《工程水文学》习题册全解

《工程水文学》习题

康 艳 巨娟丽 编

专业班级： 学 号： 姓 名：

西北农林科技大学 2011年9月

前 言

为了学生能全面、系统和有重点地掌握工程水文学的基本概念、原理和计算方法，提高学生分析解决问题的能力，编者编写了本习题集。本习题集中的习题主要来源于武汉大学水电学院编写的《工程水文学题库及题解》一书，同时还采用了河海大学水文水资源及环境工程学院的部分习题，本书第三章的习题引用了陕西省宝鸡水文局千阳水文站和益门镇水文站的实测资料，在此，一并向他们表示衷心地感谢！ 本课程作业的具体要求如下：

习题作业前，应阅读习题中涉及的有关基本理论和方法；

严肃、认真、仔细、按时完成作业，达到“分析正确，计算无误、图幅美观，字迹端正”，作业中的曲线图严格按照工程制图要求进行绘制，文字说明和计算数据书写应工整；

鼓励学生使用计算机，应用Excel进行数据处理； 要求统一用A4白纸书写作业； 作业经教师批改，认真改正错误之处；

作业要妥为保存，待课程学习结束后，作业装订成册，以留毕业参加实际工作参考使用；

切忌随手乱涂乱划，以作为期末考查的依据。

编 者

2011年9月

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目 录

第一章 绪 论 .......................................... 1 第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章流域径流形成过程 .................................. 2 水文信息采集与处理 ................................ 7 流域产流与汇流计算 ............................... 12 水文预报 ........................................ 22 水文统计 ........................................ 25 设计年径流分析 ................................... 31 由流量资料推求设计洪水 ........................... 37 由暴雨资料推求设计洪水 ........................... 43

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第一章 绪 论

学习本章的意义：学习本章的目的，主要了解什么是工程水文学?它主要包括哪些内容?在国民

经济建设，尤其在水利水电建设中有哪些重要作用?希望能结合某一工程实例进行学习。本章内容主要有：水文学与工程水文学，水资源，水文变化基本规律与计算方法。

本章内容：水文学与工程水文学的基本概念、主要内容及作用，水文变化基本规律及基本研究

方法。

一、填空题

1.水文学是研究自然界各种水体的 的变化规律，预测、预报 的变化情势的一门水利学科。

2.工程水文学的内容，根据在工程规划设计、施工、管理中的作用，基本可分为两个方法： 和 。

3.水文现象变化的基本规律可分： 、 和 。 4.根据水文现象变化的基本规律，水文计算的基本方法可分为 、 和 。

二、选择题

1．水文现象的发生[ ]。

a、完全是偶然性的 b、完全是必然性的 c、完全是随机性的 d、既有必然性也有随机性 2．水文分析与计算，是预计水文变量在[ ]的概率分布情况。

a、任一时期内 b、预见期内 c、未来很长很长的时期内 d、某一时刻 3．水文预报，是预计某一水文变量在[ ]的大小和时程变化。

a、任一时期内 b、预见期内 c、以前很长的时期内 d、某一时刻 4．水资源是一种[ ]。

a、取之不尽、用之不竭的资源 b、再生资源 c、非再生资源 d、无限的资源

5．水文现象的发生、发展，都具有偶然性，因此，它的发生和变化[ ]。

a、杂乱无章 b、具有统计规律 c、具有完全的确定性规律 d、没有任何规律 6．水文现象的发生、发展，都是有成因的，因此，其变化[ ]。 a、具有完全的确定性规律 b、具有完全的统计规律

c、具有成因规律 d、没有任何规律

三、简答题

1.工程水文学与水文学有何联系？主要包括哪两方面的内容？ 2.工程水文学在水利水电工程建设的各个阶段有何作用？

1

第二章 流域径流形成过程

学习本章的意义：本章主要学习工程水文学的基本概念，如流域、河流、降雨、蒸发、下渗、

径流；再是最基本的水文学原理，如水文循环、区域与流域水量平衡、流域径流的形成过程；三是掌握水文要素的定量计算方法，如流域面积、河流长度、河流坡降、蒸发量、径流量、径流深等，为后面学习水文分析计算及水文预报打下坚实基础。学好本章内容，对今后的学习具有非常重要的指导意义。

本章的内容：自然界水文循环及水资源；河流与流域及其对水文变化的影响；降水成因、分类与

计算；蒸发分类与计算；下渗过程与计算；径流及其形成的基本概念与定量描述方法；流域水量平衡原理与计算。

一、填空题

1.地球上的水以 态、 态、 态三种形式存在于自然界的 、 和 中。

2.按水文循环的规模和过程不同，水文循环可分为 循环和 循环。

3.水文循环的外因是 ，内因 。 4.水文循环的重要环节有 、 、 和 。 5.水文循环过程中，对于某一区域、某一时段的水量平衡方程可表述为 。

6.一条河流，沿水流方向，自上而下可分为 、 、 、 、 五段。 7.河流某一断面的集水区域称为 。

8.地面分水线与地下分水线在垂直方向彼此相重合，且在流域出口河床下切较深的流域，称 流域；否则，称 流域。

9.自河源沿主流至河流某一断面的距离称该断面以上的 。 10.河长的落差称为 。

11.流域平均单位面积内的河流总长度称为 。

12.在闭合流域中，流域蓄水变量的多年平均值近似为 。

13.按暖湿空气抬升而形成动力冷却的原因，降雨可分为 雨、 雨、 雨和 雨。 14.计算流域平均雨深的方法通常有 、 和 。

15.观测水面蒸发，我国水文和气象部门一般采用的水面蒸发器类： 、 、 和 。 16.流域的总蒸发包括： 蒸发、 蒸发和 蒸散发。 17.包气带土壤中所能保持的水分最大量称为 。

