水利水电工程专业英语-水文与水资源篇

实用文档实用文档水利水电工程专业英语——水文与水资源篇1.HydrologicalCycleandBudget水文循环与预算Hydrologyisanearthscience.Itencompassestheoccurrence,distribution,movement,andpropertiesofthewatersoftheearthandtheirenvironmentalrelations.Closelyalliedfieldsincludegeology,climatology,meteorologyandoceanography.水文学是一门地球科学。它包含地球水资源的发生、分布、运动和特质，以及其环境关系。与之密切相关领域包括地质学，气候学，气象学和海洋学。Thehydrologiccycleisacontinuousprocessbywhichwateristransportedfromtheoceanstotheatmospheretothelandandbacktothesea.Manysub-cyclesexist.Theevaporationofinlandwateranditssubsequentprecipitationoverlandbeforereturningtotheoceanisoneexample.Thedrivingforcefortheglobalwatertransportsystemisprovidedbythesun,whichfurnishestheenergyrequiredforevaporation.Notethatthewaterqualityalsochangesduringpassagethroughthecycle;forexample,seawaterisconvertedtofreshwaterthroughevaporation.水文循环是一个连续的过程，在这个过程中水从海洋被运输到大气中，降落到陆地，然后回到海洋。有很多子循环存在。内陆水域的蒸发机器后在回到海洋前在陆地上的将于就是一个例子。全球水运输系统的运行动力由太阳提供，通过蒸发这个过程赋予水运动能量。需要注意的是，水质在水循环通道中也会改变，比如，海水在蒸发后就会转变成淡水。Thecompletewatercycleisglobalinnature.Worldwaterproblemsrequirestudiesonregional,national,international,continental,andglobalscales.Practicalsignificanceofthefactthatthetotalsupplyoffreshwateravailabletotheearthislimitedandverysmallcomparedwiththesaltwatercontentoftheoceanshasreceivedlittleattention.Thuswatersflowinginonecountrycannotbeavailableatthesametimeforuseinotherregionsoftheworld.Modernhydrologistsareobligatedtocopewithproblemsrequiringdefinitioninvaryingscalesofsignificantorderofmagnitudedifference.Inaddition,developingtechniquestocontrolweathermustreceivecarefulattention,sinceclimatologicalchangesinoneareacanprofoundlyaffectthehydrologyandthereforethewaterresourcesofotherregions.完整的水循环在自然界中是全球性的。世界水问题需要在区域，国家，国际，洲际和全球范围的研究。地球上可利用的淡水总量与海洋中的咸水相比是有限的，并且非常少，这个重要的显示尚未得到人们足够关注。因此，在一个国家流动的水源并不能同时在世界的其他区域被利用。现代水文学应该着力解决显著数量级的差异在不同尺度上的定义问题。此外，发展控制天气的技术必须得到密切关注，因为一个地区的气候变化能够深刻地影响到其他地区的水文循环进而影响到其水资源。Becausethetotalquantityofwateravailabletotheearthisfiniteandindestructible,theglobalhydrologicsystemmaybelookeduponasclosed.Openhydrologicsystemmaybelookeduponasclosed.Openhydrologicsubsystemsareabundant,however,andtheseareusuallythetypeanalyzed.Foranysystem,awaterbudgetcanbedevelopedtoaccountforthehydrologiccomponents.因为地球上可利用的水量是有限且不可避免的，所以全球的水文循环系统可以被看成是闭合的。开放性的水文循环系统可以被看成是闭合的。开放的水文子系统内容丰富，然而这些系统也是经常被分析到的。对于任何系统，水预算都能够转变到对水文组成的计算。Figures1and2showahydrologicbudgetforthecoterminousUnitedStates.Thesefiguresillustratethecomponentsofthewatercyclewithwhichahydrologistisconcerned.Inapracticalsense,somehydrologicregionisdealtwithandabudgetforthatregionisestablished.Suchregionsmaybetopographicallydefined(watershedsandriverbasinsareexamples),politicallyspecified(e.g.countryorcitylimits),orchosenonsomeothergrounds.Watershedsordrainagebasinsaretheeasiesttodealwithsincetheysharplydefinesurfacewaterboundaries.Thesetopographicallydeterminedareasaredrainedbyariver/streamorsystemofconnectingrivers/streamssuchthatalloutflowisdischarged through asingleoutlet.Unfortunately,itisoftennecessarytodealwithregionsthatarenotwellsuitedfortrackinghydrologiccomponents.Fortheseareas,thehydrologistwillfindhydrologicbudgetingsomewhatofachallenge.ifi--1-'I!'HlJ'V.