工程水文学
对工程水文学的认识和理解
对工程水文学的认识和理解工程水文学是研究水文现象对工程建设的影响及其利用的学科。
它是水文学的一个分支，是工程建设的一个重要组成部分。
在工程建设中，水文学的应用范围非常广泛，包括水资源开发利用、防洪减灾、水土保持、水生态保护等方面。
工程水文学的研究内容主要包括以下方面：1.水文观测和数据处理：水文观测是工程水文学研究的基础，通过对水文数据的采集、整理、处理和分析，可以为工程建设提供可靠的数据支持。
2.水文过程模拟：通过建立数学模型，对水文过程进行模拟和预测，为工程设计和管理提供科学依据。
3.水文风险评估：通过对水文风险的评估，确定工程建设中可能面临的水文灾害风险，采取相应的防护措施，以保障工程建设的安全和稳定。
4.工程水文设计：根据水文数据和模型预测结果，进行工程水文设计，包括水资源开发、灌溉、排水、防洪等方面。
5.工程水文管理：在工程建设的各个阶段，对工程水文进行管理和监测，及时发现和解决问题，保障工程建设的顺利进行。
工程水文学的研究方法主要包括实验研究、数学模型和现场观测等。
实验研究主要是在实验室或模拟场地进行，通过模拟不同水文条件下的水流变化，研究水文现象对工程建设的影响。
数学模型主要是建立数学方程来描述水文过程，通过模拟和预测水文变化，为工程设计和管理提供科学依据。
现场观测则是在实际工程建设中进行，通过对水文数据的实时监测和管理，及时发现和解决问题，保障工程建设的安全和稳定。
工程水文学的研究成果在实际工程建设中得到了广泛应用。
例如，在水资源开发利用中，通过工程水文学的研究和设计，可以更加科学地进行水资源规划和利用。
在防洪减灾方面，工程水文学的研究成果可以为防洪工程的设计和管理提供科学依据。
在水土保持和水生态保护方面，工程水文学的研究成果可以为生态工程的建设和维护提供科学依据。
工程水文学是工程建设的重要组成部分，其研究成果对实际工程建设具有重要的指导和推动作用。
未来，随着经济发展和社会进步，工程水文学的研究和应用将更加广泛和深入，为保障人类社会的可持续发展作出更大的贡献。
工程水文学知识点总结
工程水文学知识点总结
工程水文学是一门研究水文工程中的水文学现象、水文过程、地下水运动、水资源管理和水文水文工程的科学。
以下是工程水文学的一些主要知识点:
1. 基础概念:水文学是研究水文过程和水文水资源的学科,包括地下水、地表水、河流湖泊、海洋等水文水资源。
工程水文学是在此基础上进行应用和研究的学科,主要包括水文工程、水资源管理、水文水文工程等。
2. 水文过程:水文过程是指水流、降水、蒸发、土壤的水分输移和分布等过程。
这些过程会影响水文水资源的利用和管理,因此需要对其进行研究。
3. 地下水运动:地下水是指水下的地质水,包括地下水的地质条件、地下径流、地下水的输移和分布等。
地下水运动是工程水文学中非常重要的一部分,因为地下水是水资源中的重要组成部分,也是各种工程的基础。
4. 地表水和河流湖泊:地表水和河流湖泊也是工程水文学中非常重要的一部分。
地表水和河流湖泊的水位、流量、含沙量等水文现象是工程水文学的研究内容。
5. 水文水文工程:水文水文工程是指进行水文水资源管理和利用的各种工程,包括水文站、水文预报、水文监测、水资源论证、河道治理、泵站建设等。
这些工程对于保障水资源的利用和管理至关重要。
6. 数值模拟:工程水文学中的数值模拟是非常重要的一部分。
数值模拟可以帮助研究人员模拟各种水文过程和水文水资源的变化,进而进行分析和预测。
7. 应用:工程水文学的应用包括水文预报、水资源管理、水文站设置、河道治理、泵站建设等。
这些应用对于工程水文学的研究和应用至关重要。
工程水文学
四、现代水文学时期（1950年后） 现代水文学时期（1950年后） 年后
随着计算机、遥感等高新技术的应用， 随着计算机、遥感等高新技术的应用， 使水文学发展进入了一个新时代， 使水文学发展进入了一个新时代，流域数 学模型、水资源学、水环境学、 学模型、水资源学、水环境学、随机水文 学相继形成。
1.4
二、奠基时期（1400～1900年） 奠基时期（1400～1900年
该时期， 该时期，西欧的产业革命促进了水利事业 的发展，在水文观测方面， 的发展，在水文观测方面，发明制造了雨 量器、蒸发器、流速仪等， 量器、蒸发器、流速仪等，系统的水文测 验为水文定量计算及预报奠定了坚实基础。 验为水文定量计算及预报奠定了坚实基础。
这一时期中国的水文知识居于世界领先 地位， 2000年前建成的都江堰 年前建成的都江堰， 地位，如2000年前建成的都江堰，至今仍在 发挥巨大作用， 发挥巨大作用，其中就体现着成功的水文知 又如527年的《水经注》 527年的 识；又如527年的《水经注》，是早于欧洲 1000多年的水文地理巨著 公元前239 多年的水文地理巨著； 239年的 1000多年的水文地理巨著；公元前239年的 吕氏春秋》最先提出水文循环的概念。 《吕氏春秋》最先提出水文循环的概念。
本章小结：
⑴明确水文学概念 ⑵理解水文学在水利工程的规划任务和作 用 了解其在水利工程的规划设计中的作用， ⑶了解其在水利工程的规划设计中的作用， 掌握水文的特性 重点难点：认识倒水文现象的随机性、 ⑷重点难点：认识倒水文现象的随机性、 规律性和地区性。 规律性和地区性。
