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河海大学811水文学原理第五章 土壤水与下渗123

河海大学811水文学原理第五章  土壤水与下渗123

第三节 土壤水分运动基本方程
教学目标: 土水势中各分势和总势。 滞后现象 分析质地和结构对土壤水分特征曲线影响。
一、土水势
1、土水势:土壤水的势能称土水势。 它是土壤水与标准参照状态下的水相比较所具有的
特定势能。 说明:标准参照状态:一定高度处,与土壤同温度
下承受一个标准大气压或当地大气压的状态。 土水势是一个表示土壤水势能的相对指标。
毛管力的方向,因土壤颗粒的排列十分复杂,故可能具 有任何方向。
H不大于3~4米
毛细管的直径在0.1~0.001mm最明显。
(三)重力
重力 土壤中水分受到的地心引力称为重力,其 作用方向总是指向地心,近似地可认为垂直向下。
二、土壤水类型
土壤中存在的液态水分,根据作用力的情况,可 分为束缚水和自由水两类。
1. 当土壤含水量大于此值时,毛管悬着水就能向土
壤水分的消失点或消失面转移,
2. 当土壤含水量小于此值,连续输移水分就会遭到
破坏,并将变为以薄膜水和水汽的形式进行。
3. 一般来说,毛管断裂含水量约为田间持水量的65
%。
Hale Waihona Puke 6、饱和含水量饱和含水量:土壤中所有孔隙均被水充满时的土壤含水量。 特点:
1. 若用容积含水率表示饱和含水量,则此时也等于孔隙度。 2. 饱和含水量与田间持水量之差即为受重力支配的自由重
1、最大吸湿量
在水汽达到饱和的空气中,干燥土壤的吸湿水达到 最大数量时的土壤含水量称为最大吸湿量,又称吸 湿系数。 (1)被吸附的水分子层的厚度相当于15—20个 水分子厚,约4—5um,其最外层的水分子所受到 的土壤颗粒的分子引力为31个大气压。 (2)不同粒径的土壤颗粒的最大吸湿量不同。
2、最大分子持水量

5.湿地水文学◆

5.湿地水文学◆
19
淡水草本植物的梯度分布
20
(2)泥炭湿地生态系统
泥炭湿地通常具有酸性环境和有限的可用养分,是 贫营养和低生产力的生态系统。 主要特征:多余的水分和泥炭积累;初级生产力很 低。
发育的基本条件:潮湿、寒冷的气候。
植被组成:泥炭藓、越桔、莎草、石楠、柳树等嗜 酸植物。
21
(3)淡水木本沼泽生态系统
淡水木本沼泽:在整个生长季或生长季的大部分 时间内滞留有较深地表淡水的木本群落。
主要包括:池柏沼泽、落羽松沼泽、白蜡树沼泽、 白雪松沼泽、红栎沼泽及多种水生木本植物的混生 群落。
在所有森林生态系统中,淡水木本沼泽生态系统的 土壤环境和水环境及其参与的生物地球化学循环是 最为复杂的。
22
(4)河漫滩湿地生态系统
41
五、其它过程
一些自然力量或因素,也可能造成湿地。 美国中部内布拉斯加州沙丘内的湿地,就是风力造
成;佛罗里达州的大沼泽湿地则是因地下水与地面 水的交互作用所形成,亦有许多湿地是因“下沉 洞”,以及流入的水所共同形成。
台湾东部常出现洪水后高山塌陷所形成的堰塞湖,
为湿地演进的典型模式。
湿地生态系统的形成主要就是通过相对负地形条件 和水文条件的变化来完成的。
在高纬度地区,许多湿地是由九千至一万二千年的冰 河所形成,形成方式有:
冰河消退、融化形成的凹洞和洼地; 冰河拦阻河流,经常造成冰河湖;
冰河冲刷河谷,造成松软的河床沉积物,形成大且
深的湖,例如纽约州的手指湖,以及加拿大地盾的 湖泊。
38
二、海岸低地泛滥
海岸湿地常发生在坡度平缓的沙滩、砾滩、泥滩或
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2、滨海湿地
(1)盐沼生态系统 发育于淤泥滩地的自然和半自然盐生草地与低矮灌 从,周围被潮汐或非潮汐水位变化的盐水包围。 盐沼含有复杂的动植物和微生物区系;盐沼内大量 的潮汐沟,是生物迁徙、营养交换、能量和物质转 换的通道。

