工程水文學(xué)復(fù)習(xí)資料

1、工程水文學(xué)復(fù)習(xí)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？【具有確定性(也可說周期性)與隨機性，確定性決定了水文現(xiàn)象的相似性，決定了水文現(xiàn)象的隨機性。確定性規(guī)律用成因分析發(fā)研究，隨機性規(guī)律用數(shù)理統(tǒng)計法研究。1)成因分析法：情勢的方法。如降雨徑流預(yù)報法、河流洪水演算法等。2)數(shù)理統(tǒng)計法：對水文觀測資料統(tǒng)計分析，進行水文情勢預(yù)測、預(yù)報的方法。如設(shè)計年徑流計算、設(shè)計洪水計算、地區(qū)經(jīng)驗公式等。水文計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)計洪水，就是先由數(shù)理統(tǒng)計法求設(shè)計暴雨，再按成因分析法將設(shè)計暴雨轉(zhuǎn)化為設(shè)計洪水。止匕外，當(dāng)沒有水文資料時，可以根據(jù)水文現(xiàn)

2、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。12、蒸發(fā)能力與蒸發(fā)率以及下滲能力、下滲率的概念及相互關(guān)系。3、水量平衡原理的應(yīng)用。4、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?！疽粋€年度內(nèi)在河槽里流動的水流叫做年徑流。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)5、流量的觀測與水位流量關(guān)系曲線的延長?！緶y站測流時，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

3、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1）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。2）根據(jù)水力學(xué)公式外延：此法實質(zhì)上與上法相同，只是在延長ZV曲線時，利用水力學(xué)公式計算出需要延長部分的V值。最常見的是用曼寧公式計算出需要延長部分的V值，并用平均水深代替水力半徑Ro由于大斷面資料已知，因此關(guān)鍵在于確定高水時的河床糙率n和水面比降I。3）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

4、辦法是根據(jù)測點縱橫斷面資料確定?！?、流域平均降水量的計算方法。7、經(jīng)驗頻率曲線的繪制方法【根據(jù)實測水文資料，按從大到小的順序排列，如下左圖所示，然后用經(jīng)驗頻率公式計算系列中各項的頻率，稱為經(jīng)驗頻率。以水文變量x為縱坐標(biāo)，以經(jīng)驗頻率p為橫坐標(biāo)，點繪經(jīng)驗頻率點據(jù)，根據(jù)點群趨勢繪出一條平滑的曲線，稱為經(jīng)驗頻率曲線，下右圖為某站年最大洪峰流量經(jīng)驗頻率曲線。有了經(jīng)驗頻率曲線，即可在曲線上求得指定頻率p的水文變量值Xp。水文系列按大小排列示意圖某站年最大流量經(jīng)臉頻率曲線對經(jīng)驗頻率的計算，目前我國水文計算上廣泛采用的是數(shù)學(xué)期望公式：=2x100%用+1式中p-等于和大于xm的經(jīng)驗頻率；mxm的序號，即等于

5、和大于xm的項數(shù)；n系列的總項數(shù)?！?、頻率曲線的三個統(tǒng)計參數(shù)各表示什么意義？對頻率曲線各有什么影響？9、偏態(tài)系數(shù)Cs0或0,稱為正偏;若CS0,說明隨機變量x出現(xiàn)大于均值的機會比出現(xiàn)小于均值的機會少；偏態(tài)系數(shù)Cs0,說明隨機變量x出現(xiàn)大于均值的機會比出現(xiàn)小于均值的機會多】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)計依據(jù)，具安全率和風(fēng)險率各為多少，【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)計值Xpo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

6、某隨機變量的取值在長時期內(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，一般設(shè)計頻率P50%,則：1-P千年一遇洪水是指在長時期內(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)計依據(jù)，具安全率和風(fēng)險率分別為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？【幕函數(shù)y=

7、axb兩邊取對數(shù)后變?yōu)橹本€方程Y=A+bX,其中Y=lgy,X=lgx,A=lgao因此，此時建立回歸方程的步驟為：將xj,yj變換為Xj,Yj;g一元線性回歸方法計算A、b;將A取反對數(shù)得a；把a、b代入y=axb中，即得要推求的回歸方程?！?2、徑流是由降水形成的，但年徑流與年降水量的關(guān)系不一定很密切，請說明。13、某流域下游有一個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？【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?！?4、人類活動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

8、的實質(zhì)是什么？如何影響年徑流及其變化？【有直接與間接兩方面的影響。修建水利工程等措施的實質(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對資料的可靠性、一致性和代表性講行審查。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、缺乏實測資料時，怎樣推求設(shè)計年徑流量？【缺乏實測資料時，一般可采用水文比擬法或年徑流量統(tǒng)計參數(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，

9、再由設(shè)計頻率查此曲線得設(shè)計年徑流量?！?7、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值一般較其實際值偏大還是偏?。繛槭裁?？【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算的Cv值繪制的，而中等流域比小流域有較大的調(diào)蓄補償作用，故從等值線圖上查得的小流域Cv值常常比實際的偏小。118、推求設(shè)計年徑流量的年內(nèi)分配時，應(yīng)遵循什么原則選擇典型年？【選擇典型年的原則有二：典型年的年徑流量應(yīng)接近設(shè)計年徑流量；對工程設(shè)計偏于安全。】19、簡述具有長期實測資料情況下，用設(shè)計代表年法推

10、求年內(nèi)分配的方法步驟？【方法步驟為：根據(jù)長期年徑流系列進行頻率計算，推求設(shè)計年徑流量Qp；按選擇代表年(典型年)的原則，在實際資料中選擇典型年Q典；以K=Qp/Q典分別乘典型年各月的月徑流量，得設(shè)計年徑流的各月徑流量，即設(shè)計年徑流的年內(nèi)分配?！?0、簡述年徑流年內(nèi)、年際變化的主要特性？【(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?！?1、何謂保證率？若某水庫在運行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？【用水的保證程度。p=85%;q