；■Jbc^lm后注皿ifi--1-'I!'HlJ'V.；■Jbc^lm后注皿grmiriflMAHr(towboowiiihtV-lpVKUClLlILrmuuHlM'ir同'山一":--»! ■■. 1. !.：二tnutxLiki^制00(1明E.v^XX^1KN>IirJMiphiAhumbofefclun^surfecemidxtiKinifnj 地ittfi；■中Pi2jme1171ydiPi2jme1171ydi101c典bu岫MofaatHininmiUnitolSttilcMU£Qm1响ESumy，Figure；Iliehytbutogjccycle:兀iwn用irabon;^evupcMMifHi;f+predpi曜km；岫■"hilion pa7图1和图2展示了美国毗连地区的水文循环。这些图展示了考虑水文的水循环的过程。从实际意义上讲，一些水文区域被处理并且建立了预算。 这些区域可以是在地形上确定（如流域和河流盆地）、在政治上确定（如根据国家或者城市限制），或以其他因素确定。流域或者排水流域是最容易确定的， 因为它们明显地限定了地表水的边界。 这些地形上确定的区域由一条河流/溪流或者相连的河流/溪流排水，因此所有的出流都从某个单一的出口排出。 不幸的是，我们经常会处理到不适合通过跟踪水文组成部分的区域。 对于这些区域，水文学家

会在不同程度上挑战地进行水文预算。Theprimaryinputinahydrologicbudgetisprecipitation.Someoftheprecipitation(e.g.rain,snow,hail)maybeinterceptedbytrees,grass,othervegetation,andstructuralobjectsandwilleventuallyreturntotheatmospherebyevaporation.Onceprecipitationreachestheground,someofitmayfilldepressions(becomedepressionstorage),partmaypenetratetheground(infiltrate)toreplenishsoilmoistureandgroundwaterreservoirs,andsomemaybecomesurfacerunoff,thatis,flowovertheearth’ssurfacetoadefinedchannelsuchasastream.在水文预算中首要的输入是降水。部分降水(如雨、雪、冰雹)会被树木、草地、其它植被以及建筑物截留，并最终会通过蒸发返回大气。若降水到达地面，其中一些会在洼地储存(成为洼地存水)，部分会入渗到地下(渗透)补充含水层和地下储水，一些会成为地表径流，即流过地表进入到已有的通道中，比如溪流。Waterenteringthegroundmaytakeseveralpaths.Somemaybedirectlyevaporatedifadequatetransferfromthesoiltothesurfaceismaintained.Thiscaneasilyoccurwhereahighgroundwatertable(freewatersurface)iswithinthelimitsofcapillarytransporttothegroundsurface.Vegetationusingsoilmoistureorgroundwaterdirectlycanalsotransmitinfiltratedwatertotheatmospherebyaprocessknownastranspiration.Infiltratedwatermaylikewisereplenishsoilmoisturedeficienciesandenterstorageprovidedingroundwaterreservoirs,whichinturnmaintaindryweatherstreamflow.Importantbodiesofgroundwaterareusuallyflowingsothatinfiltratedwaterreachingthesaturatedzonemaybetransportedforconsiderabledistancesbeforeitisdischarged.Groundwatermovementissubject,ofcourse,tophysicalandgeologicalconstraints.水进入地表后可能有几个途径（被利用）。如果土壤水到地表的转移能够得到保证，一些可能被直接蒸发。这种现象很容易发生在毛细现象运输到达地表限制水位内的高地下水位情况下。植被直接利用的土壤水或地下水可通过所谓的“蒸腾”过程把如深水转换到大气中去。入渗水同样可以补充不足的土壤水且接入到地下水库提供的容量中，这些水反过来会在干燥天气保持水流运动。重要的地下水体一般都在流动，因此到达饱和区域的入渗水可能会在被运输了相当远的距离后才被排出。地下水的运动自然地会受到物理和地质条件的限制。Waterstoredindepressionswilleventuallyevaporateorinfiltratethegroundsurface.Surfacerunoffultimatelyreachesminorchannels（gullies,rivulets,andthelike）,flowstomajorstreamsandfinallyreachesanocean.Alongthecourseofastream,evaporationandinfiltrationcanalsooccur.储存在洼地的水会最终蒸发或入渗到地表。地表径流最终到达小的通道（沟渠，溪流等），流向大的溪流，最后到达海洋。在水流动的过程中，蒸发和渗流也同时发生着。UnitHydrographs单位线Waystopredictfloodpeakdischargesanddischargehydrographsfromrainfalleventshavebeenstudiedintensivelysincetheearly1930s.Oneapproachreceivingconsiderableuseiscalledtheunithydrographmethod.ItderivesfromamethodofunitgraphsemployedbySherman,in1932.Theunitgraphisdefinedasfollows:ifagivenX-hourrainfallproducesa10cmdepthofrunoffoverthegivendrainagearea,thehydrographshowingtheratesatwhichtherunoffoccurredcanbeconsideredaunitgraphforthatwatershed.