工程水文學復習要點

1、工程水文學知識點復習1、大陸海岸線長約 18000 公里，島嶼海岸線長約 14000 公里。2、海岸帶類型：按其形態(tài)，成因及物質組成分5大類： 基巖海岸：砂礫質海岸；淤泥質海岸；紅樹林海岸；珊瑚礁海岸3、海岸及海洋工程中的災害A 、災害性天氣：災害性天氣包括寒潮、臺風、暴雨、大霧等.主要是前兩者。B 、大陸與海洋作用強烈C、人類活動影響顯著4、海岸防護：保護海岸線免遭波浪，水流的侵蝕和防止風暴潮對濱海地區(qū)的襲擊。具體工 程包括：海堤、護岸和保灘促淤等工程。第一章 緒論/第二章 河川水文基礎知識 （多為概念和知識點，較瑣碎）一、河流1、河流形成和分段：小溪： 降水扣除損失后， 在重力作用下經地面

2、和地下沿一定方向和路徑流動， 最初水流 侵蝕地面，沖成溝壑，形成小溪河谷：小溪匯成小河，河水流經的谷地稱為河谷 河床：河谷底部有水流的部分稱為河床 水系：脈絡相通的大小河流所構成的系統(tǒng)為水系（或河系） 干流：水系中直接流入海洋或湖泊的河流部分稱為干流 一級支流：匯入干流的河流2、天然河流可分為的五段，分為五段的標準及各段特點a 河源：河流最初具有水流的地方b 上游：緊接河源，坡陡流急，流量小，水位急變c 中游：河流中間段，河床坡度較緩，常有灘地d 下游：一般處平原區(qū)，河槽寬，流量大，流速小，坡底緩，淤積明顯，淺灘多e 河口：入?；蛉牒?，斷面急劇擴大，流速小，易淤積，形成攔門沙3、河流基本特征

3、（用河流斷面，河流長度及河流比降來描述）河流斷面： 垂直于水流方向的斷面稱為河流橫斷面 橫斷面內，自由水面用某一水準基面的高程標定，稱為水位（最大流速縱斷面：沿河流深泓線的斷面河流長度：河源到河口的距離河流比降（公式，百分或千分率表示）：單位長度河段的落差，分水面比降和河底比降。 河底比降較水面比降較穩(wěn)定；河流比降一般自河源到河口逐漸減小4、山區(qū)與平原河流的一般特性山區(qū)河流（從流經地，河床組成）流經地勢高峻、地形復雜的山區(qū)；大多為巖石河床，水流復雜、無規(guī)律；洪水匯流 快，暴漲暴落，水位變幅大，豐枯流量比很大。平原河流（熟悉圖 2-5知道各部分所指）流經地勢平坦的平原地區(qū)；河谷多為發(fā)育完全的河漫

4、灘形態(tài)。圖2-5 河流左槽中各種成形淤積體1邊灘,2-淺灘,3-深槽；4-江心灘.5-江心洲j補沙嘴二、流域1流域、分水線與流域面積流域：降水落到地面形成的徑流，被高地、山嶺分隔而匯集到不同的河流中，匯集水流 的同一區(qū)域。概括說就是河流的集水區(qū)域。分水線：分隔水流的高地、山嶺的山脊線，即相鄰流域的分界線。流域面積：流域的分水線和出口斷面所包圍的面積。閉合流域及非閉合流域： 地面分水線和地下分水線相重合的流域；非閉合流域：地面與地下分水線不重合的流域。2、流域特征 幾何特征：指流域面積和流域形狀（結合圖2-7關注一下它們各自對河流的影響） 自然地理特征：指流域的地理位置和地形（注意其各自用什么表

5、示） 、徑流形成過程 徑流和徑流形成過程的概念徑流：流域內降水扣除損失后一部分形成地面水流， 一部分滲入地表土壤， 在含水 層內形成地下水流，兩者匯集到河網并沿河槽流出流域的出口斷面， 這種水流稱為 徑流。徑流形成過程：由降水到水流流出流域出口斷面的過程 徑流形成過程的四個階段降水過程（了解它是徑流形成主要因素及其特征的物理量描述）流域蓄滲過程（簡單了解植物截流，入滲，入滲強度，穩(wěn)定入滲）；產流：降雨扣除損失求凈雨坡面漫流過程河槽集流過程 影響徑流的主要因素氣象氣候因素：主要為降雨和蒸發(fā)（這兩個是影響徑流最重要的因素）下墊面因素：包括地形，土壤和地質，植被與湖沼，流域形狀和面積 人類活動的影響

