第七章-设计年径流分析及径流随机模拟报告
工程水文学教学大纲
《工程水文学》教学大纲课程编号：L265009 课程类别：专业限选课学分数： 1 学时数：16适用专业：土木工程应修基础课程：《水力学》、《高等数学》一、本课程的地位和作用本课程是土木工程专业技术平台课程中的一门专业限选课程。
它是一门阐述和运用水文规律、开发和发挥工程效益的学科。
主要介绍在水循环从降水到径流过程中，关于地面径流的形成、观测，以及对土木工程建筑物的影响。
二、本课程的教学目标本课程的教学目的，是使土木工程专业学生，了解自然界中水的运行变化与河川径流的关系，具有分析计算河渠设计流量和确定过水建筑物孔径等的设计知识。
三、课程内容和基本要求第一章绪论1、教学基本要求掌握水文学的概念，了解工程水文学的研究方法及水文学的发展。
2、教学内容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二章水文循环与径流形成1、教学基本要求了解水文循环与水量平衡的概念及河流与流域、河流基本特征、径流的形成；泥沙运动与河床演变、造床流量与河相的关系。
2、教学内容第一节水文循环与水量平衡第二节河流与流域第三节降水第四节土壤水、下渗与地下水第五节蒸散发第六节径流第三章水文信息采集与处理1、教学基本要求了解测站与站网的概念，熟悉水位、流量及泥沙观测及水质检测，掌握水文数据处理。
2、教学内容第一节测站与站网第二节水位观测第三节流量测验第四节泥沙测验与计算第五节水质监测第六节水文调查与水文遥感第七节水文数据处理第四章流域产汇流计算1、教学基本要求掌握土的成因类型、土的工程地质性质、土的工程分类及特殊土的工程地质性质2、教学内容第一节降雨径流要素计算第二节流域产流分析第三节产流计算第四节流域汇流计算第五章水文预报1、教学基本要求了解水文预报在各个不通阶段的预报方法2、教学内容第一节概述第二节短期洪水预报第三节洪水实时预报方法第四节水文预报精度评定第五节中长期水文预报简介第六节施工水文预报第六章水文模型1、教学基本要求了解水文模型的概念，熟悉水文系统理论模型及水文概念性模型2、教学内容第一节概述第二节水文系统理论模型第三节水文概念性模型第七章水文统计1、教学基本要求了解水文统计的概念，熟悉随机变量及概率分布，掌握水文统计的方法。
课程设计设计年径流
课程设计设计年径流一、教学目标本课程的教学目标是让同学们掌握年径流的基本概念、计算方法和应用，理解年径流在水资源管理、水文预报和环境保护等领域的重要性。
通过本课程的学习，同学们能够：1.描述年径流的定义、计算方法和影响因素。
2.运用年径流的概念分析和解决实际问题。
3.掌握年径流的观测、分析和预报技术。
4.了解我国年径流的分布特点和趋势。
5.认识到年径流研究对水资源管理和环境保护的重要性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.年径流的基本概念：包括年径流的定义、计算方法和影响因素。
2.年径流的观测与分析：包括年径流的观测方法、数据处理和分析技术。
3.年径流的预报与模拟：包括年径流预报的方法、模型构建和应用。
4.我国年径流的分布与趋势：包括我国年径流的时空分布特点、变化趋势和影响因素。
5.年径流在水资源管理和环境保护中的应用：包括水资源评价、水资源规划和水环境保护等方面。
三、教学方法为了提高同学们的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：通过讲解年径流的基本概念、原理和方法，使同学们掌握相关知识。
2.案例分析法：分析实际案例，让同学们了解年径流在实际应用中的重要性。
3.实验法：同学们进行年径流观测实验，提高同学们的实践操作能力。
4.讨论法：同学们就年径流相关问题进行讨论，培养同学们的思维能力和团队合作精神。
四、教学资源本课程将利用多种教学资源，包括：1.教材：选用权威、实用的教材，为同学们提供系统的学习资料。
2.参考书：推荐同学们阅读相关参考书籍，丰富知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高同学们的学习兴趣。
