港口航道與海岸工程工程水文學(xué)

1、1大量地面徑流和地下徑 流流入海洋，組成地球上的部分水體 從海洋到大氣再回到海洋的循環(huán) 運(yùn)動(dòng)，這部分水流稱為流動(dòng)水，而這種復(fù)雜的水循環(huán)體系則成為水文循環(huán)。 水文學(xué)內(nèi)容包括，水文現(xiàn)象變化規(guī)律的研究，水文資料的測(cè)驗(yàn)和收集方法，水文資料的整理，分析和計(jì)算 方法。2水文學(xué)：探討地球上各種水體（江河湖海）的存在、循環(huán)和分布，化學(xué)和物理性質(zhì) 以及它們對(duì)環(huán)境的影響。3數(shù)理統(tǒng)計(jì)法，成因方法，地理綜合法。4河流的分段：天然河流，按照河谷和河床情況，沖淤程度，水情變化等特點(diǎn)，分為河源，上 游、中游、下游和河口五段。5河流的基本特征，一般用河流斷面、河流長(zhǎng)度及河流比降來(lái)描述。6流域：概括的說(shuō)，流域就是河流的集水區(qū)域

2、。7分水線：分隔水流的高地、山嶺的山脊線，就是相鄰流域的分界線，稱分水線。8流域面積：流域的分水線和出口斷面的所包圍的面積稱為9流域特征：1）幾何特征：主要指流域形狀和流域面積。若自然地理?xiàng)l件相同，流域面積越大，徑流 量越大，對(duì)徑流變化的調(diào)節(jié)作用也越大，因而洪水漲落緩慢，反之亦然。流域形狀主要影響 徑流匯集時(shí)間長(zhǎng)短和徑流的過(guò)程狀態(tài)。2）自然地理特征主要是流域的地理位置和地形。地 理位置一般以流域的中心和周界的緯度來(lái)表示，一切水文特征氣象特征如降水都和它有密切 關(guān)系，流域的形狀一般以流域的平均高度，平均寬度忽然平均坡度表示。10徑流的形成過(guò)程：由降水開(kāi)始到水流流經(jīng)流域出口斷面的全部物理過(guò)程。四個(gè)

3、階段，降水過(guò)程，流域蓄 滲過(guò)程，坡面漫流過(guò)程和河槽集流過(guò)程。11影響徑流的主要因素：1 ）氣候因素 降雨 蒸發(fā) 是影響徑流主要因素 2）下墊面因素 地形土壤和地質(zhì) 植被與湖沼 流域形狀和面積，一 方面直接影響徑流的大小和過(guò)程，還有通過(guò)影響氣象氣候間接影響。12河川水文情勢(shì)：河川水文要素，如水位、流量、泥沙和冰情等多年的般變化情況，稱為其特點(diǎn)是不重復(fù)性地區(qū)性 周期性 模糊性 13徑流的度量單位：1）流量指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)斷面的水體體積， Q2）總流量w指某時(shí)間段T內(nèi)流過(guò)斷面的總徑流體積3）徑流深y是徑流總量平均分布在流 域上的水深y二QT/1000F 4 ）徑流模數(shù)（M）:單位流域面積上所 產(chǎn)生”

4、的流量” M=1000Q/F 5）徑流系數(shù)（）是某時(shí)段降雨量X所形成徑流深y的比例系數(shù) =y/x14觀測(cè)水位的設(shè)備主要是水尺和自記水位計(jì)。15水位觀測(cè)資料整理的內(nèi)容：日平均水位計(jì)算、編制逐日平均水位表”繪制日平均水位過(guò)程線及日平均歷史曲線。16水位一一流量關(guān)系曲線的延長(zhǎng)：（1）水位流量關(guān)系曲線高水位延長(zhǎng)方法（2）水位流量關(guān)系曲線工程上的 用 途：主要是推算最高水位和最低水位水位一一流量關(guān)系曲線的繪制 主要用處 可根據(jù)斷面的水位推求相應(yīng)的流量，大大減輕實(shí)測(cè)流量的繁重工作，將其簡(jiǎn)化為水位觀測(cè)。17隨機(jī)變量的分布參數(shù)（1 ）均值（x）： X值大表示累積頻率曲線或密度曲線的平均水平值高2）變差系數(shù)Cv