18.在充分供水条件下，干燥土壤的下渗率f随时间t呈 变化，称为 曲线。 19.降雨初期的损失包括 、 、 、和 等。

20.河川径流的形成过程可分为 过程和 过程。 21.河川径流的成分包括 、 和 。

22.某一时段的降雨量P与形成的径流深R，则R与P之比值称为 。

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二、选择题

l．使水资源具有再生性的是因为自然界的[ ]。

a、径流 b 水文循环 c、蒸发 d、降水 2．自然界中，海陆间的水文循环称为[ ]。

a、内陆水循环 b、小循环 c 大循环 d、海洋水循环 3．山区河流的水面比降一般比平原河流的水面比降[ ]。 a、相当 b、小 c、平缓 d、大

4．甲乙两流域，除甲的流域坡度大于乙的外，其它的流域下垫面因素和气象因素都一样，则甲流域出口断面的洪峰流量比乙流域的[ ]。

a、洪峰流量大、峰现时间晚 b、洪峰流量小、峰现时间早 c、洪峰流量大、蜂现时间早 d、洪峰流量小、峰现时间晚

5．甲流域为羽状水系，乙流域为扇状水系，其它流域下垫面因素和气象因素均相同，对相同的短历时暴雨所形成的流量过程，甲流域的洪峰流量比乙流域的[ ]。

a、洪峰流量小、峰现时间早 b、洪峰流量小、峰现时间晚 c、洪峰流量大、蜂现时间晚 d、洪蜂流量大、峰现时间早

6．某流域有两次暴雨，除暴雨中心前者在上游，后者在下游外，其它情况都一样，则前者在流域出口断面形成的洪峰流量比后者的[ ]。

a、洪峰流量大、峰现时间晚 b、洪蜂流量小、峰现时间早 c、洪峰流量大、蜂现时间早 d、洪蜂流量小、峰现时间晚

7．甲、乙两流域除流域植被率甲大于乙外，其它流域下垫面因素和气象因素均相同，对相同降雨所形成的流量过程，甲流域的洪峰流量比乙流域的[ ]。

a、峰现时间晚、洪峰流量大 b、峰现时间早、洪峰流量大 c、峰现时间晚、洪峰流量小 d、峰现时间早、洪峰流量小

8．甲乙两流域除河网密度甲大于乙的外，其它流域下垫面因素和气象因素均相同，对相同降雨所形成的流量过程，甲流域的洪峰流量比乙流域的[ ]。

a、峰现时间晚、洪峰流量小 b、峰现时间早、洪峰流量小 c、峰现时间晚、洪峰流量大 d、峰现时间早、洪峰流量大

9．某流域两次暴雨，除降雨强度前者小于后者外，其它情况均相同，则前者形成的洪峰流量比后者的[ ]。

a、峰现时间早、洪峰流量大 b、峰现时间早、洪峰流量小 c、峰现时间晚、洪峰流量小 d、峰现时间晚、洪峰流量大

10．对于较干燥的土壤，在充分供水条件下，下渗的物理过程可分为三个阶段，它们依次为[ ]。 a、渗透阶段—渗润阶段—渗漏阶段 b、渗漏阶段—渗润阶段—渗透阶段 c、渗润阶段—渗漏阶段—渗透阶段 d 渗润阶段—渗透阶段—渗漏阶段 11．土壤稳定下渗阶段，降水补给地下径流的水分主要是[ ]。

3

a、毛管水 b 重力水 c、薄膜水 d、吸着水 12．下渗容量(能力)曲线，是指[ ]。

a、降雨期间的土壤下渗过程线 b、干燥的土壤在充分供水条件下的下渗过程线

c、充分湿润后的土壤在降雨期间的下渗过程线 d、土壤的下渗累积过程线 13．决定土壤稳定入渗率f大小的主要因素是[ ] 。

a、降雨强度 b、降雨初期的土壤含水量 c、降雨历时 d 土壤特性 14．降雨期间，包气带土壤蓄水量达到田间持水量之后，其下渗能力为[ ]。

a、降雨强度 b、后损期的平均下渗率 c 稳定下渗率 d、初损期的下渗率 15．形成地面径流的必要条件是[ ]。

a、雨强等于下渗能力 b、雨强大于下渗能力 c、雨强小于下渗能力 d、雨强小于、等于下渗能力 16．流域汇流过程主要包括[ ]。

a、坡面漫流和坡地汇流 b、河网汇流和河槽集流 c 坡地汇流和河网汇流 d、坡面漫流和坡面汇流 17．一次流域降雨的净雨深形成的洪水，在数量上应该[ ]。 a 等于该次洪水的径流深 b、大于该次洪水的径流深 c、小于该次洪水的径流深 d、大于、等于该次洪水的径流深 18．河网汇流速度与坡面汇流速度相比，一般[ ]。

a、前者较小 b 前者较大 c、二者相等 d、无法肯定 19．某流域的一场洪水中，地面径流的消退速度与地下径流的相比，其情况是[ ]。 a、前者小于后者 b、前者大于后者 c、前者小于等于后者 d、二者相等

20．某闭合流域多年平均降水量为950mm，多年平均径流深为450mm，则多年平均年蒸发量为[ ]。 a、450mm b 500mm c、950mm d、1400mm

21．某流域面积为500km2，多年平均流量为7.5m3/s，换算成多年平均径流深为[ ]。 a、887.7mm b、500mm c、473mm d、8052mm

22．某流域面积为1000km2，多年平均降水量为1050mm，多年平均流量为15m3/s，该流域多年平均的径流系数为[ ]。

a、 0.55 b 0.45 c、 0.65 d、 0.68

23．已知某流域，一次历时3h的降雨，降雨强度均大于上层土壤人渗能力4.0mm/h，下层土壤入渗能力为2.5mm/h，不考虑其它损失，则此次降雨所产生的壤中流(表层流)净雨为[ ]。 a、2.0mm b、6.0mm c、4.5mm d、7.5mm

