【2018年必威体育精装版整理】工程水文学第一章绪论.ppt

工程水文学 兰州交大环境学院 授课人：刘桂民 目录 第一章 绪论 第二章 河川径流的形成 第三章 水文信息采集与处理 第四章 水文统计基本知识 第五章 年径流及洪、枯水 第六章 小流域设计洪峰流量的计算 课时安排 第一章 绪论（2学时） 第二章 河川径流的形成（4学时） 第三章 水文信息采集与处理（6学时） 第四章 水文统计基本知识（2学时） 第五章 年径流及洪、枯水（8学时） 第六章 小流域设计洪峰流量的计算（8学时） 总复习（2学时） 第一章 绪论 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 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 水是载体和溶剂 水污染 流动的水具有能量 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 二 相关概念 水体：以一定方式存在于某一环境中的，具有一定特征和变化规律的水 水文循环：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、下渗和径流方式进行的往复循环的运动过程 水文现象：水在运动变化过程中表现出来的物理现象，如蒸发、降水、河流和湖泊中的水位涨落、冰情变化、冰川进退、地下水的运动和水质变化等 三 水文学的分支学科 按基础理论与应用分：水文学原理和应用水文学； 水文学原理：阐明各种水文现象、水文过程形成的原因和机理 应用水文学按应用范围分为：工程、农业、森林、城市、环境、生态水文学等； 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； 河流水文学：研究河流水文现象基本规律及河流水资源利用 地下水水文学：研究地下水水文现象基本规律及地下水资源开发利用 经历了由萌芽到成熟、定性到定量、经验到理论的发展过程 萌芽时期(公元1400年以前) 这一时期中国的水文知识居于世界领先地位，如公元前256年建成的都江堰，至今仍在发挥巨大作用，其中就体现着成功的水文知识；又如公元6世纪北魏郦道元所著《水经注》，是早于欧洲1000多年的水文地理巨著 工程水文学的主要内容是水文分析与计算的基本理论和方法，能够为给水排水工程的规划、设计、施工和运营管理提供正确的水文资料和分析结果 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 规划、设计阶段——为确定工程规模提供水文依据 例如在设计直接从河流中取水的工程时 若洪水位估算偏高，则使工程规模偏大； 洪水位估算偏低，则易使取水工程遭淹没破坏； 河流枯水位估算过高，易使取水工程在枯水期取不到足够水量； 河流枯水位估算过低，不仅会使取水工程底面标高偏低，增加建设投资，并恶化取水水质，而且可能使得设计的工程规模偏小，使天然水资源得不到充分利用 施工阶段 大型取水工程施工工期较长，为确定施工用临时性水工建筑物的尺寸，需了解施工期间的来水情况 洪水位估算偏高，会使施工建筑物规模过大，造成浪费； 洪水位估算偏低，则易使施工建筑物遭受破坏，影响施工进度并造成巨大损失 运营管理阶段 需经常掌握来水来沙情况，以便最优调度给水工程，向用户提供足量的合格用水； 在工程运营期间，有时还须不断复核和修正设计阶段的水文分析计算成果，必要时对工程进行扩改建 蒸发、降水、地下径流、地面径流统称水文现象 一 水文现象的特性 在时间变化上既有确定性又有随机性 在地区分布上既有相似性又有特殊性 由水文现象具有时间变化上的随机性和地区分布上的特殊性，因此需要对不同流域的各种水文要素进行长期观测，通过积累资料，进行统计，分析其变化