工程水文及水利计算的总导
工程在规划设计期间，对河流洪水量 的估算直接关系到工程规模和投资的大小； 在施工期间，施工期设计洪水的估算则关 系到工程的安全性和经济性；运行管理期 间，根据水文预报进行径流调节，充分利 用水库的调节功能，拦蓄洪水变害为利， 确保工程的本身的安全性和下游人民的生 命与财产安全。工程水文学对在流域内规 划设计施工运营管理各种水工程，具有极 其重要的意义。
工程水文学
第一章绪论本章重点名词解释水文学（Hydrology）：研究水存在于地球上的大气层中和地球表面以及地壳内的各种现象的发生和发展规律及其内在联系的学科。
包括水体的形成、循环和分布，水体的化学成分，生物、物理性质以及它们对环境的效应等。
陆地水文学（Land Hydrology）：研究陆地上水的分布、运动、转化，化学、生物、物理性质以及水与环境相互关系的学科。
一、水文现象的基本规律自然界中的水文现象受到上界面的气象要素（降雨、气温、湿度、太阳辐射和风力）、下垫面因素（地形、地质、地貌、土壤和植被）和人类活动的影响。
表现为1）周期性（2）随机性：（3）地区性二、工程水文学的研究方法根据水文现象的基本规律，按不同的条件和要求，工程水文学的研究方法通常可分为三类：成因分析法、数理统计法和地理综合法。
本章重点名词解释地表水（Surface water）：分别存在于河流、湖库、沼泽、冰川和冰盖等水体中水分的总称。
地下水（Ground water）：狭义指埋藏于地面以下岩土孔隙、裂隙、溶隙饱和层中的重力水，广义指地面以下各种形式的水。
降水（Precipitation）：大气中的水分凝结后以液态水或固态水降落到地面的现象。
蒸发（Evaporation）：水分子从水面、冰雪面或其他含水物质表面以水气形式逸出的现象。
径流（Runoff）：陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、含水层或沙漠的水流。
水位（Stage）：自由水面相对于某一基面的高程。
流速（Velocity）：水的质点在单位时间内沿流程移动的距离。
流量（Discharge）：单位时间内通过河渠或管道某一过水断面的水体体积输沙率（Sediment discharge）：单位时间内通过河渠某一过水断面的干沙质量。
水质（Water quality）：水中物理、化学、生物方面诸因素所决定的水是性质。
下垫面（Underlying surface）：承受降水的流域表面的自然地理和河系特征，如地势、地貌、水文地质、土壤、植被、水面等特征水文情势（Hydrologic regime）：水文要素在时空变化的态势和趋势。
工程水文学基础-注册土木工程师
这些方法可以帮助我们了解水文数据的分布特征和变化规律。
02
统计分析步骤
统计分析步骤包括数据预处理、数据探索、模型选择和结果解释等方面。
这些步骤可以帮助我们更好地理解和解释水文数据。
03
统计分析应用
统计分析在水文学中有着广泛的应用，如洪水预测、水资源管理、水环
境评价等。通过统计分析，我们可以更好地了解水文循环的规律和特征，
水库淤积与消落区问题
水库淤积
水库淤积是由于泥沙在水库中沉积而形成的。水库淤积不仅会降低水库的库容和 调节性能，还会影响水库的安全运行。为了减轻水库淤积，需要采取有效的措施 ，如水土保持、清淤等。
消落区问题
消落区是指水库正常蓄水位与死水位之间的区域。在丰水期，水库水位上升，消 落区被淹没；在枯水期，水库水位下降，消落区露出水面。消落区的存在会对水 库的运行和周边环境产生影响，需要采取相应的措施进行治理。
实地观测
通过实地观测获取水文数据， 如流量、水位、降雨量等。
数学模型
建立水文过程的数学模型，进 行模拟和分析。
统计分析
运用统计学方法对水文数据进 行处理和分析，揭示水文规律 。
系统工程
将水文学与系统工程理论相结 合，进行综合分析和优化设计
。
02
水文循环与水文资料收集
水文循环
水文循环概念
水文循环是指地球上水圈中水的水质、水量、能量和运动状态及其变化过程。它包括蒸发 、降水、地表径流和地下水等环节，这些环节相互联系、相互影响，形成一个完整的循环 系统。
人工智能提高预测精度
人工智能算法可以处理大量数据，通过 机器学习和深度学习等技术提高水文预 测的精度和时效性，为工程设计和运行 提供重要支持。
工程水文学
工程水文学工程水文学是水文学中的一个分支，主要研究在工程建设和设计中所需要的水文学知识和技术。
工程水文学涉及到许多领域，包括水文数据采集、流量预测、水力学设计和水资源管理等。
一、水文数据采集水文数据采集是工程水文学的重要组成部分。
在进行水文学分析和水力学计算之前，需要获取一定的水文数据。
这些数据包括雨量、径流、蒸发、土壤含水量和水位等。
获取这些数据最常用的方法是通过测量和监测。
为了获取尽可能准确的水文数据，需要选择适当的测站，安装合适的设备，采用适当的观测方法并定期进行校准和维护。
二、流量预测流量预测是工程水文学的另一个重要组成部分。
在水力学设计中，需要预测河流、水库和水闸等场景中水的流量。
这些预测可以基于历史数据、统计模型和物理模型等进行。