工程水文学第五章

工程水文学第五章

传播时间与河段长度,波速有关。
15
短期洪水预报-实时洪水预报
• 实时洪水预报的基本任务是根据采集的实时 雨量、蒸发、水位等观测资料信息,对未来 将发生的洪水作出洪水总量、洪峰发生时间、 洪水发生过程等情势的预测。
• 误差来源:模型(结构、参数)误差、观测 数据、水文参数的不确定性。
• 误差修正:自回归模型、滤波处理、组合预 测等等。
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短期洪水预报-河段洪水预报
• 河段洪水预报是根据河段洪水波的运行和变形规律, 利用河段上断面的实测水位(流量),预报河段下 断面未来水位(流量)的方法。
• 洪水波:流域上大量降水产生的净雨,沿坡地迅速 汇集,注入河槽,由于降雨量时空分布不均匀,河 网干支流和分布形状的不同,以及水流汇集速度的 快慢,河流接纳的水量沿程不同,使河道沿程水面 发生高低起伏的波动。
17
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短期洪水预报-河段洪水预报
• 在有支流汇入的河段,按照上游干、支流各站的传 播时间,把各站同时刻到达下游站的流量叠加起来 得合成流量,然后建立合成流量与下游站相应流量 的关系曲线,进行预报的方法称为合成流量法。
该法预报下游站的流量为:
n
Ql,t [(1 i )Ii,ti Qi ] i 1
v0
Q A上
Q vc A上
19
• 枯水预报: – 枯水期河中的流量主要由汛末滞留在流域中的水 量消退形成。 – 主要方法: • 退水曲线法:根据前一时刻的退水流量来预报 后一时刻的退水流量。 • 前后期径流相关法:根据流域前期径流量来预 报后期径流量。
20
的传播,下游站的相应流量为Ql,t ,两者的关系为:
Ql,t Qu,t Q
式中:Q 为上下游相应流量的差值。 河段有区间入流 qt:两者的关系为

水文勘测基础知识题库知识点五

水文勘测基础知识题库知识点五

水文勘测基础知识题库知识点五1、单选年满()岁,经体格检查合格后经过专门的业务培训(有些行业要取得特种作业资格证书)方可从事高处作业。

A、25B、22C、20D、18正确答案:D2(江南博哥)、单选通常采用6°经度带的高斯–克吕格投影,即自格林威治子午线(0经度)起,自西向东每隔6°经度划分地球为()个6°经度带,对应选择3°,9°,15°,…,165°,171°,177°经度为轴子午线投影。

A、60B、100C、120D、150正确答案:A3、单选通常也用流域或考察区域平均每()水文测站控制的面积衡量水文站网密度。

A、三B、二C、一D、零正确答案:C4、单选国家标准《高处作业分级》(GB3608—93)规定:“凡在坠落高度基准面()以上(含())有可能坠落的高处进行作业,都称为高处作业。

”A、2.5m…2.5mB、2m…2mC、3m…3mD、1.8m…1.8m正确答案:B5、单选在观测比降水位的河段上应设置上、下两个比降断面,上、下比降断面宜等距布设在()的上、下游。

A、测流B、大断面C、观测河段D、基本水尺断面正确答案:D6、单选降水笼罩范围的()面积称为降水面积,一般以km2计。

B、云层C、水平投影D、流域正确答案:C7、单选水文情报包括()和报告两层含义,不进行报告的信息不属于水文情报。

A、水文信息B、水情信息C、天气信息D、气象信息正确答案:B8、单选水位是水体(如河流、湖泊、水库、海洋、沼泽等)的自由水面相对于()的高程,其单位以m计。

A、水尺零点B、水准点C、河底D、基面正确答案:D9、单选计算某高程(水位)下的断面面积时,可先将断面按河底地形控制点分成()的若干梯形,按梯形面积公式由间距(宽或高)和两边水深的均值的乘积分别计算出各梯形面积,然后累加得出全断面面积。