24．某闭合流域的面积为1000km 2，多年平均降水量为1050mm，多年平均蒸发量为576mm，则多年平均流量为[ ]。

a、150m3/s b l 5 m3/s c、74 m3/s d、18m m3/s

4

25．某流域多年平均降水量为800mm，多年平均径流深为400mm，则该流域多年平均径流系数为 [ ]。

a、0.47 b、0.50 c、0.65 d、0.35

26．水量平衡方程式P-R-E＝?W(其中P、R、E、?W分别为某一时段的流域降水量、径流量、蒸发量和蓄水变量)，适用于[ ]。

a、非闭合流域任意时段情况 b、非闭合流域多年平均情况 c、闭合流域多年平均情况 d、闭合流域任意时段情况 27．流域中的湖泊围垦后，流域的多年平均年径流量一般比围垦前[ ]。 a、增大 b、减少 c、不变 d、不肯定 28．流域中大量毁林开荒后，流域的洪水流量一般比毁林开荒前[ ]。 a、增大 b、减少 c、不变 d、减少或不变 29．流域退田还湖，将使流域蒸发[ ]。

a 增加 b、减少 c、不变 d、难以肯定 30、下渗率总是[ ]。

a、等于下渗能力 b、大于下渗能力 c、小于下渗能力 d、小于、等于下渗能力 31．田间持水量可以转化为[ ]。

a、地下径流 b、地面径流 c、地面和地下径流 d、蒸、散发水量 32．某流域(为闭合流域)上有一场暴雨洪水，其净雨量将[ ]。 a、等于其相应的降雨量 b、大于其相应的径流量 c、等于其相应的径流量 d、小于其相应的径流量

三、简答题

1. 如何确定河流某一指定断面控制的流域面积？ 2. 蒸发折算系数K值的大小随哪些因素而异？ 3. 对于闭合流域来说，为什么径流系数必然小于1？

4. 河川径流是由流域降水形成的，为什么久晴不雨河水仍然川流不息？ 5. 同样暴雨情况下，为什么流域城市化后的洪水比天然流域的显著增大？

四、计算题

1.已知某河从河源至河口总长L为5500m，其纵断面如图2-2，A、B、C、D、E各点地面高程分别为48、24、17、15、14m，各河段长度l1, l2, l3, l4分别为2000、1400、、1300、800m，试推求该河流的平均纵比降。

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ABh4Ch3Dh2Eh1h0l1

l4

l3l2图2-2 某河流纵断面图

2.根据某流域附近的水面蒸发实验站资料，已分析得E601型蒸发器1~12月的折算系数K依次为0.98，0.96，0.89，0.88，0.89，0.93，0.95，0.97，1.03，1.03，1.06，1.02。本流域应用E601型蒸发器测得8月30、31和9月1～3日的水面蒸发量依次为5.2mm，6.0mm，6.2mm，5.8mm，5.6mm，试计算该流域某水库这些天的逐日水面蒸发量。

3.某平原流域，流域面积F=360km2，其中水面面积占21%，从有关水文手册中查得该流域的多年流域平均降水量P=1115.0mm，多年平均陆面蒸发量E=1040.0mm，试求该流域的多年平均径流深为多少？

陆

=750.0mm，多年平均水面蒸发量E水

mm，多年平均流量为20m3/s，其4. 闭合流域，流域面积F?1000km2，多年平均降水量P?1400多年平均蒸发量是多少？今拟在该流域修建一水库，库面面积为F水?100km2，当地蒸发器测得多年平均水面蒸发值为2000mm，蒸发器折算系数为0.8。若修建水库后流域的气候条件保持不变，试问建库后多年平均流量Q'（m3/s）？

3Q?140m/s，多年平均降雨量5. 某水文站控制流域面积F=8200km，测得多年平均流量

2

P?1050mm，问该站多年平均径流量、多年平均径流深、多年平均径流系数、多年平均径流模数各为

多少？

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第三章 水文信息采集与处理

学习本章的意义：本章主要学习水文信息的采集与处理技术，包括水文测站的设立和水文站网

的布设；水位、流量、泥沙、水质等各种水文信息要素的观测；水文的调查方法；以及水文数据的处理方法和技术。本章研究的水文信息采集与处理是工程水文学中最基本的概念和方法之一，是以后学习水文统计、流域产汇流计算、水文预报等内容的基础。

本章内容：水文测站的设立、水文站网的布设、水位的测验方法、日平均水位的计算、流速的测验方法、断面面积的测量和计算、断面流量和流速的计算、流量资料的整理、泥沙的测验方法、悬移质含沙量和输沙率的计算、水质监测的方法、水文调查的方法、水文资料的收集等。

一、填空题

1．水文测站是指 。 2．根据水文测站的性质，测站可分为 和 两大类。 3．水文测站的建站包括 和 两项工作。

4．目前按信息采集工作方式的不同，采集水文信息的基本途径可分为 、 、 和 。

5．水位是指 。 6．我国现在统一规定的水准基面为 。 7．水位观测的常用设备有 和 两类。 8．水位的观测包括 和 的水位。

9．我国计算日平均水位的日分界是从 时至 时。

10．由各次观测或从自记水位资料上摘录的瞬时水位值计算日平均水位的方法有 和 两种。

11．单位时间内通过河流某一断面的水量称为 。时段?t内通过河流某一断面的总水量称为 ，将径流量平铺在整个流域面积上所得的水层深度称为 。 12．流量测量工作实质上是由 和 两部分工作组成。 13．断面测量包括测量 、 和 。 14．水道断面面积包括 和 。

15．测量水深常用的方法有 、 、 和 。 16．起点距是指 。

17．河流中的泥沙，按其运动形式可分为 、 和 三类。

18．水位流量关系可分为 和 两类，同一水位只有一个相应流量，其关系呈单一的曲线。这时的水位流量关系称为 。同一水位不同时期断面通过的流量不是一个定值，点绘出的水位流量关系曲线，其点据分布比较散乱，这时的水位流量关系称为 。

19．一般说来，天然河道的水位流量关系是不稳定的，其影响的主要因素

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有： 、 、 、 、 等。

20为推求全年完整流量过程，必须对水位流量关系曲线高水或低水作适当延长，一般要求高水外延幅度不超过当年实测水位变幅的 ，低水外延不超过 。

二、选择题

1.对于测验河段的选择，主要考虑的原则是[ ]

A.在满足设站目的要求的前提下，测站的水位与流量之间呈单一关系 B.在满足设站目的要求的前提下，尽量选择在距离城市近的地方 C.在满足设站目的要求的前提下，应更能提高测量精度 D.在满足设站目的要求的前提下，任何河段都行 2.基线的长度一般[ ]

