工程水文水力學(xué)思考題和計(jì)算題-黃俊龍1126

工程水文水力學(xué)思考題和計(jì)算題一、思考問答1、水文現(xiàn)象是一種自然現(xiàn)象，它具有什么特性，各用什么方法研究？答：1）成因分析法：根據(jù)水文變化的成因規(guī)律，由其影響因素預(yù)報(bào)、預(yù)測水文情勢的方法。如降雨徑流預(yù)報(bào)法、河流洪水演算法等。2）數(shù)理統(tǒng)計(jì)法：根據(jù)水文現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對水文觀測資料統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行水文情勢預(yù)測、預(yù)報(bào)的方法。如設(shè)計(jì)年徑流計(jì)算、設(shè)計(jì)洪水計(jì)算、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式等。水文計(jì)算常常是二種方法綜合使用，相輔相成，例如由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水，就是先由數(shù)理統(tǒng)計(jì)法求設(shè)計(jì)暴雨，再按成因分析法將設(shè)計(jì)暴雨轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)洪水。此外，當(dāng)沒有水文資料時(shí)，可以根據(jù)水文現(xiàn)象的變化在地區(qū)分布上呈現(xiàn)的一定規(guī)律（水文現(xiàn)象在各流域、各地區(qū)的分布規(guī)律）來研究短缺和無資料地區(qū)的水文特征值。2、何謂水量平衡？試敘閉合流域水量平衡方程在實(shí)際工作中的應(yīng)用和意義。答：對任一地區(qū)、任一時(shí)段進(jìn)入的水量與輸出的水量之差，必等于其蓄水量的變化量，這就是水量平衡原理，是水文計(jì)算中始終要遵循的一項(xiàng)基本原理。依此，可得任一地區(qū)、任一時(shí)段的水量平衡方程。對一閉合流域：設(shè)P為某一特定時(shí)段的降雨量，E為該時(shí)段內(nèi)的蒸發(fā)量，R為該時(shí)段該流域的徑流量，則有：P=R+EC+AU△U為該時(shí)段流域內(nèi)的蓄水量，△U=U1+U2。對于多年平均情況，△U=0，則閉合流域多年平均水量平衡方程變?yōu)椋篜=R+E影響水資源的因素十分復(fù)雜，水資源的許多有關(guān)問題，難于由有關(guān)的成因因素直接計(jì)算求解，而運(yùn)用水量平衡關(guān)系，往往可以使問題得到解決。因此，水量平衡原理在水文分析計(jì)算和水資源規(guī)劃的分析計(jì)算中有廣泛的應(yīng)用。如利用水量平衡式可以用已知的水文要素推求另外的未知要素。例如：某閉合流域的多年平均降雨量P=1020mm，多年平均徑流深R=420mm，試求多年平均蒸發(fā)量E。E=P-R=600mm。3、何謂年徑流？它的表示方法和度量單位是什么？徑流深度、徑流總量、平均流量、徑流模數(shù)的概念及相互關(guān)系。答：一個(gè)年度內(nèi)在河槽里流動(dòng)的水流叫做年徑流。年徑流可以用年徑流總量W(m3)、年平均流量Q(m3/s)、年徑流深R(mm)、年徑流模數(shù)M(L/(s-km2))等表示。將計(jì)算時(shí)段的徑流總量，平鋪在水文測站以上流域面積上所得的水層厚度，稱為徑流深度，徑流總量是指在指定時(shí)段At通過河流某一斷面的總水量。徑流模數(shù)是單位流域面積上單位時(shí)間所產(chǎn)生的徑流量。4、流量的觀測與水位流量關(guān)系曲線的延長。答：測站測流時(shí)，由于施測條件限制或其他種種原因，致使最高水位或最低水位的流量缺測或漏測，在這種情況下，須將水位流量關(guān)系曲線作高、低水部分的外延，才能得到完整的流量過程。Q根據(jù)水位面積、水位流速關(guān)系外延：河床穩(wěn)定的測站，水位面積、水位流速關(guān)系點(diǎn)常較密集，曲線趨勢較明確，可根據(jù)這兩根線來延長水位流量關(guān)系曲線。?根據(jù)水力學(xué)公式外延：此法實(shí)質(zhì)上與上法相同，只是在延長Z?V曲線時(shí)，利用水力學(xué)公式計(jì)算出需要延長部分的V值。最常見的是用曼寧公式計(jì)算出需要延長部分的V值，并用平均水深代替水力半徑R。