A、竖向B、水平C、与断面垂直D、与断面斜交正确答案:A10、单选地下水位监测通常在测井中实施,手工法测地下水位时,用布卷尺、钢卷尺、测绳等测具测量()至地下水水面竖直距离,()高程减去该距离即为地下水位。

水文学原理(4-5章)

水文学原理(4-5章)

a 2 t
)
z y y0erfc ( ) 2 Dt
z 2 Dt
y y0erfc( )
2

e

2
d
问题求解(续)
得到原问题的解为: ( z, t ) i
2( s i )

e

2
d
f p V | z 0 ( D ) z 0 ( D ) z 0 z z (D ( s i )
???zkzkzykyxkxt?????????????????????????zkzkzykyxkxt????????????????????????????????????????三非饱和水流的基本微分方程续zkzkzykyxkxt?????????????????????????????????????????d扩散系数?d?dkdddddd????????????????????????????z??????zzyyxxt?水平方向
二、土壤水分的存在形式
土粒分子从空气中吸附的水分。约几个分子厚度,为紧束缚 水,与水文现象关系不大。
薄膜水
吸湿水外面,土粒剩余分子力所吸持的水分。为受束缚水。
毛管水
a)
支持毛管水——地下水面以上受毛管力支持而存在于土壤孔 隙中的水分。
b)
毛管悬着水——受毛管力支持而悬吊于土壤孔隙中的水分。
第三节
重力水
p= e/(1+e)
第二节
1.
土壤含水量
重量含水量()
同一土样中水分重量占干土重量的百分比。
=(Ww / Ws)*100%
2.
体积含水量()
同一土样中水分体积占总体积的百分比。 = (Vw /V ) *100%

中国水文志(第五篇)

中国水文志(第五篇)

第五篇水文情报与预报水文情报预报是及时掌握、传递雨情水情信息,分析展示已出现的水文情势和预报未来水文情势变化的应用科学技术,是现代水文学的重要组成部分。

水文情报预报是防洪抗旱斗争、水资源调度决策和水环境保护的科学依据,是一项适应自然减免灾害的非工程措施,是为水利水电建设和社会各个经济部门服务的一项基本工作。

中国水文情报预报工作是在为防汛抗旱斗争、水利水电建设和各个经济部门服务中产生和逐步发展起来的。

由于防治水害、兴修水利的需要,古代中国就重视雨情水情测报。

向上级报告雨情的记载最早见于秦代(公元前221~前206年)竹简《秦律十八种》。

汉代《后汉书》(公元25~220年期间的史书)也记有规定测报降雨量的制度。

明万历元年(1573年)开始在黄河上建立报汛制度,以快马向下游传递水情,每三十里为一站,日夜不停。

清光绪十四年(1888年)中国在黄河下游开始用电报报送水情。

中国水文情报工作虽然开始较早,但1949年以前一直发展缓慢。

20世纪30年代仅黄河、长江、淮河及珠江有少数报汛站,日本侵华战争期间使报汛工作受到很大削弱。

中华人民共和国成立前夕,全国接管的水文测站仅有353处,其中水文站为148处,报汛站数量更少。

中华人民共和国成立以后,自1950年起,由政务院组建中央防汛(抗旱)总指挥部(简称中央防总),其办事机构设在水利(电力)部内。

而水利(电力)部水文局及以后的水司(下设水文处,1972~1975年)、水利调度研究所(1976~1977年)、水文水利管理司(下设预报调度处,1 978年)、工程管理局(下设水利调度中心筹备处,1979~1980年)、水文水利调度中心(1981~1990年)则承担全国各主要江河的水文情报预报工作,成为中央(国家)防总的办事机构之一。

1 949年以后,中国的水情站网得到蓬勃而稳定的发展,50年代发展最快,60年代和70年代增势趋缓,而至80年代逐渐趋于稳定。

据统计,到1990年全国有报汛站8604处,其中向国家防总(1 988年中央防总改名为国家防总)办公室报汛的为1871处,较50年代初向中央防总报汛站数(78处)增加2 3倍。