自20世纪30年代早期就已经深入研究了降雨事件中预测洪峰流量和流量过程线的方法。一个应用广泛的方法被称为单位线法。它源于谢尔曼在 1932年使用的单位曲线的方法。该单位曲线定义如下：如果在给定的X小时内，给定的流域上产生了10cm深的径流，则在该流域出口断面形成的地面径流过程线即为单位线。Itisincorrecttodescribeaunithydrographwithoutspecifyingtheduration,Xofthestormthatproducedit.AnX-hourunithydrographisdefinedasadirectrunoffhydrographhavinga10cm.Volumeandresulting fromanX-hourstormhavingasteadyintensityof10/Xcm/hr.A2-hrunithydrographwouldbethatproducedbya2-hrstormduringwhich10cmofexcessrunoffwasuniformlygeneratedoverthebasin.A1-dayunithydrographwouldbeproducedbyastormhaving10cmofexcessrainuniformlyproducedduringa24-hrperiod.ThevalueXisoftenafractionof1hr.如果不指明单位线的降雨历时 X，那么描述单位线是不正确的。 X小时的单位线被定义为具有10厘米的直接径流的过程线。一个X小时的暴雨有着稳定的10/X厘米/小时的体量和结果。一个2小时的单位线将由在流域内均匀产生 10厘米过量径流的2小时暴雨所产生。一个1日单位线将由在 24小时期间内均匀产生的具有 10厘米过量降雨的暴雨所产生的。X值通常是1小时的几分之一。ApplicationanX-hourunitgraphtodesignrainfallexcessamountsotherthan10cmisaccomplishedsimplybymultiplyingtherainfallexcessamountbytheunitgraphordinates,sincetherunoffordinatesforagivendurationareassumedtobedirectlyproportionaltorainfallexcess.A3-hrstormproducing20cmofnetrainwouldhaverunoffrates2timesthevaluesofthe3-hrunithydrograph.5cmin3hrwouldproduceflowshalfthemagnitudeofthe3-hrunithydrograph.Thisassumptionofproportionalflowsappliesonlytoequaldurationstorms.采用X小时的单位线来计算并非等于 10厘米的径流过程，可简单地用净雨深乘以单位线的纵标，因为对一个给定时段，单位线假定径流与净雨直接成正比。一个产生 20厘米净雨的3小时暴雨的径流速率值将是 3小时单位线的2倍。3小时内5厘米将会产生 3小时单位线一半的量。该成比例径流假设仅适用于相同历时的暴雨。IfthedurationofanotherstormisanintegermultipleofX,thestormistreatedasaseriesofendtoendX-hourstorms.First,thehydrographs fromeachXincrementofrainaredeterminedfromtheX-hourunithydrograph.Theordinatesarethenaddedatcorrespondingtimestodeterminethetotalhydrograph.如果另一个暴雨的历时是 X的整数倍，那么该暴雨就被视作一系列首尾相连的X小时暴雨系列。首先，每个 X降雨增量的过程线由X小时单位线确定。然后在相应的时间叠加到纵轴，以确定总的过程线。Implicitinderivingtheunithydrographistheassumptionthatrainfallisdistributedinthesametemporalandspatialpatternforallstorms.Thisisgenerallynottrue;consequently,variationsinordinatesfordifferentstormofequaldurationcanbeexpected.在推导单位线隐含的假设是所有暴雨中降雨都按照相同的时间和空间类型而分布。这通常并不是真实的；因此，可以预期对于相同历时的不同暴雨中的纵坐标的变化。TheconstructionofunithydrographsforotherthanintegermultiplesoftheThederiveddurationisfacilitatedbyamethodknownastheS-cedureemploysaunithydrographtoformanS-hydrographresultingfromacontinuousappliedrainfall.Theunithydrographtheorycanbeappliedungaugedwatershedsbyrelatingunithydrographfeaturestowatershedcharacteristics.Asaresultoftheattemptedsynthesisofdata,theseapproachesarereferredtoassyntheticunithydrographmethods.Theneedtoalterdurationofaunithydrographencouragedstudiestodefinetheshortestpossiblestormduration,thatis,aninstantaneousunitrainfall.Theconceptofinstantaneousunithydrograph(IUH)canbeusedinconstructionunithydrographsforotherthanthederivedduration.The对于历时不是整数倍的单位线的建立，引入了一个被称为“S曲线”的方法。该过程引入了一个单位线以组成一个自所引用连续降雨产生的S曲线。单位线理论可以通过将单位线特征与流域特性相关联而应用到无水文资料流域。作为数据的尝试合成的结果，这些方法被称为“综合单位线法”。改变单位线历时的需要鼓励研究确定最短的风暴历时，即，瞬时单位的降雨量。