A. 愈长愈好 B.愈短愈好

C.长短对测量没有影响 D.视河宽B而定，一般应为0.6B 3.水位观测的精度一般准确到[ ]

A.1m B.0.1m C.0.01m D.0.001m

4.当一日内水位变化较大时，由水位查水位流量关系曲线以推求日平均流量，其水位是用[ A.算术平均法计算的日平均水位 B.12时的水位

C.面积包围法计算的日平均水位 D.日最高水位与最低水位的平均值 5.我国计算日平均水位的日分界是从[ ]时至[ ]时。

A.0~24 B.08~08 C.12~12 D.20~20

6.我国计算日降水量的日分界是从[ ]时至[ ] 时。

A.0~24 B.08~08 C.12~12 D.20~20 7.用流速仪施测点流速时，每次要求施测的时间[ ]

A.越短越好 B.越长越好 C.大约100s D.不受限制

8.一条垂线上测三点流速计算垂线平均流速时，应从河底开始分别施测[ ]处的流速。 A.0.2h、0.6h、0.8h B. 0.2h、0.4h、0.8h C. 0.4h、0.6h、0.8h D. 0.2h、0.4h、0.6h

9.用流速仪施测某点的流速，实际上是测出流速仪在该点的[ ]。

A.转速 B.水力螺距 C.摩阻常数 D.测速历时 10.我国计算日平均流量的日分界是从[ ]时至[ ]时。

A.0~24 B.08~08 C.12~12 D.20~20 11.我国计算日蒸散发量的日分界是从[ ] 时至[ ]时。

A.0~24 B.08~08 C.12~12 D.20~20 12.用浮标法测流，断面流量等于断面虚流量再乘以[ ]。

A.风速 B.水位 C.浮标系数 D.糙率 13.常用来表示输沙特征的指标有[ ]。

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] 。

A. 输沙率、流量 B. 含沙量、输沙率 C. 含沙量、流量 D. 输沙率、输沙量 14.历史洪水的洪峰流量是由[ ]得到的。

A. 在调查断面进行测量 B.由调查的历史洪水的洪峰水位查水位流量关系曲线 C.查当地洪峰流量的频率曲线 D.向群众调查

15.某水文站的水位流量关系曲线，当受洪水涨落影响时，则［ ］

A.水位流量关系曲线上抬 B.水位流量关系曲线下降 C.水位流量关系曲线呈顺时绳套状 D.水位流量关系曲线呈逆时绳套状 16.当受回水顶托影响时，水位流量关系点据，是在稳定的水位流量关系曲线[ ] A.以下 B.以上 C.上下摆动 D.不变

17.某站水位流量关系为单一线，当断面淤积时，则[ ]

A.水位流量关系曲线上抬 B.水位流量关系曲线下降 C.水位流量关系曲线呈绳套状 D.水位流量关系无变化

18.某河流断面，在同一水位情况下，一次洪水中涨洪段相应的流量比落洪段的流量[ ] A.小 B.相等 C.大 D.不能肯定 19.水位流量关系曲线低水延长方法中的断流水位为[ ]

A.水位为零 B.河床最低点 C.流量等于零的水位 D.断面中死水区的水位

三、简答题

1．什么是流量？流量测验的方法有哪些？ 2．河道断面的测量是如何进行的？ 3．流速仪测流速的原理是什么? 4．采用积点法测流速是如何进行的？ 5．水位流量关系不稳定的原因何在？

四、计算题

1.某水文站每日4段制观测水位的记录如表1示，水尺零点高程为：P6=37.955m，P7=37.200m，P8=36.289m，请计算瞬时水位值，并试用面积包围法推求8月24日的日平均水位。

表3-1 某测站水位观测记录表

月.日 时 水尺编号 水尺读数（m） 水位(m)

9

8.23 20 P6 0.50 2 P6 0.49 8 8.24 14 P7 20 P8 0.52 2 P7 0.49 8.25 8 P7 0.52 P7 0.78 0.85

2．按照图3-1资料计算断面流量和断面平均流速。

图3-1 某河某站横断面及测流资料 图3-2 某河某站横断面 3．在表3-2中计算千阳站的断面流量。

4．某河断面如图3-2所示，根据测验及计算得垂线平均含沙量为Cm1?0.800kg/m3，

Cm1?0.500kg/m3，部分面积流量为q1?1.00m3/s，q2?2.00m3/s，q3?1.50m3/s。试计算

该断面得输沙率QS、平均含沙量Cs和流量Q。

5.根据表3-3中的数据，绘制稳定的水位流量关系曲线。

表3-3 清姜河益门镇水文站2006年实测流量成果表

水 位 （m） 636.83 636.84 636.84 636.85 636.83 636.83 636.86 636.85 636.89 636.88 636.97 637.31 637.18 636.91 636.90 636.91 流 量面 积 流速 水 位 流 量 面 积 流 速序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

（m3/s） （m2） （m/s） 0.221 0.281 0.281 0.337 0.229 0.223 0.424 0.356 0.647 0.600 1.36 8.82 5.17 1.11 0.740 0.796 2.38 2.49 2.44 2.66 2.43 2.36 2.92 2.61 3.66 3.58 5.15 10.3 8.50 3.82 3.36 3.56 0.093 0.11 0.12 0.13 0.094 0.094 0.15 0.14 0.18 0.17 0.26 0.86 0.61 0.29 0.22 0.22 序 号 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 （m） （m3/s） （m2） （m/s） 636.95 637.03 1.18 2.06 4.28 5.58 8.64 3.24 5.41 3.18 2.99 3.64 7.26 13.0 20.5 12.3 8.83 15.1 9.64 0.28 0.37 0.65 0.20 0.34 0.18 0.17 0.23 0.53 0.91 1.03 0.85 0.63 1.00 0.77 637.20 5.61 636.89 0.632 637.02 1.82 636.88 0.565 636.87 0.522 636.91 0.870 637.12 3.85 637.41 11.8 637.71 21.2 637.38 10.5 637.20 5.59 637.51 15.1 637.26 7.39 10

