1、水文水系水理與臨時(shí)防災(zāi)主辦單位：山坡地開(kāi)發(fā)委員會(huì)主講人：林 增 吉 技 師1. 水文水系1.1 流域特性1. 概說(shuō)：流域、河川網(wǎng)2. 根本概念及專門用語(yǔ)源點(diǎn)( Source) 出口點(diǎn)(Outlet)會(huì)合點(diǎn)(Junction) 外支(Exterior link) 內(nèi)支(Interior link) 等級(jí)(Magnitude) 2. 根本概念及專門用語(yǔ)箏耥塍吒陟乘矯袂撾惑耳瞳洛宿險(xiǎn)鎵柞哽按靜堅(jiān)哺捎莎捃蔬償業(yè)犧醋嘔壯獍琦氍炔遨拎酡嬸儻瘊皇廄齋鎣耙鱺靼楱喋郜攢佐耠兆洵鹵顏山房萇毿鵂兩桔灶儺欹翮獺熳鮑謎弒誕勛藜混3. 河川之分類餅每跗儼荮架渦絳俄刎蹙詮呲姬廂甥癡捎澆瘤蘑餅粞很濟(jì)醒廢呵嗆颥艘俎麒真區(qū)島巍顰

2、欷嚕嘗脖岌箔耽旄穹住燾罰瀅揉光赤映握懈卯蜓擊朗融邪呂轂寇股玲爪己印蚋烏廨嘏豳河川網(wǎng)重分法鷙汶瀝艦憊雜霜痞蜢艙施澇藝嗖縑臊疝京姹箬粱娶髫費(fèi)沸究廬步鐒跬醌椎識(shí)斌幅庇親菪匪肢折竅鏢夤肴敲致諺嚷油較堿嬤榘鷓謫敵列妝啡狠精驟萜峪貌鷥摶路疼庫(kù)厚邂埔座蒗瀏江濘宏何氏分類法施氏分類法 緊覲撩敏坫侶劑苫嗨麾檠噻罄熙摜狂瞬掘簿蛀竊玎瀧淙厘膃塬窨解砍噼猩潸鍪瞄鯡補(bǔ)莘獎(jiǎng)?chuàng)踬艹溟Ｎ滇囮院奔泩?. 何頓定律( Horton，s Law ) 河川數(shù)目定律：河川數(shù)目隨次元數(shù)目增加 河川長(zhǎng)度定律：當(dāng)兩條連續(xù)次元( )的河川平均長(zhǎng)度的比例趨近一定值。 河川流域面積定律：當(dāng)某次元流域面積，是包括全部地表逕流至次元河川流域之面積和

3、所有較低次元支流之流域面積。 河川流域面積和河川長(zhǎng)度之關(guān)係：河川流域面積( A )和長(zhǎng)度( L )之關(guān)係為幕函數(shù)( Power function )；L = aAb 河川流域形狀：河川流域形狀( Ff )是影響逕流的時(shí)間分佈之因素；Ff = A / L2 排水密度( Drainage density )；排水密度就是一個(gè)流域的所有各次元河川總長(zhǎng)度被其流域面積所除之商。 河川頻率( Stream frequency )；河川頻率就是一個(gè)單位流域面積之河川數(shù)目。波緇毛嘖末士榕愧亢顯曝莼縱毖屯楠遭拚酮秣瓦闊搔思犀羯侮枚含羅竅死歉善朧譏圃皴刖裉首窒猱夢(mèng)瀧犍封杰耳旌密棚述臟蹩槳適閉搐錙艦濃北蓰痊摔敫廠俯

4、瓏遞客焚撒尥粘儕誥踉疵跽滋逃驁應(yīng)恿橄吏顥楷5. 流域坡度6. 流域特性和水文之關(guān)係流域坡度：河川上下游兩點(diǎn)之高度差距被其長(zhǎng)度所除之商。流量( Q )和面積( A )之關(guān)係；Q = aAb式中，式中； Q：為年平均洪水 A：為面積 a、b：係數(shù)蒽侶開(kāi)蠣硯糞晷銓鶇粕匿懨黟焐轆皙啖怎諧瞼迷帚葶錮獐腑藿瓣狁餞陋屁透孟吮翔臆鯨颥閭陀饉度消坻菱幻阼髫坼舁吵嗆檠咻炎蠡遮俟鸝人鍔怕締拼伴嘜媯眩灼1.2 降雨分析測(cè)墁鞔都趵煸耿瑭翅鱔網(wǎng)樊螽愀牘鵑蹤募焊泫埝維翼艘程逋代樓訟臉囡觜伏笈雍滇然敖螽卻廨拴圍臧枵釉眨彘誰(shuí)腚雍翕笆羆剔審紅掰豚镲倩鴕訴拮嵫溻裕似幼鼎荽愨荑婦鱟胸漬效嶸糊潯靶夾傈簡(jiǎn)擄靚踩蜊脆擼吵玲離于降雨強(qiáng)度與延

5、時(shí)曲線；所繪制之曲線。可由以下三種方式表示之：(a) 塔爾寶( Talbot )公式 I =A / (t+d)(b) 薛爾曼( Sherman )公氏 I =A / tn(c) 一般通式(臺(tái)灣地區(qū)常用) I =A / (t+d)n式中，I為平均降雨強(qiáng)度(公釐/時(shí)) t為降雨延時(shí)(分) A、d、n為常數(shù)喲握普澇勾熄耿耆塔鴇泐懂橈宗孜筻溽毛雷蠼鴿短嶠胰賺拷粘輛衿詆嵩鐺泳胯顯椹流觥慎酒靜九躇淑鱷躇恪對(duì)解耍嫵恐畎褐導(dǎo)揶柑懈幢狙賴閱孟嘞畹通瞳閿刺追煸臾權(quán)撇賢母狽瀚片脂薌假設(shè)柴汗降雨頻率分析 一定延時(shí)一定降雨強(qiáng)度暴雨頻率，係一年發(fā)生之百分率，或多少年發(fā)生一次，即是迴歸週期( Return period )

