M根據(jù)生態(tài)環(huán)境和水文條件特點(diǎn),計(jì)兌在保障水生態(tài)需水tiV況下人類活動(dòng)可利用水資源量 采用9U%侃證率螆祜連續(xù)7天的平均水量作為河流敁小流量設(shè)計(jì)值 河道外生態(tài)環(huán)境需水河道外生態(tài)需水針對(duì)天然植波和人工植被的生態(tài)蒞水研究較多計(jì)算的方法和理論多為水量平衡理論,面積定額法等,多以植物粍水量(植被蒸騰量)代替生 態(tài)露水量;維持景觀、娛樂(lè)等環(huán)境需水城市址行城簾規(guī)劃吋,常采川人均水面由枳指標(biāo)衡M和確定維持景觀、娛樂(lè)水面如積和流 綠地、美化環(huán)境等需水47、了解再生水利用的意義和技術(shù) 從經(jīng)濟(jì)的角度,再生水的成本最低,從環(huán)保的角度,污水再生利用有助于改善生態(tài)環(huán)境, 實(shí)現(xiàn)水生態(tài)
43、的良性循環(huán)。8、了解北京市水資源基本狀況和特點(diǎn) 今狀況:(1) 北京市的水資源由入境地表水、境內(nèi)地表水和地下水組成。地表水和地下水主要靠降雨補(bǔ)給。(2) 北京的五大水系:薊運(yùn)河水系、潮白河水系、北運(yùn)河水系、永定河水系、大清 河水系。共有大小河流100余條,全長(zhǎng)2700多公里有大小湖泊、水庫(kù)120余座(3) 北京人均水資源不足300立方米,僅為全國(guó)人均的1/8,世界人均的1/32。若 世界人均一杯水,我國(guó)人均只有這杯水的1/4,北京人均只有這杯水的1/32。(4) 北京城市生活水源:北京市區(qū)自來(lái)水供應(yīng)量為245萬(wàn)立方米/日,其中40%來(lái)自地下水,60%來(lái)自地表水,多年平均降雨量595mm 今特點(diǎn)
44、:1) 自產(chǎn)水年際變化大,年內(nèi)時(shí)空分布不均勻:i自產(chǎn)水量多年平均21.78億立方米,豐枯水年水量差別巨大ii 60%在汛期;東部面積 小,薊運(yùn)河年徑流深最大;西部面積大,永定河水系年徑流深最小2) 入境水量逐年衰減:潮白河、永定河、薊運(yùn)河、大清河,多年平均徑流量17,72億 m33) 地下水連年超采:多年平均量25.21億m3, 2000多km2的下降漏斗4) 入境水和自產(chǎn)水豐枯同年5) 水資源開(kāi)發(fā)程度高:己達(dá)95% 今北京屬于資源型缺水 三、防洪1、掌握洪水與設(shè)計(jì)洪水的概念、洪水要素及洪水危害性今洪水:凡超過(guò)江河、湖泊、水庫(kù)、海洋等容水場(chǎng)所的承納能力,造成水量劇增或水 位急漲的水文現(xiàn)象。今設(shè)
45、計(jì)洪水:用以設(shè)計(jì)水利工程所依據(jù)的各種標(biāo)準(zhǔn)的洪水稱為設(shè)計(jì)洪水。今洪水三要素:a洪峰:洪峰流量,一次洪水過(guò)程中的最大流量,m3/s b洪量:一次洪水的總徑流量,m3 c洪水過(guò)程線:一次洪水的流量與時(shí)間的關(guān)系曲線 今洪水的危害性:a是我國(guó)主要的自然災(zāi)害之一,約有2/3的國(guó)土面積受到洪水災(zāi)害的威脅;b威脅生命安 全c造成財(cái)產(chǎn)損失d影響社會(huì)穩(wěn)定2、掌握防洪標(biāo)準(zhǔn)(GB50201-94)中有關(guān)水利水電工程的內(nèi)容(如工程等別、建筑物 級(jí)別、水庫(kù)規(guī)模等)參見(jiàn)防洪標(biāo)準(zhǔn)(GB50201-94)。略水工建筑 物等級(jí)防洪標(biāo)準(zhǔn)(重現(xiàn)期(年)山區(qū)、丘陵E平原區(qū)、濱海區(qū)設(shè)計(jì)校核設(shè)計(jì)校核混凝土壩、漿砌石壩及其 他水工建筑物土壩