表3-2 千阳（三）站测、测速记载及流量计算表(畅流期流速仪法)

施测时间：1979年 6月22日18时00分至22日18时30分(平均：22日18时15分) 天气：雨 风向风力0 流速仪牌号及公式： V=0.678N/T+0.005 检定后使用次数：31 牌号 垂线 号数 起点 距 m 测测深 速 基本水尺水位 m 仪器 位置 测 得 水 深 m 河 底 高 程 m 测 相 点 R 对 深 (m) 0.5 0.6 0.6 0.6 0.6 米 米 米 ×10 -4测速记录 流速(m/s) 测深垂线间 水道断面 面积 测深 垂线 间 2m 部分 面积 间 2m 部分 流量 3m/s 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 0 1.5 2.5 3.5 5.0 6.0 0 0.17 0.23 0.30 0.38 0.36 708.12 707.95 707.89 707.82 707.74 707.76 4 6 6 6 4 4 4 6 6 7.0 7 7 8.5 10.0 断面流量 水道断面面积 死水面积 平均流速 最大测点流速 0.38 707.74 0.6 0.25 707.87 0.6 0 708.12 一组 系数 信号 转数 垂测 T 总 线 点 转平数 均 N 108 5 0.94 141 20 135 113 104 100 126 水尺米 记 录 平 均 部分 水 平均 深 m 间 距 m 水尺名称 基 本 3米/秒 水 面 宽 2米 平均水深 2米 最大水深 米/秒 水面比降 ∑b’×Vm ∑b’×Vm×G 相应水位 测深方法 垂线数/测点数 米/秒 糙 率 编号 水尺读数(米) P5 始：0.73 终：0.73 测 流 平均： 比降上 比降下 零点高程m 水位m 707.39 备注： 基下45米 岸边系数??0.7 11

第四章 流域产流与汇流计算

学习本章的意义：本章从定量上研究降雨形成径流的原理和计算方法，包括流域的产流计算

和汇流计算。产流计算主要研究流域上降雨扣除植物截留、补充土壤缺水量、填洼、蒸发等损失，转化为净雨过程的计算方法。汇流计算主要研究净雨沿地表和地下汇入河网，并经河网汇集形成流域出口断面径流过程的计算方法。本章研究的流域产汇流计算是工程水文学中最基本的概念和方法之一，是以后学习由暴雨资料推求设计洪水，降雨径流预报等内容的基础。

本章内容：流域产汇流计算基本资料的整理与分析；前期流域蓄水量及前期影响雨量的计算；降雨径流相关图法推求净雨； 初损后损法计算地面净雨过程；流域汇流分析；单位线法推求流域出口洪水过程；瞬时单位线法推求流域出口洪水过程。

一、填空题

1．流域产汇流计算所需要的基本资料一般包括 、 、 三大套资料。 2．图4—l是一次实测洪水过程，ac为分割线，ad为水平线，请指出下列各面积的含义：abca代表 ，acdefa代表 ，abcdefa代表 。

图4-1 一次实测洪水过程

3．常用的地面地下径流分割方法有 和 。

4．蓄满产流是以 为产流的控制条件。

5．按蓄满产流模式，当降雨使土壤未达到田间持水量时，降雨全部用以补充 ；当流域蓄满时，以后的降雨减去雨期蒸发后，剩余的雨水全部转化为 。

6．按蓄满产流模式，当流域蓄满以后，下渗的水量将成为 径流； 超过下渗雨水的部分将成为 径流。

7．我国常用的流域前期影响雨量Pa的计算公式为Pa,t?1?K(Pa,t?Pt)，其中Pa,t?1为 ；

Pa,t，为 ；Pt为第t天的降雨量；K为蓄水的日消退系数，并必须控制Pa,t?1 。

8．超渗产流是以 为产流控制条件。

9．按超渗产流原理，当满足初期损失后，若雨强大于下渗率，则超渗部分产生 径流。 10．流域上一次降雨的最大损失量一般 流域的土壤蓄水容量WM。 l 1．初损后损法将下渗损失过程简化为 和 两个阶段。 12．净雨从流域最远点流到流域出口的时间称为 。

13．等流时线是 ；等流时面积是 。 14．根据等流时线汇流原理，地面径流总历时T与净雨历时Ts及流域汇流时间?m的关系

12

为 。

15．流域汇流的计算法一般有 ， 和 。 16．设某流域的时段单位线历时为Tq个时段，地面净雨为Ts个时段，则该净雨形成的地面径流历时等于 个时段。

17．一个流域上各场暴雨洪水分析的单位线将随 和 的不同而有一定的变化。

二、选择题

1．某流域的一场洪水中，地面径流的消退速度与地下径流的相比[ ]。 a、前者大于后者 b、前者小于后者 c、前者小于等于后者 d、二者相等

2．一次暴雨的降雨强度过程线下的面积表示该次暴雨的[ ]。

a、平均降雨强度 b、降雨总量 c、净雨总量 d、径流总量

3．一次洪水地面径流过程线下的面积表示[ ]。

a、平均地面径流流量 b、地面径流深 c、地面径流总量 d、地面径流模数 4．某闭合流域一次暴雨洪水的地面净雨与地面径流深的关系是[ ]。

a、前者大于后者 b、前者小于后者 c、前者等于后者 d、二者可能相等或不等 5．下渗容量(能力)曲线，是指[ ]。

a、降雨期间的土壤下渗过程线 b、充分供水条件下的土壤下渗过程线 c、充分湿润后的土壤下渗过程线 d、下渗累积过程线

6．在湿润地区，当流域蓄满后，若雨强i大于稳渗率fc，则此时下渗率f为[ ]。 a、 f＞i b、f＝i c、f＝fc d、f＜fc

7．在湿润地区用蓄满产流法计算的降雨径流相关图的上部，表现为一组[ ]。

a、间距相等的平行曲线 b、间距相等的平行直线 c、非平行曲线 d、非平行直线

8．决定土壤稳定下渗率fc大小的主要因素是[ ]。

a、降雨强度 b、降雨初期的土壤含水量 c、降雨历时 d、土壤特性

9．以前期影响雨量(Pa)为参数的降雨(P)径流(R)相关图P-Pa-R，当P相同时，应该Pa越大，[ ]。 a、损失愈大，R愈大 b、损失愈小，R愈大 c、损失愈小，R愈小 d、损失愈大，R愈小

