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正文內(nèi)容

北京市水利助理工程師復(fù)習(xí)資料總工程水文學(xué)-wenkub

2023-05-09 22:12:26 本頁面
 

【正文】 的蒸發(fā)量。對某一區(qū)域,有式(21):IO=△S (21)式中I、O給定時(shí)段內(nèi)輸入、輸出該1區(qū)域的總水量。水文循環(huán)中的各種現(xiàn)象如圖21所示。海洋從空中向大陸輸送大量水汽,陸地則通過河流把水輸送到海洋里。大循環(huán)或外循環(huán):從海洋蒸發(fā)的水汽,被氣流輸送到大陸形成降水,其中一部分以地面和地下徑流的形式從河流匯歸海洋。在考試內(nèi)容的安排上,本大綱從對水利專業(yè)中級(jí)專業(yè)技術(shù)資格人員的工作需要和綜合素質(zhì)要求出發(fā),主要考核申報(bào)人的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)理論知識(shí)和相關(guān)專業(yè)知識(shí),以及解決實(shí)際問題的能力。[2005]26號(hào))及北京市人事局《關(guān)于北京市中、初級(jí)專業(yè)技術(shù)資格考試、評(píng)審工作有關(guān)問題的通知》(京人發(fā)[2005]34號(hào))文件的要求,從2005年起,我市工程技術(shù)系列中級(jí)專業(yè)技術(shù)資格試行考評(píng)結(jié)合的評(píng)價(jià)方式。為了做好考試工作,我們編寫了本大綱??荚囍R(shí)點(diǎn)不僅涵蓋了專業(yè)理論知識(shí)和申報(bào)人在工作后運(yùn)用這些學(xué)識(shí)所應(yīng)獲得和具備的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與能力,還涉及參加工作后通過各種途徑所應(yīng)擴(kuò)展的新知識(shí),是對申報(bào)人綜合素質(zhì)全面的考核。另一部分重新蒸發(fā)返回大氣。陸地也向海洋輸送水汽,但與海洋向陸地輸送的水汽相比,其量很少,約占海洋蒸發(fā)量的8%,所以,海洋是陸地降水的主要水汽來源。圖21水文循環(huán)示意圖二、地球上的水量平衡在水文循環(huán)過程中,對任一區(qū)域、任一時(shí)段進(jìn)入水量與輸出水量之差額必等于其蓄水量的變化量,這就是水量平衡原理?!鱏時(shí)段內(nèi)區(qū)域蓄水量的變化量,可正可負(fù)。R流入海洋的徑流量(包括地面和地下徑流量);△SC、△S0大陸和海洋上在研究時(shí)段內(nèi)蓄水量的變化量。多年平均流人海洋的徑流量(包括地面和地下徑流量)。河谷:河流流經(jīng)的谷地稱為河谷,河床或河槽:河谷底部有水流的部分稱為河床或河槽。河源是河流的發(fā)源地,多為泉水、溪澗、冰川、湖泊或沼澤等。河口是河流的終點(diǎn),即河流注入海洋或內(nèi)陸湖泊的地方。垂直于水流方向的斷面稱為橫斷面,簡稱斷面,其一般形狀如圖22所示。河流縱斷面能反映河床的沿程變化。閉合流域:當(dāng)?shù)孛娣炙€與地下分水線相重合,稱為閉合流域,否則為不閉合流域,如圖25所示。沿流域分水嶺的界面在向上向下與頂面和底面包圍成一個(gè)水文系統(tǒng)(圖1 2)。流域內(nèi)河流干支流總長度與流域面積的比值稱為河網(wǎng)密度,以Km/km2計(jì)。流域平均寬度與流域長度之比稱為流域形狀系數(shù)。(1)流域的地理位置。它們是河流形成和發(fā)展的主要影響因素,也是決定流域水文特征的重要因素。降水特征用五大基本要素來表示,如降水量、降水歷時(shí)、降水強(qiáng)度、降水面積及暴雨中心等。降水量一般分為7級(jí),如表21。降水強(qiáng)度:單位時(shí)間的降水量稱為降水強(qiáng)度或雨率,以mm/min或mm/h計(jì)。一、 降水的形成與分類水汽、上升運(yùn)動(dòng)和冷卻凝結(jié). (二)降水的分類降水通常按空氣抬升形成動(dòng)力冷卻的原因分為對流雨、地形雨、鋒面雨和氣旋雨。當(dāng)土壤含水量超過這一限度時(shí),多余的水分不能被土壤所保持,將以自由重力水的形式向下滲透。