5、對(duì)概率密度曲線影響：Cv大時(shí)分布較離散 對(duì)概率分布曲線：假定其他參數(shù)不變， Cv愈大，隨機(jī)變量x分布愈分散，概率分布曲線的左側(cè)抬高，右側(cè)降低，反之左側(cè)降右側(cè)上 升（3）偏態(tài)系數(shù)（偏差系數(shù)）Cs :當(dāng)Cs0時(shí)，密度曲線峰頂在均值左邊，即 x*x，概率 分布曲線在概率紙上為向下凹曲線:Csx，概率曲線 會(huì)在概率紙上為向上凸曲線：當(dāng)Cs=0時(shí)密度曲線峰頂在均值處，其概率曲線在概率紙上的為 一直線。水文現(xiàn)象一般Cs0，當(dāng)x、Cv不變，Cs值越大，則概率曲線在概率紙上的凹度越大，即兩 端都在正態(tài)直線以上，中部部分向下。18重現(xiàn)期：在某一隨機(jī)變量系列多次出現(xiàn)的一些數(shù)值中，某一數(shù)值重復(fù)出現(xiàn)的時(shí)間間隔的平均數(shù)

6、。19港口航道工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工所依據(jù)的流量或水位稱為設(shè)計(jì)流量或設(shè)計(jì)水位。分兩類與工程安全和經(jīng)濟(jì)有關(guān)的洪水流量與水位 關(guān)于正常通航的設(shè)計(jì)流量與水位。20洪水過(guò)程用三個(gè)要素描述，及洪峰流量 Qm，一次洪水過(guò)程總量 W，洪水歷時(shí)。21洪水資料的審查：1、可靠性審查2、資料一致性審查3、洪水資料代表性審查（洪水的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：累積頻率重現(xiàn)期）22設(shè)計(jì)最高通航水位時(shí)所要考慮的幾個(gè)問(wèn)題：1、有調(diào)蓄能力的水利樞紐通航要求 2、以通航為主無(wú)調(diào)蓄的水利工 程且設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不高的山區(qū)河流頻率計(jì)算要求3、簡(jiǎn)化計(jì)算問(wèn)題23設(shè)計(jì)最高通航水位的推求方法：采用累積曲線法，方法 1、由流量資料推求2、由暴雨推求 3、資料非常少或

7、缺 乏時(shí)，可用水文比擬法、等值線圖法、水力學(xué)公式法推求。24設(shè)計(jì)最低通航水位推求方法：1、歷時(shí)曲線法綜合法平均法和代表年法簡(jiǎn)化法2、保證率頻率法25所謂地面天氣圖就是由氣象部門繪制的地（海）面上的各氣象要素的實(shí)況分布圖，它的設(shè)計(jì)資料主要來(lái)自陸 上和島嶼上的氣象臺(tái)站以及海上船舶觀測(cè)的資料。26我國(guó)近海風(fēng)況的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：季風(fēng)，寒潮大風(fēng)，和臺(tái)風(fēng)。風(fēng)的特征用風(fēng)速和風(fēng)向兩個(gè)量表示27所謂風(fēng)況圖是指用來(lái)表達(dá)風(fēng)的時(shí)間段、風(fēng)速、風(fēng)向和出現(xiàn)頻率四個(gè)量的分布情況圖。 最常見(jiàn)的有1、風(fēng)向頻率玫瑰圖： 將收集到的多年測(cè)風(fēng)資料分方向統(tǒng)計(jì)后，用百分?jǐn)?shù)表示出各個(gè)風(fēng)向的出現(xiàn)頻率并以一定比例 繪在極坐標(biāo)上。2、最大風(fēng)速玫瑰