10以前期影响雨量(Pa)为参数的降雨(P)径流(R)相关图P-Pa-R，当Pa相同时，应该P越大，[ ]。 a、损失相对于P愈大，R愈大 b、损失相对于P愈大，R愈小 c、损失相对于P愈小，R愈大 d、损失相对于P愈小，R愈小

11．对于超渗产流，一次降雨所产生的径流量取决于[ ]。 a、降雨强度 b、降雨量和前期土壤含水量

c、降雨量 d、降雨量、降雨强度和前期土壤含水量 12．当降雨满足初损后，形成地面径流的必要条件是[ ]。

a、雨强大于植物截留 b、雨强大于下渗能力 c、雨强大于填洼量 d.小雨强大于蒸发量 l3．在等流时线法中，当净雨历时ts小于流域汇流时间?m时，洪峰流量是由[ ]。

13

a、全部流域面积上的部分净雨所形成 b、全部流域面积上的全部净雨所形成 c、部分流域面积上的部分净雨所形成 d、部分流域面积上的全部净雨所形成 l4．在等流时线法中，当净雨历时ts大于流域汇流时间?m时，洪峰流量是由[ ]。 a、部分流域面积上的全部净雨所形成 b、全部流域面积上的部分净雨所形成 c、部分流域面积上的部分净雨所形成 d、全部流域面积上的全部净雨所形成

15．某流域由某一次暴雨洪水分析出不同时段的10mm净雨单位线，它们的洪峰将随所取时段的增长而[ ]。

a、增高 b、不变 c、减低 d、增高或不变

16．降雨在流域上分布不均匀是单位线变化的主要原因之一，一般暴雨中心在上游的单位线比暴雨中心在下游的单位线[ ]。

a、峰值小、峰现时间早 b、峰值大、峰现时间早 c、峰值小、峰现时间迟 d、峰值大、峰现时间迟

17．某流域根据三场雨强相同，但暴雨中心分别在上、中、下游的洪水分析的三条单位线，它们的洪峰流量分别为q1，q2，q3，则它们之间的关系一般应该[ ]。

a、q1＞q2＞q3 b、q1＜q2＜q3 c、q1＝q2＝q3 d、q1＞q2＞q3

18．某流域根据暴雨中心都在中游，但三场净雨强度分别为5、l0、20mm/h的洪水分析出三条单位线，它们的单位线洪峰流量分别为q5，ql0，q20，则它们之间的关系一般应[ ]。 a、q5＞q10＞q20 b、q5＝q10 ＝q20 c、q5＜q10＜q20 d、q5＞q10＞q20

19．若?t、?T分别为原单位线和所求单位线的时段长，S(t)表示S曲线，S(t-?T)为相对S(t)移?T后的S曲线，则所求时段为?T的单位线q(?T，t)的数学表达式[ ]。 a、q(?T,t)? c、q(?T,t)??T?T[S(t)?S(t??T)] b、q(?T,t)?[S(t??T)?S(t)] ?t?t?t?t[S(t)?S(t??T)] d、 q(?T,t)?[S(t??T)?S(t)] ?T?T20．纳希瞬时单位线u(0,t)的两个参数n，k减小时，则瞬时单位线u(0,t) [ ]。 a、洪峰增高，峰现时间提前 b、洪峰增高，峰现时间推后 c、洪峰减低，峰现时间提前 d、洪峰减低，峰现时间推后

三、简答题

1. 写出计算流域（面）平均雨量的方法、公式及其适用条件。 2. 图4-2中有四个雨量站，用垂直平分法求面雨量可以连成三角形ABC、BDC，也可连成三角形ADC、ABD，哪一种连法比较好，面雨量成果有无不同。

图4-2 雨量站点分布图

14

3.在进行流域产汇流分析计算时，为什么还要将总净雨过程分为地面、地下净雨过程？简述蓄满产流模型法如何划分地面、地下净雨？

4．目前常用分割地面、地下径流的方法有哪几种，简述其适用条件？ 5．何谓超渗产流，何谓蓄满产流，它们的主要区别是什么？ 6．简述时段单位线的定义及基本假定？ 7．请简述时段单位线存在的问题及处理方法？

四、计算题

1．利用表4-1、4-2计算某流域（F=793km2）1960年6月13～14日的流域平均降水量P、前期影响雨量Pa和相应的径流深R。

（1）求6月13～14日的流域平均降水量P（资料见表4-1，表中A、B、C、三个雨量站的面积权重各为20%、50%、30%）。

（2）求6月13～14日降雨开始时的Pa值。（资料见表4-1，Im＝100mm，K＝0.92）。说明初始Pat确定的方法，若发现Pa值超过Im时，该如何处理，为什么。

（3）计算6月13～14日一次降雨所产生的径流深R，本次暴雨所对应的径流过程见表4-2。（请先在方格纸上点绘流量过程线图，对上次径流进行分割，基流Q基=18m3/s，计算时段可自选，由峰顶开始向两旁读数。）

2．把第1题中计算的P、Pa、R值填入表4-3的洪号3中，根据表4-3中的资料： （1）点绘P+Pa～R的降雨径流相关图；

（2）该流域6月23日和24日一次降雨过程，雨量分别为58.0mm、60mm，起始Pa值为75.0mm，试求这场降雨的产流量。

表4-1 某流域P和Pa计算表 年 月 日 1960 6 7 8 9 10 11 12 13 14 PA 23.6 57.6 1.6 0.5 6.1 1.3 4.3 68.3 PA×20% PB 20 6.4 0.1 11.0 0 6.3 64.8

15

PC 20 84.6 3.2 2.4 8.6 1.9 15.0 86.2 单位：mm P Pa PB×50% PC×30% 119.5

表4-2 某流域1960年6月14～19日洪水过程

月 日 时 6 13 24 14 2 4 8 10 14 16 18 Q (m3/s) 36.0 28.2 21.0 18.0 20.0 45.4 96.7 438 月 日 时 6 14 20 24 15 2 6 12 20 24 16 6 Q (m3/s) 903 669 488 314 188 120 106 91.9 表4-3 某流域各次降雨P、径流深R及Pa成果表 洪号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