4.实验设备：提供相应的实验设备，保证同学们能够顺利进行实验操作。
5.网络资源：引导同学们查阅相关网络资源，了解年径流的最新研究动态。
五、教学评估为了全面、客观地评估同学们在本课程学习过程中的表现和成果，我们将采用多种评估方式，包括：1.平时表现：通过课堂参与、提问、回答问题等环节，评估同学们的学习态度和积极性。
工程水文学 设计年径流及枯水径流
1961~196214.70 17.70 19.80 30.40 5.20 4.87 9.10 3.46 3.42 2.92 2.48 1.62 9.64 3 7.02 1.98
1962~196312.90 15.70 41.60 50.70 19.40 10.40 7.48 2.97 5.30 2.67 1.79 1.80 14.39 3 6.26 2.74
月平均流量(m3/s)
均流
量
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 (m3/s)
1958~195916.50 22.00 43.00 17.70 4.63 2.46 4.02 4.84 1.98 2.47 1.87 21.60 11.92
1959~1960 7.25 8.69 16.30 26.10 7.15 7.50 6.81 1.86 2.67 2.73 4.20 2.03 7.77
1966~1967 9.52 29.00 13.50 25.40 25.40 3.58 2.67 2.23 1.93 2.76 1.41 5.30 10.23
1967~196813.00 17.90 33.20 43.00 10.50 3.58 1.67 1.57 1.82 1.42 1.21 2.36 10.94
长短系列对比法示意图
有长期实测资料情况下，根据 调节计算 所需 资料的具体不同又分 三种情况：
①设计年、月径流量系列 （长系列操作法 ） ②实际代表年年、月径流量 （小型灌溉工程 ） ③设计代表年年径流量及年内分配计算（中小
型水利工程）
二、设计年、月径流量系列的选取
适用于调节计算中的 长系列操作法 。
1、 可靠性 测验和整编的正确性。 2、一致性 资料是否来自同一气候、下垫面条件。常用 分 项调查法、降雨径流模式法、蒸发差值法 修正还 原。 3、代表性 样本分布参数与总体参数分布参数接近程度 。一般 系列越长，代表性越好。
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。
第七章-设计年径流分析及径流随机模拟报告
年径流量年际之间的变化以随机性为主，年与年之间差别
较大。一般：
K丰
Q丰 Q
2-3
K枯
Q枯丰 Q
0.1- 0.2
（2）具有以年为周期的汛期和枯季交替变化规律
国内主要河流，一般都由水量丰的汛期和水量少的枯 水期这两种水量组成，与一年之中的气候相对应，但各年 汛期的起止时间、历时、水量大小又都具有随机性，并不 是各年都一致。
P W入 E
受气象因素影响 受下垫面因素影响
R：年径流深；W出
R
P：年降水量；
E：年蒸发量；
Q：时段始末流域蓄水量变化量；
W：时段内与外流域的交换水量。
气候因素的影响：年降水量、年蒸发量等 下垫面因素的影响：地形、地貌、土壤、植被、湖泊、
流域大小及形态等
人类活动的影响 ：跨流域调水、修建水库、土地利用、
实测径流系列经过审查和分析后，再按照水利年构成一个 新的年、月径流系列，并从中选出代表段的年月径流系列。
丰水年、平水年、枯水年、一个或几个完整的调节周期
代 表 段 包
括 代表段的年径流均值、离散系数
三、实际代表年的年、月径流量 实际年法是从实测年、月径流量系列中，选出一个或几个
实际年作为设计代表年，用其年径流分配过程直接与相应的用 水过程相配合进行调节计算，求出调节库容，确定工程规模。
在年内各月(或旬)的分配称设计年径流的年内分配。 将年径流量看作为简单独立随机变量，则实测年径流量系
列为年径流量总体的一个随机样本，而未来工程运行期间的年 径流量系列也是总体的一部分。因此，可以由以往 n 年实测年 径流系列求得的分布函数（频率曲线）推断总体分布，并作为 未来工程运行期间年径流量的分布函数。
