工程水文学第一章 绪论
第1章 绪论(水文)
1.2水文现象及其研究方法
1.2.1水文现象及其基本规律 （1)水文现象的确定性规律 水文现象同其他自然现象一样，具有必然性和偶然性两方面，在水文学中通常称必然性为
确定性，称偶然性为随机性。 河流每年都有洪水期和枯水的周期性交替；冰雪水源河流具有以日为周期的水量变化。产
01 水资源及其开发利用 02 水文学现象及其研究方法 03 课程主要任务与内容
PART 01
水资源及其开发利用
1.1水资源的涵义及特点
1.1.1水资源的涵义及特点 水资源是一种自然资源，是人类赖以生存和发展不可替代的一种资源。各时期对水资源的
含义存在着不同的见解，2012年联合国教科文组织和世界气象组织共同给出了水资源的涵义： “水资源是指可供利用或有可能被利用的水源，这个水源具有足够的数量和合适的质量，并满 足某一地方在一段时间内具体利用的需求”。
1.1水资源的涵义及特点
1.1.3我国水资源状况 据预测，2030年中国人口将达到16亿，届时人均水资源量仅有1750 m³ 。在充分考虑节
水情况下，预计用水总量为7000亿至8000亿m³ ，要求供水能力比现在增长1300亿至2300亿 m³ ，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，水资源开发难度极大。
1.1水资源的涵义及特点
1.1.2水资源的开发利用 水资源是一种动态资源，其特点主要表现为循环性、多用途性、有限性、分布的不均匀性
和利害两重性。人们在长期的生产、生活过程中，为了自身和环境的需要在不断地认识和开发 利用水资源，其开发利用包括兴水利、除水害和保护水环境。
兴水利主要指农田灌溉、水力发电、城乡给排水、水产养殖、航运等； 除水害主要是防止洪水泛滥成灾； 保护水环境主要是防治水污染，维护生态平衡，为子孙后代的可持续利用和发展留一片绿 水青山。
工程水文学 第一章
水文气象学
按圈层分布
地表水文学
地下水文学
按地球表面分布 按理论基础与应用
海洋水文学 陆地水文学
水文学原理 应用水文学
水文学原理研究水文循环、水流 运动及与之相关的溶质输移转化 机制理论。
工程水文学 农业水文学 土壤水文学
森林水文学
城市水文学
二、水文现象
地球上的水只要受太阳辐射和地心引力两种作用而 不停地运动，其表现形式为：降水、蒸发、下渗、径
工程水文学
主要内容
u 第一章 绪论 u 第二章 水文循环与径流的形成 u 第三章 水文信息采集与处理 u 第四章 流域产汇流计算 u 第五章 水文预报 u 第六章 水文统计 u 第七章 设计年径流 u 第八章 由流量资料推求设计洪水 u 第九章由暴雨资料推求设计洪水 u 第十章 可能最大降水/可能最大洪水 u 第十一章 河流泥沙分析计算
第一章 绪论
第一节 水文学 第二节 工程水文学的研究方法 第三节 水文学的发展
第一节 水文学
水，以其善下而润万物，以其三态之变 而求创新，以其生态而绵延，以其汇聚而 纳团结。
故，上善若水！
第一节 水文学
水文学（hydrology）是地球物理学和自然物理学的
分支学科。研究地球上水的性质、分布、循环、运动变 化规律及其与地球环境，人类社会之间相互关，在重力作用下沿着一定方向
和路径流动的水流。
祁连山河川径流
第二节 工程水文学的研究方法
工程水文学的主要内容为水文测验、水文分析计算 和水文预报，其中水文预测与水文预报已成为一门独立 的学科，因此水文分析计算是工程水文学的主要内容。
一、工程水文学在工程建设与管理中的作用
与陆地上的水返回大气的唯一途径。
史上最全工程水文学知识点归纳
工程水文学第一章绪论工程水文学：水文学的一个重要分支,为工程规划设计、施工建设、运行管理提供水文依据的一门科学。
工程水文学基本内容：①水文资料收集、整理、刊布；②水文分析与计算——推求设计值；③水文预报——预报预见期内发生的预报预见期内发生的水文现象。
水资源：①狭义上:水资源是指人类在一定的经济技术条件下能够直接使用的淡水。
②广义的:水资源是指能够直接或间接使用的各种水和水中的物质，在社会生活中具有使用价值和经济价值的水都可称为水资源。