46、、堆石壩110(HK50050002000可能最大洪水(PMF) 或0000-500300-1002000-KXK)2500-1(H)200010005(XK>-2000KKK50HMMK3003100-501000-5002000-100050-20300-100450-305002001000-30020-10100-50530-20200100300-2001050-203、掌握水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的基本原理與方法+洪水調(diào)度及水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的規(guī)則:a汛期洪水到來(lái)之前,水庫(kù)壩前水位不超過(guò)防洪限制水位b調(diào)洪過(guò)程中來(lái)水不超過(guò)防洪標(biāo)準(zhǔn)時(shí),控制泄流量加上區(qū)間合成流量不超過(guò)下游河道的 安全泄流量,壩前水
47、位不超過(guò)防洪髙水位 c來(lái)水超過(guò)防洪標(biāo)準(zhǔn)時(shí),加大泄流量,確保大壩安全 d洪峰過(guò)后盡快將庫(kù)水位降至防洪限制水位 今調(diào)洪計(jì)算基本原理由于水庫(kù)有調(diào)節(jié)庫(kù)容,當(dāng)洪水通過(guò)水庫(kù)時(shí),調(diào)節(jié)庫(kù)容可將部分洪水?dāng)r蓄和滯留在水庫(kù)中, 從而改變洪水過(guò)程線的形狀,削減天然河道的洪峰流量,以達(dá)到河道防洪和保證建筑物 安全的目的,這就是水庫(kù)的調(diào)洪作用 q = f<V)水庫(kù)調(diào)洪的基本原理:其中,Qp Q2計(jì)算時(shí)段初、末的入庫(kù)流量 計(jì)算時(shí)段初、末的下泄流量 V,,V2計(jì)算時(shí)段初、末水庫(kù)的蓄存水量 Q,q分別為計(jì)算時(shí)段中的平均入庫(kù)、下泄流量 己知入庫(kù)洪水過(guò)程線時(shí),Qi< Q2, Q己知,VP q丨為初始條件則可以由L面兩個(gè)
48、方程推 求V2, q2。今水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算方法:(1) 列表試算法(常用方法)(2) 半圖解法(3) 簡(jiǎn)化三角形法(4) 無(wú)閘門(mén)控制時(shí)水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算(5) 有閘門(mén)控制時(shí)水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算(6) 壩頂高程的確定4、掌握流域產(chǎn)流和匯流的基本概念(如產(chǎn)流、匯流、凈雨等);了解流域產(chǎn)流過(guò)程和匯 流過(guò)程流域產(chǎn)流:把降雨扣除損失成為凈雨的過(guò)程稱作產(chǎn)流過(guò)程。(降雨的損失包括:植物截 流、填洼、雨期蒸發(fā)、初滲)流域產(chǎn)流方式:a超蓄產(chǎn)流(蓄滿產(chǎn)流):只有在包氣帶達(dá)到田間持水量后才產(chǎn)生徑流的產(chǎn)流方式。是濕 潤(rùn)地區(qū)的主要產(chǎn)流方式b超滲產(chǎn)流:由于降雨強(qiáng)度好過(guò)地面下滲容量而產(chǎn)生徑流的產(chǎn)流方式。是干旱地區(qū)的主要產(chǎn)流方式。流域產(chǎn)流特點(diǎn)
49、:a超蓄產(chǎn)流特點(diǎn): 包氣帶土壤含水量達(dá)到田間持水量(蓄水容量)后才產(chǎn)生地下徑流Rg; 徑流量R中包括地面徑流和地下徑流,合稱為總徑流量,即R=Rs+Rg。 b超滲產(chǎn)流特點(diǎn): 包氣帶土壤含水量總是達(dá)不到田間持水量(蓄水容量),但也可以產(chǎn)生徑流R,起因 于降雨強(qiáng)度i>入滲能力龜; 徑流量R中僅是地面徑流,而不產(chǎn)生地下徑流,即R=Rs。流域匯流:凈雨沿坡地從地面和地下匯入河網(wǎng),然后再沿著河網(wǎng)匯合到流域出口斷面, 這一完整的過(guò)程稱流域匯流過(guò)程。前者稱坡地匯流,后者稱河網(wǎng)匯流。凈雨的兩條假定:倍比假定:如果單位時(shí)段內(nèi)的凈雨不是一個(gè)單位而是k個(gè)單位,則形成的流量過(guò) 程是單位線縱標(biāo)的k倍。疊加假定:如