生产用水、生活用水、生态用水等。
第七章设计年径流及其年内分配-PPT课件
§7.2.3 人类活动
直接影响 间接影响
直接影响：跨流域引水直接减少（或增加）本流域的 年径流量。 间接影响：修水库、塘堰等水利工程，旱地改水田，
坡地改梯田，植树造林，种植牧草等措施，改变下垫
转化关系
Q W /T
R WF /
M Q/ F
年径流变化特性
（1）地理分布不均
（2）年内变化 （3）年际变化
洪水期（汛期）
枯水期
丰水年
平水年 枯水年
Q (2 ~ 3 ) Q 0 丰
Q平 Q0
Q ( 0 . 1 ~ 0 . 2 ) Q 0 枯
丰水年组 枯水年组
§7.1.2年径流分析计算的目的
§7.2.2 下垫面因素
流域下垫面因素包括地形、植被、土壤、地质、湖泊、 沼泽、流域大小等。这些因素主要从两方面影响年径 流量：
（1）通过流域蓄水量变化值影响年将流量的变化；
（2）通过对气候因素的影响间接地对年径流量发生 作用。 地 形 湖 泊
流域大小
地 形
（1）山地对气流的抬升和阻滞作用，使迎风坡降
§7.3.3 设计年径流量推测
(2)设计年径流的推求及年内分配
①根据审查分析后的长期实测径流量资料，按工程要 求确定计算时段，对各种时段径流量进行频率计算， 求出指定频率的各种时段的设计流量值； ②在实测径流资料中，按一定的原则选取各种代表年。 对灌溉工程只选枯水年做代表年，对水电工程一般 选丰水年、平水年、枯水年三个代表年；
下游站的径流量应等于上游站径流量加区间径流量
§7.3.2 水文资料的审查
工程水文学(判断)考试模拟题+参考答案
工程水文学（判断）考试模拟题+参考答案一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1、水文频率计算中配线时，增大 Cv 可以使频率曲线变陡。
[ ]A、正确B、错误正确答案：A2、在用同倍比放大法中，已求得洪峰放大倍比为 KQ 1.5 ，洪量放大倍比为 KW 1.2 ，则按峰放大后的洪量小于设计洪量，按量放大的洪峰大于设计洪峰。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B3、水文现象的变化，既有确定性又有随机性，因此，水文计算和水文预报中，应根据具体情况，采用成因分析法或数理统计法，或二者相结合的方法进行研究。
[ ]A、正确B、错误正确答案：A4、小流域与同一地区中等流域相比较，一般小流域的多年平均径流深Cv 值小。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B5、变差系数CV 是衡量系列相对离散程度的一个参数。
[ ]A、正确B、错误正确答案：A6、流域蒸发由流域的水面蒸发、土壤蒸发和植物蒸散发组成，因此，通常都采用分别实测这些数值来推求。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B7、当气压一定时，露点（Td）的高低只与空气中水汽含量有关。
[ ]A、正确B、错误正确答案：A8、在设计年径流分析计算中，若已知年径流频率曲线便可推求符合某一设计保证率的年径流量及年内分配过程。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B9、采用流域水量平衡法推求多年平均流域蒸发量，常常是一种行之有效的计算方法。
[ ]A、正确B、错误正确答案：A10、雨量筒可观测到一场降水的瞬时强度变化过程。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B11、干旱地区，降水量较少，年径流系数较小，从而使年径流量与年降水量关系不密切。
[ ]A、正确B、错误正确答案：A12、可能最大暴雨量即是可降水量的最大值。
[ ]A、正确B、错误正确答案：B13、在频率曲线上，频率 P 愈大，相应的设计值 xp 就愈小。
[ ]A、正确B、错误正确答案：A14、一场降雨洪水的径流深，为这场洪水流经流域出口断面的流域平均水深，常由实测的洪水资料来推求。
