城市水文学5
(咨询工程师继续教育考试)城市水文学

考试须知本试卷总分160分,及格分 90分。
考试限时120分钟,到时将自动交卷,学员不限考试次数,系统将取历次考试中的最高分作为最终成绩。
本试卷总题量32道,(判断:15题、单选:9题、多选:8题)试卷类型:固定试卷一、判断题(每题 5 分,共 15 题,总分 75 分)•1、设计工业废水量应根据工业企业的工艺特点确定。
A、对B、错A正确•2、设计生活污水量可按当地相关用水定额的80%计算。
A、对B、错B正确•3、就城市规划而言,分总体规划和详细规划两大阶段,防洪规划的编制内容在深度上应与城市详细规划阶段相一致。
A、对B、错B正确•4、在城市上游修建防洪水库储蓄洪水,以达到削减洪峰的目的。
这类工程不用结合水资源开发、发电、渔业、航运诸方面综合考虑。
A、对B、错B正确•5、模型最近的发展趋势是建立通用的模型程序包,由多个程序块组合而成,适用于各种条件和不同区域的组合,包括由简单到复杂,根据用户要求调用组合。
□对A、对B、错A正确•6、城市化的水文效应:指在快速城市化区域,由于屋顶和硬质地面等不渗透面积的大幅增加,导致该地区的雨水汇流特征改变的现象,其表现为洪水总量增多,洪峰流量加大,洪水汇流时间延长。
A、对B、错B正确•7、海绵城市的建设目标是“大雨不积水,暴雨不内涝,水体无污染,热岛有缓解”。
A、对B、错B正确•8、水文效应是指:地理环境变化引起的水文变化,包括自然和人为两组因素变化引起的水文变化。
A、对B、错A正确•9、城市水文学涉及水文科学、水利工程科学、环境科学、景观园林学和城市科学等,是一门综合性很强的交叉学科。
A、对B、错A正确•10、观测事实表明,在市区及城市下风向的地区有降水量增多的现象。
A、对B、错A正确•11、STORM能够模型可以长时间连续模拟排水区域降雨径流过程,根据不同的管网内外蓄水池容量、污水处理厂处理速率计算出排水系统每年的溢流次数,并输出各种污染物过程线,很适用于排水系统规划计算;SWMM适合于对排水系统进行详细论证计算。
《城市水文学》第一章城市水文学的基本概念

n
i
f i Ai H i
i 1
n
式中: fi——各多边形在流域内的面积,km² ; F—流域面积,km² ; Ai—各雨量站的权重系数。
适用条件:①雨量站分布不太均匀;②地形起伏较大时 包含假定:流域内任何一点的降雨量,都可用和它距离
最近的雨量站代表。
与算术平均法相比较:泰森多边形法适用条件较宽,
降水量过程图
时 段
(2)降雨量累积过程线:从降雨开始至某时刻的降雨量
与该时刻时间之间的关系曲线。
时间 13:42 14:00 14:30 15:34 17:00 18:10 19:00 时段降雨 0 11.5 33.5 31.9 1.6 2.2 累积降雨 11.5 45.0 76.9 78.5 80.7
为了纠正蒸发测量仪 器的误差,需将测量值乘 以蒸发折算系数。
E kE
'
式中E为天然水面蒸发量 E`为蒸发器实测蒸发量 k为蒸发器折算系数。
(二)土壤蒸发 土壤蒸发是土壤中所含水分以水汽的形式逸入大气 的现象。湿润的土壤在蒸发过程中逐渐干燥,该一般分 为三个阶段:
流域的地形特征可以用流域平均高度和流域平均坡 度来反映。
3.流域的自然地理特征 地理位置:经纬度。 气候条件:气温、气压、湿度、降水、蒸发。 4.下垫面条件 地形、地貌、地质构造、土壤、植被、湖泊与沼泽、 人类活动措施。
第三节 降 水
降水的定义:
大气中的液态水滴或固态冰雪颗粒,在重力作用下, 克服空气阻力,从空中降落到地面的现象。
当河段纵剖面为折线时,河段平均比降为:
