工程水文学

工程水文学是指分析流域水文要素的时空变化规律，为水利水电工程及其他涉水工程的规划、设计、施工和管理提供水文资料，进行水文计算和预报的技术和方法的学科。水文学的分支学科之一。主要内容包括水文测验、水文计算、水文预报等。

工程水文学

• 第一章
  • 水文循环的定义：水圈中的各种水体通过不断蒸发、水汽输送、凝结、降落、下渗、地面与地下径流的往复循环过程
    • 大循环：海洋→大气→陆地→海洋
    • 小循环：①海洋小循环：海洋→大气→海洋 ②陆地小循环：陆地→大气→陆地
  • 水文学的定义：探讨地球上各种水体（江、河、湖、海）物理和化学性质、存在、循环和分布规律，及其与地理环境、人类社会活动之间的相互关系
  • 水文学的研究方法
    • 确定性规律---成因分析法
      • 水文现象的发生都有其客观的原因和具体的形成条件——因果关系。例如径流的丰枯变化（周期性），降雨径流关系等
    • 偶然性规律---数理统计法
      • 水文现象又受偶然因素的影响，在一定程度上表现出非确定性——随机性。例如河流某断面每年出现最大洪峰流量的大小和出现的时间。
    • 区域性规律---地区归纳法
      • 气候因素的地区性规律对水文现象的影响。例如我国河川径流量的分布受降雨量分布的影响，呈现出自东南沿海向西北内陆逐渐减少的地区性规律。它综合反映了确定性和随机性规律。
    • 注意：任何水文现象都同时具有以上三种基本特性，在分析计算时，根据研究问题的侧重点不同，以其中的某一种特性为主展开
• 第二章
  • 概念合集
    • 河流：接纳地面径流与地下径流的天然泄水通道构成河流的两大要素：流动的水体与容纳水流的河床
    • 水系：脉络相同的大小河流所构成的系统称为水系、河系或者河网
    • 流域
      • 闭合流域
      • 非闭合流域
      • 流域面积（F）：地面分水线所包围的水平投影面积。 通常先在适当比例尺的地形图上定出流域分水线，然后量出它所包围的面积。
      • 流域长度（L）：流域的轴长
        • • 1.以河口为圆心绘制同心圆
          • 2.作同心圆弧割线交于流域周线
          • 3.通过割线中点作流域轴线，其长度为流域长度
      • 流域平均宽度（B）：B=F/L
  • 计算合集
    • 水量平衡方程：输入的水-输出的水=蓄水量
    • 河道纵比降：单位河长的落差J=[(h₀+h₁)L₁+(h₁+h₂)L₂+…+(hn+1+hn)Ln-2h₀*L]/L²
      • 河道纵比降计算示意图
  • 径流合集
    • 何为径流：由降水形成的，在重力作用下沿着一定的方向和路径流动的水流。
    • 径流的表示方法及其表示单位
      • 径流流量（Q m³/s）
      • 径流总量（W m³）：
      • 径流深（R mm）：
      • 径流模数(M L/s*km²）：
      • 径流系数（ɑ）：
      • 例题
    • 形成过程
      • 降水过程
      • 流域蓄渗过程
        • 产流过程：降雨减去损失后形成净雨的过程
      • 坡面漫流过程
      • 河槽集流过程
      • 汇流过程
    • 影响因素
      • 气候因素：降水；蒸发
      • 下垫面因素：地理位置、地形；土壤、地质；植被、湖沼；流域形状和面积
      • 人类活动：农业措施；林牧业措施；水利措施
• 第三章
  • 概念合集
    • 水位：是指河流、湖泊、水库及海洋水体的自由水面的高程，以m计
    • 流量：是单位时间内流过江河某一横断面的水量，以m³/s计
  • 日平均水位计算
    • 算术平均法：适用于水位变化缓慢或变化大但等时距观测
    • 面积包围法：适用于水位变化较大，且不等时距观测
    • 示意图
  • 流速仪测算断面流量Q=A*V
    • 示意图
      • 叶子下面是测深垂线位置叶子上面是测速垂线位置
        • V
          • 布设一定数目的测深垂线
