工程水文学第一章

工程水文学第一章第一页，共二十二页，2022年，8月28日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。第二页，共二十二页，2022年，8月28日第三页，共二十二页，2022年，8月28日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

第四页，共二十二页，2022年，8月28日第五页，共二十二页，2022年，8月28日二、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。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——南水北调第六页，共二十二页，2022年，8月28日三、工程水文学(EngineeringHydrology)及其任务

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。第七页，共二十二页，2022年，8月28日

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。第八页，共二十二页，2022年，8月28日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。第九页，共二十二页，2022年，8月28日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。第十页，共二十二页，2022年，8月28日第十一页，共二十二页，2022年，8月28日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。第十二页，共二十二页，2022年，8月28日二、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。第十三页，共二十二页，2022年，8月28日二、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。第十四页，共二十二页，2022年，8月28日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。第十五页，共二十二页，2022年，8月28日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

一般了解即可第十六页，共二十二页，2022年，8月28日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）第十七页，共二十二页，2022年，8月28日一、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。第十八页，共二十二页，2022年，8月28日二、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。第十九页，共二十二页，2022年，8月28日三、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。第二十页，共二十二页，2022年，8月28日四、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。第二十一页，共二十二页，2022年，8月28