工程水文学第1章绪论

工程水文学第一章绪论一、水文学二、水资源三、工程水文学第一章绪论第一节水文学一、水文学(hydrology)水体：大气中的水汽、地面上的江河、湖沼、海洋和地下水等，统称水体。水文学：研究各种水体的存在、循环和分布，物理和化学特性，以及水体对环境的影响和作用，包括对生物特别是对人类的影响。冰川水体冰山水体海洋水体湖泊水体水库水体积云水体河流水体水源总量（103km3）占总量（%）占淡水（%）更新所需时间海洋133800096.5

2650年冰川与永久雪24064.11.7468.7

地面冰（永冻）3000.0220.8610000年地下水咸水128700.94

地下水淡水105300.7630.1

咸水湖85.40.006

17年淡水湖910.0070.26

17年沼泽11.470.00080.035年河流2.120.000020.00616日土壤水16.50.0010.051年大气水12.90.0010.048日地球上各种水体的水量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%)

∑:

13.86

全世界各种用途水的比例二、水资源(waterresources)

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。水资源特征包含量、质、温、能4个方面。从水量角度，实用水资源通常指逐年可以得到恢复和更新的淡水，主要是江河湖库和浅层地下水水量，大气降水是补给源。我国：1.水资源总量居世界第六位，但人均占有仅2400m3，只有世界人均占有量的1/4，排在世界百位以后。耕地平均分摊水量只有世界平均数的3/4。2.水资源地区分布很不均匀——南水北调

全球陆地上多年平均年降水量约为800mm，中国为628mm，其中转换为江河年径流量的水量折合水深284mm。我国水资源量仅次于巴西、前苏联、加拿大、美国及印尼，居世界第六位。但因为人口众多，只有世界人均占有量的1/4。按耕地平均分摊水量为世界平均数的3/4。

中国降水量的地区分布不均匀，南部和东南沿海平均年降水量大于1600mm；台湾省达2540mm；华北和东北为400~800mm；西北大部分地区200~400mm；沙漠边缘地区少于100mm；新疆塔里木盆地和青海柴达木盆地小于25mm。

降水和径流时空分布极不均匀，年际变化大，年内分配十分集中，使水资源利用困难，并造成洪涝和干旱灾害。

我国径流丰沛，地形有利，水能资源丰富。在可开发容量和年发电量方面，均居世界第一位。全国水能蕴藏量约6.91亿kW，可开发装机容量3.83亿kW。三、工程水文学(EngineeringHydrology)及其任务

进入20世纪以后，大量兴起的防洪，灌溉、水电、航运、环境、农业、林业及城市建设，向水文科学提出了许多新课题，并率先形成最重要的分支学科—工程水文学。工程水文学包括水文计算、水利计算和水文预报等内容。

工程水文学的定义：水文学的一个重要分支，将水文学方面的知识应用于水利水电工程，为工程的规划设计、施工建设、运行管理提供水文依据的一门科学。

工程水文学是应用水文知识于工程建设（主要是水利工程）的一门学科。主要内容包括水文计算和水文预报。

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。工程水文学贯穿于水利工程实施过程：

1.水利工程的规划设计阶段：

水文计算的主要任务是确定工程规模。

设计标准、工程投资、风险三者的关系。2.水利工程施工阶段水利工程施工期一般较长，工程水文学的任务就是要：1）为临时性建筑物如围堰、引水隧洞或渠道等，提供整个施工期的天然来水情势预报（水文计算）；2）为日常工作的安排提供近期（如几天内）确切的水情预报（水文预报）。3.水利工程管理运营阶段水文计算的长期平均情势与水文预报短期水情相结合，确定最经济合理的调度方式，是建成的工程充分发挥作用。

工程水文学课程将揭示水的循环，径流形成、水资源再生能力等水文规律，预估当地未来水资源可能补充量的大小，为水利工程，水资源开发与利用，以及为城乡建设提供合理的水情依据。工程水文学：水资源开发利用方面水利规划设计过程水电站（水库）特征值其他参数：装机容量平均年发电量坝高坝形等

工程水文学研究洪水形成原因和规律，通过各种途径预估未来可能出现的洪水情势。研讨城市与乡村防洪与排水的工程与非工程措施的合理性和可行性。2工程水文学：防洪与排水方面内涝溃堤洪水河塘干旱景象草原干旱景象湖泊干旱景象河流干旱景象

水环境中水质的演变是与水体中水的运动和变化紧密联系的。工程水文学这门课程有助于解和掌握这方面的理论和方法。也可就水利工程对环境的影响作出正确而深入评价与处理。3工程水文学：水环境方面河流污染污水排放太湖蓝藻黄河甘肃白银市段第二节工程水文学的研究方法一、系统流域是指汇集于一条河流的集水区域。分水岭是流域汇水的分界线。沿流域分水岭的界面在向上与顶面和底面包围成一个水文系统。水文系统模型的用途是由输入预测输出。二、水文现象的基本规律1.水文现象的确定性规律——成因规律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。2.水文现象的随机性规律——统计规律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。二、水文研究的基本方法1.成因分析法利用水文现象的确定性规律来解决水文问题。通过观测资料和实验资料研究，建立水文现象与其影响因素之间的定量关系。在水文现象基本分析和水文预报中应用广泛。2.数理统计法根据水文现象的随机性，以概率论为基础，运用数理统计方法，可以求取长期水文特征值系列的概率分布，从而得出工程规划设计所需要的设计水文特征值。在水文计算中运用广泛。第三节水文学的发展内容提要

水文学发展的各个阶段与特点学习要求

一般了解即可第三节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（1400～1900年）应用水文学的形成（1900～1950年）现代水文学时期（1950年后）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。二、奠基时期（1400～1900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。三、应用水文学的形成（1900～1950年）进入20世纪，大规模的水利水电建设蓬勃发展，需要科学的水文计算和水文预报，使应用水文学迅速发展起来。1900年的美国J.A.塞登提出著名的塞登定律、1932年L.R.K.谢尔曼提出单位线法、1935年G.T.麦卡锡建立了马斯京根河道洪水演算法，1924年H.A.福斯特完整地建立了P-Ⅲ水文频率曲线计算方法等等，这一时期我国则比较落后。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