“瞬时单位线”(IUH)的概念可以被用于构建非引用历时的单位线。Methodsofderivingunithydrographsvaryandaresubjecttoengineeringjudgment.Thelevelofsophisticationemployedtounraveltheproblemdependslargelyonthekindofissueinquestion.Severalmethodsusefulinthedeterminationofunithydrographswillbediscussed.TheyaresubdividedintostartingwithunithydrographsobtainedfromfielddataandmanipulatingthembyS-hydrographmethodsandconstructingsyntheticunithydrographs.获得单位线的方法各异且受工程师判断的影响。用来解开问题的复杂程度在很大程度它们细分为开上取决于所讨论的那种问题。在确定单位线的过程中将讨论很多有用的方法。始从现场数据获得单位线，然后用S曲线方法操作它们并构建综合单位线。它们细分为开Datacollectionpreparatorytoderivingaunithydrographforagaugedwatershedcanbeextremelytimeconsuming.T odevelopaunithydrograph,itisdesirabletoacquireasmanyrainfallrecordsaspossiblewithinthestudyareatoensurethattheamountanddistributionofrainfalloverthewatershedisaccuratelyknown.Preliminaryselectionofstormstouseinderivingaunithydrographforawatershedshouldberestrictedtothefollowing ：Stormsoccurringindividually,thatis,simplestormstructure.Stormshavinguniformdistributionofrainfallthroughouttheperiodofrainfallexcess.Stormshavinguniformspatialdistributionovertheentirewatershed.获得一个有水文资料流域的单位线的数据收集准备会相当地费时。为了建立一个单位线，最好是获得尽可能多的研究区域内的降水记录，以确保准确知晓流域内降雨的数量和分布。要用于流域获得单位线的降雨初步选择应该严格遵循如下：)暴雨独立地发生，即，单独的暴雨结构。2)在整个过量降雨期间，暴雨具有均匀的降雨分布。)降雨在整个流域内具有均匀的空间分布。Theserestrictionsplacebothupperandlowerlimitsonsizeofthewatershedtobeemployed.Anupperlimitofwatershedsizeofapproximately2000km2isovercautious,althoughgeneralstormsoversuchareasarenotunrealisticandsomestudiesofareasupto3000km2haveusedtheunithydrographtechnique.Thelowerlimitofwatershedextentdependsonnumerousotherfactorsandcannotbepreciselydefined.Ageneralruleofthumbistoassumeabout10km 2.Fortunately,otherhydrologictechniqueshelpresolveunithydrographsforwatershedsoutsidethisrange.这些约束限制了要应用流域大小的上限和下限。2000平方公里左右的流域大小的上限是过于谨慎的，尽管在这些区域的通常暴雨并非不切实际并且一些面积达到3000平方公里地区的研究也应用了单位线技术。流域范围的下限取决于众多的其他因素，并不能被准确定义。一般的经验是假设约10平方公里。幸运的是，其它过程线技术可以帮助解决在这个范围外的流域单位线。Thepreliminaryscreeningofsuitablestormsforunithydrographformationmustmeetmorerestrictivecriteriabeforefurtheranalysis:Durationofrainfalleventshouldbeapproximately10%-30%ofthedrainagearealagtime.Directrunofffortheselectedstormshouldbegreaterthan5cm.Asuitablenumberofstormsshouldbeanalyzedtoobtainanaverageoftheordinatesforaselectedunithydrographduration.ModificationsmaybemadetoadjustunithydrographdurationsbymeansofS-hydrographsofIUHprocedures.Directrunoffordinatesforeachstormshouldbereducedsothateacheventrepresents10cmofdirectrunoff.Thefinalunithydrographofaspecificdurationforthewatershedisobtainedbyaveragingordinatesofselectedeventsandadjustingtheresulttoobtain10cmofdirectrunoff.在进一步分析之前，单位线形成的合适暴雨的初步筛选必须满足以下更加严格的标准：）降雨事件的历时应该大约是流域面积延迟时间的10%-30%。）所选择的暴雨的直接径流应该大于 5厘米。）应该分析合适数量的暴雨以获得一个所选单位线历时的平均纵标。可以通过 IUH过程的S曲线法来调整修改单位线历时。4）每场暴雨的直接径流纵标应该被减少，所以每场降雨代表 10厘米的直接径流。5）流域特定历时的最终单位线是通过平均所选择降雨事件的纵标和调整结果以获得10厘米的直接径流而得到的。Constructiontheunithydrographinthiswayproducestheintegratedeffectofrunoffresultingfromarepresentativesetofequaldurationstorms.Extremerainfallintensityisnotreflectedinthedetermination.Ifintensestormsareneeded,astudyofrecordsshouldbemadetoascertaintheirinfluenceuponthedischargehydrographandactualhydrographsfromintensestorms.