由于大斷面資料已知，因此關(guān)鍵在于確定高水時(shí)的河床糙率n和水面比降I。?水位流量關(guān)系曲線的低水延長：低水延長常采用斷流水位法。所謂斷流水位是指流量為零時(shí)的水位，一般情況下斷流水位的水深為零。此法關(guān)鍵在于如何確定斷流水位，最好的辦法是根據(jù)測點(diǎn)縱橫斷面資料確定。5、流域平均降水量的計(jì)算方法。（1）算術(shù)平均法。設(shè)流域內(nèi)共有n個(gè)雨量站，各雨量站的雨量分別為xl,x2,…，xn（mm），則流域平均雨量為：此法簡單明了，適用于流域內(nèi)地形變化不大，雨量站數(shù)目較多且分布均勻的情況。（2）泰森多邊形法。此法是先把流域內(nèi)及流域外附近的相鄰的雨量站用直線連接構(gòu)成三角形，再做各三角形每條邊的垂直平分線，則許多垂直平分線與流域的分水線組成若干不規(guī)則的多邊形。每個(gè)多邊形的面積用fi表示，每個(gè)多邊形的雨量用此多邊形內(nèi)的雨量站的雨量xi表示，用加權(quán)平均法可計(jì)算流域的平均雨量，公式為：本法應(yīng)用比較廣泛，當(dāng)流域內(nèi)雨量站分布不均勻或流域內(nèi)地形變化較大時(shí)，均可使用。等雨量線法。對于較大的流域，地形起伏一般較大，當(dāng)流域內(nèi)有足夠的雨量站時(shí)，可繪出等雨量線，求出相鄰兩等雨量線間的面積及平均雨量值(xi+xi+1)/2，計(jì)算流域平均雨量。6、如何繪制累積頻率曲線？設(shè)計(jì)頻率標(biāo)準(zhǔn)如何確定？答：根據(jù)實(shí)測水文資料，按從大到小的順序排列，如下左圖所示，然后用經(jīng)驗(yàn)頻率公式計(jì)算系列中各項(xiàng)的頻率，稱為經(jīng)驗(yàn)頻率。以水文變量x為縱坐標(biāo)，以經(jīng)驗(yàn)頻率p為橫坐標(biāo)，點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)，根據(jù)點(diǎn)群趨勢繪出一條平滑的曲線，稱為經(jīng)驗(yàn)頻率曲線，下圖為某站年最大洪峰流量經(jīng)驗(yàn)頻率曲線。有了經(jīng)驗(yàn)頻率曲線，即可在曲線上求得指定頻率p的水文變量值x。對經(jīng)驗(yàn)頻率的計(jì)算，目前我國水文計(jì)算上廣泛采用的是數(shù)學(xué)期望公式P=m/(n+1)x100%7、經(jīng)驗(yàn)頻率曲線的繪制方法。答：根據(jù)實(shí)測水文資料，按從大到小的順序排列，如下左圖所示，然后用經(jīng)驗(yàn)頻率公式計(jì)算系列中各項(xiàng)的頻率，稱為經(jīng)驗(yàn)頻率。以水文變量x為縱坐標(biāo)，以經(jīng)驗(yàn)頻率p為橫坐標(biāo)，點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)，根據(jù)點(diǎn)群趨勢繪出一條平滑的曲線，稱為經(jīng)驗(yàn)頻率曲線，下右圖為某站年最大洪峰流量經(jīng)驗(yàn)頻率曲線。有了經(jīng)驗(yàn)頻率曲線，即可在曲線上求得指定頻率p的水文變量值Xp。

8、頻率曲線的三個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)各表示什么意義？對頻率曲線各有什么影響?答：三個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)：1）均值表示毓中變理的平均情況。高某水文變更的觀測毓為XI，X2，……Xn，則其均值為八…一……&—?dú)q2）變差系數(shù)：水文計(jì)算中用均方差與均值之比作為衡量系列的相對離散程度的一個(gè)參數(shù)，稱為變差系數(shù)，或稱離差系數(shù)、離勢系數(shù)，用Cv表示，其計(jì)算式為：3）偏態(tài)系數(shù)：在數(shù)理統(tǒng)計(jì)中采用偏態(tài)系數(shù)CS作為衡量系列不對稱程度的參數(shù)，其計(jì)算式為：n_￡（X-Cs=bM關(guān)于三個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)對頻率曲線的影響：1，均值x對曲線的影響，Cv和Cs值固定時(shí)，x大的在頻率曲線之上，相反在頻率曲線之下，x越大頻率曲線越陡。2，2，Cv對曲線的影響，當(dāng)x與Cs為固定值時(shí)，Cv越大，則曲線越陡，左上方向上太高，右下方越下降，Cv越小，頻率曲線越平緩，Cv=0時(shí)，則為水平，3，當(dāng)Cs對曲線有影響時(shí)，且x與Cv固定值，且Cs〉0隨著Cs增大頻率曲線上端變得陡峭，下端變得平緩，此時(shí)曲線中部越來越偏向左邊，當(dāng)Cs〉2時(shí)，下端趨于水平，當(dāng)Cs=0時(shí)，曲線呈正態(tài)分布。當(dāng)Cs〈0時(shí)，隨著Cs減小上端變緩，下端變陡。

