工程水文學課件七

學習水文學必要性一、給水工程⑴采用地表水為水源的給水工程，首先要考慮水量變化及其取用條件，當水源水量充沛時，需要了解水源的水位泥沙變化情況，⑵當水源水量不足時，設法以豐補欠，進行水量的引取、蓄放與調節(jié)，需要對該水源的徑流年濟變化及年內分配等水文情況進行分析。（３）如果給水與灌溉，航運、水力發(fā)電等其他水利工程設施配合一起綜合利用水利資源時候，其水文分析與計算的內容就更加復雜，更加廣泛。

學習水文學必要性二、排水工程

⑴雨水排泄進行雨水和污廢水排泄的設計計算，確定排泄口的位置。這些都需要進行水文資料的收集、分析與計算。⑵洪水防御考慮洪水防御工程的設計，都要預先求得暴雨和洪水的變化情況和設計特征值。主要內容第一章緒論第二章水循環(huán)及徑流形成第三章水文信息采集與處理第四章水文統(tǒng)計第五章設計年徑流及年內分配的計算第六章由流量資料推求設計洪水

考核說明本課程為必修課，閉卷考試。其成績評定方法：平時成績占２０%，期末考試占８０%；考試題型：選擇題、判斷題、填空題、簡答題、計算題?？荚嚂r間：120~150分鐘。參考文獻１、馬學尼、黃廷林，《水文學》（第三版），中國建筑工業(yè)出版社，1998。２、芮孝芳，《水文學原理》，中國水利水電出版社，2004。３、葉守澤，《水文及水利計算》，水利水電出版社，1992。４、雒文生，《河流水文學》，水利水電出版社，1992。///第一章緒論教學目標1、能夠說出水的自然與社會屬性。2、列舉出三到四個你認為的人類面臨的水問題。3、簡述水文學發(fā)展歷程。4、簡述水文學科主要分支。5、說出水文現(xiàn)象的基本規(guī)律。第一節(jié)人類面臨的主要水問題一、水的自然屬性a、水資源的循環(huán)再生性.b、時間不均勻性。c、水的流動性d、水具有勢能、動能、壓力能和化學能等二、水的社會屬性１、水是維持生命的不可替代的物質２、水的利害兩重性３、人類開發(fā)利用水資源需要一定條件４、可能成為社會不穩(wěn)定的一個因素三、主要水問題水、旱災害是人類面臨的主要自然災害。全球氣候變暖增加了解決水問題的難度。水污染加劇的勢頭還得不到有效的控制。不合理的工程措施和管理產(chǎn)生了負面影響。水、旱災害在世界范圍內每年因水、旱災害造成的損失占各種自然災害總損失的比例達55%，其中水災為40%，旱災為15%.

我國每年因水、旱災害造成的損失占各種自然災害總損失的比例要大于55%.我國目前受旱耕地超過0.2億hm2，農(nóng)田灌溉年缺水達300億m3；我國620座城市中約有300座城市缺水，所缺水量約58億m3，缺水已成為我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要障礙之一。今年水災旱災情況今年入汛以來，我國部分地區(qū)遭受不同程度的自然災害，特別是6月底以來，安徽、四川、湖北、河南、重慶、江蘇等?。ㄊ校┰馐車乐氐谋┯辍⒑闈碁暮?，重慶西部的區(qū)域特大暴雨是百年難遇。據(jù)國家民政部統(tǒng)計，截至7月16日，今年洪澇災害共造成10544.8萬人受災，因災死亡425人，失蹤110人，緊急轉移安置人口359.2萬人；農(nóng)作物受災面積6429.7千公頃，其中絕收1174.7千公頃；倒塌房屋36.9萬間，損壞房屋102.0萬間，因災直接經(jīng)濟損失334.7億元。

全球氣候變暖增加了解決水問題的難度

一是已使我國一些地區(qū)降水量減少，如山西省汾河流域多年平均降水量已由過去的558mm減少到現(xiàn)在的449mm，減少近20%；二是已使海平面明顯上升，據(jù)分析，近百年來我國海平面平均每年上升了0.14cm，三是球氣候變暖背景下，極端天氣氣候事件發(fā)生的頻率和強度在增加。水污染加劇的勢頭還得不到有效的控制人們對保護水環(huán)境意識淡薄，走了一條“先發(fā)展經(jīng)濟，后治理環(huán)境”的路子，留下了許多環(huán)境后遺癥，目前仍有一些國家或地區(qū)水污染呈加劇趨勢.我國工業(yè)企業(yè)的廢污水排放量很大，而且約80%以上未經(jīng)處理就直接排入江河湖庫等水體，已使得不少支流小河變成了排污溝，有的大江大河也出現(xiàn)了岸邊污染帶.水污染的加劇，不僅帶來了嚴重的生態(tài)與環(huán)境問題，而且也增加了一些缺水地區(qū)和缺水城市的缺水程度，甚至出現(xiàn)缺乏安全飲用水的危機.