2023年水利类实习报告
2023年水利类实习报告2023年水利类实习报告1（一）实习时间：__月__日（二）实习地点：四川省富川县__镇（三）预习内容：水利水电工程是中国重要的基础设施和基础产业。
是以水利枢纽（水坝、水闸、水电站等）为主要对象，主要学习水利水电工程建设所必需的数学、力学和工程结构、水利水能经济计算等方面的基本理论和基本知识，掌握必要的工程设计方法、施工管理方法和科学研究方法，有水利水电工程及相关工程勘测、规划、设计、施工、科研和管理等方面的基本能力。
水力学是研究以水为代表的液体的宏观机械运动规律，及其在工程技术中的应用。
水力学包含水静力学和水动力学。
水静力学：研究液体静止或相对静止状态下的力学规律及其应用，探讨液体内部压强分布，液体对固体接触面的压力，液体对浮体和潜体的浮力及浮体的稳定性，以解决蓄水容器，输水管渠，挡水构筑物，沉浮于水中的构筑物，如水池、水箱、水管、闸门、堤坝、船舶等的静力荷载计算问题。
水动力学：研究液体运动状态下的力学规律及其应用，主要探讨管流、明渠流、堰流、孔口流、射流多孔介质渗流的流动规律，以及流速、流量、水深、压力、水工建筑物结构的计算，以解决给水排水、道路桥涵、农田排灌、水力发电、防洪除涝、河道整治及港口工程中的水力学问题。
工程水文学是水文学的一个分支，是为工程规划设计、施工建设及运行管理提供水文依据的一门科学，主要内容分为水文分析计算和水文预报两方面。
水文学的基本原理和方法，包含水文资料的收集与统计，设计洪水，流域分析计算，水质及水质评价。
水循环与径流形成；水文资料的观测、收集与处理；水文统计基本知识；文学知识河川径流，设计年径流及径流随机模拟；由流量资料推求设计洪水；流域产流、汇流计算；由暴雨资料推求设计洪水；排涝水文计算；水文预报；水文模型；古洪水与可能最大降水及可能最大洪水；水污染及水质模型；河流泥沙的测验及估算。
土力学是应用工程力学方法来研究土的力学性质的一门学科。
土力学的研究对象是与人类活动密切相关的土和土体，包含人工土体和自然土体，以及与土的力学性能密切相关的地下水。
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20 年1 01 月 20 年 01 3月 20 年5 01 月 20 年7 01 月 20 年 01 9 年 月 20 11 02 月 20 年1 02 月 20 年 02 3月 20 年5 02 月 20 年7 02 月 20 年 02 9 年 月 11 月
存在 “抽样误差” 其它条件相同时，样本容量越小，抽样误差愈大。 提高样本代表性的主要途径是增加样本容量。方法： ①插补延长； ②历史洪水调查； ③古洪水探测。。。 由于样本总体未知，故样本代表性的分析不能由自身 来评判。可以根据参证站样本的代表性来间接分析。
N
n n
参证站
设计站
二、设计年、月径流量系列选取 设计年径流是指相应于设计频率的年径流量，设计年径流 在年内各月(或旬)的分配称设计年径流的年内分配。 将年径流量看作为简单独立随机变量，则实测年径流量系 列为年径流量总体的一个随机样本，而未来工程运行期间的年 径流量系列也是总体的一部分。因此，可以由以往 n 年实测年 径流系列求得的分布函数（频率曲线）推断总体分布，并作为 未来工程运行期间年径流量的分布函数。 实测径流系列经过审查和分析后，再按照水利年构成一个 新的年、月径流系列，并从中选出代表段的年月径流系列。
7.2 具有长期实测资料时设计年径流计算
一、水文资料审查（“三性审查”）
1. 资料可靠性审查 主要审查由于人为或天然原因造成的资料错误或时空不合
理现象。审查的具体内容一般包括：
（1）水位资料的审查 了解水位基准面的情况，水尺零点高程有无变化，检查施 测断面有无变动。
水 准 基 面
测站基面（冻结基面） 不同的高程系统：黄海、废黄河、吴淞、珠江基面…
绝对基面
1956年后，56黄海基面；
1985年后，85黄海基面（又称85国家高程基准）。
(2) 水位流量关系的审查 水位流量关系的延长方法；历年水位流量关系的变化。 (3) 水量平衡审查 根据水量平衡原理，上游、区间和下游的水量应平衡。 例：贵州乌江渡水量平衡计算发现：