9、偏態(tài)系數(shù)Cs>0或<0,各說明隨機(jī)變量x的分布有何特點(diǎn)?答：在數(shù)理統(tǒng)計(jì)中采用偏態(tài)系數(shù)CS作為衡量系列不對稱程度的參數(shù)，當(dāng)系列對于對稱時(shí)，CS=0；當(dāng)系列對于不對稱時(shí)，CS尹0,若CS>0,稱為正偏；若CSV0,稱為負(fù)偏，如下圖偏態(tài)系數(shù)Cs>0，說明隨機(jī)變量x出現(xiàn)大于均值的機(jī)會(huì)比出現(xiàn)小于均值的機(jī)會(huì)少；偏態(tài)系數(shù)Cs<0，說明隨機(jī)變量x出現(xiàn)大于均值的機(jī)會(huì)比出現(xiàn)小于均值的機(jī)會(huì)多10、重現(xiàn)期（T）與頻率（P）有何關(guān)系？千年一遇洪水，是指什么意思？95%的年徑流其重現(xiàn)期為多少？P=90%的枯水年，其重現(xiàn)期（T）為多少年？以P=90%的枯水年為設(shè)計(jì)依據(jù)，其安全率和風(fēng)險(xiǎn)率各為多少。答：頻率曲線繪制后，就可在頻率曲線上求出指定頻率p的設(shè)計(jì)值xp。由于"頻率"較為抽象，水文上常用"重現(xiàn)期"來代替"頻率"。所謂重現(xiàn)期是指某隨機(jī)變量的取值在長時(shí)期內(nèi)平均多少年出現(xiàn)一次，又稱多少年一遇。根據(jù)研究問題的性質(zhì)不同，頻率P與重現(xiàn)期T的關(guān)系有兩種表示方法。1、當(dāng)為了防洪研究暴雨洪水問題時(shí)，一般設(shè)計(jì)頻率PV50%，則：式中：T式中：T重現(xiàn)期，年；盧頻率，％。T=^—當(dāng)考慮水庫興利調(diào)節(jié)研究枯水問題時(shí)，設(shè)計(jì)頻率P>50%，則：1-^千年一遇洪水是指在長時(shí)期內(nèi)平均1000年出現(xiàn)一次的洪水情況，換句話說，大于等于這樣的洪水平均1000年可能出現(xiàn)一次；95%的年徑流其重現(xiàn)期T=20年；P=90%的枯水年，其重現(xiàn)期T=10年，在長時(shí)期內(nèi)平均10年出現(xiàn)一次的枯水情況，若以P=90%的枯水年為設(shè)計(jì)依據(jù)，其安全率和風(fēng)險(xiǎn)率分別為90%和10%.11、若年徑流量與年降水量之間的回歸線近似為幕函數(shù)，試以分析法為例說明推求其回歸方程的方法步驟？答：幕函數(shù)y=axb兩邊取對數(shù)后變?yōu)橹本€方程Y=A+bX，其中Y=lgy，X=lgx，A=lga。因此，此時(shí)建立回歸方程的步驟為：①將xj，yj變換為Xj，Yj；②按一元線性回歸方法計(jì)算A、b；③將A取反對數(shù)得a；④把a(bǔ)、b代入y=axb中，即得要推求的回歸方程。12、推求設(shè)計(jì)洪水過程線的基本方法是什么，洪水過程線放大有哪兩類方法？答:推求設(shè)計(jì)洪水時(shí)要確定設(shè)計(jì)洪水過程線，亦即確定設(shè)計(jì)洪水的時(shí)程分配。目前，生產(chǎn)上一般采用放大典型洪水過程線的方法確定設(shè)計(jì)洪水過程線。進(jìn)行洪水過程線放大通常采用兩種方法，即同倍比法和同頻率法。同倍比法較為簡單，可采用設(shè)計(jì)洪峰流量與典型洪峰流量的比值或某時(shí)段的設(shè)計(jì)洪量與典型洪量的比值對典型洪水過程線進(jìn)行放大。但按此法進(jìn)行放大后，不能保證設(shè)計(jì)洪水過程線各個(gè)時(shí)段的洪量或洪峰流量都與設(shè)計(jì)值相等。采用同頻率法放大典型洪水過程線時(shí)，對洪峰流量和各個(gè)時(shí)段的洪量采用不同倍比，使得放大以后的過程線洪峰流量以及各時(shí)段的洪量可分別等于設(shè)計(jì)洪峰流量和設(shè)計(jì)洪量值。13、某流域下游有一個(gè)較大的湖泊與河流連通，后經(jīng)人工圍墾湖面縮小很多。試定性地分析圍墾措施對正常年徑流量、徑流年際變化和年內(nèi)變化有何影響？