港口航道与海岸工程工程水文学

1、1大量地面径流和地下径 流流入海洋，组成地球上的部分水体 从海洋到大气再回到海洋的循环 运动，这部分水流称为流动水，而这种复杂的水循环体系则成为水文循环。 水文学内容包括，水文现象变化规律的研究，水文资料的测验和收集方法，水文资料的整理，分析和计算 方法。2水文学：探讨地球上各种水体（江河湖海）的存在、循环和分布，化学和物理性质 以及它们对环境的影响。3数理统计法，成因方法，地理综合法。4河流的分段：天然河流，按照河谷和河床情况，冲淤程度，水情变化等特点，分为河源，上 游、中游、下游和河口五段。5河流的基本特征，一般用河流断面、河流长度及河流比降来描述。6流域：概括的说，流域就是河流的集水区域

2、。7分水线：分隔水流的高地、山岭的山脊线，就是相邻流域的分界线，称分水线。8流域面积：流域的分水线和出口断面的所包围的面积称为9流域特征：1）几何特征：主要指流域形状和流域面积。若自然地理条件相同，流域面积越大，径流 量越大，对径流变化的调节作用也越大，因而洪水涨落缓慢，反之亦然。流域形状主要影响 径流汇集时间长短和径流的过程状态。2）自然地理特征主要是流域的地理位置和地形。地 理位置一般以流域的中心和周界的纬度来表示，一切水文特征气象特征如降水都和它有密切 关系，流域的形状一般以流域的平均高度，平均宽度忽然平均坡度表示。10径流的形成过程：由降水开始到水流流经流域出口断面的全部物理过程。四个

3、阶段，降水过程，流域蓄 渗过程，坡面漫流过程和河槽集流过程。11影响径流的主要因素：1 ）气候因素 降雨 蒸发 是影响径流主要因素 2）下垫面因素 地形土壤和地质 植被与湖沼 流域形状和面积，一 方面直接影响径流的大小和过程，还有通过影响气象气候间接影响。12河川水文情势：河川水文要素，如水位、流量、泥沙和冰情等多年的般变化情况，称为其特点是不重复性地区性 周期性 模糊性 13径流的度量单位：1）流量指单位时间内流过断面的水体体积， Q2）总流量w指某时间段T内流过断面的总径流体积3）径流深y是径流总量平均分布在流 域上的水深y二QT/1000F 4 ）径流模数（M）:单位流域面积上所 产生”

4、的流量” M=1000Q/F 5）径流系数（）是某时段降雨量X所形成径流深y的比例系数 =y/x14观测水位的设备主要是水尺和自记水位计。15水位观测资料整理的内容：日平均水位计算、编制逐日平均水位表”绘制日平均水位过程线及日平均历史曲线。16水位一一流量关系曲线的延长：（1）水位流量关系曲线高水位延长方法（2）水位流量关系曲线工程上的 用 途：主要是推算最高水位和最低水位水位一一流量关系曲线的绘制 主要用处 可根据断面的水位推求相应的流量，大大减轻实测流量的繁重工作，将其简化为水位观测。17随机变量的分布参数（1 ）均值（x）： X值大表示累积频率曲线或密度曲线的平均水平值高2）变差系数Cv

5、对概率密度曲线影响：Cv大时分布较离散 对概率分布曲线：假定其他参数不变， Cv愈大，随机变量x分布愈分散，概率分布曲线的左侧抬高，右侧降低，反之左侧降右侧上 升（3）偏态系数（偏差系数）Cs :当Cs0时，密度曲线峰顶在均值左边，即 x*x，概率 分布曲线在概率纸上为向下凹曲线:Csx，概率曲线 会在概率纸上为向上凸曲线：当Cs=0时密度曲线峰顶在均值处，其概率曲线在概率纸上的为 一直线。水文现象一般Cs0，当x、Cv不变，Cs值越大，则概率曲线在概率纸上的凹度越大，即两 端都在正态直线以上，中部部分向下。18重现期：在某一随机变量系列多次出现的一些数值中，某一数值重复出现的时间间隔的平均数