我國工業(yè)廢水、生活污水：360億T/a，處理率30%左右，有的地區(qū)不到10%，7.4萬km2受到污染長江：沿江22個污染帶長達500多km。不合理的工程措施和管理產(chǎn)生了負面影響對森林的亂砍濫伐，致使水土流失嚴重，惡化了當?shù)厣鷳B(tài)與環(huán)境，造成了河道淤積，過量地開采地下水，會出現(xiàn)區(qū)域性地下水漏斗，引發(fā)地面沉降和海水入侵，不利于防洪，污染了地下水.不合理的引水灌溉，可能造成灌區(qū)次生鹽堿化；也可能引起河流鹽化，由于沿河不適當?shù)匦藿舜罅恳喔裙こ蹋Y果導致從上游向下游，河流流量減少，河流含鹽度不斷增加.流域大量修建蓄水工程，或不合理跨流域調水，可能使河川徑流不合理地減少，甚至斷流。水臟水多水少水土流失水問題1洪澇災害(水多)2億水資喚源短瀉缺(多水少余)為天采津供授水的銀潘家窄口水狼庫已版低于瘡死水帖位水資釀源短因缺嚴靜重3淡水體炕污染扣(水確臟)4枕水土受流失第二墓節(jié)癢水文隔學發(fā)崖展的券回顧一、典水文爹學定踢義：水文株學是董關于秩地球玻上水泊的起源坐、存麥在、攻分布圣、循朝環(huán)、雁運動等變樸化規(guī)甲律，渡以及像運用棕這些穗規(guī)律噴為人挽類服墳務的知識描體系。水文拋學是詢研究地球按上水賠的時磨空分這布與軟運動砌規(guī)律并將唯這些扭規(guī)律向應用魚于水損資源樣開發(fā)井利用佩與保期護的科學。水在坡地球睡表面拋形成蝴水圈譽，與埋大氣繞圈、劍巖石侍圈、硬生物貢圈緊鳴密相北聯(lián)，市水文醋學是地球魯科學決的一攏部分;水薦資源駛的開筑發(fā)利尋用和殿防治狠水害刷都要父以水姜文規(guī)嚷律為遣根據(jù)敏，水渾文學憶又是水利關科學券的一稀部分。二、研究鬧對象從大莫氣中妄的水蘋到海烈洋中箭的水睛，從若陸地錯表面擔的水輸?shù)降厥鞠滤?，都遮是水扭文學高的研俘究對絡象；畝水圈尖同大舉氣圈縫、巖溪石圈狂和生僑物圈姑等地果球自據(jù)然圈欲層的眨相互今關系蘿，也惕是水簡文學火的研凡究領敘域；術水文演學不恥僅研映究水量，而頓且研邊究水質；不桂僅研瓜究現(xiàn)讀時水口情的演瞬息版動態(tài)牌，而挑且探鉗求全伸球水蹄的生確命史奮，預聰測它演未來緣瑞的變束化趨避勢。三.發(fā)展蛙簡史水文學發(fā)展示意圖現(xiàn)代水文學應用水文學興起時期奠基時期萌芽期萌芽次時期昨(遠建古至石約公雪元1字40自0年鎮(zhèn))在尼羅惑河、幼發(fā)虎拉底渡河、恒河和黃河這些蠢古老百文化發(fā)祥號地的遺您跡中怕，我賺們可案以看腥到這矮一時隸期已鞏經(jīng)開較始了棋原始繩的水作文觀荷測。問最早朵的水間位觀數(shù)測是何在中國和埃及開始旺的。最早寄的雨愛量觀窩測于懷公元啄前四榨世紀剛首先躬在印票度出領現(xiàn)，欲中國葡于公世元前面三世枝紀的犁秦代梅已開杠始有蒜呈報串雨量龜?shù)闹婆?，銷到了贈公元元12乘47長年，恒已有慕了較爭科學驗的雨量為器和雨呢深計障算方俯法，棕并開軟始用羨“竹蘭籠驗羽雪”初以計溫算平掠地降刺雪深布度。明代劉天何和在岡治理庭黃河珍工作蹲中，絹已采擔用手睡制“溉乘沙啄量水跟器”秩測定插河水柴中泥耐沙的指數(shù)量計。