工程水文學復習要點

/工程水文學學問點復習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(zhì)組成分５大類：①基巖海岸；②砂礫質(zhì)海岸；③淤泥質(zhì)海岸；④紅樹林海岸；⑤珊瑚礁海岸3、海岸及海洋工程中的災難A、災難性天氣：災難性天氣包括寒潮、臺風、暴雨、大霧等.主要是前兩者。B、大陸和海洋作用猛烈C、人類活動影響顯著4、海岸防護：愛惜海岸線免遭波浪，水流的侵蝕和防止風暴潮對濱海地區(qū)的攻擊。具體工程包括：海堤、護岸和保灘促淤等工程。第一章緒論//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////其次章河川水文基礎學問（多為概念和學問點，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(jīng)地面和地下沿確定方向和路徑流淌，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(jīng)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(gòu)成的系統(tǒng)為水系（或河系）干流：水系中干脆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、自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（用河流斷面，河流長度及河流比降來描述） 河流斷面：①垂直于水流方向的斷面稱為河流橫斷面 ②橫斷面內(nèi)，自由水面用某一水準基面的高程標定，稱為水位 ③深泓線：河流中沿水流方向各斷面最大水深點的連線，區(qū)分于中泓線（最大流速的連線） ④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慢慢減小4、山區(qū)和平原河流的一般特性山區(qū)河流（從流經(jīng)地，河床組成）流經(jīng)地勢高峻、地形困難的山區(qū)；大多為巖石河床，水流困難、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(jīng)地勢平坦的平原地區(qū)；河谷多為發(fā)育完全的河漫灘形態(tài)。二、流域1、流域、分水線和流域面積流域：降水落到地面形成的徑流，被高地、山嶺分隔而匯合到不同的河流中，匯合水流的同一區(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：地面和地下分水線不重合的流域。2、流域特征①幾何特征：指流域面積和流域形態(tài)（結(jié)合圖2-7關(guān)注一下它們各自對河流的影響）②自然地理特征：指流域的地理位置和地形（留意其各自用什么表示）二、徑流形成過程①徑流和徑流形成過程的概念徑流：流域內(nèi)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(nèi)形成地下水流，兩者匯合到河網(wǎng)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②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（簡潔了解植物截流，入滲，入滲強度，穩(wěn)定入滲）；產(chǎn)流：降雨扣除損失求凈雨坡面漫流過程河槽集流過程③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(zhì)，植被和湖沼，流域形態(tài)和面積人類活動的影響：包括農(nóng)業(yè)措施，林牧業(yè)措施，水利措施三、河川水文情勢①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更狀況，稱為河川水文情勢（水文要素）。②主要特點：不重復性，地區(qū)性，周期性，模糊性③徑流的度量單位流量Q：單位時間內(nèi)流過斷面的水體體積(m3/s)徑流總量W：某時段T內(nèi)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（留意單位） ④徑流模數(shù)M：單位流域面積上的流量⑤T時段的平均徑流模數(shù)M和總徑流深y關(guān)系：⑥徑流系數(shù)：，三河川水文測驗/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////四水文統(tǒng)計基礎學問一、隨機變量的概率分布①理解例4-1，隨機變量x的分布函數(shù)及其表示,須要留意的是此式代表X大于某一取值x的概率，其幾何曲線稱為概率分布曲線；假如用實測資料點繪的，水文上稱為累積頻率曲線。②依據(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③密度函數(shù)f和密度曲線 ，二、隨機變量的分布參數(shù)①位置特征參數(shù)：均值，眾值，中值②離散程度特征參數(shù)均方差（公式，圖4-8）：變差系數(shù)，模比系數(shù)（公式，不同均值時，圖4-9及圖4-10）：偏態(tài)系數(shù)（反映密度曲線的對稱特征，公式圖4-11及4-12）③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)： 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)，由式算模比系數(shù)，最終由算結(jié)果法二：計算Cv，由Cv和Cs的倍數(shù)關(guān)系查附表三得模比系數(shù)，最終由算結(jié)果④重現(xiàn)期：三、統(tǒng)計參數(shù)估計（ppt，但是矩法沒什么考的？） ①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：閱歷頻率分布，求：總體分布參數(shù)五、相關(guān)分析①完全相關(guān)：變量x的每個確定值都有一個確定的y值和它相對應，稱y是x的函數(shù)，兩者屬完全相關(guān)（即數(shù)學上的函數(shù)關(guān)系）②零相關(guān)：若兩種現(xiàn)象互不影響，毫不相關(guān)③相關(guān)關(guān)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(guān)系，但仍顯示出確定的趨勢，介于完全相關(guān)和零相關(guān)之間，稱統(tǒng)計相關(guān)或相關(guān)關(guān)系。