答：由于水面蒸發(fā)減小，使年徑流增加；由于調(diào)蓄能力減小，使年際、年內(nèi)變化加劇。14、人類活動(dòng)對年徑流有哪些方面的影響？其中間接影響如修建水利工程等措施的實(shí)質(zhì)是什么？如何影響年徑流及其變化？答：有直接與間接兩方面的影響。修建水利工程等措施的實(shí)質(zhì)是改變下塾面性質(zhì)而影響年徑流，它們將使蒸發(fā)增加，從而使年徑流量減少；調(diào)蓄能力增加，從而使徑流的年內(nèi)、年際變化趨于平緩。15、水文資料的三性審查是指什么？對年徑流系列一致性審查是建立在氣候條件和下塾面條件穩(wěn)定性上的，一般認(rèn)為什么條件是相對穩(wěn)定的，主要由于什么條件受到明顯的改變使資料一致性受到破壞？答：水文資料的三性審查是指對資料的可靠性、一致性和代表性進(jìn)行審查。對年徑流系列一致性審查是建立在氣候條件和下塾面條件穩(wěn)定性上的，一般認(rèn)為氣候條件是相對穩(wěn)定的，主要由于下塾面條件受到明顯的改變使資料一致性受到破壞。16、缺乏實(shí)測資料時(shí)，怎樣推求設(shè)計(jì)年徑流量？答:缺乏實(shí)測資料時(shí)，一般可采用水文比擬法或年徑流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線圖、分區(qū)圖法求得均值、Cv、Cs，并確定線型，推求年徑流理論頻率曲線，再由設(shè)計(jì)頻率查此曲線得設(shè)計(jì)年徑流量。17、為什么年徑流的CV值可以繪制等值線圖？從圖上查出小流域的Cv值一般較其實(shí)際值偏大還是偏小？為什么？答：因年徑流變化主要受氣候因素的影響，后者在地區(qū)上的變化具有緩變的規(guī)律性，因此，年徑流Cv值可繪成隨地區(qū)變化的等值線圖。因Cv等值線圖大多是由中等流域資料計(jì)算的Cv值繪制的，而中等流域比小流域有較大的調(diào)蓄補(bǔ)償作用，故從等值線圖上查得的小流域Cv值常常比實(shí)際的偏小。18、推求設(shè)計(jì)年徑流量的年內(nèi)分配時(shí)，應(yīng)遵循什么原則選擇典型年？答：選擇典型年的原則有二：①典型年的年徑流量應(yīng)接近設(shè)計(jì)年徑流量；②對工程設(shè)計(jì)偏于安全。19、簡述具有長期實(shí)測資料情況下，用設(shè)計(jì)代表年法推求年內(nèi)分配的方法步驟？答：方法步驟為：①根據(jù)長期年徑流系列進(jìn)行頻率計(jì)算，推求設(shè)計(jì)年徑流量Qp；②按選擇代表年（典型年）的原則，在實(shí)際資料中選擇典型年Q典；③以K=Qp/Q典分別乘典型年各月的月徑流量，得設(shè)計(jì)年徑流的各月徑流量，即設(shè)計(jì)年徑流的年內(nèi)分配。20、簡述年徑流年內(nèi)、年際變化的主要特性？答：（1）年內(nèi)變化具有一年為周期的周期性變化；（2）年際變化具有豐、枯年組的交替現(xiàn)象，但周期很不固定；（3）年內(nèi)、年際變化還具有明顯的地區(qū)性，我國北方的徑流變化一般比南方多雨地區(qū)劇烈。21、何謂保證率？若某水庫在運(yùn)行100年中有85年保證了供水要求，其保證率為多少？破壞率又為多少？答：用水的保證程度。p=85%；q=1-85%=15%22、何為抽樣誤差，如何減少抽樣誤差？答：用一個(gè)樣本的統(tǒng)計(jì)參數(shù)來代替總體的統(tǒng)計(jì)參數(shù)是存在一定誤差的，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而引起的，與計(jì)算誤差不同，稱為抽樣誤差。抽樣誤差的大小由均方誤來衡量。計(jì)算均方誤的公式與總體分布有關(guān)。對于皮爾遜III型分布且用矩法估算參數(shù)時(shí)，用、、、分別代表、、Cv和Cs樣本參數(shù)的均方誤，計(jì)算公式略。抽樣誤差的大小，隨樣本項(xiàng)數(shù)、cv、和cs的大小而變化。樣本容量大，對總體的代表性就好，其抽樣誤差就小，這就是為什么在水文計(jì)算中總是想方設(shè)法取得較長的水文系列的原因。23、設(shè)計(jì)洪水的概念答：由于流域內(nèi)降雨或溶雪，大量徑流匯入河道，導(dǎo)致流量激增，水位上漲，這種水文現(xiàn)象，稱為洪水。在進(jìn)行水利水電工程設(shè)計(jì)時(shí)，為了建筑物本身的安全和防護(hù)區(qū)的安全，必須按照某種標(biāo)準(zhǔn)的洪水進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種作為水工建筑物設(shè)計(jì)依據(jù)的洪水稱為設(shè)計(jì)洪水。