工程水文学课后复习思考题参考答案..

工程水文学课后复习思考题及答案

第一章绪论

1、什么是水资源？怎样理解水资源并非是取之不尽，用之不竭的？

水资源是指地球上可供人类利用的淡水。与煤、石油等矿产资源不同，水资源的数量具有可更新补充的特点，但随着城市和农业的发展，人口和用水量的急剧增长，人类对水资源需求量日益增长，而可利用的水资源是有限的，可更新补充的水资源并非取之不尽、用之不竭的，必须十分重视，珍惜利用。

2、中国的水资源有哪些特点？

中国的水资源总量不算少，但人均水量低；地区上分布极不均匀；与耕地、人口分布不相匹配；年内、年际变化大。

3、实施水资源可持续利用发展战略有何意义？

在水资源开发利用中，应当使预期得到的社会效益和环境效益，亦即正面效益与因开发利用所导致的不利于环境的副作用，亦即负面效益相平衡，并力求前者稍大于后者以利人类社会的不断完善和进步。

4、水资源与水文学有何关系？

水文学是研究地球水圈的存在与运动的科学。主要研究地球上水的形成、循环、时空分布、化学和物理性质以及水与环境的相互关系，为人类防治水旱灾害、合理开发利用和保护水资源、不断改善人类生存和发展的环境条件提供科学依据。

5、水文分析计算在水利工程建设和管理中的作用是什么？

规划设计阶段水文学计算的主要任务是确定工程规模；施工阶段要修建一些临时性建筑，也需要进行水文计算；运用管理阶段，需知道未来一定时期的来水情况，据此编制水量调度方案。

6、水文分析计算经常采用哪些研究方法？根据是什么？

成因分析法、数理统计法、地理综合法。

第二章水循环与径流形成

1、何谓自然界的水循环？产生水循环的原因是什么？

水圈中各种水体通过蒸发、水汽输送、凝结、降水、下渗、地面和地下径流的往复循环过程成为水循环，海陆间的水循环成为大循环，局部的水循环成为小循环。产生水循环的内因是水在通常环境下气、液、固易于转化；外因是太阳辐射和重力作用。

2、何谓水量平衡原理？水量平衡方程中经常考虑的因素有哪些？

根据物质不灭定律可知，在水循环过程中，对于任一区域，在任一时段内，进入的水量与输出的水量之差额必等于其蓄水量的变量，这就是水量平衡原理。水量平衡方程中考虑的因素有：降水量和蒸发量。地表、地下径流量以及地下蓄水量的变量。

3、比较大的河流自上而下可分为哪几段？各段有什么特点？如何确定河流某一指定断面控制的流域面积？

一条河流自上而下可分为河源、上游、中游、下游和河口五段。河源是河流的发源地；上游，河流的上游连接河源，水流具有较高的位置势能，在重力作用下流动，受河谷地形的影响，水流湍急，落差大，冲刷强烈；中游，河槽地势渐趋平缓，两岸逐渐开阔，河面增宽，水面比降减小，两岸常有滩地，冲淤变化不明显，河床稳定；下游，与河口相连，一般处于平原区，河床宽阔，河床坡度和流速都较小，淤积明显，浅滩和河湾较多；河口，河流的终点。

通常可在适当的比例尺的地形图上定出流域分水线，然后用求积仪量出它所包

围的面积，成为流域面积，用F 表示，单位为2km 。

4、河流与流域有哪些主要特征？

（1）降雨形成的地表水，在重力作用下沿着陆地表面曲线形凹地流动，依大小可分为江（河）、溪、沟等，其间并无精确分界，统称河流。

基本特征：河流长度，自河源沿主河道至河口的距离；河流断面，横断面和纵断面；河道纵比降，单位河长的落差，即l

h J ?=

；河网密度，河流平均单位面积内河流的总长度。

（2）汇集地面和地下水的区域称为流域，也就是分水线包围的区域。

基本特征：流域面积；流域长度和平均宽度；流域形状系数；流域平均高度与坡度；流域自然地理特征。

5、在非岩溶地区，为什么大、中流域常被视为闭合流域？小流域常被视为非闭合流域？

6、形成降水的充分和必要条件是什么？

水汽、上升运动和冷却凝结，是形成降水的三个因素。

7、简述我国年降水量的时空分布特性。

由于我国大部分地区受到东南和西南季风的影响，因而形成东南多雨，西北干旱的特点。

8、按照使空气抬升而形成动力冷却的原因，降水可分为哪几种类型？ 可分为对流雨、地形雨、锋面雨和气旋雨。

9、比较何种降水量观测方法的优缺点。

降水量观测方法有仪器观测、雷达探测和卫星云图估算。

10、何谓包气带？何谓饱水带？土壤水有哪几种存在形式？

在地下水面以上，土壤含水量未达饱和，是土粒、水分和空气同时存在的3相系统，成为包气带；在地下水面以下，土壤处于饱和含水状态，是土粒、水分组成的2相系统，称为饱和带或饱水带。