下滲是指降落到地面上的雨水從地表滲入土壤內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過程。下滲能力:在充分供水條件下的下滲率則稱為下滲能力。 植物散發(fā)蒸發(fā)面是植物莖葉則稱為植物散發(fā)。確定水面蒸發(fā)量的大小,通常有兩種途徑:器測法和間接計(jì)算法。 一、 徑流的形成過程徑流形成過程:流域內(nèi),自降雨開始到水流匯集到流域出口斷面的整個(gè)物理過程,稱為徑流形成過程。顯然,凈雨和它形成的徑流在數(shù)量上是相等的,但二者的過程卻完全不同,凈雨是徑流的來源,而徑流則是凈雨匯流的結(jié)果。在前期十分干旱情況下,降雨產(chǎn)流過程中的損失量稱為最大損失量,記為IM。流域產(chǎn)流過程又稱為流域蓄滲過程。河網(wǎng)匯流過程:各種成分徑流經(jīng)坡地匯流注入河網(wǎng),從支流到干流,從上游向下游,最后流出流域出口斷面,這個(gè)過程稱為河網(wǎng)匯流或河槽集流過程。這種現(xiàn)象稱為河槽調(diào)蓄作用。M等。T計(jì)算時(shí)段,s。按式(234)計(jì)算: (234)因RP,故α1。第三章 水文信息采集與處理第三節(jié) 流量測驗(yàn)一、概述流量是單位時(shí)間內(nèi)流過江河某一橫斷面的水量,以m3/s計(jì)。4一尾翼;5一鋼絲繩,6一繩鉤;7一懸桿;8一鉛魚圖34旋槳式流速儀根據(jù)測速方法的不同,流速儀法測流可分為積點(diǎn)法、積深法和積寬法。合理性檢查。一、水位流量關(guān)系曲線的確定二、水位流量關(guān)系曲線的延長三、水位流量關(guān)系曲線的移用四、日平均流量計(jì)算及合理性檢查.五、懸移質(zhì)輸沙率資料整編六、水文數(shù)據(jù)處理成果的刊布徑流特征值的經(jīng)驗(yàn)公式利用水文手冊和水文圖集便可以估算無水文觀測數(shù)據(jù)地區(qū)的水文特征值。例如,有關(guān)水質(zhì)方面更詳細(xì)的資料,可向環(huán)境監(jiān)測部門收集,有關(guān)水文氣象方面的資料,可向氣象臺(tái)站收集。水文計(jì)算中常用的樣本統(tǒng)計(jì)參數(shù)有均值、均方差、變差系數(shù)和偏態(tài)系數(shù)。 偏態(tài)系數(shù) 在數(shù)理統(tǒng)計(jì)中采用偏態(tài)系數(shù)CS作為衡量系列不對稱程度的參數(shù),其計(jì)算式為 (4-3—12)上式右端的分子、分母同除以,則得 (4-3—13)當(dāng)系列對于對稱時(shí),CS=0;當(dāng)系列對于不對稱時(shí),CS185。水文計(jì)算中常用的一種“頻率格紙”,其橫坐標(biāo)的分劃就是按把標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)頻率曲線拉成一條直線的原理計(jì)算出來的,如圖4—4—2中的②線。由就可以求出相應(yīng)頻率的x值: (4—4—12)附表1 皮爾遜Ⅲ型頻率曲線的離均系數(shù)值表(摘錄)P(%)Cs0.115205080959999.9 皮爾遜Ⅲ型頻率曲線的應(yīng)用 在頻率計(jì)算時(shí),由已知的CS值,查值表得出不同的P的值,然后利用已知的、CV,通過式(4—4—12)即可求出與各種P相應(yīng)的值,從而可繪制出皮爾遜Ⅲ型頻率曲線。附表2 皮爾遜Ⅲ型頻率曲線的模比系數(shù)KP值表 (摘錄,CS = 2CV)P(%)Cs0.1152050759095990.050.100.200.300.400.500.600.700.800.901.001.161.341.732.192.703.273.894.565.306.086.911.121.251.521.832.152.512.893.293.714.154.611.081.171.351.541.741.942.152.362.572.783.001.041.081.161.241.311.381.441.501.541.581.611.001.000.990.970.950.920.890.850.800.750.690.970.930.860.780.710.640.560.490.420.350.290.940.870.750.640.530.440.350.270.210.150.110.920.840.700.560.450.340.260.180.120.080.050.890.780.590.440.300.210.130.080.040.020.01四.