流量预测涉及到许多方面，包括水文数据分析、流量变异分析和预测模型选择等等。
预测的精度和可靠性对工程设计和管理至关重要。
三、水力学设计水力学设计是工程水文学中的重要部分，它研究各种水力工程设施的水力学问题，如水电站、水库、灌溉系统、排水系统等等。
水力学设计需要进行各种参数的计算和模拟，比如渠道横截面、流速、水力坡度和断面形状等等。
根据所选用的水力学方法，可以得到不同等级的精度要求的答案。
四、水资源管理水资源管理是工程水文学中的另一个重要领域。
水资源管理涉及到水的供应、开发、保护、利用和维护等方面。
它可以帮助我们更有效地管理和利用水资源，确保水资源的可持续性。
水资源管理需要综合考虑各种因素，如气候变化、水循环和水污染等。
总之，工程水文学是一门非常重要的学科，它为各种水力工程提供了必要的水文学和水力学基础。
在大量的水利投资项目中，工程水文学是不可或缺的。
通过对水文数据采集、流量预测、水力学设计和水资源管理等方面的研究和实践，我们可以更好地应对各种挑战，更好地管理和利用水资源。
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。
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2009年8月29日，长江三峡三期工程枢纽工程达到正常蓄水（175米水位）。
正常蓄水（175米水位）验收是三峡工程建设的重要里程碑，是三峡工程按照设
计规模全面建成的重要标志。
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第一章 绪论 →1.3 水文现象的特点与水文学的研究方法
确定性规律 偶然性规律 区域性规律
成因法
随机现象 概率论和 数理统计
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广义的水资源：指人类在一定的技术经 济条件下能够直接或间接使用的地球 上的各种水体。包括海洋、地下水、 冰川、河流等各种水体的总称（气态， 液态，固态）
狭义的水资源：指人类在一定的技术经 济条件下能够直接使用的淡水。
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第一章 绪论 → 1.1 我国的水资源概况
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地下
大气
山河
海洋
自然界 中的水
工程水文学
第一章 绪论 第二章 水文基础知识 第三章 水文资料的收集
第四章 水文统计
第五章 设计年径流分析计算
第六章 小流域设计洪水计算
第七章 径流调节计算
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第一章 绪论
第一章 绪论
1.1 我国的水资源概况 1.2 工程水文学的研究对象及其作用 1.3 水文现象的特点与水文学的研究方法
区域性方法
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1/1
第二章 水文基础知识
2.1 水循环与水量平衡 2.2 河流、流域与分水线 2.3 降水 2.4 蒸发与下渗 2.5 径流 2.6 径流的度量方法
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2.1 水循环与水量平衡
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水文循环
定义：存在于地球上各种水体中的水，在太阳辐射与地心 引力的作用下，以蒸发、降水、入渗和径流方式进行的往
海洋运输 港口航道
渔业
我国的河川和海洋都蕴藏着丰富的资源，有待于我们去综合 开发和利用。所有的这些水资源的开发利用，都需要我们进行相 应的工程建设，工程水文学是我们利用地球丰富资源的基础。
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长江三峡
大运河
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三峡水库
世界最大水利枢纽中国长江三峡水库大坝二00三年六月一日 上午下闸蓄水成功。十五天后，三峡库区水位将达到135米高程。
括有关控制或利用河川和海洋资源所建造的工程，
其规划、设计、施工与运行管理所需要的水文学的
知识。
观测
内容包括：
整理 分析
主要 任务
收集
水文现象变化规律 水文资料的测验和收集方法
掌握
水文资料的整理、分析、 统计和计算方法
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航运
水资源
河川 资源
淡水养殖
水能资源
石油 天然气
海洋 资源
年内资源分布不匹配
人口 耕地 矿产 水资源
北方 2/5 3/5 59％ 1/5
南方 3/5 2/5 41％ 4/5