8、圖：從多年的觀測(cè)資料中找出各個(gè)方向上多年內(nèi)的最大風(fēng)速， 以一定比例繪于極坐標(biāo)上。28風(fēng)速取值標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)于波浪推算采用的標(biāo)準(zhǔn)是海面上 10m高處2min風(fēng)速的平均值；對(duì)于港口建筑物設(shè)計(jì)采用的標(biāo)準(zhǔn)是海面上10m高處10min風(fēng)速的平均值。29波浪玫瑰圖：表示某海區(qū)各向各級(jí)波浪出現(xiàn)頻率及其大小的圖。30特征波高的兩種表示方法：1、在波列中選取某一累積頻率對(duì)應(yīng)的波高作為特征波高反映出某給定波高值在波列中出現(xiàn)的可能性 如H1%表示在波列中大于等于該波高的出現(xiàn)頻率是 1%2、 從所謂部分大波的平均高作為特征波高。含義是將波列中的波高由大到小依次排列，其中最 大的P部分波高的平均值就是P部分大波的平均波高，記

9、 Hp。31設(shè)計(jì)波浪的標(biāo)準(zhǔn)：1、設(shè)計(jì)波浪的重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn) 2、設(shè)計(jì)波浪的波列累積頻率標(biāo)準(zhǔn)32重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)：1、在進(jìn)行直墻式、墩柱式、樁基式和一般的斜坡式III等建筑物的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)波浪的重現(xiàn)期應(yīng)采用50年2、斜坡式護(hù)岸等非重要建筑物，破壞后不造成重大損失者，設(shè)計(jì)波 浪重現(xiàn)期可采用25年。 33利用長(zhǎng)期波浪資料推算設(shè)計(jì)波浪步驟 1、確定筑港地區(qū)主要 的波浪來(lái)向2、收集和整理波浪觀測(cè)資料3、設(shè)計(jì)波浪的推算一一頻率分析法。包括經(jīng)驗(yàn)累積 頻率的計(jì)算 理論累積頻率曲線的選用（皮爾遜三型累積頻率曲線對(duì)數(shù)正態(tài)概率分布 耿貝爾分布 威布爾分布 泊松-耿布爾復(fù)合極值分布）34風(fēng)場(chǎng)三要素：風(fēng)時(shí)，風(fēng)速，風(fēng)距

10、35判斷風(fēng)浪狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)：最小風(fēng)時(shí)、最小風(fēng)距37潮汐：地球上的海水受月球、太陽(yáng)和其他天體引力作用所產(chǎn)生的一種周期性升降運(yùn)動(dòng)， 稱之為潮汐。產(chǎn)生的原因：地球上不同海域離月球和太陽(yáng)的相對(duì)位置不同，所受到的引力有所差異，從而導(dǎo)致地球上海水的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。38潮位過(guò)程線：即潮位隨時(shí)間變化的過(guò)程線，其橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為潮位。39潮汐分析預(yù)報(bào)：1、調(diào)和分析法（天文分潮 淺水分潮 氣象分潮）2、潮汐預(yù)報(bào)（潮汐表內(nèi)容 推求任意時(shí)刻的潮高和任意潮高的潮時(shí)的計(jì) 算法 利用潮汐差比數(shù)和潮信表”推求潮時(shí)和潮高）40風(fēng)暴潮：在天文潮出現(xiàn)高潮時(shí)，如遭遇強(qiáng)風(fēng)和氣壓驟變所引起的海面異常升降現(xiàn)象，稱 為可分為熱帶風(fēng)暴（如臺(tái)風(fēng)颶風(fēng)