16

月 日 时 6 16 12 24 17 8 20 18 8 20 19 8 Q (m3/s) 74.9 52.0 45.4 34.8 29.7 24.9 19.0 单位：mm

P+Pa P 52.5 49.8 110.9 70.5 44.0 47.4 63.3 66.1 103.3 77.9 46.4 27.9 45.3 74.1 86.9 88.7 95.9 30.7 43.8 42.5 68.4 Pa 97.7 31.9 43.9 100 100 95.0 59.1 82.6 15.0 32.8 90.5 93.0 96.5 91.7 59.0 39.6 93.0 31.0 23.0 52.0 83.5 R 48.4 9.8 51.5 68.0 45.5 46.4 31.4 43.3 28.4 15.9 39.5 20.1 44.0 66.3 43.6 25.8 83.0 4.3 3.6 9.0 52.2

3．南河开峰峪水文站控制流域面积5253km2，1981年5月2日和3日流域上降了一场暴雨，逐时段流域平均P-E列于表4-4，根据流域的降雨径流关系，求得各时段净雨深也列于表4-4中。已分析得本流域稳渗率fc=0.4mm/h，试划分地面、地下净雨。

表4-4 南河开峰峪水文站以上流域降水及径流资料表

时间（日.时） P-E（mm） R（mm） 4．已知百年一遇的设计暴雨P1%=420mm，其过程如下表4-5，径流系数α=0.85，平均后损率

2.14～2.20 12.6 7.9 2.20～3.2 17.4 11.7 3.2～3.8 16.9 16.7 3.8～3.14 3.3 3.3 3.14～3.20 1.4 1.4 f?1.5mm/h，试用初损、后损法确定初损I0及设计净雨过程。

表4-5 某流域百年一遇的设计暴雨过程

时段（Δt =6 h） 雨量（mm） 1 6.4 2 3 4 99 5 82 6 51 5.6 176 5．某流域（F＝793km2）1968年5月的一次实测洪水过程如表4-6所列，根据该次洪水的实测降雨过程，应用降雨径流相关图和稳定下渗率fc已求出时段地面净雨深为：5月10日16～19时h1＝12mm；19～22时h2＝7.4mm。

（1）求该流域面积；（2）试用本次洪水过程分析3h单位线； （3）将3h单位线转换为6h单位线。

表4-6 单位线分析表 日 时 10 16 19 22 11 1 4 7 10 13 16 19 22 12 1 4

单位：m3/s

单位线 修正后 单位线 实测流量 地下径流 地面径流 18 41 354 382 236 158 118 91 68 52 42 36 32 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 17

部分径流 h1形成 h2形成

第九章 由暴雨资料推求设计洪水

学习本章的意义：在设计流域实测流量资料不足或缺乏时，或人类活动破坏了洪水系列的一致性，就有必要研究由暴雨资料推求设计洪水的问题。另外，可能最大洪水和小流域设计洪水也常用暴雨资料推求。由暴雨资料推求设计洪水的基本假定是：暴雨与洪水同频率。对于比较大的洪水，大体上可以认为某一频率的暴雨将形成同一频率的洪水，即假定暴雨与洪水同频率。因此，推求设计暴雨就是推求与设计洪水同频率的暴雨，再按照降雨形成径流的原理和计算方法，由设计暴雨推求出设计洪水。

本章内容：暴雨资料的选样；不同资料情况下设计暴雨的计算；推求设计净雨；推求设计洪水过程线；可能最大暴雨和可能最大洪水的推求；小流域设计洪水的计算。

一、填空题

1．推求设计暴雨过程时，典型暴雨过程的放大计算一般采用 法。 2．暴雨点面关系有两种，其—是 ，其二 。

3．由设计暴雨推求设计净雨时，要处理的主要问题有 的确定和 的拟定。 4．设计条件下Pa(前期影响雨量)的计算方法有 、 和 等。

二、选择题

1．由暴雨资料推求设计洪水时，一般假定[ ]。

a、设计暴雨的频率大于设计洪水的频率 b、设计暴雨的频率小于设计洪水的频率 c、设计暴雨的频率等于设计洪水的频率 d、设计暴雨的频率大于等于设计洪水的频率 2．用暴雨资料推求设计洪水的原因是[ ]。

a、用暴雨资料推求设计洪水精度高 b、用暴雨资料推求设计洪水方法简单 c、流量资料不足或要求多种方法比较 d、大暴雨资料容易收集 3．由暴雨资料推求设计洪水的方法步骤是[ ]。 a、推求设计暴雨、推求设计净雨、推求设计洪水 b、暴雨观测、暴雨选样、推求设计暴雨、推求设计净雨 c、暴雨频率分析、推求设计净雨、推求设计洪水

d、暴雨选样、推求设计暴雨、推求设计净雨、选择典型洪水、椎求设计洪水

4．当一个测站实测暴雨系列中包含有特大暴雨时，若频率计算不予处理，那么与处理由相比，其配线结果将使推求的设计暴雨[ ]。

a、偏小 b、偏大 c、相等 d、三者都可能 5．暴雨资料系列的选样是采用[ ]。

a、固定时段选取年最大值法 b、年最大值法

c、年超定量法 d、与大洪水时段对应的时段年最大值法 6．对于中小流域，其特大暴雨的重现期一般可通过[ ]。

43

a、现场暴雨调查确定 b、对河流洪水进行观测

c、查找历史文献灾情资料确定 d、调查该河特大洪水，并结合历史文献灾情资料确定 7．对雨量观测仪器和雨量记录进行检查的目的是[ ]。

a、检查暴雨的一致性 b、检查暴雨的大小 c、检查暴雨的代表性 d、检查暴雨的可靠性 8．对设计流域历史特大暴雨调查考证的目的是[ ]。 a、提高系列的一致性 b、提高系列的可靠性