在工程設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)由國家制定，以設(shè)計(jì)規(guī)范給出。規(guī)劃中按工程的種類、大小和重要性，將水工建筑物劃分為若干等級(jí)，按不同等級(jí)給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。24、等流時(shí)線的原理以及應(yīng)用答：假定流域中任一地點(diǎn)的雨水流速都相同，則任一地點(diǎn)凈雨水質(zhì)點(diǎn)流達(dá)出口斷面的時(shí)間就取決于它與出口斷面的距離。據(jù)這一假定，將流域內(nèi)匯流時(shí)間相等的點(diǎn)連接起來，稱為等流時(shí)線。等流時(shí)線概念簡明地闡述了流域出口流量是如何組成的。它是水量平衡方程在動(dòng)態(tài)條件下的表述，是流域匯流計(jì)算的一個(gè)基本概念。但它只考慮了匯流的平均流速，沒有考慮同一條等流時(shí)線上的水質(zhì)點(diǎn)具有不相同的流速。在匯流過種中，各條等流時(shí)線上的水質(zhì)點(diǎn)可以相互混合。這種現(xiàn)象稱為流域的調(diào)節(jié)作用。它使得出口的流量過程比上述公式所計(jì)算的更為平緩。因此，等流時(shí)線方法的誤差很大，現(xiàn)已很少直接應(yīng)用，或需經(jīng)調(diào)蓄改正后，才能實(shí)際應(yīng)用。25、推求設(shè)計(jì)洪水有哪幾種基本途徑？這里所指的設(shè)計(jì)洪水是廣義的，包括校核洪水。設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算內(nèi)容包括洪峰流量、設(shè)計(jì)洪量和設(shè)計(jì)洪水過程線。由于每個(gè)工程的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求不同，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和計(jì)算的內(nèi)容不同。例如，提防、灌溉用渠道、橋涵等建筑物沒有調(diào)蓄能力，則對工程起控制作用的是洪峰流量，因此，只需重點(diǎn)計(jì)算設(shè)計(jì)洪峰流量；而對于滯洪、蓄洪區(qū)則主要計(jì)算洪水總量；對于水庫，由于設(shè)計(jì)洪峰流量、設(shè)計(jì)洪水總量和設(shè)計(jì)洪水過程線對水庫都有影響，則需要計(jì)算設(shè)計(jì)洪峰流量、設(shè)計(jì)洪水總量和設(shè)計(jì)洪水過程線。設(shè)計(jì)洪水的推求一般分為有資料和無資料兩種情況。有資料推求設(shè)計(jì)洪水分為三種：①由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水；②由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水；③由水文氣象資料推求設(shè)計(jì)洪水。無資料推求設(shè)計(jì)洪水分為地理差值法和經(jīng)驗(yàn)公式法兩種方法。①地理差值法是對于缺乏實(shí)測資料地區(qū)，根據(jù)鄰近地區(qū)的實(shí)測或調(diào)查資料，對洪峰流量模數(shù)、暴雨特征值、暴雨和徑流的統(tǒng)計(jì)參數(shù)等，進(jìn)行地區(qū)綜合，繪制相應(yīng)的等值線圖，一般供無資料的中小流域使用；②經(jīng)驗(yàn)公式法是在上述地區(qū)綜合分析基礎(chǔ)上，建立洪水與暴雨特征值和流域特征值的簡化公式，用于估算無資料地區(qū)的設(shè)計(jì)洪水。無論采用何種方法推求設(shè)計(jì)洪水，均需要進(jìn)行歷史洪水調(diào)查，用來參加計(jì)算或作為分析論證的依據(jù)，上述各種方法是相輔相成的，可同時(shí)使用幾種方法，相互驗(yàn)證、綜合分析，選定合理成果。二、分析計(jì)算題1、某水文站控制流域面積F=560KM2，已知多年平均降雨量P=820mm，多年平均徑流系數(shù)a=0.40，試求其多年平均年徑流總量而，多年平均年徑流量Q，多年平均徑流深R及多年平均年徑流模數(shù)M。