11、=1-85%=15%22、何為抽樣誤差，如何減少抽樣誤差？【用一個樣本的統(tǒng)計參數(shù)來代替總體的統(tǒng)計參數(shù)是存在一定誤差的，這種誤差是由于從總體中隨機抽取的樣本與總體有差異而引起的，與計算誤差不同，稱為抽樣誤差。抽樣誤差的大小由均方誤來衡量。計算均方誤的公式與總體分布有關(guān)。對于皮爾遜田型分布且用矩法估算參數(shù)時，用氣、%、%。仃分別代表、ffcCv和Cs樣本參數(shù)的均方誤，計算公式略。抽樣誤差的大小，隨樣本項數(shù)R、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)計洪水的概念?！居捎诹饔騼?nèi)降雨或溶雪，大量徑流匯

12、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。在進行水利水電工程設(shè)計時，為了建筑物本身的安全和防護區(qū)的安全，必須按照某種標(biāo)準(zhǔn)的洪水進行設(shè)計，這種作為水工建筑物設(shè)計依據(jù)的洪水稱為設(shè)計洪水。在工程設(shè)計中，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)由國家制定，以設(shè)計規(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，按不同等級給出相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。】24、如何確定凈雨歷時、產(chǎn)流歷時？并闡述等流時線原理。25、闡述推求設(shè)計洪水的途徑和方法。二、分析計算題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)=0.40,試求其多年平均年徑流總量W,多年平均年徑流量Q,多年

13、平均徑流深R及多年平均年徑流模數(shù)Mo答：多年平均徑流深R=ap=0.4M820=328mm年平均年徑流總量W=Rf=328m560M10“父106=18368（萬m3）-WQ=一多年平均年徑流量T183680000365243600一，3，、=5.824(m/s)多年平均年徑流模數(shù)M=Q103=5.824103=10.4L/(skm2F5602、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增加60KM2,試分析建水庫后流域

14、多年平均蒸發(fā)量是增大還是減小？并計算建水庫后的多年平均徑流深R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：W=EW-EF=1500-6306010,106=522104m3故修建水庫后的多年平均蒸發(fā)量為：_4522103E=EW/F=630103=6305.8=635.8mm90010故建水庫后的多年平均徑流深R為：R=P-E=1280-635.8=644.2（mm）多年平均年

15、徑流量展學(xué)_3644.2900103365243600=18.38m3/s3、某水庫屬大（2）型水庫，已知年最大7天暴雨系列的頻率計算結(jié)果為亍=432mmCV=0.48,Cs=3G。試確定大壩設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)，并計算該工程7天設(shè)計暴雨。提示已知適線結(jié)果的情況下，推求設(shè)計值均用如下公式：為=式的+1）或%二%京答：因為該水庫屬大（2）型水庫，根據(jù)水利部2000年頒發(fā)的編號為SL252-2000的水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)，水庫工程為II等，大壩為2級建筑物，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為500100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。因為暴雨和洪水同頻率，因此要推求500年一遇的設(shè)計暴雨

16、，即：,1；;-L-mm4、某工程設(shè)計暴雨的設(shè)計頻率為P=2%試計算該工程連續(xù)2年發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)暴雨的可能性？答：因為暴雨是隨機事件，每年都有P=2%勺可能性發(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：=0.02a=0,04%5、已知某流域多年平均最大3天暴雨頻率曲線：,4=210mmG=0.45,C=3.5Cv,試求該流域百年一遇設(shè)計暴雨。答：.J.：.mm6、某流域根據(jù)實測暴雨和歷史調(diào)查大暴雨資料，已經(jīng)繪制出7d暴雨量經(jīng)驗頻率曲線，現(xiàn)從經(jīng)驗頻率曲線上讀取三點(945,5%、(345,50%、(134,95%,試按三點法計算這一7d暴雨系列的統(tǒng)計參數(shù)。答：(1)計算S=(945+134-2X

17、345)/(945-134)=0.48,由S查S=f(Q)關(guān)系表得CS=1.70o(2)由cs查離均系數(shù)值表得：修-期,=197+1,06=3,03,屯叱二-。27。一工用945-134計算口.mm力5廠%7.303(3)亍二工旗一藻麒=345+2677x0.27=417.3mm(4)C=267.7/417.3=0.6427、已知某流域50年一遇24h設(shè)計暴雨為490mm徑流系數(shù)等于0.83,后損率為1.0mm/h,后損歷時為17h,試計算其總凈雨及初損。答：總設(shè)計凈雨量為：R以二%以二0,83x490=406.7mm因后損率=1.0mm/h,后損歷時17h,故總后損量為17mm則初損為：一1

18、I：mm8、已知某流域百年一遇設(shè)計暴雨過程如下表，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)計凈雨過程。時段（At=6h）123456雨量(mm)6.45.6176998251答：總設(shè)計凈雨量為：R%=ctt%=Q85x420=357mm按，=1.5mm/h將降雨過程從后向前逐時段扣除后損，并累加凈雨，當(dāng)累加凈雨量等于總設(shè)計凈雨量時，其前的降雨即為初損I。，從下表可知，10=27mm9、已知百年一遇的設(shè)計暴雨兒=420洶然，其過程如下表，徑流系數(shù)a二。88,后損加溺/八,試用初損、后損法確定初損4及設(shè)計凈雨過程時段（M二融）123456雨里（mm）6.45.6176998251答：1）設(shè)計總降雨量為凡陽=0.88X420=369.6mm