用这种方式构建单位线产生了径流的综合效应，这来自一个代表系列的相同历时的暴雨。极端暴雨强度不会再决定中反映出来。如果需要强暴雨，就要研究记录以判明它们对流量过程线的影响以及强暴雨的实际过程线。Essentialstepsindevelopingaunithydrographforanisolatedstormfollow:Analyzethestreamflowhydrographtopermitseparationofsurfacerunofffromgroundwaterflow.Measurethetotalvolumeofsurfacerunoff（directrunoff）fromthestormproducingtheoriginalhydrographequaltotheareaunderthehydrographaftergroundwaterbaseflowhasbeenremoved.Dividetheordinatesofdirectrunoffhydrographbytotaldirectrunoffvolumeininchesandplottheseresultsversustimeasunitgraphforthebasin.Finally,theeffectivedurationoftherunoff-producingrainforthisunitgraphmustbefoundfromthehyetograph（timehistoryofrainfallintensity）ofthestormused.建立一个独立暴雨单位线的基本过程如下：1）分析径流过程线以允许将地表径流和地下径流分离。2）在移除地下水基流后，测量暴雨产生的地表径流（直接径流）的总量，该暴雨产生了与过程线下该地区相等的原始过程线。3）以英尺为单位划分直接径流总量的直接径流过程线纵标，并将这些结果和时间绘制成一个流域的单位线。4）最后，必须从所用暴雨的雨量计图来建立产流降雨的有效历时。Proceduresotherthanthoselistedarerequiredforcomplexstormsorindevelopingsyntheticunitgraphswhenfewdataareavailable.Unithydrographscanalsobetransposedfromonebasintoanotherundercertaincircumstances.更复杂的暴雨或者当有很少可用资料情况下建立综合单位线时会需要除上述列出以外的步骤。在某些情况下，也可以将一个流域的单位线移用到另外一个流域。3.FloodRouting3.洪水演算Floodforecasting,reservoirdesign,watershedsimulation,andcomprehensivewaterresourcesplanninggenerallyutilizesomeformofroutingtechnique.Routingisusedtopredictthetemporalandspatialvariationsofafloodwaveasittraversesariverreachorreservoir,oritcanbeemployedtopredicttheoutflowhydrographfromawatershedsubjectedtoaknownamountofprecipitation.Routingtechniquesmaybeclassifiedintotwocategories-hydrologicroutingandhydraulicrouting.洪水预测、水库设计、流域仿真和水资源综合规划通常应用某种形式的演算技术。演算被用来预测一个洪峰在通过一个河段或水库时的时间和空间变化，或者它可以被用于预测受到一个已知量降水的流域的出流过程线。演算技术可以分为两类：水文演算和水力演算。Hydrologicroutingemploystheequationofcontinuitywitheitherananalyticoranassumedrelationbetweenstorageanddischargewithinthesystem.Hydraulicrouting,ontheotherhand,usesboththeequationofcontinuityandtheequationofmotion,customarilythemomentumequation.Thisparticularformutilizesthepartialdifferentialequationsforunsteadyflowinopenchannels.Itmoreadequatelydescribesthedynamicsofflowthandoesthehydrologicroutingtechnique.水文演算应用了连续性方程，表达系统内储蓄和排放之间的一个分析或假设的关系。另一方面，水力演算既应用连续性方程，也应用运动方程，习惯上是动量方程。这种特殊的形式使用偏微分方程来表达明渠的非恒定流。它比水文演算技术更充分地描述水流动力情况。Applicationsofhydrologicroutingtechniquestoproblemsoffloodprediction,evaluationsoffloodcontrolmeasures,andassessmentstheeffectsofurbanizationarenumerous.Mostfloodwarningsystemsincorporatethistechniquetopredictfloodstagesinadvanceofaseverestorm.Itisthemethodmostfrequentlyusedtosizespillwaysforsmall,intermediate,andlargedams.Additionally,thesynthesisof

runoffhydrographsfromgaugedandungaugedwatershedsispossiblebytheuseofthisapproach.水文演算技术在洪水预测问题、防洪措施评估以及城镇化影响评价中有很多应用。大它是确定小型、中多数洪水预警系统引入了该项技术以在一场剧烈暴雨之前预测洪水过程。它是确定小型、中型和大型大坝溢洪道尺寸的最常用方法。 此外，在可测量和无测量资料的流域中径流水文过程的综合可能使用这种方法。Hydrologicriverroutingtechniquesareallfoundedupontheequationofcontinuity?2d??