11、等）所引起的風(fēng)暴潮和由溫帶氣旋所引起的風(fēng)暴潮兩類。 41風(fēng)暴潮的特點(diǎn)：1、風(fēng)暴潮發(fā)生的次數(shù)頻繁 2、風(fēng)暴潮一年四季均可發(fā)生3風(fēng)暴潮潮位高， 增水大 4、形成風(fēng)暴潮的影響因素復(fù)雜42風(fēng)暴潮的推算方法：1、經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法2、動(dòng)力一一數(shù)值計(jì)算法43近岸海流形成的原因：它是由于近海岸的海水受天體引力，地球自轉(zhuǎn)的偏向力，海面上的風(fēng)力，氣壓產(chǎn)生的壓力等的作用以及本身的密度差異和補(bǔ)償?shù)榷喾?面的因素作用而產(chǎn)生了近岸海流。分類：它一般可分為潮流和非潮流。外海海水流動(dòng)形式很多，按其生成原因可分為 潮流漂流氣壓梯度流密度梯度流補(bǔ)償流44 按某一重現(xiàn)期設(shè)計(jì)波浪的建筑物在使用年限內(nèi)可能遭受破壞的概率稱為危險(xiǎn)率q=1-（1

12、-p）Am （累積頻率p=1/T）假定建筑物設(shè)計(jì)使用年限為 m年,按照概率相乘定理，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）Am逆事件定理危險(xiǎn)率 q=1-（1-p）Am45設(shè)計(jì)潮位的推求 方法1）設(shè)計(jì)高低水位的推算 設(shè)計(jì)潮位的標(biāo)準(zhǔn) 資料年限設(shè)計(jì)潮位的推算方法（潮位歷時(shí)累積頻率曲線的繪制 高潮或低潮的累積頻率曲線）2）極端 高低水位的推算 極端潮位的標(biāo)準(zhǔn) 資料年限 極端水位的推算方法隨即變量離散型連續(xù)型1大量地面徑流和地下徑 流流入海洋，組成地球上的部分水體 從海洋到大氣再回到海洋的循環(huán) 運(yùn)動(dòng)，這部分水流稱為流動(dòng)水，而這種復(fù)雜的水循環(huán)體系則成為水文循環(huán)。水文學(xué)內(nèi)容包括

13、，水文現(xiàn)象變化規(guī)律的研究，水文資料的測(cè)驗(yàn)和收集方法，水文資料的整理，分析和計(jì)算 方法。2水文學(xué)：探討地球上各種水體（江河湖海）的存在、循環(huán)和分布，化學(xué)和物理性質(zhì) 以及它們對(duì)環(huán)境的影響。3數(shù)理統(tǒng)計(jì)法，成因方法，地理綜合法。4河流的分段：天然河流，按照河谷和河床情況，沖淤程度，水情變化等特點(diǎn)，分為河源，上 游、中游、下游和河口五段。5河流的基本特征，一般用河流斷面、河流長(zhǎng)度及河流比降來(lái)描述。6流域：概括的說(shuō)，流域就是河流的集水區(qū)域。7分水線：分隔水流的高地、山嶺的山脊線，就是相鄰流域的分界線，稱分水線。8流域面積：流域的分水線和出口斷面的所包圍的面積稱為9流域特征：1）幾何特征：主要指流域形狀和流

14、域面積。若自然地理?xiàng)l件相同，流域面積越大，徑流 量越大，對(duì)徑流變化的調(diào)節(jié)作用也越大，因而洪水漲落緩慢，反之亦然。流域形狀主要影響 徑流匯集時(shí)間長(zhǎng)短和徑流的過(guò)程狀態(tài)。2）自然地理特征主要是流域的地理位置和地形。地 理位置一般以流域的中心和周界的緯度來(lái)表示，一切水文特征氣象特征如降水都和它有密切 關(guān)系，流域的形狀一般以流域的平均高度，平均寬度忽然平均坡度表示。10徑流的形成過(guò)程：由降水開(kāi)始到水流流經(jīng)流域出口斷面的全部物理過(guò)程。四個(gè)階段，降水過(guò)程，流域蓄 滲過(guò)程，坡面漫流過(guò)程和河槽集流過(guò)程。11影響徑流的主要因素：1 ）氣候因素 降雨 蒸發(fā) 是影響徑流主要因素 2）下墊面因素 地形土壤和地質(zhì) 植被與