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全国660个城市中，有近400个城市缺水， 全国城市年缺水量为60亿立方米左右。全 国有山西、重庆、天津、陕西、河南、贵 州、四川、北京、山东等9个省（直辖市） 人均用水量小于300立方米；其中山西、 重庆、天津不足200立方米。
复交替的运动过程，称为水文循环或水循环
分类：大循环－－海陆之间的水文循环
小循环－－海洋或陆地局部的水文循环
自然界水循环的意义： 水的可更新性。
水具有自身净化作用。
水存在的形式多样性，分布的广泛性，时空变化的随机性，
20水21资/4/源3 的分配的巨大差异性。
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水量平衡
水量平衡原理： 自然界中的水分不停的运动与循环只是其形态和存在
EL、Eo－－陆地、海洋的多年蒸发量
RL－－－－陆地多年入海径流量
+ Po = EL + Eo
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全球水平衡（数据来自John Mbugua et al,1995）
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2.2 河流、流域与分水线
1、河流的形成和分段 河流——汇集地面径流和地下径流的水道 河水流经的谷地称为河谷。 河谷底部有水流的部分为河床。 脉络相通的大小河流所构成的系统为水系（或河系）。
场所的改变，既不会自消自灭又不会无中生有，就全球而 言，水的数量保持着平衡。
陆地：多年降水量等于多年蒸发量与入海径流量之和
海洋：多年蒸发量等于多年降水量与入海径流量之和
陆地水量平衡： 海洋水量平衡：
PL = EL + RL Po + RL = Eo
水量 2两02式1/4相/3加：PL
PL 、Po－－陆地、海洋的多年降
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第一章 绪论 → 1.2 工程水文学的研究对象及其作用
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水文学(Hydrology)是一门研究水在自然界中运行、 变化和分布规律的科学。
水文学
水文气象学 水文地质学 地表水文学
河川水文学 湖泊水文学
海洋水文学 陆地水文学
冰川水文学 沼泽水文学
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应用于实际工程的水文学称为工程水文学，包
湖泊
冰川
沼泽
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冰川：
6
湖泊：
7
大气：
8
沼泽：
9
沼泽：
10
地下：
贵州安顺 地下暗河
11
地下：
趵突泉
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山河：
长江
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山河： 2021/4/3
黄河入海口 14
二、我国水资源总量 1、地表水资源量
年平均径流总量：27115亿立方米，折合年平均径流 深284mm；近20年统计最高年份与最低年份径流相差25% 以上。
项目 总径流量
。每公顷耕地占有径流量
平均每人每年占有量
现状 世界第六； 占全球径流总量的5.8％ 世界平均值的80％
不足世界平均值的1/4
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2、水资源时空分布极不均匀
面积
水量
长江流域 北方内陆
36.5％ 63.5％
80.9％ 4.6％
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连续最大四个月降水量占年降水量百分数
连续最大四个月降水量占年降水量 70％以上地区
年平均入海量17243亿立方米，约占全国河川径流总 量的63%，呈逐年减少之势。
我国有许多国际河流，年出境水量为6057亿立方米， 占全国总量的27%；流进境内水资源量为172亿立方米。
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2.7万亿m3
水资源总量 2.8万亿m3
河川径流
地下水
0.1万亿m3 16
三、我国水资源特点
1、水资源总量较丰富，人均拥有水量少
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第一章 绪论 → 1.1 我国的水资源概况
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一、世界水资源存在形式及比例
地球的总储水量约1386×10^7亿立方米，其 中海洋水为1338×10^7亿立方米，约占全球总 水量的97%。人类主要利用的淡水约35×10^7亿 立方米，在全球总储水量中只占2.5%。
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