c、提高系列的代表性 d、使暴雨系列延长一年

9．若设计流域暴雨资料系列中没有特大暴雨，则推求的暴雨均值x、离势系数Cv，可能会[ ]。 a、均值x、离势系数Cv都偏大 b、均值x、离势系数Cv都偏小 c、均值x偏小、离势系数Cv偏大 c、均值x偏大、离势系数Cv偏小 l0．暴雨动点动面关系是[ ]。

a、暴雨与其相应洪水之间的相关关系 b、不同站暴雨之间的相关关系 c、任一雨量站雨量与流域平均雨量之间的关系

d、暴雨中心点雨量与相应的面雨量之间的关系 11．暴雨定点定面关系是[ ]。

a、固定站雨量与其相应流域洪水之间的相关关系

b、流域出口站暴雨与流域平均雨量之间的关系

c、流域中心点暴雨与流域平均雨量之间的关系

d、各站雨量与流域平均雨量之间的关系

12．某一地区的暴雨点面关系，对于同一历时，点面折算系数? [ ]。 a、随流域面积的增大而减小 b、随流域面积的增大而增大 c、随流域面积的变化时大时小 d、不随流域面积而变化 13．选择典型暴雨的原则是“可能”和“不利”，所谓不利是指[ ]。 a、典型暴雨主雨峰靠前 b、典型暴雨主雨峰靠后 c、典型暴雨主雨峰居中 d、典型暴雨雨量较大 l 4．对放大后的设计暴雨过程[ ]。

a、需要进行修匀 b、不需要进行修匀

c、用光滑曲线修匀 d、是否修匀视典型暴雨变化趋势而定 15．用典型暴雨同倍比放大法推求设计暴雨，则[ ]。

a、务历时暴雨量都等于设计暴雨量 b、各历时暴雨量都不等于设计暴雨量 c、各历时暴雨量可能等于、也可能不等于设计暴雨量

d、所用放大倍比对应历时暴雨量等于设计暴雨量，其他历时暴雨量不一定等于设计暴雨量 16．用典型暴雨同频率放大法推求设计暴雨，则[ ]。

a、各历时暴雨量都不等于设计暴雨量 b、各历时暴雨量都等于设计暴雨量

44

c、各历时暴雨量都大于设计暴雨量 d、不能肯定

17．用经验法(Pa,p＝KIm)确定设计暴雨的前期影响雨量Pa,p时，在湿润地区设计标准愈高，一般[ ]。

a、K愈大 b、K愈小 c、K不变 d、K值可大可小

18．用经验法(Pa,p＝KIm)确定设计暴雨的前期影响雨量Pa,p时，湿润地区的K值一般[ ]。 a、小于干旱地区的K值 b、大于干旱地区的K值 c、等于干旱地区的K值 d、不一定 19．用同频率法计算设计暴雨相应的前期影响雨量Pa,p，其计算公式为[ ]。 a、Pa,p?(x?Pa)p?xp?Im b、Pa,p?(x?Pa)p?xp?Im

c、Pa,p?(x?Pa)p?xp?Im d、Pa,p?(x?Pa)?xp?Im

20．当流域设计暴雨远远超过实测暴雨时，推求该流域的设计净雨，可以[ ]。 a、直接查本流域由实测雨洪资料制作的降雨径流相关图 b、直接查用其他流域制作的降雨径流相关图

c、将本流域的降雨径流相关图合理外延后查用 d、凭经验估计 21．地区经验公式法计算没汁洪水，一般[ ]。

a、仅推求设计洪峰流量 b、仅推求设计洪量

c、推求设计洪峰和设计洪量 d、仅推求设计洪水过程线

22．推理公式中的损失参数?，代表[ ]内的平均下渗率。

a、降雨历时 b、产流历时 c、后报历时 d、不能肯定

三、简答题

1．为什么要用暴雨资料推求设计洪水？

2．由暴雨资料推求设计洪水，主要思路和步骤是什么？ 3．如何检查设计暴雨计算成果的正确性？

4．什么叫定点定面关系？如何建立一个流域的定点定面关系？ 5．什么叫动点动面关系？如何建立一个流域的动点动面关系？ 6．使用“动点动面暴雨点面关系”包含了哪些假定？

7．小流域设计洪峰流量计算一般采用哪些方法（最少举出三种）？ 8．小流域设计洪水过程线一般怎样计算？

四、计算题

1.已知某站频率P?10%的不同历时的最大暴雨强度iT如表9-1，试求所给暴雨公式iT=Sp/T中的雨力Sp（mm/h）和衰减系数n。

表9-1 某站频率p=10%的不同历时的最大暴雨强度iT 时段T（h） iT (mm/h)

n1 2 3 4 5 62.0 38.0 28.5 23.5 20.0 45

2.已知暴雨公式iT=Sp/T，其中iT表示历时T内的平均降雨强度（mm/h）；S为雨力，等于

P

n100mm/h，n为暴雨衰减指数，等于0.6，试求历时为6、12、24h的设计暴雨各为多少？

3．已知：某流域F＝341km2，Im＝100mm，Pa，p＝78mm，fc＝1.5mm/h；P＝2%的设计面暴雨过程见表9-2；6小时单位线见表9-3，试推求该设计暴雨形成的设计洪水。

表9-2 P＝2%的设计暴雨时程分配

时段数（△t小时） 占最大一天的分配百分数% 设计面暴雨（mm） 设计净雨（mm） 地下净雨（mm） 地面净雨（mm） 1 11 29.9 表9-3 6小时单位线

时段数 （△t小时） q(m3/s)

4．用推理公式法计算P=1%的设计洪峰流量。已知条件：

（1）流域面积F= 78km2，主河长L=14.6km，河道纵比降J=0.026；

（2）最大24h暴雨参数x24?110mm，Cv=0.50，Cs=3.5Cv，暴雨递减指数n=0.65； （3）损失参数?=2.0mm/h； （4）汇流参数m=0.218?

0.38

2 63 3 17 4 9 合计 100 272 171.3 46.2 24.6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0 8.4 49.6 33.8 24.6 17.4 10.8 7.0 4.4 1.8 （??L/J）

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