J=[(z0+z1)L1+(z1+z2)L2+…+(zn-1+zn)Ln-2z0L]/ L2
高职院校专业课授课方式浅析一一以《城市水文学》为例

高职院校专业课授课方式浅析一一以《城市水文学》为例摘要:专业课学习是高职院校学生学习的重点内容之一。
由于高职学生基础良莠不齐,抽象理解能力较弱,而专业课本身又具有一定的广度和深度,造成不少高职学生在专业课学习过程中存在障碍。
针对上诉问题,专业课授课教师要理性看待,因材施教。
本文以《城市水文学》为例,举例分析了专业课教学中常遇到的一些问题及针对性的讲解方法,对帮助高职院校学生克服专业课学习障碍,提高专业课教学效率具有一定的借鉴意义。
关键词:专业课授课方法高职院校城市水文学专业课学习是高职院校学生学习的重点内容之一,由于主观和客观原因,不少高职学生在专业课学习过程中存在障碍[1,2]。
高职学生在专业课学习时要面对新的教学环境、新教师、新教材、新的教学方法等,加上高校专业课具有一定的广度和深度,要求学生的学习必须具有自主性,要摆脱在中学期间形成的依赖教师、家长督促式的、被动的、“填鸭式”的学习方式。
因此造成许多高职学生在学习专业课的过程中感觉难以适应,或适应时间长,或调控能力差,经常出现一开始就跟不上教学进度的状况[3,4]。
针对高职院校学生基础良莠不齐、理解能力较弱、而专业课知识面又较广,深度较深的问题,授课教师应理性面对,因材施教,通过举例等通俗易懂的方法,将深奥的专业课知识转变为学生容易理解的知识加以讲解,才能吸引学生的学习兴趣,起到事半功倍的教学效果,下面就以《城市水文学》为例,浅析一下专业课教学的一些看法。
城市水文学(Urban Hydrology)又称都市水文学,是水文学的一个分支,研究发生在城市环境内部和外部,受到城市化影响的水文过程,为城市建设和改善城市居民生活环境质量提供水文依据的学科;主要研究内容包括城市化的水文效应、城市化对水文过程的影响、城市水文气象的观测实验、城市供水与排水、城市水环境、城市的防洪除涝、城市水资源、城市水文模型和水文预测以及城市水利工程经济等。
城市水文学对城市发展规划、城市建设、环境保护和居民生活等都有重要意义,是水务管理等专业重要的必修课程之一[5]。
水文学原理

一、水文学及其研究对象
• 2、研究对象
– 水文学是研究自然界中各种水体的形成、分布、循环 和与环境相互作用规律的一门科学。
– 水在地球上的分布:
–
形态:汽态、液态、固态
–
空间:空中、地面、地下和生物中
–
水圈:大气水、海洋水、陆地水和生物水
二、水文学研究内容
第一章 绪 论
第七章 蒸发与散发
第二章 水文循环
------333---333333000000000 ------555---555555000000000
------444---444444000000000
坝 九龙港
横
------333---333333000000000
------222---222222000000000
十二圩港口 西界港口
– (2) 由水文现象具有地区上的相似性,可有目的选择代表性的 河流进行观测,并移用其成果于相似地区。
三、研究方法
• 2、研究方法
确定性规律
成因分析法
偶然性规律
数理统计法
区域性规律
地理综合法
四、研究意义
• 1、给水工程
主要与取水工程有关: (1) 水量丰沛时: 了解水位、泥沙及冰凌情况
四、研究意义
沙 老
天生港 长 青 沙
000000000
000000000 000000000
------222---222222000000000
------222---222222000000000
海