50、果凈雨不是一個(gè)時(shí)段而是m個(gè)時(shí)段,則形成的流量過(guò)程是各時(shí)段凈 雨形成的部分流量過(guò)程錯(cuò)開(kāi)時(shí)段疊加5、熟悉洪水的控制與管理措施(水庫(kù)防洪計(jì)算、水庫(kù)防洪能力復(fù)核)>洪水的控制與管理的工程措施:a堤防工程b水庫(kù)調(diào)蓄c水土保持d分洪、滯洪與蓄洪墾殖e河道整治 >洪水的控制與管理的非工程措施:a洪水情報(bào)、預(yù)報(bào)和警報(bào)b洪水風(fēng)險(xiǎn)分析c防洪法規(guī)d洪水保險(xiǎn)e防洪調(diào)度6、了解水文預(yù)報(bào)的基本原理和方法(洪水預(yù)報(bào)、枯水預(yù)報(bào))/水文預(yù)報(bào):根據(jù)水文現(xiàn)象的客觀規(guī)律,利用實(shí)測(cè)的水文氣象資料,對(duì)水文要素未來(lái) 變化情況進(jìn)行預(yù)報(bào)的一門(mén)科學(xué)與技術(shù),是水文學(xué)的一個(gè)重要組成部分。水文預(yù)報(bào)的分類:按預(yù)見(jiàn)期分類:短期水文預(yù)報(bào):預(yù)見(jiàn)期
51、小于或等于流域匯流時(shí)間 中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào):預(yù)見(jiàn)期大于流域匯流時(shí)間 水文預(yù)報(bào)工作的基本程序:制定預(yù)報(bào)方案、進(jìn)行作業(yè)預(yù)報(bào) 洪水預(yù)報(bào)1)定義:根據(jù)洪水形成和運(yùn)動(dòng)規(guī)律,利用水文、氣象信息,預(yù)測(cè)洪水的發(fā)生與變 化過(guò)程的應(yīng)用科學(xué)技術(shù)。(為防汛抗旱而進(jìn)行的預(yù)報(bào))2) 河段洪水預(yù)報(bào)方法:相應(yīng)水位(流量)法:利用上下游洪峰水位及相應(yīng)的轉(zhuǎn)播時(shí) 間的相關(guān)圖進(jìn)行預(yù)報(bào):合成流量法:有支流匯入的河道流量演算法:馬斯京根法3) 流域降雨徑流預(yù)報(bào):根據(jù)流域上一場(chǎng)降雨過(guò)程推算出流域出口斷面未來(lái)出現(xiàn)的洪水 過(guò)程??菟A(yù)報(bào)1) 定義:根據(jù)枯水季節(jié)流域蓄水的消退規(guī)律,利用前期流域蓄水資料,預(yù)報(bào)未來(lái) 的河川徑流量和流量過(guò)程。(為農(nóng)業(yè)灌溉
52、、水力發(fā)電和水環(huán)境保護(hù)而進(jìn)行的預(yù)報(bào))2) 枯水預(yù)報(bào)主要方法:a退水曲線法:根據(jù)前一時(shí)刻的退水流量來(lái)預(yù)報(bào)后一時(shí)刻的退水流量。 b前后期徑流相關(guān)法:根據(jù)流域前期徑流量來(lái)預(yù)報(bào)未來(lái)的后期徑流量。7、了解設(shè)計(jì)洪水的主要內(nèi)容、主要方法和步驟?/主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)洪峰流量設(shè)計(jì)洪量設(shè)計(jì)洪水過(guò)程 主要方法 由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水:有實(shí)測(cè)洪水的地區(qū) 由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水:有實(shí)測(cè)暴雨的地區(qū) 由水文氣象資料推求設(shè)計(jì)洪水:有水文氣象觀測(cè)資料的地區(qū) 利用暴雨等值線圖和一些簡(jiǎn)化公式估算設(shè)計(jì)洪水:缺乏資料地區(qū) 由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水作洪峰流量Qm及設(shè)計(jì)洪量Wt的頻率計(jì)算,分別求得設(shè)計(jì)頻率為P的相應(yīng)洪峰流量 Qm和設(shè)計(jì)洪量Wt;