15、湖沼 流域形狀和面積，一 方面直接影響徑流的大小和過(guò)程，還有通過(guò)影響氣象氣候間接影響。12河川水文情勢(shì)：河川水文要素，如水位、流量、泥沙和冰情等多年的般變化情況，稱為其特點(diǎn)是不重復(fù)性地區(qū)性 周期性 模糊性 13徑流的度量單位：1）流量指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)斷面的水體體積， Q2）總流量w指某時(shí)間段T內(nèi)流過(guò)斷面的總徑流體積3）徑流深y是徑流總量平均分布在流 域上的水深y二QT/1000F 4 ）徑流模數(shù)（M）:單位流域面積上所 產(chǎn)生”的流量” M=1000Q/F 5）徑流系數(shù)（）是某時(shí)段降雨量X所形成徑流深y的比例系數(shù) =y/x14觀測(cè)水位的設(shè)備主要是水尺和自記水位計(jì)。15水位觀測(cè)資料整理的內(nèi)容：日平

16、均水位計(jì)算、編制逐日平均水位表”繪制日平均水位過(guò)程線及日平均歷史曲線。16水位一一流量關(guān)系曲線的延長(zhǎng)：（1）水位流量關(guān)系曲線高水位延長(zhǎng)方法（2）水位流量關(guān)系曲線工程上的 用 途：主要是推算最高水位和最低水位水位一一流量關(guān)系曲線的繪制 主要用處 可根據(jù)斷面的水位推求相應(yīng)的流量，大大減輕實(shí)測(cè)流量的繁重工作，將其簡(jiǎn)化為水位觀測(cè)。17隨機(jī)變量的分布參數(shù)（1 ）均值（x）： X值大表示累積頻率曲線或密度曲線的平均水平值高2）變差系數(shù)Cv對(duì)概率密度曲線影響：Cv大時(shí)分布較離散 對(duì)概率分布曲線：假定其他參數(shù)不變， Cv愈大，隨機(jī)變量x分布愈分散，概率分布曲線的左側(cè)抬高，右側(cè)降低，反之左側(cè)降右側(cè)上 升（3）偏

17、態(tài)系數(shù)（偏差系數(shù)）Cs :當(dāng)Cs0時(shí)，密度曲線峰頂在均值左邊，即 xax，概率 分布曲線在概率紙上為向下凹曲線:Csx，概率曲線 會(huì)在概率紙上為向上凸曲線：當(dāng)Cs=0時(shí)密度曲線峰頂在均值處，其概率曲線在概率紙上的為一直線。水文現(xiàn)象一般Cs0，當(dāng)x、Cv不變，Cs值越大，則概率曲線在概率紙上的凹度越大，即兩 端都在正態(tài)直線以上，中部部分向下。18重現(xiàn)期：在某一隨機(jī)變量系列多次出現(xiàn)的一些數(shù)值中，某一數(shù)值重復(fù)出現(xiàn)的時(shí)間間隔的平均數(shù)。19港口航道工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工所依據(jù)的流量或水位稱為設(shè)計(jì)流量或設(shè)計(jì)水位。分兩類與工程安全和經(jīng)濟(jì)有關(guān)的洪水流量與水位 關(guān)于正常通航的設(shè)計(jì)流量與水位。20洪水過(guò)程用三個(gè)要素

18、描述，及洪峰流量 Qm，一次洪水過(guò)程總量 W，洪水歷時(shí)。21洪水資料的審查：1、可靠性審查2、資料一致性審查3、洪水資料代表性審查（洪水的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：累積頻率重現(xiàn)期）22設(shè)計(jì)最高通航水位時(shí)所要考慮的幾個(gè)問(wèn)題：1、有調(diào)蓄能力的水利樞紐通航要求 2、以通航為主無(wú)調(diào)蓄的水利工 程且設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不高的山區(qū)河流頻率計(jì)算要求3、簡(jiǎn)化計(jì)算問(wèn)題23設(shè)計(jì)最高通航水位的推求方法：采用累積曲線法，方法 1、由流量資料推求2、由暴雨推求 3、資料非常少或缺 乏時(shí)，可用水文比擬法、等值線圖法、水力學(xué)公式法推求。24設(shè)計(jì)最低通航水位推求方法：1、歷時(shí)曲線法綜合法平均法和代表年法簡(jiǎn)化法2、保證率頻率法25所謂地面天氣圖就是由氣象