洪北沙
000000000
------111---111111000000000 ------222---222222000000000
城市水资源课件5. 需水量预测

生活用水 工业水量 农业用水 生态环境用水
3.1 需水量的分析计算
1)生活用水
生活用水:城市居民住宅用水,公共建筑用水 不同地域城市的生活用水量,受到当地气候、生 活水平、用水习惯与水价影响,差别明显。 生活用水量一般可根据实际调查求得,城镇供水 统计年鉴提供各地自来水公司统计的人均生活用 水量。
总用水量Qt 可表示为补充水量和重复用水量之和:
Qt=Qw+QR
需水量的分析计算 2)工业用水
工业用水水平一般以单位产量或产值所需的补充水量和重复利用率这两 个指标来衡量。重复利用率R以重复利用水量QR占总用水量Qt的百分数表示:
R QR 100 % Qt
工业用水重复利用率越高,工业用水的有效利用程度越高。
人均综合用水量
将城市用水总量,包括工业与市政用水等 ,平均到每个居住人口,作为一个综合的 用水量宏观指标。规范有相关定额。
这个指标受到不同地区工业用水量的影响 大,不同城市之间的可比性较差。
3.1需水量的分析计算 3)农业用水
农业用水主要是农业灌溉用水,包括种植业灌溉用水、林业和牧业 灌溉用水,是通过水利工程设施输送到农田、林地和牧场以满足作 物需水的水量。
实际操作上,按照单位用地用水量估算比较常用。
城市给水工程规划规范(GB50282-98)
单位工业用地用水量指标(万m3/km2·d
用地代号 工业用地类型 用水量指标
M1
一类工业用地 1.20-2.00
M2
二类工业用地 2.00-3.50
M3
三类工业用地 3.00-5.00
这个老规范的指标太高,脱离实际
年代
国内部分城市的综合生活用水指标
人 口 综合用水量 居住用水量 公共用水量
城市水文学

一、定义:水文学〔hydrology〕是地球物理学和自然地理学的分支学科。
研究存在于大气层中、地球外表和地壳内部各种形态水在水量和水质上的运动、变化、分布,以及与环境与人类活动之间的相互联系和作用。
是关于地球上水的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律,以及运用这些规律为人类服务的知识体系。
城市水文学〔urban hydrology〕研究发生在大中型城市环境内部和外部,受到城市化影响的水文过程,为城市建设和改善城市居民生活环境质量提供水文依据的学科,又称都市水文学,是水文学的一个分支。
二、主要内容:包括城市化的水文效应、城市化对水文过程的影响、城市水文气象的观测实验、城市供水与排水、城市水环境、城市的防洪除涝、城市水资源、城市水文模型和水文预测以及城市水利工程经济等。
是一门综合性很强的学科。
三、作用&意义对城市发展规划、城市建设、环境保护、市政管理以及工商企业的发展和居民生活都有重大意义。
四、主要特点1.综合性2.动态性五、研究的基本问题城市水文气象、城市暴雨径流及防洪、排水,城市水资源及供需平衡,以及城市水质评价及水污染控制。
在城市防洪和排水工程的规划设计中,首先需要解决安全性和经济性的关系。
以往都用超过某一量级的洪水流量发生的频率或重现期作为设计标准。
近年来的研究认为,设计标准不仅要考虑重现期,而且要考虑风险率和可靠度。
风险率是某一重现期的水文要素在工程运行期间可能出现的概率。
可靠度可用安全因素来反映,安全因素为设计值与实际观测值之比值。
由于局部短历时大强度的暴雨是形成洪水的主要原因,因此,城市区域设计暴雨一般只须研究超过短历时〔5~60min〕点暴雨规律。