6、：包括農業(yè)措施，林牧業(yè)措施，水利措施三、河川水文情勢 河川水文情勢概念：河川水文要素，如水位、流量、泥沙和冰情等多年的一般變化情 況，稱為河川水文情勢（水文要素）。 主要特點：不重復性，地區(qū)性，周期性，模糊性 徑流的度量單位流量Q:單位時間內流過斷面的水體體積（m3/s）徑流總量 W:某時段T內流過斷面的總徑流體積（m3、億m3、km3） 徑流深y：徑流總量平均分布在流域上的水深（mm）試寫出時段長為 T（ s）,時段平均流量 Q（ m3/s）流域面積為F （ km2 ）的徑流總 量W（ m3）和徑流深y（mm）的計算公式（注意單位）Q*T 3 Q*TW二Q*T,y6 10（mm）FIO610

7、00F 徑流模數(shù)M:單位流域面積上的流量 T時段的平均徑流模數(shù) M和總徑流深y關系：徑流系數(shù) 二：降雨量，mm），: ：1x三河川水文測驗/四水文統(tǒng)計基礎知識一、隨機變量的概率分布 理解例4-1，隨機變量x的分布函數(shù)及其表示P（X x）是隨機變量X的分布函數(shù)，記為F（x） = P（X x）,需要注意的是此式代表X大于某一取值x的概率，其幾何曲線稱為概率分布曲線；如果用實測資料 點繪的，水文上稱為累積頻率曲線。 根據(jù)例4-2理解區(qū)間頻率，頻率密度，累計次數(shù)，累計頻率的計算并了解頻率直方圖和概率密度曲線的繪制，累計頻率曲線概率分布曲線的繪制 密度函數(shù)f和密度曲線f（X）二dF(x)dx、隨機變量的

8、分布參數(shù) 位置特征參數(shù)：均值，眾值，中值 離散程度特征參數(shù)均方差匚（公式，圖4-8）:圖4占C對甯強曲線的彰響閽IJO （對禱事分弔曲It的葩群偏態(tài)系數(shù)Cs （反映密度曲線的對稱特征，公式圖4-11及4-12） 幾種常見的概率分布曲線正態(tài)分布（特點和圖像）皮爾遜三型曲線（圖 4-14,4-15，例4-3）:曲線參數(shù):二，亠丄,a。CsXCCs0= x(1 -耿貝爾分布學會查表計算：法一：計算 Cv，由附表二查離均系數(shù)'，由式kp=：-pC. T算模比系數(shù)kP，最后由Xp = X_kp算結果法二：計算Cv，由Cv和Cs的倍數(shù)關系查附表三得模比系數(shù)kP，最后由xP =X_kP算結果 重現(xiàn)期

9、：重現(xiàn)期T與累積頻率F的關系江=OOC研究的水文特征lP>50%時，孑=十1 口三、統(tǒng)計參數(shù)估計（ppt，但是矩法沒什么考的？）抽樣誤差：由隨機抽樣而引起的誤差，在統(tǒng)計學中稱為抽樣誤差四、 水文頻率計算求矩適線法（例4-4，p55）已知：經驗頻率分布，求：總體分布參數(shù)癱數(shù)對理論頻率曲線的影響均值Qq=q=c曲線形狀不更Q 増丸，曲線上移Q 減小，曲線.下移變基系數(shù)Cvl'v增丸，曲錢.變陡Cv減小，曲線變綾偏羞 系數(shù) Cs職增丸+曲線左陡* 中落、右坦"五、相關分析 完全相關：變量 x的每個確定值都有一個確定的y值與它相對應，稱 y是x的函數(shù),兩者屬完全相關（即數(shù)學上的