5位素水文学-第2讲-水同位素变化-2011版本

5位素水文学-第2讲-水同位素变化-2011版本

中国科学院研究生院,同位素水文学课程教学用,庞忠和, z.pang@,
Rayleigh fractionation formula

A major role was attributed to the phase transitions of water, namely between ice/liquid/vapour, respectively.
J.R. Gat
水循环中的稳定同位素分馏
1. 2. 3.
Rayleigh fractionation Meteoric Water Lines d-excess parameter

The inception, the role that these classical concepts of isotope hydrology played in the evolution of the discipline and how they have stood the test of time…
fundamental labelling...
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中国科学院研究生院,同位素水文学课程教学用,庞忠和, z.pang@,
天然物质中的氧同位素分馏
中国科学院研究生院,同位素水文学课程教学用,庞忠和, z.pang@,
中国科学院研究生院,同位素水文学课程教学用,庞忠和, z.pang@,
中国科学院研究生院,同位素水文学课程教学用,庞忠和, z.pang@,

第五章 设计年径流量的计算(水文与水资源学实验指导)

第五章  设计年径流量的计算(水文与水资源学实验指导)

5.2.2有短期实测资料时正常年径流量的计算
甲、乙两站各年实测年平均流量如表(单位:m3/s)
5-1
5.2.2有短期实测资料时正常年径流量的计算

解:首先用两站同期实测资料(1956—1959 年、1964—1966年)点绘相关图.
可见,两站相关点据密集,可通过相关点群中心 定一条单一曲线,乙站缺测资料年份即可用此相 关线插补和外延,最后可得20年资料。计算20年 的算术平均值即为乙站正常年径流量;成果见表
第一节 概述


河川径流在时间上的变化过程有一个以年为周期 循环的特性。这样,我们就可以用年为单位分析 每年的径流总量以及径流的年际与年内分配情况, 掌握它们的变化规律,用于预估未来各种情况下 的变化情势。 在水文计算中,因计算的需要,通常不是按日历 年度划分年度,而是按照水文现象的循环周期划 分水文年或水利年。

第二节 正常年径流量的计算

根据观测资料的长短或有无,正常年径流 量的推算方法有三种:有长期实测资料, 有短期实测资料和无实测资料。
5.2.1有长期实测资料时正常年径流量的计算

有长期实测资料的含意是:实测系列足够长,具 有一定的代表性,由它计算的多年平均值基本上 趋于稳定。由于各个流域的特性不同,其平均值 趋于稳定所需的时间也是不会相同。对于那些年 径流的变差系数Cv变化较大的河流,所需观测系 列要长一些,反之则短些。

第一节 正常年径流量的计算

显然,正常年径流量是反映河流在天然情况下所 蕴藏的水资源,是河川径流的重要特征值。在气 候及下垫面条件基本稳定的情况下,可以根据过 去长期的实测年径流量,计算多年平均年径流量 来代替正常年径流量。
但是正常年径流量的稳定性不能理解为不变性, 因为流域内没有固定不变的因素。气候、下垫面 条件、地质年代的变化相对缓慢,可以不用考虑, 但是大规模的人类活动,特别是对下垫面条件的 改变将使正常年径流量发生显著变化。
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(一)水位

水位变化的资料整理、直观表示方法
——水位过程线与水位历时曲线
(1)水位过程线: 指水位随时间(日、月、年)变化的曲线。
绘制方法:以水位为纵坐标,时间为横坐标,按 时间顺序将观测水位值点绘,并连接成曲线。
意义:可分析水位随时间变化的规律,能 直接找出特征水位(如最高水位和最低水位) 的高度和出现的日期。
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(三) 流量

(2)年际变化(多年变化)
•多水年(丰水年)、平水年、少水年(枯水年)
——雨水补给的河流表现明显 河流各年径流的丰枯情况,可按照一定的年径流保证 率(P也称累积频率)来划分,通常:
P<25% 为丰水年; P>75% 为枯水年; 25% <P<75% 为平水年。
反映河流水文情势及其变化的因子。 主要包括水位、流速、流量、泥沙、水化 学、水温和冰情等。
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(一)水位