6、。19港口航道工程规划、设计和施工所依据的流量或水位称为设计流量或设计水位。分两类与工程安全和经济有关的洪水流量与水位 关于正常通航的设计流量与水位。20洪水过程用三个要素描述，及洪峰流量 Qm，一次洪水过程总量 W，洪水历时。21洪水资料的审查：1、可靠性审查2、资料一致性审查3、洪水资料代表性审查（洪水的设计标准：累积频率重现期）22设计最高通航水位时所要考虑的几个问题：1、有调蓄能力的水利枢纽通航要求 2、以通航为主无调蓄的水利工 程且设计标准不高的山区河流频率计算要求3、简化计算问题23设计最高通航水位的推求方法：采用累积曲线法，方法 1、由流量资料推求2、由暴雨推求 3、资料非常少或

7、缺 乏时，可用水文比拟法、等值线图法、水力学公式法推求。24设计最低通航水位推求方法：1、历时曲线法综合法平均法和代表年法简化法2、保证率频率法25所谓地面天气图就是由气象部门绘制的地（海）面上的各气象要素的实况分布图，它的设计资料主要来自陆 上和岛屿上的气象台站以及海上船舶观测的资料。26我国近海风况的特点主要表现为：季风，寒潮大风，和台风。风的特征用风速和风向两个量表示27所谓风况图是指用来表达风的时间段、风速、风向和出现频率四个量的分布情况图。 最常见的有1、风向频率玫瑰图： 将收集到的多年测风资料分方向统计后，用百分数表示出各个风向的出现频率并以一定比例 绘在极坐标上。2、最大风速玫瑰

8、图：从多年的观测资料中找出各个方向上多年内的最大风速， 以一定比例绘于极坐标上。28风速取值标准：对于波浪推算采用的标准是海面上 10m高处2min风速的平均值；对于港口建筑物设计采用的标准是海面上10m高处10min风速的平均值。29波浪玫瑰图：表示某海区各向各级波浪出现频率及其大小的图。30特征波高的两种表示方法：1、在波列中选取某一累积频率对应的波高作为特征波高反映出某给定波高值在波列中出现的可能性 如H1%表示在波列中大于等于该波高的出现频率是 1%2、 从所谓部分大波的平均高作为特征波高。含义是将波列中的波高由大到小依次排列，其中最 大的P部分波高的平均值就是P部分大波的平均波高，记

9、 Hp。31设计波浪的标准：1、设计波浪的重现期标准 2、设计波浪的波列累积频率标准32重现期标准：1、在进行直墙式、墩柱式、桩基式和一般的斜坡式III等建筑物的强度和稳定性计算时，设计波浪的重现期应采用50年2、斜坡式护岸等非重要建筑物，破坏后不造成重大损失者，设计波 浪重现期可采用25年。 33利用长期波浪资料推算设计波浪步骤 1、确定筑港地区主要 的波浪来向2、收集和整理波浪观测资料3、设计波浪的推算一一频率分析法。包括经验累积 频率的计算 理论累积频率曲线的选用（皮尔逊三型累积频率曲线对数正态概率分布 耿贝尔分布 威布尔分布 泊松-耿布尔复合极值分布）34风场三要素：风时，风速，风距

10、35判断风浪状态的标准：最小风时、最小风距37潮汐：地球上的海水受月球、太阳和其他天体引力作用所产生的一种周期性升降运动， 称之为潮汐。产生的原因：地球上不同海域离月球和太阳的相对位置不同，所受到的引力有所差异，从而导致地球上海水的相对运动。38潮位过程线：即潮位随时间变化的过程线，其横坐标为时间，纵坐标为潮位。39潮汐分析预报：1、调和分析法（天文分潮 浅水分潮 气象分潮）2、潮汐预报（潮汐表内容 推求任意时刻的潮高和任意潮高的潮时的计 算法 利用潮汐差比数和潮信表”推求潮时和潮高）40风暴潮：在天文潮出现高潮时，如遭遇强风和气压骤变所引起的海面异常升降现象，称 为可分为热带风暴（如台风飓风