10、函數(shù)關系） 零相關：若兩種現(xiàn)象互不影響，毫不相關 相關關系：（記住圖4-22.，4-23,4-24 ）變量x的每個確定值所對應的變量y,雖不嚴格成直線或曲線函數(shù)關系，但仍顯示出一定的趨勢，介于完全相關與零相關之間，稱統(tǒng)計相關或相關關系。 =0零相關；=1正相關； =-1負相關第五章河道工程設計水位及流量推求一、設計洪水1、 設計水位（設計流量）：港航工程規(guī)劃、設計和施工所依據(jù)的流量或水位。2、 洪水過程特征三要素：洪峰流量Qm，一次洪水過程總量 W，洪水歷時（圖 5-1）洪峰流量：流量最大值一次洪水過程總量 W（ABCDE所包圍的面積，AC為地面和地下徑流的分隔線 ） 洪水歷時（由漲水歷時 t

11、1與退水歷時t2相加求得）3、設計洪水和設計標準設計水工建筑物時，依據(jù)工程大小和重要程度選擇某一累計頻率的洪水作為設計標 準（設計洪水），設計標準確定后，按標準推求洪水（設計洪水）4、設計洪水計算的內容和方法內容：設計洪峰量，不同時段（最大3,5,7,11日.）的設計洪水總量，設計洪水過程方法：由流量資料推求；由暴雨推求設計洪水；資料少時用水文比擬法，等 值線圖法，水力學公式法等來推求。5、由流量資料推求設計洪水資料審查；選樣；插補延長；特大洪水處理；設計洪水過程線推求； 累積頻率計算及其合理性檢查。同比放大法；同頻率放大法二、設計通航水位和設計流量推求正常通航日數(shù)1、通航保證率（理解例 5-

12、1）: 通航保證率 二一漢100%全年總日數(shù)2、設計最高通航水位以“累積頻率或重現(xiàn)期”作為設計標準，計算方法同設計洪水計 算方法（累計頻率曲線法，有資料）設計最低通航水位以“保證率”或“重現(xiàn)期”作為設計標準（歷時曲線法、保證率頻率法）第六章海浪一、海浪要素和分類1、 要素：波峰，波谷，波峰線，波向線，波高，波長，周期，波陡（波坦），波速（結合 圖 6-1）2、按不同標準分類： 作用在海面上的力： 強制波（風浪，不對稱），自由波（涌浪，規(guī)則光滑），混合浪（風 浪與涌浪相迭加形成） 回復力性質：毛細波又稱表面張力波（復原力為表面張力為主，微小皺曲的漣波），重力波（復原力以重力為主，風浪，涌浪，地震

13、波，船行波），長周期波（復原力為重力和科氏力） 隨機特征：不規(guī)則波：波浪要素不斷變化規(guī)則波：波浪要素不變，一種理想波（涌浪接近規(guī)則波） 波峰長短：長峰波又稱二維波：波風線很長，幾乎為平行直線，涌浪短峰波又稱三維波：波風線難以辨認，波峰波谷交替出現(xiàn)，風浪 波峰線推進形態(tài)：前進波：波峰線向前或向岸傳播的波浪駐波又稱立波：波形不向前傳播，波峰波谷在原地做周期性升降，干涉結果 水深：深水前進波：在水深大于半波長的水中傳播淺水前進波：在水深小于半波長的水中傳播 水質點運動軌跡：震蕩波：一個周期內，水質點在原地做震蕩運動推移波：一個周期內，水質點有明顯位移二、風況基礎知識1、風的成因：空氣在水平方向的氣壓

14、差2、 控制近地面空氣水平運動的因素：氣壓梯度力、地轉偏向力（科氏力）、離心力、摩 擦力。3、我國近海風況的特點：季風，寒潮大風，臺風4、風況觀測風的特征用風速和風向兩個量表示。5、測風資料的整理結合表6-4和圖6-11理解風向頻率玫瑰圖的基本畫法（1至3年資料）結合圖6-12理解最大風速玫瑰圖畫法（20至30年測風記錄）波浪推算采用海面上10m高度2分鐘風速平均，對于港口建筑物設計采用海面上10m高度10分鐘風速平均值風速高度換算；風速的時距換算：三、海浪觀測1、 觀測項目：海況（注意海況等級表6-7），波型（風浪，涌浪，混合浪），波向，波 高，周期，風速，風向，水深2、岸用光學測波儀，遙測