但对于较大的城市集水区,或研究城市非点污染源的迁移扩散,则还应当确定计算暴雨的时空分布。
第一章城市化对水文的影响第一节城市化对水文的影响一、城市化定义:随着一个国家或地区的工业、商业和文化事业的发展,人口不断地向城市集中和城区面积的扩张,这一过程称之为“城市化”。
《城市水文学》第一章城市水文学的基本概念资料重点

水循环类型
根据其路径和规模分为: 大循环(又称外循环、海陆间循环) 小循环(又称内部循环,包括海洋小循环和陆地小循环)。
水循环意义
水分循环有如自然地理环境的“血液循环”,它沟通了 各基本圈层的物质交换,促使各种联系的发生。
地球上的水循环是巨大的物质和能量流动,是具有全球 意义的能量传输过程。
水循环是海陆间联系的主要纽带。从而实现海陆之间的 相互作用。
水循环不断塑造地表形态。流水的冲刷、侵蚀、搬运和 堆积作用,溶蚀作用。
由于存在水循环,水才能周而复始的被重新利用,成为 可再生资源。
第二节 河流与流域
一、 河流及其特征 (一)河 流
河流:沿连续延伸的凹处流动的天然水体。由水与河槽 两个要素构成。
河滩
河槽
高水位
河滩
主槽
边滩
低水位
流动的水体与容纳水体的河槽是构成河流的两个要 素。河槽由于水体的冲刷和淤积,形态不断地变化,而 河槽形状又控制着水流情态。
暴北成雨南突京都袭京水市市涝成都
对流雨多发生在夏季酷热的午后,且类降水多以暴雨 形式出现并伴有雷电现象。一般降雨强度大、范围小、历 时短。
(四)台风雨 台风是产生在热带海洋上的一种空气旋涡。台风中大
量的暖湿空气上升可产生强度极大的降水。 台风雨的产生仅限于夏、秋季节。这种雨主要发生在
当河段纵剖面为折线时,河段平均比降为:
J=[(z0+z1)L1+(z1+z2)L2+…+(zn-1+zn)Ln-2z0L]/ L2
式中z0 ,…, zn——自下游到上游沿程各点河底高程 L1 ,…, Ln——相邻两点间的距离。m; L ——河段的全长。m。
如果纵剖面呈曲线形,则用折线逼近。
城市水文学

城市水文学城市水文学(urban hydrology)研究发生在大中型城市环境内部和外部,受到城市化影响的水文过程,为城市建设和改善城市居民生活环境质量提供水文依据的学科,又称都市水文学,是水文学的一个分支。
城市水文学有两个主要特点:①综合性。
城市水文学涉及水文科学、水利工程科学、环境科学和城市科学,是一门综合性很强的交叉学科。
②动态性。
由于城市地区的人类活动十分频繁,随时而变,因此城市水文学不能只研究较长时间内的准平衡状态,还须着重考虑随时间变化的动态过程。
1851年T.J.摩尔凡尼提出的计算洪峰流量的合理化公式可看作是城市水文学的开始。
1851~1967年为城市水文学的早期发展阶段,主要沿用一般的水文学方法来处理城市水文学问题。
1967年以后城市水文学发展较快,逐步建立了一些具有城市水文特点的分析方法,先后提出了多种能统一考虑防洪、排水、供水和水质控制的城市水文学模型。
城市水文学研究的基本问题是:城市水文气象、城市暴雨径流及防洪、排水,城市水资源及供需平衡,以及城市水质评价及水污染控制。
着重探讨的具体课题有:①城市防洪、排水规划中的设计标准问题(含设计洪水流量或设计暴雨)。
在城市防洪和排水工程的规划设计中,首先需要解决安全性和经济性的关系。
以往都用超过某一量级的洪水流量发生的频率或重现期作为设计标准。
近年来的研究认为,设计标准不仅要考虑重现期,而且要考虑风险率和可靠度。
风险率是某一重现期的水文要素在工程运行期间可能出现的概率。
可靠度可用安全因素来反映,安全因素为设计值与实际观测值之比值。