11、等）所引起的风暴潮和由温带气旋所引起的风暴潮两类。 41风暴潮的特点：1、风暴潮发生的次数频繁 2、风暴潮一年四季均可发生3风暴潮潮位高， 增水大 4、形成风暴潮的影响因素复杂42风暴潮的推算方法：1、经验统计法2、动力一一数值计算法43近岸海流形成的原因：它是由于近海岸的海水受天体引力，地球自转的偏向力，海面上的风力，气压产生的压力等的作用以及本身的密度差异和补偿等多方 面的因素作用而产生了近岸海流。分类：它一般可分为潮流和非潮流。外海海水流动形式很多，按其生成原因可分为 潮流漂流气压梯度流密度梯度流补偿流44 按某一重现期设计波浪的建筑物在使用年限内可能遭受破坏的概率称为危险率q=1-（1

12、-p）Am （累积频率p=1/T）假定建筑物设计使用年限为 m年,按照概率相乘定理，在m年中出现的波浪均小于 Hp的概率为F，称为安全率 F=（1-p）Am逆事件定理危险率 q=1-（1-p）Am45设计潮位的推求 方法1）设计高低水位的推算 设计潮位的标准 资料年限设计潮位的推算方法（潮位历时累积频率曲线的绘制 高潮或低潮的累积频率曲线）2）极端 高低水位的推算 极端潮位的标准 资料年限 极端水位的推算方法随即变量离散型连续型1大量地面径流和地下径 流流入海洋，组成地球上的部分水体 从海洋到大气再回到海洋的循环 运动，这部分水流称为流动水，而这种复杂的水循环体系则成为水文循环。水文学内容包括

13、，水文现象变化规律的研究，水文资料的测验和收集方法，水文资料的整理，分析和计算 方法。2水文学：探讨地球上各种水体（江河湖海）的存在、循环和分布，化学和物理性质 以及它们对环境的影响。3数理统计法，成因方法，地理综合法。4河流的分段：天然河流，按照河谷和河床情况，冲淤程度，水情变化等特点，分为河源，上 游、中游、下游和河口五段。5河流的基本特征，一般用河流断面、河流长度及河流比降来描述。6流域：概括的说，流域就是河流的集水区域。7分水线：分隔水流的高地、山岭的山脊线，就是相邻流域的分界线，称分水线。8流域面积：流域的分水线和出口断面的所包围的面积称为9流域特征：1）几何特征：主要指流域形状和流

14、域面积。若自然地理条件相同，流域面积越大，径流 量越大，对径流变化的调节作用也越大，因而洪水涨落缓慢，反之亦然。流域形状主要影响 径流汇集时间长短和径流的过程状态。2）自然地理特征主要是流域的地理位置和地形。地 理位置一般以流域的中心和周界的纬度来表示，一切水文特征气象特征如降水都和它有密切 关系，流域的形状一般以流域的平均高度，平均宽度忽然平均坡度表示。10径流的形成过程：由降水开始到水流流经流域出口断面的全部物理过程。四个阶段，降水过程，流域蓄 渗过程，坡面漫流过程和河槽集流过程。11影响径流的主要因素：1 ）气候因素 降雨 蒸发 是影响径流主要因素 2）下垫面因素 地形土壤和地质 植被与

15、湖沼 流域形状和面积，一 方面直接影响径流的大小和过程，还有通过影响气象气候间接影响。12河川水文情势：河川水文要素，如水位、流量、泥沙和冰情等多年的般变化情况，称为其特点是不重复性地区性 周期性 模糊性 13径流的度量单位：1）流量指单位时间内流过断面的水体体积， Q2）总流量w指某时间段T内流过断面的总径流体积3）径流深y是径流总量平均分布在流 域上的水深y二QT/1000F 4 ）径流模数（M）:单位流域面积上所 产生”的流量” M=1000Q/F 5）径流系数（）是某时段降雨量X所形成径流深y的比例系数 =y/x14观测水位的设备主要是水尺和自记水位计。15水位观测资料整理的内容：日平

16、均水位计算、编制逐日平均水位表”绘制日平均水位过程线及日平均历史曲线。16水位一一流量关系曲线的延长：（1）水位流量关系曲线高水位延长方法（2）水位流量关系曲线工程上的 用 途：主要是推算最高水位和最低水位水位一一流量关系曲线的绘制 主要用处 可根据断面的水位推求相应的流量，大大减轻实测流量的繁重工作，将其简化为水位观测。17随机变量的分布参数（1 ）均值（x）： X值大表示累积频率曲线或密度曲线的平均水平值高2）变差系数Cv对概率密度曲线影响：Cv大时分布较离散 对概率分布曲线：假定其他参数不变， Cv愈大，随机变量x分布愈分散，概率分布曲线的左侧抬高，右侧降低，反之左侧降右侧上 升（3）偏