土壤的存在形式：吸湿水，由土粒表面分子力所吸附的水分子；薄膜水，由土粒剩余分子力所吸附在吸湿水层外的水膜；毛管水，土壤空隙中由毛管力所保持的水分；重力水，土壤中在重力作用下沿着土壤空隙自由移动的水分。

11、下渗过程分为哪几个阶段？影响下渗有哪些因素？

下渗的物理过程分为3个阶段：渗润阶段，在分子力作用下，下渗的水分被干燥的土颗粒吸收而形成薄膜水；渗漏阶段，在毛管力重力作用下，下渗水分沿土壤空隙向下作不稳定流动，并逐步填充土壤孔隙至饱和，此时毛管力消失；渗透阶段，土壤孔隙被水分充满达到饱和，水分在重力作用下稳定流动。

影响下渗的因素有土壤的物理特性，降雨特性，流域地貌，植被和人类活动等。

12、什么叫水面蒸发？什么叫土壤蒸发？什么叫植物散发？怎样用器测法观测这3种蒸发量？

水由液态转化为气态的过程称为蒸发，具有水分子的表面称为蒸发面。蒸发面为水面称为水面蒸发；蒸发面为土壤称为土壤蒸发；蒸发面为植物茎叶称为植物散发。

13、水面蒸发的蒸发器折算系数K值与哪些因素有关？

水面蒸发的蒸发器折算系数K值随蒸发皿（器）的直径而异，且与月份及所在地区有关。

14、流域总蒸发包括哪几部分？如何估算流域总蒸发量？

流域总蒸发包括流域水面蒸发、土壤蒸发、植物截留蒸发和植物散发。通常先

对流域进行综合研究，再用流域水量平衡法或模式计算法分析，求出流域总蒸发量。

15、简述河川径流形成过程，常用什么方法表示径流？径流常用什么单位度量？

降雨开始后，除少量降落到河流水面直接形成径流外，一部分被植物枝叶所拦截，降落到地面上的雨水渗入土壤，超出下渗能力的雨水形成地面积水，先填满地面坑洼，满足呃填洼的地方开始产生地面径流，土壤达到田间持水量后继续下渗的雨水部分从坡侧土壤孔隙流出，注入河槽，形成河川径流。径流常用的表示方法：流量Q(s

m/3)，径流总量W（3

3,m

3

km

[2

M，

L

s

/(

m，亿

m

·

万），径流深度R（mm），径流模数)]径流系数 。

第三章水文资料的观测、收集与处理

1、水文测站的观测项目有哪些？

水文测站观测项目有水位、流量、泥沙、降水、蒸发、地下水、水文、冰情、水质等。

2、根据测站的性质，水文测站可分为哪些类型？

根据测站的性质和作用，水文测站可分为基本站、专用站和实验站。

3、收集水文资料，有哪些基本途径？试比较其优缺点。

收集水文资料的基本途径有驻测，巡测，间测，自动测报系统。

4、水文测验河段的选择，主要考虑什么原则？

（1）满足设站的目的，要求。（2）在保证成果有必要精度的前提下，有利于简化测量和资料的整理工作。

平原河流应尽量选择顺直、稳定，水流集中，便于布设测验设施的河段；山区河流，在保证测验工作安全前提下，尽可能选择急摊、石梁、卡口等上游处；闸坝和水库，一般设置在建筑物下游，且要避开水流紊动的影响。

5、水文站布设的断面一般有几种？

按照不同的用途，测验断面可分为基本水尺断面，流速仪测流断面，浮标测流断面和比降断面。

6、什么是水位？观测水位有何意义？如何计算日平均水位？

河流、湖泊、水库及海洋等水体的自由水面距离固定基面的高程称为水位，以m 计。水位观测的作用一方面是直接为水利、水运、防运、治涝提供资料，另一方面可用水位推求其他水文数据。日平均水位的计算：等时距观测，可采用算数平均法；不等时距则采用面积包围法。

7、什么是流量？观测流量有何意义？断面流量的确定关键是什么？

单位时间内通过江河某一横断面的水量称为流量，以s

m/3计。在水文站上长期连续进行流量测验取得数据经过分析计算和整理而得的资料为水利工程的规划设计施工和管理运行及国民经济各部门服务。

8、简述流速仪测流的步骤及流量计算方法

9、浮标法测流适用于什么条件？简述浮标法测流原理

当使用流速仪测流有困难时（如发生大洪水），可采用浮标法测流。

10、水文调查包括哪几个方面的内容？进行水文调查的目的是什么？

为弥补水文基本站网定位观测之不足或为某个特定目的，采用勘测、调查、考证等方式收集某些水文要素等相关资料的工作，称为水文调查。其内容可分为：流域调查，水量调查，洪水与暴雨调查，其他专项调查等。

11、天然河道中，影响水位~流量关系不稳定的主要因素有哪些？简述水位~流量关系曲线的高、低水延长法。

天然河道中影响水位~流量关系不稳定的主要因素有：洪水涨落、变动回水、河

床冲淤、结冰及水草丛生等。

12、何谓水文年鉴？何谓水文数据库？何谓水文图集？简述其作用？

水文站网观测的水文成果，按全国统一规定的格式，分流域和水系进行整编，作为正式水文资料，每年刊布一次，称为水文年鉴。

水文数据库是以电子计算机为基础的水文数据存储检索系统。水文手册和水文图集是在分析研究该地区所有水文站的数据基础上编制出来的，它载有该地区各种水文特征值等值线图及计算各种径流特征值的经验公式。