奠基役時期遇(約倆14授00豈～1雁90燥0)歐洲文藝報復興帶來杯的科傲學思簽想的碗解放肚和科滋學技渾術的煙進步祥，為堵水文縱科學攀發(fā)展輛成為輛獨立哈的學例科奠雁定了筒基礎蘇。這舅一時煎期，復水文浴儀器半的發(fā)和明使劇水文薪觀測牲進入股了科榜學的支定量刊觀測燒階段殃。16形63蜜年雷圖恩和腔胡克跌創(chuàng)制梁了翻斗引式自護記雨勵量計，1搶68攔7年鄙哈雷粗創(chuàng)制測量轉水面正蒸發(fā)釣量的蒸刻發(fā)器傷，1陶87憐0年牙埃利眼斯發(fā)壩明旋撈槳式宏流速舌儀，汗18徹85億年普誤賴斯耐發(fā)明旋杯站式流踏速儀憲。這些易近代獅水文劍儀器象使流肌量、皇流速掙、蒸談發(fā)、何降水昨的觀周測達賤到了培相當炭的精頭度，損利用昌這些只近代稍水文角儀器熊進行貧水文馳觀測艇的各茅種水恒文站翼陸續(xù)駛出現(xiàn)期。在這評一時習期，述近代水文鎮(zhèn)科學死理論開始胡逐漸謎形成鴨。１6醉74毅年佩孕羅提派出了水量占平衡的概恒念，誕成為歷水文曠科學隙最基索本的腦原理紫之一噸；17影38仙年伯繪努利賤父子辰發(fā)表水流搖能量析方程，17闖75娛年謝堂才發(fā)授表明渠白均勻角流公駛式；18逆02閉年道爾虛頓建立側了研嘆究水貧面蒸磨發(fā)的道爾脹頓公臥式；18躲56醉年，達西發(fā)表癢了描論述孔捕隙介羅質中流地下際水運營動的達西片定律；專門胳水文廉研究乒機構沾開始鵲出現(xiàn)氣，一賴些國塔家開眼始出羽版水文婚年鑒動。弗里嚼西著土的《樣河流民水文足測驗脆方法據(jù)》、雷福雷它爾著聚的《什日內嘉瓦湖米湖泊生志》感、馬琴略特吊著的兔《水乓的運歸動》住等水務文學酷專著京陸續(xù)腸出版辛。這盼些著巖作總歸結了陰當時化水文厭觀測選和理虹論研室究的昂成就鳴，標淘志著攀水文司科學狐作為飲一門浮近代級科學終已奠格定基呈礎。應用鵲水文夜學興萍起時湖期(齊約1帝90等0～胡19垂50材)進入字20嫌世紀端，特惜別是第一導次世艙界大休戰(zhàn)以后高，大錄量興監(jiān)起的防招洪、忌灌溉渠、交返通工豎程和觸農(nóng)業(yè)染、林慣業(yè)乃刑至城榴市建重設向水喪文科院學提并出越郵來越燒多的杰新課嘩題，尿解決擺這些南課題她的方秘法也萬由經(jīng)攪驗的丈、零楚碎的暗逐漸尖理論肅化和書系統(tǒng)黃化，慎水文次科學捉的應腦用特餃色逐秧漸表冶現(xiàn)出刻來。在此部期間恥，水賭文站僚在世紀界范詞圍內屠發(fā)展巾成規(guī)罵模宏日大的肅水文傭站網(wǎng)哨系統(tǒng)潤，這湖些成填就為柜應用腰水文悟學的勢興起螞在理帝論上續(xù)、方猴法上垃和資戶料條累件方漆面奠擺定了綱基礎多，并腐率先梢形成攤了它攻最重羽要的息分支達學科示——工程狹水文添學。接灑著，摘農(nóng)業(yè)丘水文授學、鏈森林守水文宣學、皆都市椒水文肝學也長相繼但興起矛?，F(xiàn)代摘水文廉學由于忽人類樣對水僚資源瓣的突存出需膜求，覺水文滔科學鍋的研獵究領境域正似在向嬸著為水資激源最員優(yōu)開鳳發(fā)利立用的西方向發(fā)展批，以揪期為潤客觀捕評價史、合侮理開散發(fā)、蒸充分驗利用撥和保即護水翅資源舉提供曲科學社依據(jù)寒；大規(guī)朋模的侄人類擱活動尊對自拳然水斤體，古進而天對自纖然環(huán)妨境正腦在產(chǎn)晌生多快方面戀的影待響。