解：多年平均徑流深R=aP=0.4x820=328mm年平均年徑流總量W=RF=328x560x10-3x106=18368(萬m3)Q=W=183680000=5.824(m3/s)多年平均年徑流量T365x24x3600多年平均年徑流模數(shù)M=Qx103=5824x103=10.4。/(s-km2)F5602、某流域面積F=900KM2，其多年平均降雨量P=1280mm，多年平均徑流深R=650mm，試求多年平均蒸發(fā)量E。又該地多年平均水面蒸發(fā)量Ew=1500mm，如該河修建水庫后，在該河流域面積之內(nèi)的水面面積比之未建水庫時(shí)增加60KM2，試分析建水庫后流域多年平均蒸發(fā)量是增大還是減??？并計(jì)算建水庫后的多年平均徑流深R7及多年平均年徑流量Q。答：根據(jù)流域多年平均水量平衡關(guān)系有：E=P-R=1280-650=630(mm)修建水庫后，由于增加了水面面積，而水面蒸發(fā)量大于陸面蒸發(fā)量，因此，修建水庫后增大了蒸發(fā)量?？山迫￡懨嬲舭l(fā)量為流域多年平均蒸發(fā)量，則建水庫后多年平均增加的蒸發(fā)量：AW=E-E)xAF=(1500-630)x60x10一3x106=522x104m3w故修建水庫后的多年平均蒸發(fā)量為：522x104E'=E+AW/F=630+103=630+5.8=635.8mm900x106故建水庫后的多年平均徑流深R為：R'=P-E'=1280-635-8=644-2(mm)-RxF644.2x900x103(,)多年平均年徑流量Q===18.38m3/S)T365x24x36003、某水庫屬大(2)型水庫，已知年最大7天暴雨系列的頻率計(jì)算結(jié)果為無=432mm、Cj0.48,Cg=3Cv。試確定大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，并計(jì)算該工程7天設(shè)計(jì)暴雨。提示已知適線結(jié)果的情況下，推求設(shè)計(jì)值均用如下公式：=x(Op①戶+1)或弓=答：因?yàn)樵撍畮鞂俅?2)型水庫，根據(jù)水利部2000年頒發(fā)的編號(hào)為SL252-2000的《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》，水庫工程為II等，大壩為2級(jí)建筑物，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為500~100年一遇，從工程的重要性考慮，最后選定按500年一遇洪水設(shè)計(jì)。因?yàn)楸┯旰秃樗l率，因此要推求500年一遇的設(shè)計(jì)暴雨，即：泌=^^=3.22x432=1391皿皿4、某工程設(shè)計(jì)暴雨的設(shè)計(jì)頻率為P=2%，試計(jì)算該工程連續(xù)2年發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)暴雨的可能性？答：因?yàn)楸┯晔请S機(jī)事件，每年都有P=2%的可能性發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)暴雨，連續(xù)2年發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)暴雨的概率為：PM=px=0.022=0.04%5、已知某流域多年平均最大3天暴雨頻率曲線：七4=210mm、C=0.45,C=3.5C，VSV試求該流域百年一遇設(shè)計(jì)暴雨。答礎(chǔ)=知化①戶+1)=21爵(0.45x3.38+1)=529.4口:mm6、某流域根據(jù)實(shí)測暴雨和歷史調(diào)查大暴雨資料，已經(jīng)繪制出7d暴雨量經(jīng)驗(yàn)頻率曲線，現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)頻率曲線上讀取三點(diǎn)（945，5%）、（345，50%）、（134，95%），試按三點(diǎn)法計(jì)算這一7d暴雨系列的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。答：(1)計(jì)算S=(945+134-2X345)/(945-134)=0.48，由S查S=f(CS)關(guān)系表得CS=1.70。（2）由CS查離均系數(shù)①值表得：中杉一中必=L97+106=3.03“EW=件-13七須.7計(jì)算中密一①必303mm(3)工二膈?一技河=345+267."。27=4173mmCV=o/二=267.7/417.3=0.6427、已知某流域50年一遇24h設(shè)計(jì)暴雨為490mm，徑流系數(shù)等于0.83,后損率為1.0mm/h，后損歷時(shí)為17h，試計(jì)算其總凈雨及初損。答：總設(shè)計(jì)凈雨量為：乾疽浙也=°?所49°=細(xì)6.強(qiáng)因后損率1=1.0mm/h，后損歷時(shí)17h，故總后損量為17mm，則初損為：L==490-406.7-1.0x17=66.3”/后mm

