华南理工网络教育-工程水文学·作业1答案(1)

工程水文学作业1

1、何谓年径流？它的表示方法和度量单位是什么？径流深度、径流总量、平均流量、径流模数的概念及相互关系。

答：一个年度内在河槽里流动的水流叫做年径流。年径流可以用年径流总量W（m3）、年平均流量Q（m3/s）、年径流深R（mm）、年径流模数M（L/(s﹒km2)）等表示。

将计算时段的径流总量，平铺在水文测站以上流域面积上所得的水层厚度，称为径流深度

径流总量是指在指定时段Δt通过河流某一断面的总水量。 径流模数是单位流域面积上单位时间所产生的径流量。

2、影响年径流量的因素有哪些？各产生怎样的影响？ 答：因素：气候因素、流域下垫面因素、人类活动。

影响：气候因素对年径流的影响。在气候因素中，年降水量与年蒸发量对年径流量的影响程度，随流域所在地区不同而有差异。

流域下垫面因素对年径流的影响。流域下垫面因素包括地形、土壤、地质、植被、湖泊、沼泽和流域面积等。这些因素对年径流的作用，一方面表现在流域蓄水能力上，另一方面通过对降水和蒸发等气候条件的改变间接地影响年径流。

人类活动对年径流的影响。人类活动对年径流的影响，包括直接与间接两个方面。直接影响如跨流域引水，将本流域的水量引到另一流域，或将另一流域的水引到本流域，都直接影响河川的年径流量。间接影响如修建水库、塘堰等水利工程，旱地改水田，坡地改梯田，浅耕改深耕，植树造林等措施，这些主要是通过改造下垫面的性质而影响年径流量。一般地说，这些措施都将使蒸发增加，从而使年径流量减少。

3、频率曲线的三个统计参数各表示什么意义？对频率曲线各有什么影响？

关于三个统计参数对频率曲线的影响：

1， 均值x对曲线的影响，Cv和Cs值固定时，x大的在频率曲线之上，相反在频率曲线之下，x越大频率曲线越陡。

2， 2，Cv对曲线的影响，当x与Cs为固定值时，Cv越大，则曲线越陡，左上方向上太高，右下方越下降，Cv越小，频率曲线越平缓，Cv=0时，则为水平， 3，当Cs对曲线有影响时，且x与Cv固定值，且Cs〉0随着Cs增大频率曲线上端变得陡峭，下端变得平缓，此时曲线中部越来越偏向左边，当Cs〉2时，下端趋于水平，当Cs=0时，曲线呈正态分布。当Cs〈0时，随着Cs减小上端变缓，下端变陡。

4、重现期（T）与频率（P）有何关系？千年一遇洪水，是指什么意思？ 95％的年径流其重现期为多少？ P=90%的枯水年，其重现期（T）为多少年？以P=90%的枯水年为设计依据，其安全率和风险率各为多少。

答：频率曲线绘制后，就可在频率曲线上求出指定频率p的设计值xp。由于\频率\较为抽象，水文上常用\重现期\来代替\频率\。所谓重现期是指某随机变量的取值在长时期内平均多少年出现一次，又称多少年一遇。根据研究问题的性质不同，频率P与重现期T的关系有两种表示方法。

1、当为了防洪研究暴雨洪水问题时，一般设计频率P＜50％，则:

式中：T――重现期，年； ――频率，％。

（2）当考虑水库兴利调节研究枯水问题时，设计频率P＞50％，则:

千年一遇洪水是指在长时期内平均1000年出现一次的洪水情况，换句话说，大于等于这样的洪水平均1000年可能出现一次； 95％的年径流其重现期T=20年；P=90%的枯水年，其重现期T=10年，在长时期内平均10年出现一次的枯水情况，若以P=90%的枯水年为设计依据，其安全率和风险率分别为90％和10％

5、人类活动对年径流有哪些方面的影响？其中间接影响如修建水利工程等措施的实质是什么？如何影响年径流及其变化？

答：有直接与间接两方面的影响。修建水利工程等措施的实质是改变下墊面性质而影响年径流，它们将使蒸发增加，从而使年径流量减少；调蓄能力增加，从而使径流的年内、年际变化趋于平缓。

6、何谓前期影响雨量？它对径流产生怎样的影响？如何计算前期影响雨量？ 答：流域前期影响雨量即流域降水前土壤的含水量。对于设计情况，为简便起见，常用前期影响雨量Pa作为衡量流域干湿程度的指标，反映流域蓄水量的大小。它的大小将直接影响本次降雨径流量的大小，前期影响雨量愈大，则本次的降雨径流量就愈大。计算根据流域统计资料、流域断面图等按相应公式计算。前期影响雨量Pa的计算式为：

但必须控制

式中，Pa,t、Pa,t+1分别为第t天和第t+1天开始时刻的前期影响雨量(mm)；Pt为第t天的流域降雨量(mm)；Ka为流域蓄水的日消退系数，每个月可近似取一个平均值，等于

，其中

为流域月平均日蒸散发能力。

用上式计算可取连续大暴雨之后的Pa等于Wm，由此向后逐日推算。

7、何谓水量平衡？试叙闭合流域水量平衡方程在实际工作中的应用和意义。 答：对任一地区、任一时段进入的水量与输出的水量之差，必等于其蓄水量的变化量，这就是水量平衡原理，是水文计算中始终要遵循的一项基本原理。 依此，可得任一地区、任一时段的水量平衡方程。对一闭合流域：设 P 为某一特定时段的降雨量，E 为该时段内的蒸发量，R 为该时段该流域的径流量，则有：P=R+EC+△U