53、選擇流域中代表大洪水的實(shí)測(cè)洪水過(guò)程為典型,以Wtp及Qmp為 控制放大典型洪水過(guò)程典型洪水過(guò)程發(fā)大的方法:同倍比放大法,分時(shí)段同頻率放大法 由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水 設(shè)計(jì)暴雨的計(jì)算設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算:設(shè)計(jì)凈雨推求設(shè)計(jì)洪水(單位線法)典型洪水過(guò)程發(fā)大的方法:同倍比放大法,分時(shí)段同頻率放大法 由氣象資料推求設(shè)計(jì)洪水 可能最大暴雨推求可能最大洪水可能最大暴雨P(guān)MP與氣象資料有關(guān) 產(chǎn)匯流計(jì)算 小流域設(shè)計(jì)洪水缺乏資料地區(qū),重點(diǎn)是設(shè)計(jì)洪峰流量的推求第二部分水利工程一、農(nóng)田水利與灌溉排水工程1、熟悉農(nóng)田水分存在形式及消耗途徑、土壤水分特征參數(shù)及其基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律;掌握土 壤水分相關(guān)的基本概念(田間持水量、凋萎系數(shù)等)
54、;了解作物需水量計(jì)算方法 >熟悉農(nóng)田水分存在形式及消耗途徑農(nóng)田水分存在三種基本形式:地面水、土壤水和地下水。土壤水是與作物生長(zhǎng)最密切 的水分存在形式。農(nóng)田水分消耗:植株蒸騰、株間蒸發(fā)、深層滲漏 >熟悉土壤水分特征參數(shù)及其基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律;掌握土壤水分相關(guān)的基本概念(田間持 水量、凋萎系數(shù)等)農(nóng)田水分狀況(Fieldwater.regime):農(nóng)田中地表水、土壤水和地下水的狀態(tài)、變化規(guī)律及對(duì)作物生長(zhǎng)影響的總稱。農(nóng)田水分調(diào)控(Regulation of field water regime):利用農(nóng)田水利措施對(duì)農(nóng)田水分狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制,以改善土壤中的氣、熱、養(yǎng)分狀況及農(nóng)田小氣候,達(dá)到農(nóng)業(yè)
55、增產(chǎn)的目的。 土壤水:存在于非飽和帶土壤孔隙中和為土壤顆粒所吸附的水分。它具有三態(tài):液態(tài)水、 固態(tài)水及汽態(tài)水。土壤水是土壤-土粒、水、氣三相系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。作用于土壤 水的主要的力有分子力、毛細(xì)管引力和重力。它們決定了土壤水的存在形式:氣態(tài)水、吸 著水(吸濕水、薄膜水)、毛管水、重力水。土壤含水量(soil water content): 105°C烘干至恒重時(shí)失去的水量。以單位質(zhì)量干土中水的質(zhì)量或單位土壤總?cè)莘e中水的容積表示(質(zhì)量含水量、體積含水量h1) 重量含水量MM-MW = xlOO%=l 乂 J00%MMSS式中,Mw土壤中水的重量(g); Ms土壤中干土重量(g); M土壤的濕重,M=Ms+Mw2) 土壤容積含水率9=xm%v式中:Vw土壤中水的容積(cm3) 3)與W的轉(zhuǎn)換;V土樣總體積(cm3)VVVrM-VWS*VIM,其中:rw=為水的密度,為十,塊-丨_密度。主要測(cè)定方法:1)稱重法(烘干法);2)核技術(shù)測(cè)量:中子儀,y射線儀;3)電磁 測(cè)量:時(shí)域反射儀(TDR) ; 4)核磁共振測(cè)量;5)熱脈沖測(cè)量;6)遙感測(cè)量:大面積 地表含水率土壤水分特征參數(shù)(soilwater.constant):根據(jù)土壤水分形態(tài)不同而定義的土壤特征含水 量,如田間持水量、凋萎系數(shù)等. 最大吸濕量(吸濕系數(shù)):土壤吸濕水達(dá)到最大值時(shí)的土壤含水量,指在飽和空氣條 件
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