8、已知某流域百年一遇設(shè)計(jì)暴雨過程如下表，徑流系數(shù)等于0.85，后損率為1.5mm/h,試用初損、后損法確定初損和設(shè)計(jì)凈雨過程。時(shí)段(△t=6h)123456雨量（mm）6.45.6176998251答：總設(shè)計(jì)凈雨量為：氏疽山也=爵公0=357mm按/=1.5mm/h將降雨過程從后向前逐時(shí)段扣除后損，并累加凈雨，當(dāng)累加凈雨量等于總設(shè)計(jì)凈雨量時(shí)，其前的降雨即為初損10，從下表可知，I0=27mm。9、已知百年一遇的設(shè)計(jì)暴雨*咒=420幽洗，其過程如下表，徑流系數(shù)^=0.88,后損/=\mmih，試用初損、后損法確定初損L及設(shè)計(jì)凈雨過程。時(shí)段（&=弘）123456雨量（mm）6.45.6176998251答：1）設(shè)計(jì)總降雨量為尺心=0.88X420=369.6mm2）按f=1mm/h在降雨過程線上自前向后計(jì)算累計(jì)凈雨￡七,當(dāng)￡R=369.6mm時(shí)，其前面的降雨即為％，依此求得^o=27.0mmi用初損、后損法確定初損和設(shè)計(jì)凈雨過程時(shí)段(△t=6h)123456雨量（mm）6.45.6176998251初損'At(mm)9999后損I0(mm)6.45.615設(shè)計(jì)凈雨（mm）152907342

10、已知百年一遇暴雨為460mm，暴雨徑流系數(shù)0.87，后損歷時(shí)上=2羽試確定其初損L。答：P1%=460mm，&=0.87，f=1mm/h，tc=24hIc+亍tc=(1-@)P1%所以Ic=(0.13X460)-1X24=59.8-24=35.8mm11、如圖所示為一溢流壩上的弧形門。已知：R=10m，門寬b=8m，a=30°，試求：作用在弧形閘門上的靜水總壓力及壓力中心的位置。解：靜水壓力的計(jì)算^=^?30T=10xOj5=5rn水平分力的計(jì)算水平分力的計(jì)算靜水總壓力的鉛直分力的計(jì)算afr=jt-jtcns3(r=10-10x0_866=^=7V=T心百=(4x134+--x5x&6tii)x9^x836(r2=7746AW靜水總壓力尸=其宥=序林石^2*^?=礦(與=哲祀竺I=16打合力與水平線的夾角PI2548

壓力中心。：虹=4+眼遍1頑?=2偵12、水從水箱流入一管徑不同的管道，管道連接情況如圖所示。已知:d1為150mm,11為25m，入1為0.037；d2為125mm，12為10m，入2為0.039。局部水頭損失系數(shù)：進(jìn)口Z1為0.5，逐漸收縮Z2為0.15，閥門Z3為2.0。（以上Z值相應(yīng)的流速均采用發(fā)生局部水頭損失后的流速。）試求：（1）沿程水頭損失工hf；（2）局部水頭損失Ehj；（3）要保持流量Q為25000cm3/s所需要的水頭H。解：（1）求沿程水頭損失第一管段:第一管段:Q4x0,0254jrx0_153Q4x0,0254jrx0_153=l_415(in/s；第二管段:故路=小土=。晶(2)求局部水頭損失AI,=^5-=0_5x^^-=0_05I；m)進(jìn)口水頭損失梟2x9_8婦=G=<H5x理^=QJ032(in)逐漸收縮水頭損失2g2x9_8h^=Q—=SJOOx-^-=0_423Cm)閥門水頭損失蹌2x9_S故藝與斗電*蛆=。處1*0皿*。_423=。旬如)(3)要保持Q為25000cm3/s所需要的水頭以0-0為基準(zhǔn)面，對水箱液面上與管子出口取能量方程式^+0+0=0+0+^+J^得％因％=D尸源尸1海*。*=17990

H*1799=2_（nDTOC\o"1-5"\h\z故所需水頭2x9-813、一簡單管道，如圖所示。長為800m，管徑為0.1m,水頭為20m，管道中間有2個(gè)彎頭，每個(gè)彎頭的局部水頭損失系數(shù)為0.3，已知沿程阻力系數(shù)2=0.025,試求通過管道的流量。乂._jzv.H=20myd=0.1mmi解：（一）先將管道作為短管，求通過管道流量。根據(jù)（4-4）式并且不考慮1解：（一）先將管道作為短管，求通過管道流量。根據(jù)（4-4）式并且不考慮1行近流速水頭，則M=_c；I：1+人-+Z&