由于局部短历时大强度的暴雨是形成洪水的主要原因,因此,城市区域设计暴雨一般只须研究超过短历时(5~60min)点暴雨规律。
但对于较大的城市集水区,或研究城市非点污染源的迁移扩散,则还应当确定计算暴雨的时空分布。
②城市流域暴雨径流模拟。
城市中的道路、屋面和飞机场跑道都是不透水的,因此处理这些地区的降雨损失比较简单。
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(3)在城市地面硬化中应尽量采用透水性好的材料来硬化, 增加城市地表的水分入渗率。
(4)城市生活和工业应节约用水, 提高节水意识和水污染 保护意识。 (5)在城市的建设投资中应增加基础建设投资。
第六节 城市化对水环境的影响
一、对水系形态的影响 城市在建设过程中由于对原有的自然水环境进行了改造, 使得原有的水系发生了变化。 如填平洼地、开挖坡地、疏浚(为疏通、扩宽或挖深河湖 等水域,用人力或机械进行水下土石方开挖的工程)等工程, 使得水环境能够与城市发展进程相适应。 二、对水质的影响 施工区、工业区、商业区、街道和公路以及住宅区等各 种土地利用形式都会对水质产生影响。 一般雨洪径流中的污染物来自三个方面:降水、土地表 面和下水道系统。
第七节 城市化防洪标准与防洪系统
一、城市防洪标准的涵义
(一)城市防洪标准的定义
城市防洪标准是指城市应具备的防洪能力,即城市整个 防洪体系的综合抗洪能力。
(二)城市防洪标准的分级
在工程设计中应该首先明确防洪标准的分级,城市防洪 标准应该根据水利部颁发的《城市防洪工程设计规范》以及 《防洪标准》制定。
分流制排水系统当中的污水排水系统包括:城市 污水管网和工业废水排水系统。
城市污水管网:收集和输送城市生活污水和工业 废水的管道系统。 工业废水排水系统:将工业排放废水收集起来, 送至回收利用和处理排放的系统。 雨水排水系统:收集并排除降雨径流和融雪径流 的管渠系统。
(三)合流制排水系统
分类 1. 直接排入水体的旧合流制 特点:对水体污染严重;沟道建设相对较 少,又不建污水厂,所以投资较低;但不能满 足环保要求,一般不宜采用。
以苏联、欧洲的森林地区明斯克市为例说明城市 化对水资源的构成和水流情势的影响。 城市化对流域年径流的影响可用下式表示:
Y2 Y0 F1 F2 F2Y1
城市化进程会改变城市地区的下垫面条件和气候 情况,从而造成城市地区的降水、蒸发和径流的变化。
第五节 城市化对洪水的影响
洪水对城市化的程度非常敏感,随着城市化进程 的加剧,洪水问题也有着愈演愈烈的趋势。
2. 截流式合流制 特点:投资比直排式高;但在雨天,仍可 能有部分混合污水直接排放而污染水体,在多 雨地区,污染可能仍然严重。 3. 全处理式合流制 特点:投资一般比截流式高;雨水污水 分流,环保效益较好;适用于工矿企业和新 建的城市。
二、城市排水系统的构成
城市排水系统是收集、输送、处理、利用及排放 废水的全部工程设施。 (一)地表径流子系统 地表径流子系统是指地面以上的部分,包括庭院 场地、街道、边沟、小下水道等。 (二)传输子系统 传输子系统是指城市的地表和地下的排水系统。 (三)受纳水体子系统 由排水系统的溢流口所排出的水流及污染物成分 是随时间而变化的,进入受纳水体后,其受到重力和 分子作用力的作用,向四周扩散开来。
(三)城市类型与防洪标准
城市类型的不同,对应的防洪标准也就不同,这要与国 民经济的发展水平相联系。
(四)防洪标准的意义
城市防洪标准是城市防洪规划、设计、施工和运行管理 的重要依据,所以确定城市防洪标准是一个包含政治、经济 等各方面社会因素的综合政策问题。
二、城市防洪体系的构成和分类
(一)江河上游沿岸城市的防洪体系