研究板和評爭價人廈類活著動的巧水文泳效應屑和這灶種效拿應的坡環(huán)境聞意義就，揭示笨人類沾活動懸影響絕下水穴文現(xiàn)合象的燒規(guī)律吵，進拾而探纏討水造文分波析的白新方吉法和反新途浩徑，旁防止凱人類外活動飽對水殖文循滔環(huán)的聰影響吵朝著圓不利度于人蛇類生揭存環(huán)有境的素方向漲發(fā)展唱，這只一切跟正在璃成為釀水文筋科學余面臨全的新寧課題忽。第三典節(jié)綱水耽文學粉主要貿(mào)分支畜學科按照基礎瞧理論窩與應離用分可頃分為矩水文肢學原憂理（省又叫滅理論狠水文舅學）譽和應名用水箭文學錘。按研究炎方法分，鎮(zhèn)則分歇為：證動力惜學水卵文學爭，系厲統(tǒng)水季文學懲，計比算水影文學挖，確臉定性綠水文躁學，獵水文趕統(tǒng)計臣學，償隨機緊水文言學，喊地理渾水文否學，瞧實驗胃水文本學，江同位竭素水桶文學哪，數(shù)長字水梁文學皺。按照研究葡對象分，沫則可伸分為顫：河線流水探文學謹、湖傾泊水鋸文學畢、冰燭川水肥文學驕、河往口海福岸水千文學綿、地哭下水蘋水文嗽學、哭水文裂氣象航學、露水文掃測驗岡學、輝水資至源學讓。按照應用旦范圍可分紛：工耽程水感文學兆、農(nóng)叮業(yè)水杯文學批、森究林水蓬文學犬、城陰市水臺文學衛(wèi)、環(huán)罪境水筐文學院、生幻玉態(tài)水手文學僻。水文瞧學原役理：研靜究自秤然界唱水文存循環(huán)線、水絞分運尊動和心溶質案輸移歇轉化族機理點，及饅水圈親與大藝氣圈板、巖賢石圈惠和生券物圈護的相苦互關傍系，惱主要泄內容肆包括榜：不膚同尺典度水種文循冶環(huán)幾傷機理紫，土糕壤水第分運受動，蔑下滲衛(wèi)和蒸除散發(fā)婆機理兆、洪特水運萍動規(guī)污律，割山坡責產(chǎn)流拿，匯訂流，渠產(chǎn)沙且機理鏡，水獵文循貨環(huán)中米溶質妻轉化溜機理儀等。河流偏水文四學：研濫究河既流水滑文現(xiàn)臨象基保本規(guī)搶律及索河流茫資源慢利用由。河薄流水孫文現(xiàn)止象主溝要包趙括：緒河流啦補給勿、河單流洪活水與啄枯水何、河隱流熱般動態(tài)喂與冰秒情、糊河流航泥沙須和河愁流水湯質等技。河響流的驗形成橫與水緞系發(fā)勺育、晴河槽民形勢紋和河赤床演暫變、染河流孟生態(tài)鵲系統(tǒng)質保護基與修踐復也惡是河猶流水哨文學稍的重投要研聚究課蕉題。地下疤水文揭學研究友地下未水水布文現(xiàn)曠象基鏈本規(guī)諒律及騎地下背水資懸源開斗發(fā)利銀用。套地下俊水水禁文現(xiàn)慰象主營要包周括：賊地下昌水形簡成和滔儲存燃條件構，地再下水啦運動億，地披下水哀水量略、水春位欄和水盞質的障動態(tài)長變化包等。測地下黎水開娘發(fā)利烤用引摟起的雖環(huán)境康和生僑態(tài)問想題也干是地產(chǎn)下水女文學障研究莊的重裹要內疼容。城市蜻水文殿學應用貍水文犁學中換較年必輕的剛分支多學科講著重待研究馳城市飯發(fā)展瓦中的掛水資飲源、曉城市熱排水雹的環(huán)頑境效題應和施城市事對徑乘流形險成的纖影響機等問父題。工程嚷水文柴學：水白文學形的一綠個重陶要分律支，案為工豈程規(guī)能劃設鵲計、鄉(xiāng)豐施工根建設云、運鏟行管柏理提調供水充文依莖據(jù)的友一門醒科學溪。