第四章 水文统计基本知识

1、试举例说明偶然现象和必然现象

（确定的现象，即必然现象；随机现象，即偶然现象）

2、概率与频率有什么区别与联系？水文学中为什么要引入频率的概念？

描述随机事件出现可能性大小的数量指标称为概率。概率是理论值，频率是经验值。在试验中事件发生的频率通常不等于概率，但当试验次数足够大时，频率会越来越趋近概率。

因为水文现象是一种具有明显随机性的自然现象，而水文现象的总体是无限的，水文观测资料仅仅是总体的随机样本，因此水文学引入频率概念。

3、分布函数与密度函数有什么区别和联系？

)(x F ——分布函数，反映随机变量x 大于等于某个x 值得概率。

)(x f ——密度函数，反映随机变量x 落在dx 区间内的概率。

4、怎样计算随机变量的统计参数v C x ,,σ和s C ？

（1）均值x 设某水文变量的观测系列为n x x x ,,,21Λ，则其均值x 为：

∑==+++=n

i i n x n n x x x x 1

211Λ （2）模比系数x

x K i i =，模比系数组成的系列，其均值等于1。即111==∑=n i i K n K （3）均方差n

x x n i i

∑=-=12

)(σ，若系列的均值相等，则σ越大，表示系列离散程度越大。

（4）变差系数n K x C n i i

v ∑=-==12

)1(σ

。若两个系列均值不相等，则不能用均方差直接比

较系列的离散程度。变差系数越大，表示系列的离散程度越大。

（5）偏态系数313)(1σ∑=-=n

i i x x x n C ，是反映系列在均值两边对称程度的参数。

5、统计参数s v C C x ,,对频率曲线有什么影响？

（1）均值x 若v C 和s C 不变，增大x ，频率曲线的位置就会升高，坡度会变陡。

（2）变差系数v C 当0=v C 时，随机变量的取值都等于均值；v C 越大，随机变量相对于均值越离散，频率曲线变得越来越陡。

（3）偏态系数s C 若v C 和x 不变，在正偏情况下增大s C ，则s C 愈大，频率曲线曲

率越大，即频率曲线的上段愈陡、下段愈平缓、中部愈向左偏。（左陡中落右坦）

6、什么叫总体？什么叫样本？为什么能用样本频率分布去推估总体的概率分布？ 把研究对象的个体集合称为总体；总体中随机抽取的n 个个体称为总体的一个随机样本。

7、皮尔逊Ⅲ型概率密度曲线有何特点？

皮尔逊Ⅲ型曲线是一条一端有限，一端无限的不对称单峰、正偏曲线，数学上常称伽玛分布。

8、何谓离均系数Φ？如何利用皮尔逊Ⅲ型频率曲线的Φ值表绘制频率曲线？ v

C x x x -=Φ Φ的均值为0，均方差为1 9、何谓经验频率曲线？如何绘制经验频率曲线？

将水文系列从大到小排序，再按数学期望公式计算出每一项的经验频率，以水文变量x 为纵坐标，P 为横坐标。根据i i P x ~对应值点绘经验频率点据，徒手目估通过

点群中心连成一条光滑曲线，即为该水文变量的经验频率曲线。

10、重现期（T ）和频率（P ）有何关系？

当研究暴雨洪水问题时，P 一般小于50%，则P T /1=

当研究枯水问题时，P 一般大于50%，则)1/(1P T -=

11、在频率计算中，为什么要给经验频率曲线选配一条理论频率曲线？我国水文计算中常用什么频率曲线作为理论频率曲线？

为了综合反映水文变量的地区性规律，客服经验频率曲线外延的主观性，水文频率计算引入了能用数学方程式表示的频率曲线来配合经验频率点据，称为理论频率曲线。根据我国水文计算规范，理论频率曲线采用皮尔逊Ⅲ型曲线。

12、何谓抽样误差？如何减小抽样误差？

用样本资料来估计总体统计参数，一定会产生误差，这种误差是由随机抽样引起的，称为抽样误差。

13、简述应用适线法进行频率计算的主要步骤。

14、相关分析在水文计算中有什么作用？用相关分析法如何插补展延短系列资料？

第五章 设计年径流及径流随机模拟

1、何谓年净流量？何谓设计年径流量？

一年内通过河流某断面的水量叫做该断面以上流域的年径流量。相应于设计标准的年径流量及其年内分配叫做设计年径流量。

2、日历年、水文年、水利年各有何含义？

日历年，即一年一月至十二月；水文年是以水文现象循环周期作为一年，即从每年的汛期开始到第二年的枯水期结束为一年；水利年是以水库蓄泄循环周期作为一年，即从水库蓄水开始到第二年水库供水结束为一年。

3、何谓保证率？何谓破坏率？

保证率就是用水量在多年期间能够的到充分满足的概率。

4、简述年径流年内、年际变化的主要特性。