简言之，水资源是一种参与自然界水分循环，可恢复的动态资源。
在确定水资源定义时，要包括三个方面：①可恢复的动态资源，②参与自然界水分循环，③地球水圈中可以利用并且利用的具有资源价值的水。
水资源的复杂性表现为：①水的类型繁多，具有运动性;②用途广泛;③量与质在一定条件下可以改变;④开发利用受经济技术条件、社会条件和环境条件的制约。
水资源的特点：①水利和水害的两重性；②综合利用；③水资源的再生性；④水流的随机可变性；⑤水利资源的地区性和整体性；⑥某些意义的不可取代性。
我国水资源的特点：①总量不算少，但人均水量低；②地区上分布极不均匀；③与耕地、人口的分布不相匹配；④年内、年际变化大。
这些对我国水资源的开发利用是不利的。
水文研究的基本方法：①成因分析法；②数理统计法；③地理综合法。
第二章径流及径流形成过程径流：降水形成的，沿着流域地面和地下向河川、湖泊、水库、洼地等流动的水流。
径流形成过程：在流域中，从降水到达地面至水流汇集于流域出口断面的物理过程。
3为产流过程，后2为汇流过程）产流过程：降雨扣除损失成为净雨的过程。
净雨：降雨扣除损失后的雨量称为净雨，净雨和它形成的径流在数量上是相等的。
但二者的过程却完全不同，汇流阶段：净雨通过坡地、河网汇集到流域出口断面的过程，可细分为坡地汇流和河网汇流。
坡地汇流：坡面漫流+表层流径流+坡地地下汇流河网汇流：从支流到干流，从上游到下游，到流域出口断面的过程；第三章水文信息采集与处理水文测站：在流域内一定地点(或断面)按统一标准对所需要的水文要素作系统观测，以获取信息并进行处理为即时观测信息，这些指定的地点称为水文测站。
工程水文学重点
第一章：绪论1.水文学中使用的方法？在认识和掌握这些随机现象的规律以及预测其未来的发展进程时，通常需要应用概率论和梳理统计的方法来来进行研究。
我们要学会运用“实践、认识、再实践、在认识”这一认识客观世界的规律，去收集、整理、分析和统计各种水文现象，以便使我们的估计比较切合实际，尽量减少它与实际可能性之间的差异。
2.学习《工程水文学》的目的？了解水文现象的历史和预测其未来，因此必须冲跟认识到现场调查和收集积累资料的意义，以及运用历史唯物主义和辩证唯物主义的观点对资料进行分析处理的重要性。
第二章：河川水文基础知识1.河流的形成：降水扣除损失以后剩余的水体，在重力的作用下，经地面与地下沿着一定方向和路径流动，最初水流侵蚀地面，冲成沟壑，形成小溪。
许多小溪汇集呈小河，若干小河有汇合成大的江河，最后流入海洋或者内陆湖泊。
2.河流的分段：一般天然河流，按照河谷和河床情况，冲淤程度，水情变化等特点，分为河源、上游、中游、下游和河口五段。
河源是河流最初具有水流的地方，它可能是溪涧、泉水、冰川、湖泊或沼泽等。
上游是紧接河源的河段上段，多处于深山峡谷中，坡陡流急，河谷下切强烈，流浪小而水位涨落急剧，常有急滩或瀑布，河底纵断面多呈梯形。
中游是河流的中间段，两岸多丘陵，常有滩地，河床坡度较平缓，冲淤不明显。
下游是河流的下段，一般处于平原区，河槽宽阔，流量大，流速小，坡底缓，淤积明显，浅滩和河湾较多。
河口是河流流入海洋或湖泊的河段。
3.河流的基本特征：河流的基本特征一般用河流断面、河流长度及河流比降来描述。
4、流域：降水落到地面形成的径流，被高地、山岭分割而汇集到不同的河流中，汇集水流的同一区域成为某河流的流域。
概况地说，流域就是河流的集水区域。
流域特征：1)几何特征：主要指流域面积和流域形状。
2)自然地理特征：主要指流域的地理位置和地形。
5、分水线：分隔水流的高地、山岭的山脊线，就是相邻流域的分界线，呈分水线（或分水岭）。
1工程水文 第一章 概述
工 程 水 文
水文学与工程水文学 径流的形成要素 水文测验与水文资料 流域产汇流模型 水文预报 水文统计 设计年径流 设计洪水
研究对象和研究内容：地球水体 水资源 水利应用 研究方法 学科发展
水圈水体（淡水2.5%）
1.7% 1.7%
96.6%
海洋 地下水 土壤水 冰川 湖泊 沼泽 河流 大气 生物
1935年马斯京根法洪水演进计算 1924年，P-III曲线分析方法，水文统计 1932年，谢尔曼单位过程线 水力学：水流能量方程，谢才公式，曼宁公式， 圣维南方程组