=-?2d??whereIistheinflowratetothereach,whereIistheinflowratetothereach,Oistheoutflowratefromthereach,dS/dtistherateofchangeofstoragewithinthereach.水文河流演算技术都建立在连续性方程的基础上??-d??d??(1)??-d??d??(1)其中I是到达该河段的入流速率， O是河段的出流速率，dS/dt是河段内蓄水的变化速率。Storageinastableriverreachcanbeexpectedtodependprimarilyonthedischargeintoandoutofareachandonhydrauliccharacteristicsofthechannelsection.Thestoragewithinthereachatagiventimecanbeexpressedas(2)??=，？??]??+(1-??????[a(2)Constantsaandnreflectthestagedischargecharacteristicsofcontrolsectionsateachendofthereach,andbandmmirrorthestage-volumecharacteristicsofthesection.ThefactorXdefinestherelativeweightsgiventoinflowandoutflowforthereach.稳定河段中的蓄水量主要取决于该河段的入流和出流，以及河流断面的水力特征值。在给定时间点的河段内蓄水量可以被表示为TOC\o"1-5"\h\z??=b[???????+(1-???*?] (2)a常数a和n反映每个河段两端的阶段排放特性，且b和m反映了河段的阶段体积特性。因素X确定了河段入流和出流的相对权重。TheMuskingummethodassumesthatm/n=1andletsb/a=K,resultingin??=??????(1-???? ⑶whereKisthestoragetimeconstantforthereach,Xisaweightingfactorthatvariesbetween0and0.5.马斯京根法假设m/n=1且令b/a=K,得到??=??????(1-???? (3)其中K是河段存储时间常数， X是在0-0.5之间的权重因数。Applicationofthisequationhasshownthat KisusuallyreasonablyclosetothewavetraveltimethroughthereachandXaveragesabout0.2.该方程的应用已经表明 K通常合理地接近于水流通过河段流动的时间，且 X平均值约0.2。Behaviorofthefloodwaveduetochangesinthevalueofweightingfactor Xisreadilyapparent.Theresultingdownstreamfloodwaveiscommonlydescribedbytheamountoftranslation,thatis,thetimelagandbytheamountofattenuationorreductioninpeakdischarge.ThevalueX=0.5resultsinapuretranslationofthefloodwave.权重因数X的值的变化很明显地影响着洪峰的表现。所得的下游洪峰通常被描述为移

动量，即，时间滞后和衰减量或洪峰流量的减少。 X=0.5时导致了洪峰的单纯的平移。ApplicationofEqs.(1)and(3)toariverreachisastraightforwardprocedureifKandXareknown.Theroutingprocedurebeginsbydividingtimeintoanumberofequalincrements,At,andexpressingEq.(1)infinitedifferenceform,usingsubscripts1and2todenotethebeginningandendingtimesforAt.Thisgives(4)如果K和X已知，那么方程（1）和（3）At.Thisgives(4)如果K和X已知，那么方程（1）和（3）在河段中的应用就是非常简单的流程。演算过程开始于将时间分成一定数量的相同增量，At,并将方程（1）表达为有限差分的形式，使用下标1和2表示At的开始和结束时间。由此得出(4)TheroutingtimeintervalAtisnormallyassignedanyconvenientvalue(4)TheroutingtimeintervalAtisnormallyassignedanyconvenientvalue??+????+?? ?q-??betweenthelimitsofK/3andK.演算时间间隔At通常被指定为K/3和K的界限之间的任何方便的值。ThestoragechangeintheriverreachduringtheroutingintervalfromEq.(3)is??-??=??????-演算时间间隔At通常被指定为K/3和K的界限之间的任何方便的值。ThestoragechangeintheriverreachduringtheroutingintervalfromEq.(3)is??-??=??????-??)+(1-??(??-??)]andsubstitutingthisintoEq.(4)resultsintheMuskingumroutingequation??=?3??+????+????(6)Inwhich-????0.5??????-???+05????.??=????0.5??????-???+05????.??=??-????05????.??-???+05????.NotethatKandAtmusthavethesametimeunitsandalsothatthethreecoefficientssumto1.0.方程（3）中演算间隔中河段内的蓄水变化为马斯京根方程??-??=??????-??)+(1-??(??-??)] (5)将此式带入方程(4)中得到??=????+????+???? (6)其中-???+0.5?????7= 0 ??-???+05????.???+0.5??????= ??-???+05????.??-????05????.??2= ??-???+05????.