經(jīng)驗(yàn)頻率曲線上述各種頻率曲線是用數(shù)學(xué)方程式來表示的, 屬于理論頻率曲線。有了經(jīng)驗(yàn)頻率曲線,即可在曲線上求得指定頻率的水文變量值。 經(jīng)驗(yàn)頻率曲線存在的問題經(jīng)驗(yàn)頻率曲線計(jì)算工作量小,繪制簡單,查用方便,但受實(shí)測資料所限,往往難以滿足設(shè)計(jì)上的需要。所謂重現(xiàn)期是指某隨機(jī)變量的取值在長時(shí)期內(nèi)平均多少年出現(xiàn)一次,又稱多少年一遇。適線法主要有兩大類,即目估適線法和優(yōu)化適線法。(4)根據(jù)擬定的、cv和cs,查附表1或附表2,計(jì)算值。(5)最后根據(jù)頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)的配合情況 ,從中選出一條與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)配合較好的曲線作為采用曲線,相應(yīng)于該曲線的參數(shù)便看作是總體參數(shù)的估值。 圖4—6—1 均值對頻率曲線的影響 (說明:隨著變化,曲線作相應(yīng)變化。 圖4—6—2 變差系數(shù)cv對頻率曲線的影響(說明:隨著Cv變化,曲線作相應(yīng)變化。)第七章 由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水第一節(jié) 概 述 設(shè)計(jì)洪水是指水利水電工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)中所指定的各種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水。水利水電樞紐工程的水工建筑物,根據(jù)所屬樞紐工程的等別,作用和重要性分為五級(jí),其級(jí)別見表92。GB5020194規(guī)定的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)見表93。當(dāng)必須采用可能最大洪水作為非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí),則由水文氣象資料推求可能最大暴雨,然后計(jì)算可能最大洪水。 洪水資料的代表性,反映在樣本系列能否代表總體的統(tǒng)計(jì)特性,而洪水的總體又難獲得。同一年內(nèi)所選取的控制時(shí)段洪量,可發(fā)生在同一次洪水中,也可不發(fā)生在同一次洪水中,關(guān)鍵是選取其最大值。所謂重現(xiàn)期是指某隨機(jī)變量的取值在長時(shí)期內(nèi)平均多少年出現(xiàn)一次,又稱多少年一遇。通過點(diǎn)據(jù)中心,可以目估繪制出一條光滑的曲線,稱為經(jīng)驗(yàn)頻率曲線。經(jīng)驗(yàn)適線法是在經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)和頻率曲線線型確定之后,通過調(diào)整參數(shù)使曲線與經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)配合得最好,此時(shí)的參數(shù)就是所求的曲線線型的參數(shù),從而可以計(jì)算設(shè)計(jì)洪水值。 六、推求設(shè)計(jì)洪峰、洪量 欄。為了適應(yīng)工程設(shè)計(jì)要求,目前仍采用放大典型洪水過程線的方法,使其洪峰流量和時(shí)段洪水總量的數(shù)值等于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的頻率值,即認(rèn)為所得的過程線是待求的設(shè)計(jì)洪水過程線。 (3)從水庫防洪安全著眼,選擇對工程防洪運(yùn)用較不利的大洪水典型,如峰型比較集中,主峰靠后的洪水過程。具體做法是先由頻率計(jì)算求出設(shè)計(jì)的洪峰值和不同時(shí)段的設(shè)計(jì)洪量值、…,并求典型過程線的洪峰,和不同時(shí)段的洪量、…,然后按洪峰、最大1天洪量、最大3天洪量、…的順序,采用以下不同倍比值分別將典型過程進(jìn)行放大。