△U为该时段流域内的蓄水量，△U=U1+U 2。

对于多年平均情况，△U ＝0，则闭合流域多年平均水量平衡方程变为：?P=?R+?E

影响水资源的因素十分复杂，水资源的许多有关问题，难于由有关的成因因素直接计算求解，而运用水量平衡关系，往往可以使问题得到解决。因此，水量平衡原理在水文分析计算和水资源规划的分析计算中有广泛的应用。 如利用水量平衡式可以用已知的水文要素推求另外的未知要素。例如：某闭合流域的多年平均降雨量?P=1020mm ，多年平均径流深?R=420mm，试求多年平均蒸发量?E 。 ?E=?P-?R＝600mm。

8、缺乏实测资料时，怎样推求设计年径流量？

答:缺乏实测资料时，一般可采用水文比拟法或年径流量统计参数等值线图、分区图法求得均值、Cv、Cs，并确定线型，推求年径流理论频率曲线，再由设计频率查此曲线得设计年径流量。

9、阐叙等流时线在地面汇流分析中的应用

答：利用等流时线概念，分析图7.6.2-1流域上不同净雨情况下所形成的出口断面地面径流过程。为计算上的方便，取计算时段△t等于汇流时段△τ，分两种情况进行讨论。

(1) 地面净雨历时等于一个汇流时段(Ts=△t=△τ)流域上一次均匀净雨，历时Ts=△t=△τ，净雨深Rs，雨强is=Rs/△t。

净雨开始t=0时，雨水尚未汇集到出口，此时流量为零，即Q0=0

第1时段末t=1△τ时，最初降落在1△τ线上的净雨在向下流动过程中，沿途不断地汇集F1上持续的净雨，当它到达出口时(t=1△τ)，正好汇集了F1上沿途

产生的地面净雨。此时的流量为：

图7.6.2-1 (点击上图放大)

第2时段末t=2△τ时，最初降落在2△τ线上的净雨在向下流动过程中，沿途不断地汇集F2上持续的净雨，当它到达1△τ线位置时，净雨停止，所以再继续向下运动中，将不继续汇集雨水。在第2时段末流量为：

第3时段末t=3△τ时，与上面同样的道理，此时的

流量为：

图7.6.2-2

第4时段末t=4△τ时，净雨最末时刻(t=1△τ)降落在流域最远点的净雨，正好流过出口，故此时流量为零。Q4=0

(2) 地面净雨历时多于一个汇流时段(ts≥2△t) 流域上净雨历时Ts=3△t，雨强is1=Rs1/△t，is2=Rs2/△t， is3=Rs3/△t，它们各自在流域出口形成的地面径流流量过程，可用与上面完全相同的方法求得，如表7.6.1所列和图7.6.2-2、图7.6.2-3所示。

图7.6.2-3

表7.6.1 按等流时线原理计算地面径流过程示例(Ts=ιm) 净净雨强各时段净雨的地面径流过整个净雨在流域出口的地面径流过时间 程 程 雨 度 t(△t) Rs,j is,j Rs,1 Rs,2 Rs,3 Qt (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 0 Rs,1 is,1 0 Q0=0 1 Rs,2 is,2 is,1F1 0 Q1=is,1F1 2 Rs,3 is,3 is,1F2 is,2F1 0 Q2=is,1F2+is,1F1 3 is,1F3 is,2F2 is,3F1 Q3=is,1F3+is,1F1+is,3F1 4 0 is,2F3 is,3F2 Q4=is,1F3+is,1F2 5 0 is,3F3 Q5=is,1F3 6 0 Q6=0

从以上分析中，可以归纳出以下几个重要概念：

一个时段的净雨在流域出口断面形成的地面径流过程，等于该净雨强度与各块等流时面积的乘积，即Qi=isFi。

多时段净雨在流域出口形成的地面径流过程，等于它们各自在出口形成的地面径流过程叠加。

当净雨历时Ts小于流域汇流时间τm时，称为流域部分面积汇流造峰(部分汇流造峰)；当净雨历时Ts大于或等于τm时，称为流域全面积汇流造峰(全面汇流造峰)。

地面径流总历时T等于净雨历时Ts与流域汇流时间τm之和，即T=Ts+τm。

10、阐述推求设计洪水的途径和方法

答：推求设计洪水时要确定设计洪水过程线，亦即确定设计洪水的时程分配。目前，生产上一般采用放大典型洪水过程线的方法确定设计洪水过程线。进行洪水过程线放大通常采用两种方法，即同倍比法和同频率法。

同倍比法较为简单，可采用设计洪峰流量与典型洪峰流量的比值或某时段的设计洪量与典型洪量的比值对典型洪水过程线进行放大。但按此法进行放大后，不能保证设计洪水过程线各个时段的洪量或洪峰流量都与设计值相等。

采用同频率法放大典型洪水过程线时，对洪峰流量和各个时段的洪量采用不同倍比，使得放大以后的过程线洪峰流量以及各时段的洪量可分别等于设计洪峰流量和设计洪量值。 推算设计洪水的方法： 1，根据流量观测资料推求设计洪水位 。2，由洪水调查资料推求设计洪水位，3，由暴雨资料推求设计洪水。

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