水位即水面位置或水面高程
河流水位是指河流某处的水面相对于某一基面的高度。 a\ 绝对基面(标准基面): 某一河口(海滨地点)的多年平均海平 面。 我国统一采用青岛黄海平均海平面作为绝对 基面。 b\ 测站基面: 为便于记录和计算,某水文站可取其最枯季 节水位以下0.5-1.0米处作为零点。但统一整理 流域资料时应换算为标准基面。 绝对基面起算水位=测站基面高程+测站基面起算水位 Company Logo

逐时流量过程线主要用 于分析洪水变化过程。 逐日流量过程线是用来 研究河流在一年内流量 的变化过程,以日期(时 间)为横坐标,日平均流 量为纵坐标。
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(三) 流量

3、水位-流量关系曲线
河流水位的变化,从本质上看是
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第二章 河流
§2—1 §2—2 §2—3 §2—4 §2—5 §2—6 §2—7
水 文 ) 学 (River
河流、水系与流域 河流的水情要素 河流的补给 hydrology 河川径流 河流的分类 河流的利用与改造 河流与自然地理环境的 相互关系
城 环 学 院
2012-2013(2)
在河流水文研究中,通常用到各种特征水位值。 最高水位与最低水位:最高水位指研究时段内水位最高
值,有日最高、月最高、历年最高值等。主要用于防洪。
平均水位:指研究时段内的水位平均值,有日、月、年、多
年平均水位。
平均最高水位与平均最低水位:指历年最高水位的平
均值和历年最低水位的平均值。
中水位:指研究时段内,水位历时曲线上历时为50%的水位。
●影响Cv值的因素: 年径流量、补给类型、流域面积 年径流量较大的地区,Cv值较小;以 降雨补给为主的河流Cv值较大;冰雪融水 补给或地下水补给的河流Cv值较小;流域 面积大的河流Cv值小于流域面积小的河流。
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年际变化幅度指标之:
◆年际极值比
即:多年最大年径流量与多年最小年径流量的比值。
Cv值越大的河流,年际极值比也越大。
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(四) 河流泥沙

1、定义: 河流泥沙是指组成河床的和随水流运 动的矿物、岩石固体颗粒。 随水流运动的泥沙也称固体径流。
河流泥沙对河流的水情及河流的变迁、水利工程 设计与运行有着重大的影响。(思考)
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径流年内分配不均匀系数
2
Cvy =
Ki 1 i =1 K 12
12
Ki为某月径流占 年总径流的百分 比, K 为各月平 均占全年的百分 比。
Cvy是反映径流季节分配不均匀的指标。 Cvy越大, 表明年内分配越不均匀,各月径流量相差越悬殊。
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(三) 流量

2、流量过程线
流量过程线:是流量随时间变化过程的曲线。 其绘制方法,是以纵坐标为流量Q,以横坐标 为时间t,按实测资料和时间顺序点绘而成的曲 线,便是流量过程线。

Q
流量过程线的主要作用是:可反映测站以上流 域的径流变化规律;分析流量过程线,相当于 对一个流域特征的综合分析研究;根据流量过 3 m /s 程线计算某一时段的径流总量和平均流量。
最大流量与最小流量:某时段时内流量最大与最小值
平均流量
Q
:某时段时内的平均流量(m3/s)
有月平均流量、季节平均流量、年平均流量、多年平均流 量(正常径流量)。用算术平均法求得。
河段径流总量W: 某时段时内(通常指一年内)通过某过水断 面的总水量(m3、亿m3)。
W = Qt
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保证率P (累积频率) :
表示在多年径流数值系列中,等于或大于某流 量可能出现的机会。它在水利工程设计中被广泛应 用,但由于频率这一概念比较抽象,为通俗易懂, 常用“重现期”来代替“保证率(累积频率)P”。
重现期T:表示某流量平均多少年出现一
次,如“百年一遇”、“千年一遇”等。
当P ≦ 50% 时, T = 1/P 当 P ≧ 50%时, T = 1/1-P