如放大倍比相差較大,要分析原因,采取措施,消除不合理的現(xiàn)象。 其次,將典型洪水過程線的洪峰和不同時(shí)段的洪量乘以相應(yīng)的放大系數(shù),得放大的設(shè)計(jì)洪水過程線(見圖95)。如果以洪峰控制,其放大倍比為: (913)其中 以峰控制的放大系數(shù); 其余符號(hào)意義同前。同倍比放大法計(jì)算簡便,適用于峰量關(guān)系較好的河流,以及防洪安全主要由洪峰或某時(shí)段洪量控制的水工建筑物。 第八章 流域產(chǎn)匯流計(jì)算內(nèi)容簡介研究對象本章從定量上研究降雨形成徑流的原理和計(jì)算方法,包括流域的產(chǎn)流計(jì)算和匯流計(jì)算。1. 流域產(chǎn)匯流計(jì)算基本內(nèi)容與流程由流域降雨推求流域出口的河川徑流,大體上分為兩個(gè)步驟:①產(chǎn)流計(jì)算:降雨扣除截留、填洼、下滲、蒸發(fā)等損失之后,剩下的部分稱為凈雨,在數(shù)量上等于它所形成的徑流深。圖711由降雨過程推求徑流過程流程圖2. 流域產(chǎn)匯流計(jì)算的基本思路流域產(chǎn)匯流問題的內(nèi)容十分豐富。 流域產(chǎn)匯流計(jì)算基本資料的整理與分析內(nèi)容提要流域產(chǎn)匯流計(jì)算一般需要先對實(shí)測暴雨、徑流和蒸發(fā)等資料做一定的整理分析,以便 在定量上研究它們之間的因果關(guān)系和規(guī)律。但必須注意的是,降雨場次的劃分一定要與洪水場次的劃分相對應(yīng),如圖721所示。多數(shù)情況下,與本次降雨所對應(yīng)的徑流過程,不僅包括本次降雨形成的地面、地下徑流,而且還包括前期降雨的地下徑流。流域蒸散發(fā)一方面取決于蒸散發(fā)能力,另一方面取決于供水條件,即流域蓄水量的大小。土壤實(shí)際蓄水量在零與蓄水容量之間變化。因久旱無雨,可認(rèn)為降雨開始時(shí)R=0。 1.P~~R(Rs)三變量相關(guān)圖法圖741是某流域的P~~R(Rs)相關(guān)圖。 蓄滿產(chǎn)流模式:降雨使含氣層土壤達(dá)到田間持水量之前不產(chǎn)流,此前的降雨全部用以補(bǔ)充土層的缺水量;土層水分達(dá)田間持水量(蓄滿)后開始產(chǎn)流,以后的降雨(除去雨期蒸發(fā))全部變?yōu)閮粲?。蓄水容量曲線的線型采用b次拋物線比較合適,即 (741)圖744流域蓄水容量曲線圖 745流域降雨總徑流相關(guān)圖設(shè)降雨總歷時(shí)為T,先確定計(jì)算時(shí)段Δt,按所劃分的時(shí)段可得降雨過程~t。根據(jù)蓄滿產(chǎn)流的概念,只需求得穩(wěn)滲率,便可將總凈雨劃分為地面、地下兩部分。當(dāng)時(shí)段內(nèi)時(shí),按入滲,入滲量為當(dāng)時(shí)段內(nèi)時(shí),按i入滲,入滲量為由水量平衡原理,凈雨深用下式計(jì)算: (751)式中P為次降雨深(mm);為P形成的地面凈雨深(mm);為初損(mm);為后損階段的超滲歷時(shí)(h);后期內(nèi)的平均后損率(mm/h);P’為后損階段非超滲歷時(shí)內(nèi)的雨量(mm)。圖752確定初損示意圖 2.綜合分析的變化規(guī)律利用實(shí)測雨洪資料,分析各場洪水的及相應(yīng)的流域起始蓄水量(),初損期的平均雨強(qiáng),并建立相關(guān)圖,如圖753。 圖761等流時(shí)面積分布示意圖 :l 流域匯流時(shí)間:流域上最遠(yuǎn)點(diǎn)的凈雨流到出口的歷時(shí)。l 等流時(shí)面積:兩條相鄰等流時(shí)線間的面積。l 凈雨開始t=0時(shí),雨水尚未匯集到出口,此時(shí)流量為零,即圖762 某流域等流時(shí)線示意圖l 第1時(shí)段末t=1時(shí),最初降落在1線上的凈雨在向下流動(dòng)過程中,沿途不斷地匯集F1上持續(xù)的凈雨,當(dāng)它到達(dá)出口時(shí)(t=1),正好匯集了F1上沿途產(chǎn)生的地面凈雨。 表761 按等流
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