工程辦水文脈學主砌要內刑容（1漂）水文耳分析計算款（水帽文預聲測）古：從靈統(tǒng)計虜?shù)慕鞘斩葴y殃算工跨程實低施中麥和完碑成后很長皇時期駛內可能宿遇到填的各軋種機啞會（風概率扒）的度水文雙現(xiàn)象儀的大直小與躁過程勒。如預呼測長雕江三趨峽工徹程未挎來千納年一混遇的忌洪水節(jié)有多怨大？預主要爆為規(guī)劃剩設計提供吧依據(jù)后。鵲（鳥2）水文尤預報：預酸報指兵定地店點或視地區(qū)一定蠢時期內（陶稱預歇見期屢）水窄文現(xiàn)痰象的蒼大小存及變斧化過深程。如預穴報某如河流幣斷面丙處從醒現(xiàn)在造起以妻后2吐4h從的水沸位有湊多高差？主沿要為的現(xiàn)場狡施工狡及工程宋管理提供氣水文榜依據(jù)計?！纠浚洪L幕江三石峽工駛程規(guī)財劃設址計中鍵的工容程水耽文學獸問題德?！敬髽藟巍繅涡土遥汗匣炷萃林嘏_力壩塌壩畫頂高掠程（俗m）傅:極18獅5躲壩高似（m慘）:秧1旨75溪壩州長（寺m）里:林23亮35【溢洪文道】型式眉：有爛閘控糞制泄怎洪拳泄洪疏壩段紫長度幸（m蹤蝶）：悶48宅3椅設計狡洪水坐洪峰查流量檢（m3/虎s）鉛：9橋88律00袖校貨核洪提水洪舅峰流添量（應m3交/s居）：臺12陵43睛00【水庫】校核蠟洪水懂位（勁m）斤：義18相0.聾4轟設計卻洪水抵位（譜m）蝦：糊17光5猾防洪琴限制瞞水位詳（m漂）：初14辮5降正常什高水模位（存m）匹：仍17繭5銷枯季興最低蟻水位蓮（m雜）：爸15預5哪總庫訓容（承億m3）莖：堡39此3烏防洪切庫容扇（億頃m3港）：次2娃21第.5饒庫副面面楚積（頌km搞2）捆：錫10拘8第四景節(jié)雁水文康學現(xiàn)呆象的織基本嫌規(guī)律越以及座研究仙方法煉的基在本特掙點4.誼1故水文倚現(xiàn)象抖變化持的基州本規(guī)別律1、套成因床規(guī)律漲（確巖定性判規(guī)律副）：瞧表而示犬水文末現(xiàn)象搞形成涉的內靠在因拆果關潤系，孔確定慘的成勁因和憶條件揮將對殖應于補確定講的結今果?！纠?-落1】翠根燒據(jù)質批量守毅恒原往理，征可得全球淚的多退年平扶均降臉水量擺=創(chuàng)全球斤的多扎年平魔均蒸議發(fā)【例尿1-悟2】洗流痛域上越一次品暴雨敏過程責-→撈扣攤除相訓應的籌損失表過程沿=習=凈仆雨過弊程—延→流艷域匯爭流壩==撒流乏域出辨口相爬應的睡一次嗚洪水溉過程2、湯統(tǒng)計蛾規(guī)律抗（隨躍機性栽規(guī)律掉）：水文豆現(xiàn)象不斷向地隨失時間薄、地叫點發(fā)糾生變扁化，這種吳現(xiàn)象抄稱水需文現(xiàn)易象的拾隨機夠性?？道缣恚焊骱锬攴萆缰凶畈鄞蠛楹练辶骰帕俊⑻羁葚i徑流蜂量出中現(xiàn)的辣時間任、大齒小也旁各不蹲相同肆。樣本吵容量巖很大巷時，隨機芝變量趨向蜓于一邊個穩(wěn)際定的晨分布恩，或身相關義變量籌表現(xiàn)朝為穩(wěn)途定的飼相關庭關系引。如瘋某流視域的為年最塘大洪身峰流紹量頻農(nóng)率曲迷線圖代。3、糕水文據(jù)現(xiàn)象圈的相破似性傾和特文殊性兩流染域或均地區(qū)暈氣象貫條件該、地濁理位兼置、誕自然溉地理灑條件天等相揮似，百則兩亭地水上文現(xiàn)綠象在哪一定居程度選上存北在著膨相似講性。舉例：同掉一地緣瑞區(qū)不駝同河率流，