注意K和At必须有相同的单位且三个系数和为 1.0。TheoreticalstabilityofthenumericalmethodisaccomplishedifAtfallsbetweenthelimits2KXand2K(1-X).ThetheoreticalvalueofKisthetimerequiredforanelemental(kinematic)wavetotraversethereach.Itisapproximatelythetimeintervalbetweeninflowandoutflowpeaks,ifdataareavailable.Ifnot,thewavevelocitycanbeestimatedforvariouschannelshapesasafunction ofaveragevelocityVforanyrepresentativeflowrateQ.VelocityforsteadyuniformflowcanbeestimatedbyeithertheManningorChezyequation.如果At在2KX和2K(1-X)之间，那么数值计算方法就满足理论稳定性。 K的理论值是一个元素(运动)峰穿过河段所需的时间。如果可以获得数据，那么它大约是流入及流出峰值之间的时间间隔。如果不是，波速可以对不同的渠道形状作为代表性流量 Q的平均速率的函数来估算。稳定均匀流的速度可以通过曼宁或谢才公式来估算Since,I1andI2areknownforeverytimeincrement,routingisaccomplishedbysolvingEq.(6)successivetimeincrementsusingeach O2asO1forthenexttimeincrement.因此，I1和I2是已知的每个时间增值，并通过将 O2作为下个时间增量的O1来解决方程( 6)的连续的时间增量，从而完成演算。4.WaterQualityModels4.水质模型Becausewaterqualityisinextricablylinkedtowaterquantity,itisimportantforthehydrologisttounderstandthesignificanceofdevelopingmodelingtechniquesthatcanaccommodatebothfeatures.由于水质与水量密不可分，因此了解开发能够适用于两个特性的建模技术对水文学家来说是很重要的。Awaterqualitymodelisamathematicalstatementorsetofstatementsthatequatewaterqualityatapointofinteresttocausativefactors.Ingeneral,waterqualitymodelsaredesignedto(1)acceptasinput,constituentconcentrationversustimeatpointsofentrytothesystem,(2)simulatethemixingandreactionkineticsofthesystem,and(3)synthesizeatime-distributedoutputatthesystemoutlet.水质模型是一个或一系列的数学表达，描述了所关注点的诱发因素的水质。通常来讲，2）模拟混合及水质模型被设计于(1)作为输入条件，在系统入口处浓度与时间的关系，系统的动力学反应，以及（32）模拟混合及Eitherstochastic(containingprobabilisticelements)ordeterministicapproachesmaybetakenindevelopingmethodsforpredictingpollutionalloads.Theformertechniqueisbasedondeterminingthelikelihood(frequency)ofaparticularoutputqualityresponsebystatisticalmeans.Thisissimilartofrequencyanalysisoffloodsorlowflows.Waterqualityrecordsshouldbeavailableforatleast5years(andpreferablymuchlonger)ifestimatesofreturnperiodsforinfrequenteventsaretobereliable.随机(包含概率元素)或确定性方法都可能被用于开发预测污染负荷的方法。前者技术基于通过统计方法确定的一个特定的输出质量响应的可能性(频率)。这类似于洪水或低流量的频率分析。如果要求可靠的偶发事件重现期的估计，那么就要至少获得 5年(最好更长)的水质记录。Thedeterministicapproach(outputexplicitlydeterminedforagiveninput)requiresthatamodelbedevelopedtorelatewaterqualityloadingtoaknownorassumedhydrologicinput.Suchamodelcanrangefromanempiricalconcentrationdischargerelationtoaphysicalequationrepresentingthehydrochemicalcycle.Theultimatemodelingtechniqueisthatwhichbestdefinestheactualmechanismtriggeringthewaterqualityresponse.Thecauseofagivenstateofpollutioncanthenbespecificallyidentified.确定性方法(对于给定的输入明确地确定输出)要求一个模型被开发于将水质负荷与一个已知的或假设的水文输入关联起来。这样的一个模型可以从一个浓度流量的经验关系到一个物理方程，描述水化学循环。最终的建模技术最好地定义了触发水质响应的实际机制。随后即可具体确定给定污染状态的起因。Water quality modelsvaryintheir complexity.Theirnature dependsontheapplication tobe madeofthemodel, theavailabilityofdata, andthe levelofunderstandingofthehydrochemicalandhydrobiologicalprocessesinvolved.Unfortunately,thecomplexitiesoftheseprocesses,whicharegreat,makethedifficultiesassociatedwithhydrologicalmodelingseemsmallincomparison.