R R0 R ' R '' P C E L
二、城市化对降雨的影响
城市化对降雨的影响是强烈的。现代工业化城市 年降水总量比非城市地区高5%~10%,最高可达30%。
三、城市化对蒸发的影响
四、城市化对径流的影响
城市地区的年径流量比同一地区天然条件下的年 径流量要大。
R R0 R ' R '' P C E L
澳大利亚城市洪水视频
其造成的洪水问题主要包括以下几个方面:
1、城市本身暴雨引起的洪水Βιβλιοθήκη 2、城市上游洪水对城区的威胁
3、城市本身洪水下泄造成的下游地区的洪水问题 4、城市地面结构的变化 5、河网城市的防洪体系
我们在城市化的建设中应采取以下措施: (1)城市化过程中基础设施应该率先进行建设,包括供水、 排水、供电、供热、通讯、防洪等基础设施。 (2)城市化过程中应注重绿地建设,且建设应多样化,自 然风味浓一些。
一、城市排水管网系统分类
(一)排水系统的体制
定义:对城市工业废水、生活用水和降水所采取的不同 的收集与排泄方式所形成的排水系统。 分类: 合流制和分流制。 合流制:将生活污水、工业废水与雨水混合在同 一套管网系统内排出的排水系统即用同一种管渠收集 和输送各种废水的排水方式。 分流制:将生活污水、工业废水与雨水用不同管 网系统内排出的排水系统。
第三节 城市化对径流形成的影响
土地开发为城市用地,使得自然状态转化为人工 状态,流域的不透水面积增加、汇流速度加大、蓄水 能力减弱。
在城市化流域内,由于下渗急剧减少,造成降水 形成的径流直接排入河流中,增大了河流流量。 根据实验研究发现,不透水面积对地表径流流量 和流量时间。结果表明:随着透水面积的减少,涨洪 段变陡,洪峰停滞时间缩短,退水段历时亦有减少。
由河道整治工程、修堤筑坝和修建调洪水库构成。
(二)江河中下游沿岸城市的防洪体系
一般采用“上蓄、下排、两岸分滞”的防洪体系。
(三)沿海城市的防洪体系
沿海城市的防洪体系一般由防堤、泵站及挡潮闸组成。
(四)山区城市及河网的防洪体系
山区城市主要采用上游修建水土保持工程,中下游 采用蓄调水库及防堤工程组成。河网城市的防洪体系一 般由防堤、排水泵站及防洪闸组成。
第五章 城市地区的雨洪径流与防洪
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 概述 城市地区雨洪水排水系统 城市化对径流形成的影响 城市化对区域水量平衡的影响 城市化对洪水的影响 城市化对水环境的影响 城市防洪标准与防洪体系
城市排水管网系统的组成:
地下管道、暗渠、地表明渠、城市的内河以及防 洪设施。 城市排水管网系统的作用: 及时可靠的排出各种污水、废水以及多余的降水, 保护城市水文循环的正常进行。
第四节 城市化对区域水量平衡的影响
一、影响城市地区水文特性的因素
(1)参与城市地区水量循环的水量还包括相邻流域 或者地下水含水层。 (2)下垫面条件发生变化。 (3)降雨蒸发情势的变化。 (4)不透水面积的增加和地下水的超采,影响地下 水与地表水的相互转换。 (5)污水集中排入天然水体造成污染。 (6)新形成的人工地貌改变的自然水体。
选择原则: 由于排水系统是影响城市污水排放的关键。合理 选择排水系统的体制是非常重要的。 一般新建的排水系统用分流制;只有附近有充沛 水量的河流或邻近海洋的小城镇,或街道狭窄地下设 施较多等不能修建两条管线的地区才考虑用合流制。 (二)分流制排水系统 分类 按排除雨水的 方式可分为: 1.完全分流制 2.不完全分流制
(五)泥石流防洪体系
一般由拦挡坝、拍导沟、停淤场组成。
三、其他应该注意的问题 P127 思考题