d局部損失共包括進(jìn)口損失和彎頭損失。進(jìn)口局部損失系數(shù)&廣0.5*c=800:=0.0703'1+0.025x——+0.5+2x0.3V0.1Q=0.0703x3?14；?！?目9.6x20=0.01093m2/s(二)計(jì)算沿程損失及局部損失管中流速v=Q=0.01093=1.39m/sA3.14x0.124v21.392流速水頭^g=藥^=0.0989m沿程損失h=XLU=0.025x迎x0.0989=19.79m沿程損失了d2g0.1局部損失h=￡&2-=(0.5+2x0.3)x0.0989=0.109m

h19.79故沿程水頭損失占總水頭的百分?jǐn)?shù)為g==0.989=98.9%H20所以該管道按長管計(jì)算就可以了。（三）按長管計(jì)算管道所通過的流量C頊，,_-根據(jù)Q=K'~iK=AC、：R亟:立=55.9m12/s\0.025TOC\o"1-5"\h\z八3.14x0.12‘0!頑Q=x55.9xx'=0.01097m3/s4V4\，800故按長管計(jì)算與短管計(jì)算所得流量相差0.00004m3/s，相對誤差為0.0004=036%。由此可見，將上述管道按長管計(jì)算，誤差很小。0.01093?14、一矩形斷面的棱柱體渠道，底寬b=6m，底坡i=1.25X10-4，粗糙系數(shù)

n=0.025。當(dāng)正常水深h0=3m時(shí)，問能否通過設(shè)計(jì)流量Q設(shè)=20m3/s。解:用式進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)正常水深h0=3m時(shí)相應(yīng)過水?dāng)嗝孢^水?dāng)嗝婷娣eA=bh°=6X3=18(m2)濕周e濕周eb+2七制+2x3=12(m)水力半徑18AQ=—R2/3流量niv2=0.025X1.52/3X0.0001251/2=10.545(m3/s)計(jì)算渠道通過的流量Q=10.55m3/s小于設(shè)計(jì)流量。所以該渠道不能滿足設(shè)計(jì)要求。18流量15、某梯形斷面渠道，土質(zhì)為粘土，其底寬b=0.4m，邊坡系數(shù)m=1.5，渠道底坡i=0.001，糙率n=0.025，渠道的設(shè)計(jì)流量Qp=0.55m3/s，渠底至渠頂高差為0.86m，渠頂?shù)陌踩邽?.2m，渠道不淤流速v不淤=0.5m/s。試校核渠道的輸水能力和流速。解：渠堤的安全超高為0.2m，則渠中水深為h=0.66m渠道水面寬度B=b+2mh=0.4+2X1.5X0.66=2.38(m)過水?dāng)嗝婷娣eA=(b+mh0)h0=(0.4+1.5x0.66)x0.66=0.917(m)濕周x=b+2奴1+m2=0.4+2x0.66七1+1.52=2.78(m)水力半徑R=A=0917=0.33(m)x2.78流量A0.917一Q=-R23/12=0025x0.332/3x0.0011/2=0.554(m2/s)計(jì)算的流量大于已知流量，Q牝QP=0.55(m2/s)，表明該渠道滿足設(shè)計(jì)要求。道的穩(wěn)定校核按、淤＜叫＜v不沖進(jìn)行，查表，當(dāng)水力半徑R=1m時(shí)，粘土的不沖流速v不沖=0.85(m/5);當(dāng)水力學(xué)半徑R=0.33m時(shí)，不沖流速V不沖=0.85*0.331/4=0.64(m/"，渠中不淤v不淤=0.5(m/s)流速。渠中實(shí)際流速v=Q=些=0.604(m/s)A0.917所以，渠中流速滿足v不淤＜[v]＜v不沖，渠道是穩(wěn)定的。16、一矩形渠道，渠中水深h=0.8m，渠道底寬b=2m，通過的流量Q=2.0m3/s，試用波速c和弗勞德數(shù)Fr判別渠中流態(tài)。v=—==l_25(m/j)解：斷面平均流速丈2x0.8微波波速仁=辱=面*強(qiáng)=毋=七=些=(M5弗勞德數(shù)腴隊(duì)因?yàn)镕rV1、vVc，所以水流為緩流。17、某一矩形斷面棱柱體渠道，底寬b=4.0m，通過的流量Q=16m3/s，渠道上修建一閘門，閘后產(chǎn)生一水躍，躍前水深h’=0.6m，計(jì)算躍后水深h’’和水躍的長度。解：（1）求躍后水深h''。%=妥~=———=6_67(jh/j)躍前斷面流速硒'4x06%—*-筍一躍前弗勞德數(shù)奶躍后斷面水深￥=-1J=^(71+8x2_752-lj=2_05(m)躍后斷面水深（2）計(jì)算水躍長度。與=6頊￥—幻=6加（2_05—0