            • 选一定数目的测深垂线作为测速垂线，且在测速垂线上布设测点，得v
              • 计算法则
              • 测速垂线之间的速度
        • A
          • 布设一定数目的测深垂线
            • 可知①起点距②水深（水位＋河底高程）
              • 可知测深垂线之间的面积a
                • 中间面积： 岸边面积：
                • 测速垂线之间的面积
• 第四章
  • 概念合集
    • 事件：对随机现象的观测或观察叫做随机试验，随机试验的结果称为事件
    • 概率：对随机现象的观测或观察叫做随机试验，随机试验的结果称为事件
    • 频率：设随机事件A在重复n次试验中出现了m次，那么称p为事件A在重复n次试验中出现的频率
    • ①区别：概率是理论值，频率是实验值；②联系：当实验次数趋于无穷时，频率趋 近于概率
    • 随机变量：表示随机试验结果的数量表示。水文随机变量一般指水文特征值，如水位(Z)、流量(Q)、雨量(P)等，属连续型随机变量
      • 离散型：若随机变量仅能取得有限个数值或者可列的无限个数值，称为离散型随机变量eg：投骰子
        • 求解方法
      • 连续型：若随机变量可以取一个有限或无限连续区间的任何数值，称为连续型随机变量，eg：Q、Z,可以取0~MAX
        • 求解方法：概率分布函数
  • 概率分布函数
    • 正态分布曲线
    • 理论频率曲线（皮尔逊Ⅲ分布曲线）
      • 绘制步骤
  • 三个统计参数
    • 均差
      • • 反映总体取值的高低、大小
    • 变差系数
      • • 反映相对离散程度
    • 偏态系数
      • • 反映对称程度
    • 统计参数对频率曲线的影响
      • 均值愈大，曲线位置越高
      • Cv值愈大，曲线越来越陡
      • Cs值愈大，上段愈陡，下段愈平缓
  • 累计频率与重现期的关系：频率和重现期互为倒数
  • 经验频率曲线
    • 绘制步骤
  • 求矩适线法（理论联系实际）
    • 绘制步骤
  • 相关分析
    • 图解法
      • 将对应的两个变量对应地点绘在方格纸上，拟合点据的平均趋势线（直线）（a、b都在图纸上直接量取）
    • 回归分析法
      • 第一步.
      • 第二步.y倚x回归方程
      • 第二步.x倚y回归方程
      • 注意：一般n应在12以上，同时要求相关系数
  • 特大洪水
    • 定义：比系列中一般洪水大得多的洪水
    • 为什么考虑特大洪水：增大样本容量，增加代表性
    • 计算，M为一般洪水，m为特大大洪水
• 第五章
  • 设计洪水三要素：洪峰流量、洪水总量、洪水过程线
  • 洪量选样方法
    • 年最大值法：每年选取一次最大值，n年资料可选出 n项年极值，包括洪峰流量和各种时段的洪量。这是目前水利水电部门所采用的方法。
  • 典型洪水过程线的选择原则
    • (1)选择峰高量大，稀遇的实测洪水过，发生的季节、洪峰次数、主峰位置及峰量关系能代表流域特征。
    • （2）选择对防洪不利的典型，具体地说，就是选“峰型集中、主峰靠后”的典型洪水。
  • 典型洪水过程线的放大方法
    • 同倍比放大法：把典型洪水过程线的纵高都按同一比例系数放大， 即为设计洪水过程线。
    • 同频率放大法：按洪峰和不同历时的洪量分别采用不同的倍比，使放大后的过程线的洪峰及各种历时的洪量分别等于设计洪峰和设计洪量。
      • 步骤
• 第六章
  • 玫瑰图
    • 风向频率玫瑰图：将收集到的多年测风资料分方向统计后，用百分数表示出个风向的出现频率，并以一定比例会在极坐标上，零级风可用一个以无风频率为半径，以及坐标原点为圆心的空心圆表示或直接用数字标出
    • 最大风速玫瑰图：将收集到的多年测风资料分方向统计后，用百分数表示出个风向的出现频率，并以一定比例会在极坐标上，零级风可用一个以无风频率为半径，以及坐标原点为圆心的空心圆表示或直接用数字标出
  • 波高模比系数：