15、重力測波儀，壓力式測波儀（知道即可）四、海浪要素統(tǒng)計規(guī)律1、上跨零點2、下跨零點3、兩種特征波及其相互關系特征波高的兩種表示方法：在波列中選取某一累計頻率對應的波高作為特征波高，它反映給定波高值在波列中出現(xiàn)的可能性，表6-12為其應用，書113頁有例子；部分大波平均波高作為特征波高，寫出H1/10 （顯著波高）的含義： H1/3為有效波高兩種特征波高相互關系：由表6-12和6-14得：H1/3相當于H13%，H1/10相當于H4%，H1/100相當于H0.4%。理解平均波高為二者的轉換媒介。（會查圖6-22）4、瑞利分布:格魯霍夫斯基分布:深水：41 1/2Hf /H y In ）1-H*4H

16、*12淺水：H /d = H ,Hf /H（=）In442 F5、 對于某一累計頻率波高對應的特征周期：Th1/10相當于1.31亍，Th1/3相當于1.15T。6、 設計波浪的標準：重現(xiàn)期標準（長期統(tǒng)計分布規(guī)律）：累積頻率標準（短期）五、海浪譜基礎知識1、常見的海浪譜：勞曼譜、P-M譜、JONSWAP譜、光易譜、文圣常譜六、根據(jù)海浪觀測推算設計波浪1、重現(xiàn)期推求：利用水文觀測站資料直接推求；利用氣象站風況資料或天氣圖間 接推求。2、安全率、危險率危險率：用概率論方法來推求按某一重現(xiàn)期設計波浪設計的建筑物在使用年限內可能遭受破壞的概率，稱為危險率（遭遇概率），以q表示。q =1 -（1 - P

17、）m安全率：在m年中出現(xiàn)的波浪均小于 Hp的概率為f，稱為安全率。f =(1_P)m3、利用長期資料推求設計波浪：P134下設計波浪的推算一一頻率分析法七、根據(jù)氣象資料推測風浪尺度1、風場三要素：風速 U，風時t，風距F風速U對風浪成長的影響最明顯。一般來說，風場風速越大，所產生的波浪也越 大。風時。所謂風時t指風速風向基本不變的情況下，風連續(xù)作用在海面上的時間。風將能量輸入海水形成風浪，所以，一般地說，在風速不變的條件下，風對水面作用的持續(xù)時間越大，水體獲得的能量越大，風浪也就越大。2、風場要素的確定，主要是解決兩方面的問題： 如何根據(jù)實際情況分析整理，確定計算所用的風速、風時和風距，水域深

18、度，即上述的風場要素； 如何建立風場要素與波浪要素之間的關系。3、計算風速的確定兩個假定：假定波浪要素的重現(xiàn)期等于風速的重現(xiàn)期；風向與浪向一致4、風浪發(fā)展的三個狀態(tài)：過渡狀態(tài)：受風時限制定長狀態(tài)：受風場大小限制充分成長狀態(tài)：受風速限制5、 判斷風浪狀態(tài)的標準：理解P160最小風時：U 定，給定F時，T<Tmin時處過渡態(tài)，風浪推算時取 T作為計算風 時；U 定，給定F時，若T>Tmin時處定常狀態(tài)，風浪推算時取 Tmin作為計算 風時。最小風距：U 定，給定T時，若F<Fmin時處定長狀態(tài)，風浪推算時取 F作為計 算風距；U 定，給定T時，F(xiàn)>Fmin時處過渡態(tài)，風浪推算時取 Fmin作為計算 風距U越大，Tmin和Fmin就越大。八、水深變淺引起的波浪變形1、波浪從深水向淺水傳播，周期不變，波長波速減小2、進入淺水初期，波高略有減小，當進入 d/Lo<0.163的區(qū)域后，波高逐漸增大，超過 深水波高直至破碎，了解 6-22例題3、波浪折射原理、SNELL定律、例題6-234、 近岸波浪的破碎機理和類型：崩波型，卷波型，坍滾型，激散型，例題6-24H>Hb 時，則表示平均波高破碎, 取 H = HbH < 時，則未發(fā)生破碎5、波浪的繞射：ppt例題，P209