水质模型的复杂性各有不同。其本质取决于作为模型的应用、数据的可获得性以及对于所涉及的水化学和水生物学过程的理解程度。可惜，这些过程巨大的复杂性使得与水文模拟相关联的复杂性看起来相对较小。Ingeneral,waterqualitymodelsshouldpermitacceptanceofinputsintermsofpollutant(constituent)concentrationversustimeatpointsofentryintothesystem,descriptionofthemixingandreactionkineticsinthestreamelementorgroundwaterelementofconcern,andsynthesisofatime-distributedoutputindicatingpollutantconcentrationattheoutletoftheelement(segment) beingmodeled.Ananalogymaybedrawntothestreamflowrouting,whichisperformedinadownstreamsequencefromonestreamchannelsegmenttoanother.Inthecaseofwaterqualitymodeling,thecommonrepresentationisthecalculationofchangeinconstituentconcentrationasitpassesthroughsuccessivestatesofthewaterbodybeingmodeled.通常来讲，水质模型应该允许在系统进口处的污染物(组分)浓度相对时间的输入形式，所关注的水流元素或地下水元素混合和反应动力学的描述，以及综合成一个随时间分布输出，该输出描述所模拟的出口元素(分段)的污染物浓度。可以对水流演算打个比喻，这发生在向下游的从一个向另一个的水流通道段中。在水质模拟的情况下，通常的表达是对在通过被模拟连续水体时组分浓度变化的计算。发生在向下游的从一个向另一个的水流通道段中。Asinthecaseofotherwaterresourcesmodelingprocesses,theapproachmaybedeterministicorstochastic.Inthecaseofwaterqualitymodels,thestochasticapproachisoftenruledoutbecauseactualrecordsofwaterqualityparametersareunavailableforlongenoughperiodstopermitfrequencymethodstobeused.Ofcourse,generatedsequencescanbeusedforthispurposeifadequatemathematicalstatementsrepresentingthekineticsofthesystemcanbedevelopedandtheirparametersdetermined.对于其它水资源模拟过程，其方法可以是确定性或随机性的。对于水质模型，随机方法往往被排出在外，因为不能获得足够长时段内的水质参数的实际记录，所以不允许应用概率方法。当然，如果可以开发表示该系统的动力学适当的数学命题，且它们的参数可以确定，那么所产生的序列可以被用于此目的。Thedeterministicapproachtowaterqualitymodelingrequiresthatrelationsbetweenwaterqualityloadingandthefloworhydraulicfeaturesofthesystembeestablishedandthattheappropriatechemicaland/orbiologicalreactionsbetractableforsolutions.Wheretheory-basedrelationscannot beemployed,empiricalrelationsareoftenused.Theoptimummodeltousewouldbetheonebestdefiningtheactualwaterqualityresponseofthesystem.Manymodelshavebeendeveloped.水质模拟的确定性方法须要建立水质负荷与系统水流或水动力特性之间的关系，以及对于解决方案已预处理的合适的化学和/或生物反应。其中，不能使用基于理论的公式，但很多模型已经是经常应用经验公式。要应用的最佳模型将最好地限定系统的实际水质响应。被建立起来。很多模型已经Pollutantsmaybeclassifiedasconservativeornonconservative(constituentshavingtime-dependentdecays);somewhatmorespecificallyasorganic,inorganic,radiological,thermal,orbiological;andfinallytheymaybecategorizedbyspecificformssuchasBOD,phosphorus,nitrogen,bacteria,viruses,andspecifictoxicsubstances.Thesepollutantsmaybeloadedintoawatercourseorgroundwatersystemfromeitherpointornonpointsources.污染物可以分为保守型和非保守型(组分随时间衰减)；稍微更具体地为有机、无机、放射性、温度或生物；且最终它们可以被分为具体的形式，如BOD、磷、氮、细菌、病毒和具体的有毒物质。这些污染物可能通过点源或非点源被加入水体或地下水系统中。Thetimerateofdeliveryofapollutantmustbedeterminedifitscharacteristicsaretobemodifiedbymanagementpracticesoritsimpactonsomeelementofthesystemevaluated.Forexample,theconsequencesofsom