17、态系数（偏差系数）Cs :当Cs0时，密度曲线峰顶在均值左边，即 xax，概率 分布曲线在概率纸上为向下凹曲线:Csx，概率曲线 会在概率纸上为向上凸曲线：当Cs=0时密度曲线峰顶在均值处，其概率曲线在概率纸上的为一直线。水文现象一般Cs0，当x、Cv不变，Cs值越大，则概率曲线在概率纸上的凹度越大，即两 端都在正态直线以上，中部部分向下。18重现期：在某一随机变量系列多次出现的一些数值中，某一数值重复出现的时间间隔的平均数。19港口航道工程规划、设计和施工所依据的流量或水位称为设计流量或设计水位。分两类与工程安全和经济有关的洪水流量与水位 关于正常通航的设计流量与水位。20洪水过程用三个要素

18、描述，及洪峰流量 Qm，一次洪水过程总量 W，洪水历时。21洪水资料的审查：1、可靠性审查2、资料一致性审查3、洪水资料代表性审查（洪水的设计标准：累积频率重现期）22设计最高通航水位时所要考虑的几个问题：1、有调蓄能力的水利枢纽通航要求 2、以通航为主无调蓄的水利工 程且设计标准不高的山区河流频率计算要求3、简化计算问题23设计最高通航水位的推求方法：采用累积曲线法，方法 1、由流量资料推求2、由暴雨推求 3、资料非常少或缺 乏时，可用水文比拟法、等值线图法、水力学公式法推求。24设计最低通航水位推求方法：1、历时曲线法综合法平均法和代表年法简化法2、保证率频率法25所谓地面天气图就是由气象

19、部门绘制的地（海）面上的各气象要素的实况分布图，它的设计资料主要来自陆 上和岛屿上的气象台站以及海上船舶观测的资料。26我国近海风况的特点主要表现为：季风，寒潮大风，和台风。风的特征用风速和风向两个量表示27所谓风况图是指用来表达风的时间段、风速、风向和出现频率四个量的分布情况图。 最常见的有1、风向频率玫瑰图： 将收集到的多年测风资料分方向统计后，用百分数表示出各个风向的出现频率并以一定比例 绘在极坐标上。2、最大风速玫瑰图：从多年的观测资料中找出各个方向上多年内的最大风速， 以一定比例绘于极坐标上。28风速取值标准：对于波浪推算采用的标准是海面上 10m高处2min风速的平均值；对于港口建

20、筑物设计采用的标准是海面上10m高处10min风速的平均值。29波浪玫瑰图：表示某海区各向各级波浪出现频率及其大小的图。30特征波高的两种表示方法：1、在波列中选取某一累积频率对应的波高作为特征波高反映出某给定波高值在波列中出现的可能性 如H1%表示在波列中大于等于该波高的出现频率是 1%2、 从所谓部分大波的平均高作为特征波高。含义是将波列中的波高由大到小依次排列，其中最 大的P部分波高的平均值就是P部分大波的平均波高，记 Hp。31设计波浪的标准：1、设计波浪的重现期标准 2、设计波浪的波列累积频率标准32重现期标准：1、在进行直墙式、墩柱式、桩基式和一般的斜坡式I II等建筑物的强度和稳

21、定性计算时，设计波浪的重现期应采用50年2、斜坡式护岸等非重要建筑物，破坏后不造成重大损失者，设计波 浪重现期可采用25年。 33利用长期波浪资料推算设计波浪步骤 1、确定筑港地区主要 的波浪来向2、收集和整理波浪观测资料3、设计波浪的推算一一频率分析法。包括经验累积 频率的计算 理论累积频率曲线的选用（皮尔逊三型累积频率曲线对数正态概率分布 耿贝尔分布 威布尔分布 泊松-耿布尔复合极值分布）34风场三要素：风时，风速，风距 35判断风浪状态的标准：最小风时、最小风距37潮汐：地球上的海水受月球、太阳和其他天体引力作用所产生的一种周期性升降运动， 称之为潮汐。产生的原因：地球上不同海域离月球和太阳的相对位置不同，所受到的引力有所差异，从而导