第一章-绪-论-工程水文学课件.ppt

工程水文学（一）课程性质和特点 工程水文是水利类专业的一门重要的专业基础课。通过本课程的学习，能初步掌握与水利水电工程规划、设计和管理有关的暴雨、洪水、年径流、泥沙资料的收集、分析计算的基本知识和基本技能，为其它专业课的学习和今后从事专业工作或进行科学研究工作打下基础。1 1工程水文学（二）课程的基本要求 1.了解水文现象的基本特点，物理成因，影响因素及其变化规律。2.熟悉和掌握水文分析的基本原理，如径流形成原理、水量平衡原理、水文统计原理等；掌握径流和洪水计算的基本方法，如成因分析法、水文统计法等，对工程中遇到的水文分析计算问题具有一定的分析和计算能力。3.初步掌握水文预报的基本原理和方法。4.掌握初步的水文测验技能和收集水文资料的方法。2 2第一章 绪 论 1.1 水文学 1.2 工程水文学的研究方法 1.3 水文学的发展3 3水文学1.1 水文学 内容提要 工程水文学的意义与主要内容，水资源的基本概念。学习要求 从工程建设需要了解工程水文内容。水资源 工程水文学4 41.1 水文学-1.1.1水文学全球各水体水量分布（亿km3）：大气:0.000129(0.1%)陆地:0.48(3.5%)海洋:13.38(96.5%):13.866 61.1 水文学-1.1.1水文学 根据水体分布情况，水文学可分为：水文气象学：主要研究降水、蒸发、温度、湿度、风、气压。陆地水文学：主要研究地表水、地下水，又可分为河流水文学、湖泊水文学、沼泽水文学、冰川水文学、地下水文学、森林水文学等。海洋水文学：主要研究海温、洋流、风浪、潮汐等。7 71.1 水文学-1.1.2水资源水资源的定义：地球表层可供人类利用的水称为水资源。水资源包括水量、水质、水能资源和水域。水文循环使陆地一定区域内平均每年产生的淡水量，可用年降水量和年径流量描述。8 8水文学1.1 水文学-1.1.2水资源水资源 工程水文学表1-1 湖北省兴山站枯水典型年各月降水量的分配百分数月份1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12分配0.5 2.6 4.2 3.9 30.1 15.7 6.8 10.1 1.0 18.5 4.5 2.110 10水文学1.1 水文学-1.1.2水资源2、径流量l 多年平均径流量可以采用多年平均径流(mm)等值线图，反映降水除去损失后的水资源地区分布情况。l 径流量的年际变化。l 径流量的年内变化。水资源 工程水文学11 11水文学1.1 水文学-1.1.3工程水文学工程水文学主要内容分二方面：（1）水文预测（水文分析计算）：从统计的角度测算工程实施中和完成后很长时期内可能遇到的各种机会（概率）的水文现象的大小与过程。如预测长江三峡工程未来千年一遇的洪水有多大？主要为规划设计提供依据。（2）水文预报：预报指定地点或地区一定时期内（称预见期）水文现象的大小及变化过程。如预报某河流断面处从现在起以后24h的水位有多高？主要为现场施工及工程管理提供水文依据。水资源 工程水文学13 13水文学1.1 水文学-1.1.3工程水文学【例1-2】：长江三峡工程规划设计中的工程水文学问题。设计年径流预测（以确定正常高水位、枯季最低水位、装机容量、平均年发电量等）：平均年径流量；径流年际变化；径流年内变化。设计洪水预测（以确定校核洪水位、设计洪水位、防洪限制水位、防洪库容、溢洪道尺寸等）：校核洪水（万年一遇）；设计洪水（千年一遇）。水文预报（指导发电、防洪等）：长期年、月径流预报；中、短期暴雨洪水预报。水资源 工程水文学15 15流域降雨径流水文系统1.2 工程水文学的研究方法 内容提要 流域及其降雨径流水文系统，水文现象的基本规律与研究方法 学习要求 了解流域水文系统的基本概念，理解水文现象基本规律与计算方法水文现象变化的基本规律 水文研究的基本方法16 16流域降雨径流水文系统1.2 工程水文学的研究方法2、流域降雨径流水文系统流域输入：I(t)=降雨P(t)流域出口输出：径流Q(t)，蒸发E(t)流域使I(t)转化为Q(t)的变换函数：则该系统表示为：Q(t)=I(t)水文现象变化的基本规律 水文研究的基本方法18 18流域降雨径流水文系统1.2 工程水文学的研究方法3、水文系统基本规律l 成因规律（确定性规律）l 统计规律（随机性规律）水文现象变化的基本规律 水文研究的基本方法19 19流域降雨径流水文系统1.2 工程水文学的研究方法 成因规律（确定性规律）表示水文现象形成的内在因果关系，确定的成因和条件将对应于确定的结果。【例1-1】根据质量守恒原理，可得全球的多年平均降水量=全球的多年平均蒸发量。【例1-2】流域上一次暴雨过程扣除相应的损失过程=净雨过程流域汇流=流域出口相应的一次洪水过程。水文现象变化的基本规律 水文研究的基本方法20 20流域降雨径流水文系统1.2 工程水文学的研究方法 统计规律（随机性规律）样本容量很大时，随机变量趋向于一个稳定的分布，或相关变量表现为稳定的相关关系。如某流域的年最大洪峰流量频率曲线图1-5和相邻流域间年径流量相关图1-6。水文现象变化的基本规律 水文研究的基本方法21 21流域降雨径流水文系统1.2 工程水文学的研究方法4、水文系统的研究方法 成因分析法:根据水文变化的成因规律，由其影响因素预报、预测水文情势的方法。如降雨径流预报法、河流洪水演算法等。数理统计法：根据水文现象的统计规律，对水文观测资料统计分析，进行水文情势预测、预报的方法。如设计年径流计算、设计洪水计算、地区经验公式等。水文现象变化的基本规律 水文研究的基本方法22 221.3 水文学的发展水文学的发展，就是随着社会经济发展和水工程发展的需要，从萌芽到成熟、由经验到理论逐步发展起来的。今后的发展仍将遵循这一规律更快地向前发展，以满足社会继续发展的需求。水文学的发展，大体可分为以下几个阶段：萌芽时期（1400年以前）奠基时期（14001900年）应用水文学的形成（19001950年）现代水文学时期（1950年后）24 241.3 水文学的发展 一、萌芽时期（1400年以前）这一时期中国的水文知识居于世界领先地位，如2000年前建成的都江堰，至今仍在发挥巨大作用，其中就体现着成功的水文知识；又如527年的水经注，是早于欧洲1000多年的水文地理巨著；公元前239年的吕氏春秋最先提出水文循环的概念。25 251.3水文学的发展 二、奠基时期（14001900年）该时期，西欧的文艺复兴和产业革命促进了水利事业的发展，在水文观测方面，发明制造了雨量器、蒸发器、流速仪等，系统的水文测验为水文定量计算及预报奠定了坚实基础。26 261.3 水文学的发展 四、现代水文学时期（1950年后）随着计算机、空间信息技术等高新技术的应用，使水文学发展进入了一个新时代，流域数学模型、水资源学、水环境学、随机水文学相继形成。28 28内容总结 研究对象：自然界中水体变化基本规律与计算方法。研究内容：水文学与工程水文学，水资源，水文变化基本规律与计算方法。研究目的：了解水文学与工程水文学的意义、主要内容及作用，理解水文变化基本规律及基本研究方法。29 29