19、部門繪制的地（海）面上的各氣象要素的實(shí)況分布圖，它的設(shè)計(jì)資料主要來(lái)自陸 上和島嶼上的氣象臺(tái)站以及海上船舶觀測(cè)的資料。26我國(guó)近海風(fēng)況的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：季風(fēng)，寒潮大風(fēng)，和臺(tái)風(fēng)。風(fēng)的特征用風(fēng)速和風(fēng)向兩個(gè)量表示27所謂風(fēng)況圖是指用來(lái)表達(dá)風(fēng)的時(shí)間段、風(fēng)速、風(fēng)向和出現(xiàn)頻率四個(gè)量的分布情況圖。 最常見(jiàn)的有1、風(fēng)向頻率玫瑰圖： 將收集到的多年測(cè)風(fēng)資料分方向統(tǒng)計(jì)后，用百分?jǐn)?shù)表示出各個(gè)風(fēng)向的出現(xiàn)頻率并以一定比例 繪在極坐標(biāo)上。2、最大風(fēng)速玫瑰圖：從多年的觀測(cè)資料中找出各個(gè)方向上多年內(nèi)的最大風(fēng)速， 以一定比例繪于極坐標(biāo)上。28風(fēng)速取值標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)于波浪推算采用的標(biāo)準(zhǔn)是海面上 10m高處2min風(fēng)速的平均值；對(duì)于港口建

20、筑物設(shè)計(jì)采用的標(biāo)準(zhǔn)是海面上10m高處10min風(fēng)速的平均值。29波浪玫瑰圖：表示某海區(qū)各向各級(jí)波浪出現(xiàn)頻率及其大小的圖。30特征波高的兩種表示方法：1、在波列中選取某一累積頻率對(duì)應(yīng)的波高作為特征波高反映出某給定波高值在波列中出現(xiàn)的可能性 如H1%表示在波列中大于等于該波高的出現(xiàn)頻率是 1%2、 從所謂部分大波的平均高作為特征波高。含義是將波列中的波高由大到小依次排列，其中最 大的P部分波高的平均值就是P部分大波的平均波高，記 Hp。31設(shè)計(jì)波浪的標(biāo)準(zhǔn)：1、設(shè)計(jì)波浪的重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn) 2、設(shè)計(jì)波浪的波列累積頻率標(biāo)準(zhǔn)32重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)：1、在進(jìn)行直墻式、墩柱式、樁基式和一般的斜坡式I II等建筑物的強(qiáng)度和穩(wěn)

21、定性計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)波浪的重現(xiàn)期應(yīng)采用50年2、斜坡式護(hù)岸等非重要建筑物，破壞后不造成重大損失者，設(shè)計(jì)波 浪重現(xiàn)期可采用25年。 33利用長(zhǎng)期波浪資料推算設(shè)計(jì)波浪步驟 1、確定筑港地區(qū)主要 的波浪來(lái)向2、收集和整理波浪觀測(cè)資料3、設(shè)計(jì)波浪的推算一一頻率分析法。包括經(jīng)驗(yàn)累積 頻率的計(jì)算 理論累積頻率曲線的選用（皮爾遜三型累積頻率曲線對(duì)數(shù)正態(tài)概率分布 耿貝爾分布 威布爾分布 泊松-耿布爾復(fù)合極值分布）34風(fēng)場(chǎng)三要素：風(fēng)時(shí)，風(fēng)速，風(fēng)距 35判斷風(fēng)浪狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)：最小風(fēng)時(shí)、最小風(fēng)距37潮汐：地球上的海水受月球、太陽(yáng)和其他天體引力作用所產(chǎn)生的一種周期性升降運(yùn)動(dòng)， 稱之為潮汐。產(chǎn)生的原因：地球上不同海域離月球和太陽(yáng)的相對(duì)位置不同，所受到的引力有所差異，從而導(dǎo)