现代时期发展1950~
1975年美国全国水文资料库实现计算机联网 80年代美国4颗陆地卫星应用 50年代用同位素测验土壤水、流量、含沙量 水文数学模型完善精细、水资源系统分析 中国历史洪水调查解决资料短缺问题 泥沙、地下水、蒸发模型、水文实验 国际组织
我国水能蕴藏量第一
主要江河水资源
20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0
径流量 径流深 人均 水能
长江
黄河
松花江
珠江
全世界各种用途水的比例
8%
33% 59%
城市
工业
农业
水灾害
洪水、干旱 洪水：2000多年来，黄河决口1590次，改道 26次。素有“三年两决口、百年一改道”之称。 1950~2000年间，仍十分严重，因洪涝灾害死 亡26.3万人，倒塌房屋1.1亿间，累计受灾农 田47800万hm2。1990年代损失占gdp 2.3%。 干旱：600多座城市中，400多缺水，200多严 重缺水。年均损失粮食100~150亿kg。 水环境恶化：水体污染、水土流失。河床抬高。
工程水文学第一章-绪论
第一章 绪论
Ø 内 容：
1.1 水文学及其研究内容 1.2 水文学发展史 1.3 工程水文学在给排水工程中的作用 1.4 水文现象的特性及研究方法
Ø 重 点：
✓水文现象的表现形式 ✓水文循环的定义和分类 ✓水文现象的研究方法
水资源储量
96.53 %
0.94%
2.53%
海洋水 湖泊咸水和地下咸水 淡水
水多水少
水是载体和溶剂
Ø 水污染
流动的水具有能量
§1.1 水文学及其研究内容
一 水文学定义
研究自然界水的存在、分布、运动和循环变化规律， 水的物理、化学性质，以及水圈与大气圈、岩石圈、 生物圈的相互关系
作为水利学科的重要组成部分，主要研究水资源的 形成、分布、开发利用和保护，水旱灾害的形成、预 测预报、防治，以及水利工程和其他有关工程建设的 规划、设计、施工、管理中的水文水利计算技术
最活跃，地球可更 新淡水资源的主要
来源
1.74%
冰川 地下淡水 其他淡水
0.76% 湖泊淡水
土壤水
0.03%
大气水 0.001% 沼泽水
河水
生物水
Ø 水通过降水、下渗、径流、蒸发等水文现 象在大气圈、岩石圈、水圈和生物圈所构 成的地球系统中周而复始地运动，维持了 地球上多种多样的生命形态
但自然或人为的一些原因，使得全球范 围内出现了许多水问题，这些水问题给 人类甚至整个地球生态系统的发展带来 了极大威胁
工程水文学：研究水文学原理应用于工程实践的方 法，为给排水工程或其他有关工程的规划、设计、施 工、运行管理提供水文依据。主要包括水文计算、水 文预报和水利计算等内容
按研究对象分：河流、湖泊、冰川、河口、沼泽、 海洋、地下水水文学等；
工程水文学课件
文计算与水文预报都有预报的性质，但因预见期长短的不同而采用不同的方
法，水文预报通常只能预报几天的来水情况，此时必然性起主要作用，随着
预见期的增长，所研究的水文现象影响因素更为复杂，此时必然性退居次要
，偶然性增加，要求用统计的方法进行概率预报。概率预报不同于实时预报
布，从而得出工程规划设计所需要的设计水文特征值。
（3）地理综合法：根据气候要素及其他地理要素的地区分布特点
，分析受其影响的某些水文特征值的地区分布规律，一般用等值线图或地区
经验公式表示（如多年平均年径流深等值线图，洪水地区经验公式等）。利
用这些等值线图或经验公式，求出观测资料短缺地区的水文特征值。
有冷锋、暖锋之分。
天气（Weather）：某一时间某一地区的大气状态，这种大气状态是各种气
候要素的综合表现。
气象（Meteorology）：大气中的冷、热、干、湿、风、雨、雪、霜、雾、
雷电、光等各种物理状态和现象的总称。
气候（Climate）：某地区多年天气状况及变化特征的综合。
暴雨（Storm）：降雨强度和量均相当大的雨。1h内雨量等于或大于16mm，
水系（河系）（Water system）：由河流的干流和各级支流，流域内的湖泊
、沼泽或地下暗河形成彼此连接的一个系统。