年际变化幅度指标之:
◆离差系数Cv(变差系数、离势系数)——
2 ( x x ) i i =1 n
Cv =
n 1 x
=

i =1
n
K i 1
n 1
2
式中,n为观测资料数列的年数 ,xi为某 年的平均径流量,x 为多年平均径流量。
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V =C RI
V为断面平均流速,R为水力半径,I为水面比降 ,
C为谢才系数,它与河槽粗糙系数n有关:
1 16 C= R n
——曼宁公式
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(二)流速

基于不同流速的水流运动状态:
• 层流:在薄层水流或流速极其缓慢时,水质点运动轨迹(流 线)彼此不相混杂、保持平行的一种水流 。 • 紊流:在流速较大的情况下,水质点运动的速度和方向不断 变化,呈跳动状态,流线混杂,也称水流的脉动现象。 • 环流:水质点作螺旋形的运动,在过水断面上投影为环状。 •涡流:河流中水质点聚合成大小不一的水团作旋转运动的现象
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(二)流速

流速的测与算:
*实测 流速仪法 浮标法
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(二)流速

天然河道中平均流速的计算
◆谢才公式(计算)
1796年法国学者谢才(Chezy)总结了大量明 渠均匀流的原型观测资料后,得到流速计算公式:
顺流而下走中间
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(三) 流量

1、流量概念 流量是指单位时间内通过某过水断面的水量体积。 常用Q表示,单位是m3/s。它可用下式表示:
Q= Av
式中:Q为流量(m3/s);A为过水断面积(m2);v为 流速(m/s)。 流量是河流的最重要特征。为了便于进行水文分析, 常把测得的流量资料绘成曲线图。常用的有流量过程 线和水位——流量关系曲线。
如一年逐日水位中的中水位,是指有半数日期高于此值,又有半 数日期低于此值的水位。 此外,在防汛工作中,水利部门常根据防洪防汛工作需要,设有
防汛水位、警戒水位与保证水位等。
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(二)流速

指河流中水质点在单位时间内移动的距离。 (单位是m/s)
河流流量的变化,流量增大,水 位升高;流量减小,水位降低。 因此,水位变化实质上是流量变 化的外部反映和表现;另一方面,
流量大小可以通过水位高低反映
出来,即二者呈某种函数关系 Q=f(H),水位升高,流量增大。
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(三) 流量

4、流量特征指标 瞬时流量Q:某时刻的流量(m3/s)
1 2 3 7 13 18 15 2 1 1.6 3.2 4.8 11.3 21 29.1 24.2 3.2 1.6 1.6 4.8 9.7 21.0 41.9 71.0 95.2 98.4 100
合计
62
100
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**保证率P与重现期T

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(一)水位

(2)水位历时曲线: 表示一年中等于和大于某一水位所出现 的累积天数(历时)的曲线。
意义:可从图上分析出一年内超过某一 水位出现的总天数。这对航运、灌溉、防 汛、引水工程设计等都有重要的意义。
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(一)水位

◆相应水位关系曲线:
是指在同一涨落水期间,上下游站位相相同的水位。
意义:可用它进行短期水文预报;校验上下游水 位观测结果;用已知站水位插补缺测站水位记录。
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★特征水位

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**某水文站多年(62年)径流频率计算表

年径流量
(m3/s)
2300~2101 2100~1901 1900~1701 1700~1501 1500~1301 1300~1101 1100~901 900~701 700~500
组内出现 各组频率(%) 累积频率(保证率) P 次数
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(二)流速

河道横断面上流速的分布:
畅流期河道整个过水断面上流速分布规律是: 河面大于河底,中泓大于两岸。
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逆 水 行 舟 靠 岸 边
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(三) 流量

5、河流流量的时间变化 :
(1)年(内)变化(季节变化):(P118—119)
全年有汛期、平水期、枯水期之别 ,多见于冰雪融水 补给的河流和雨水补给的河流。 •汛(丰水)期:处于较高水位,季节流量可占全年的 50%-70%。我国主要出现在夏季,称为夏汛。有些河流 除了夏汛,还有春汛(桃花汛)。 •平水期:处于中常水位。我国大多出现在秋季,其次, 春季也是平水期。 •枯水期:处于低水位。季节流量不及全年的5%-10%。我 国一般出现在冬春季,北方河水主要依靠地下水补给。
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