④零相關(guān)；正相關(guān)；負相關(guān)第五章河道工程設計水位及流量推求設計洪水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，一次洪水過程總量，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t1和退水歷時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），設計標精確定后，按標準推求洪水（設計洪水）4、設計洪水計算的內(nèi)容和方法內(nèi)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：①由流量資料推求；②由暴雨推求設計洪水；③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①資料審查；②選樣；③插補延長；④特大洪水處理；⑤設計洪水過程線推求；⑥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1、通航保證率（理解例5-1）：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(jié)合圖6-1）2、按不同標準分類：①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（風浪和涌浪相迭加形成）②回復力性質(zhì)：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，地震波，船行波），長周期波（復原力為重力和科氏力）③隨機特征：不規(guī)則波：波浪要素不斷變更規(guī)則波：波浪要素不變，一種志向波（涌浪接近規(guī)則波）④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：波風線難以辨別，波峰波谷交替出現(xiàn)，風浪⑤波峰線推動形態(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(jié)果⑥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⑦水質(zhì)點運動軌跡：震蕩波：一個周期內(nèi)，水質(zhì)點在原地做震蕩運動推移波：一個周期內(nèi)，水質(zhì)點有明顯位移二、風況基礎學問1、風的成因：空氣在水平方向的氣壓差2、限制近地面空氣水平運動的因素：氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)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(jié)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(jié)合圖6-12理解最大風速玫瑰圖畫法（20至30年測風記錄）波浪推算接受海面上10m高度2分鐘風速平均，對于港口建筑物設計接受海面上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（留意海況等級表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(guān)系特征波高的兩種表示方法：①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；②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(guān)系：由表6-12和6-14得：相當于，相當于，相當于。理解平均波高為二者的轉(zhuǎn)換媒介。（會查圖6-22） 4、瑞利分布： 格魯霍夫斯基分布： 深水： 淺水： 5、對于某一累計頻率波高對應的特征周期：相當于，相當于。 6、設計波浪的標準：①重現(xiàn)期標準（長期統(tǒng)計分布規(guī)律）；②累積頻率標準（短期）五、海浪譜基礎學問 1、常見的海浪譜：勞曼譜、P-M譜、JONSWAP譜、光易譜、文圣常譜六、依據(jù)海浪觀測推算設計波浪1、重現(xiàn)期推求：①利用水文觀測站資料干脆推求；②利用氣象站風況資料或天氣圖間接推求。2、平安率、緊急率緊急率：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運用年限內(nèi)可能遭受破壞的概率，稱為緊急率（遭受概率），以q表示。平安率：在m年中出現(xiàn)的波浪均小于Hp的概率為，稱為平安率。3、利用長期資料推求設計波浪：P134下設計波浪的推算——頻率分析法七、依據(jù)氣象資料推想風浪尺度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(chǎn)生的波浪也越大。風時。所謂風時t指風速風向基本不變的狀況下，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：①如何依據(jù)實際狀況分析整理，確定計算所用的風速、風時和風距，水域深度，即上述的風場要素；②如何建立風場要素和波浪要素之間的關(guān)系。3、計算風速的確定兩個假定：①假定波浪要素的重現(xiàn)期等于風速的重現(xiàn)期；②風向和浪向一樣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、推斷風浪狀態(tài)的標準：理解P160最小風時：U確定，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確定，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確定，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確定，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，波高慢慢增大，超過深水波高直至裂開，了解6-22例題3、波浪折射原理、SNELL定律、例題6-234、近岸波浪的裂開機理和類型：崩波型，卷波型，坍滾型，激散型，例題6-245、波浪的繞射：ppt例題，P209第七章潮汐1、潮汐：地球上的海水，受月球、太陽和其他天體引力作用所產(chǎn)生的一種周期性升、降運動，稱之為潮汐2、潮汐成因：地球上不同海疆離月球和太陽的相對位置不同，所受到的引力有所差異，從而導致地球上海水的相對運動。3、引潮力：地球上各海疆除了受到月、日