区间W区 乌江渡
W乌 W区 W江
生产用水、生活用水、生态用水等。
二、工程规模与来水用水及保证率关系
水利工程的规模是由来水与用水矛盾的大小和希望 解决矛盾的程度（即设计保证率）决定的。 三、水文设计主要任务
本章的主要任务是分析研究年径流的年际变化和年 内分配规律，为工程设计提供“来水”依据。 主要步骤包括： （1）选定保证率； （2）进行时段径流量的频率计算； （3）选择典型，进行径流量的年内分配。 按不同工程要求，又分为月分配、旬分配等。
P W入
E
受气象因素影响 受下垫面因素影响
R：年径流深； W出 P：年降水量； E：年蒸发量；
R
Q：时段始末流域蓄水量变化量； W：时段内与外流域的交换水量。
气候因素的影响：年降水量、年蒸发量等 下垫面因素的影响：地形、地貌、土壤、植被、湖泊、
流域大小及形态等
人类活动的影响 ：跨流域调水、修建水库、土地利用、
3、年径流变化的特性 （1）年际之间变化剧烈
年径流量年际之间的变化以随机性为主，年与年之间差别 较大。一般：
K丰 K枯
Q丰
Q Q枯丰 Q
2-3 0.1 - 0.2
（2）具有以年为周期的汛期和枯季交替变化规律
国内主要河流，一般都由水量丰的汛期和水量少的枯 水期这两种水量组成，与一年之中的气候相对应，但各年 汛期的起止时间、历时、水量大小又都具有随机性，并不 是各年都一致。Fra bibliotek2001
长江宜昌站2001-2002年月平均流量过程
（3）连续的丰、枯水年组交替出现
在多年变化中有丰水年组和枯水年组交替出现的现象， 即又表现出长持续性变化的特点。
20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0
年平均流量（m 3 /s）
代 表 段 包 括
丰水年、平水年、枯水年、一个或几个完整的调节周期
代表段的年径流均值、离散系数
三、实际代表年的年、月径流量 实际年法是从实测年、月径流量系列中，选出一个或几个 实际年作为设计代表年，用其年径流分配过程直接与相应的用 水过程相配合进行调节计算，求出调节库容，确定工程规模。
了为止。但水文年鉴中是按日历年统计的。
2、水量表示法 (1）平均流量
W Q T
Q
W
T：一年的总时间（单位：s） W：一年内的总径流量（单位：m3）
t
T
（2）年径流深：某断面一年内的径流总量平铺到断面以 上集水面积上所达到的 深度(mm)。 R=W/(1000.A)
A：断面以上集水面积(单位：km2)
1878 1886 1894 1902 1910 1918 1926 1934 1942 1950 1958 1966 1974 1982 1990 1998
年份
长江宜昌站年平均流量过程
3. 影响年径流的因素
分析影响年径流的因素，可以从流域水量平衡方程 着手，以年为时段的水量平衡方程为： R=P-E+Q+W
第七章 设计年径流分析及随机模拟
annual design runoff analysis & stochastic modeling
7.1 概述
一、年径流的变化特性
1. 定义：在一个年度内，通过河流出口断面的水量，叫做该 断面以上流域的年径流量。 年度：在水文计算中多指水文年，而不是日历年。所谓水文 年是从每年雨季或融雪河水上涨的汛期开始，到次年枯水期终
检查资料是否一致？ No 进行资料一致性修正 Yes Ok
不一致原因: 上游修建水库蓄水、泄水，改变了原天然径
流过程；大洪水情况下分洪或发生决口、溃堤。。。
分析方法：水量平衡原理修正；降雨径流相关法修正。。。
3. 代表性审查
代表性是指样本与总体接近的程度。
无限总体
有限样本x1, x2, …, xn
江界河
原因：经核查发现，江界河浮标系数 Kf 采用的是0.85， 而应采用0.9-1.0。
2.一致性审查
为什么要进行资料的一致性审查？
目前国内外：水文计算采用纯随机模型！！
要求样本： 独立（Independent） 同分布（Identical Distribution）
即样本独立随机抽自同一总体。 一致性审查的目的：为了使计算样本服从同一总体。