河网密度（Drainge density）：流域内干支流总河长与流域面积的比。
河流（River）：在明渠中，受地表水和地下水补给，或受径流调节补给，
经常或间歇地沿着狭长的凹地或岩洞流动的水流。
工程水文学课件1
第一章 绪论
本章重点名词解释
工程水文学与水利计算——第一章绪论
工程水文学与水利计算——第一章绪论
一、绪论
水文学与水利计算是水利工程技术的重要分支，旨在研究水的变化规律、水量的流动特性及其影响因素，以及汇流的计算方法，为设计和研究
各种水利工程提供基础知识和技术指导。
本章将讲授水利计算的基本原理，包括水量平衡方程、共线水力学、河流流量计算以及水压计算的基础知识，以及更有用的水文学计算的一般方法。
1、水量平衡方程：水量平衡方程是水力学知识中的基本公式，用来
描述水体的流动规律，是水利工程中水力学计算的基础。
水量平衡方程可
以用来计算江河或地下水的流量、残余量、深度和速度，也可以用来分析
地下水的空间分布。
2、共线水力学：共线水力学是研究汇流计算的重要科学，是水文学
的一个重要分支。
该学科以水力学的基本方程为基础，利用均匀及非均匀
流场的基本理论，研究共线河段汇流机理，注重河流运动特性，是水利工
程设计的重要依据。
3、河流流量计算：河流流量计算是水文学中的重要内容，是水利工
程设计的基础。
河流流量计算分为计量流量计算和规划流量计算两大类，
分别用于计算河流其中一时期的流量，以及河流其中一时期内的长期平均
流量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
⑵ 施工阶段
提供施工期设计洪水及中、短期水文预报。
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）。
⑶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
2、工程水文学(Engineering Hydrology)：
工程水文学是应用水文知识于工程建设的一门 学科。主要内容包括水文计算和水文预报。
二、水文计算的任务 估算在规划设计阶段和施工运行期间可能出现的水 文设计特征值及其在时间和空间上的分布。
⑴规划设计阶段 提出作为工程设计依据的水文特征值。
第二节 水文现象基本规律及其研究方法
1. 水文现象的确定性规律
水文现象的发生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。
研究方法：成因分析法
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。
例： ①水文预报。 ②利用暴雨资料推求设计洪水。
例： ①多年平均降雨量等值线图、变差系数等值线图。 ②推求小流域设计洪水的经验公式。
4、课程内容及要求
⑴内容
⑵要求 ①熟练应用计算器 ②熟练应用Excel
工程水文学第一章 绪论
第一章 绪论 主要内容： 1 、工程水文学 2 、水文计算的任务 3 、水文现象的基本规律及其研究方法 4 、课程内容及要求
第一节 水文计算的研究内容
一、工程水文学(Engineering Hy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。
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。
研究方法：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。
例： ①设计年径流量推求。 ②根据流量资料推求设计洪水。
3. 水文现象的地区性规律
气候要素、地理要素具有地区性规律，水文现 象也具有地区性特点。
例如：我国河川径流量的分布受降雨量分布的 影响，呈现出自东南沿海向西北内陆逐渐减少的地 区性规律。它综合反映了确定性和随机性规律。
研究方法：地区综合法
根据气候要素和其它地理要素的地区性规律，可 以按地区研究某些水文特征值的地区变化规律，绘 制成等值线或建立地区经验公式，利用它们可以求 出资料短缺地区的水文特征值。