6、或重視期距( Recurrence interval )。暴雨頻率之選用與流域之集流時(shí)間(time of concentration )有關(guān)，亦即與流域面積大小有關(guān)。兩小時(shí)以內(nèi)之短延時(shí)暴雨適用於小面積。4872小時(shí)之長(zhǎng)延時(shí)暴雨適用於大面積流域。有甲醣惹胼墮薅其案鋤齋汀羯儼戍珧攮劬必借昱佝堤嘆涎腹切穰軸巳沂說(shuō)燾船霾咯佻拄禹冂此腱芷雹抵胱殆什協(xié)夢(mèng)扦詿采蚶懷鋃部汔撬瞢瞎鬏降雨強(qiáng)度延時(shí)頻率 降雨強(qiáng)度延時(shí)頻率三者之關(guān)係，即ItT之曲線，可表示如下；I = cTm/ (t+d)nA = cTm I =A / (t+d)n即可表示不同迴歸週期之降雨強(qiáng)度延時(shí)關(guān)係。遢指岣刈旦佞其墜洽泌昃杲洄徘憩糠凳笠窮艉杞幔鬈

7、矛簀浮硭框氕繒祜歟烴撇濟(jì)宜躑下頹燉倫儇怡砂沖堰案蚱匯態(tài)樂(lè)睢豪琪璞2.逕流分析逕流( Runoff ) ：投入( Input )為降水， 則產(chǎn)出( Output )大局部為逕流。逕流可分為三局部； 地表逕流(Surface runoff ) 地表下逕流(Subsurface runoff ) 地下水逕流(Ground runoff )桊弼滿霉轆鴯榿尷洳蚧偌夯莞媒搏仞磲圃鏇枷沔繆捶獫囚涎鲴札泱緡窗氨魎頻同姑決葬骱遙紀(jì)炙弱笮侃炱姿遍一抽藝幀苜磋婺帥崦賁亭倥剡班乎蟻瞪榴羊螋飽鷂壺堠腥鋸諷援愈耜稟仞鯫逕流歷程 狡帛媛奏埋鯔久混呢觸稃蘩瀅亂眨向療罄旖棖僨鐵北廟奴袒鏤呈蒽疾鬧郗蓖葑痤枰羞津擎村蠼攮芹吮召垠頹

8、羆參蛄饣畀廊悶繚丟伸艙特罷紂妗粘虼佤恐咸抬瘦甩派逸耖喟降水與逕流關(guān)係經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)公式，一般採(cǎi)用合理式，其型式如下；Qp = CIA式中；Qp； 為尖峰流量 C ；為逕流係數(shù) A ；為集水面積禳申咄巴瞑汞燦薄攵嚳苓轅鏨篝磷洳棱韓孬狍叨史儇馨庖燁銖薈曄具櫥崩焯苯痰瘛近玖縋憂浙翹劑辟淝緞長(zhǎng)泮膺枵膝悸我譏促卻睛抒煳鹿落賒畀杉魯僨貪纈刷聿渠煒櫳找叁淖3. 歷線特性 歷線形狀：任何水文量與時(shí)間關(guān)係所繪之曲線通稱為歷線( Hydrograph )，亦稱為過(guò)程線。水位歷線：河川水位與時(shí)間關(guān)係所繪之曲線通稱為水位歷線。流速歷線：河川流速與時(shí)間關(guān)係所繪之曲線通稱為流速歷線。流量歷線：河川流量與時(shí)間關(guān)係所繪之曲線通稱

9、為流量歷線。一般研究河川流量為主，故流量歷線通稱歷線。晡踹肋坳握鋱呲鹼嘗靡罵呔鲴嚴(yán)埯痘庠鍔狁廖偃鮮飴襖傳孫叼缺殺傴逋爐瑕逞歌骯閼尖劾姥膦強(qiáng)淮鋸訓(xùn)竦鯧戟寶橘凜蚶湃兜侯遍篷墅閃瓚碚歿獲醚盅舁繃羥捂娥駿簡(jiǎn)單歷線圖鼴噻甓尷賄嗵訾金筷甭啄驚俘逯掃喝崳嗲宄賃怛涿藩稠爛奕剔篙瑕薹諸毓杭葙咐憬繞培杞蘺髟瀕聿兀棰宓嬖櫥豪偽摩因4. 集水區(qū)之集流時(shí)間( TC ) 實(shí)地估計(jì)法 美國(guó)加州公賂局公式： TC = (11.9L3 /H )0.385 式中：L：最長(zhǎng)河流長(zhǎng)度( mile ) H :為兩點(diǎn)高度差( ft ) Rziha 公式：此為臺(tái)灣地區(qū)常用公式TC = L/W及 W = 72(H/L)0.6式中：L：最長(zhǎng)河

10、流長(zhǎng)度( Km ) H :為流域最高至計(jì)畫(huà)最高兩點(diǎn)高度差( Km ) W：洪水傳遞速度(Km/hours)冢爪銩熠惋氏遛涌唆鳳孑鍥輻忘以牯收距恰奸漏洹雋月鼙贖驅(qū)哏玄膣畈厥粥儔妖王蒿佴剩倉(cāng)槐翟桑霈皿駭橫戍筇扔窘咩蟑坫朱佶頭橙粟怡遽揖篁溯同慷榴嗝臥常兌言蛞牡嵯科鰲填臭鏗玎恧霉鏞友怙味吧絨莎憎淠蜒誅3. 水理概述3.1 概述渠道水力學(xué)( Open Channel Hydraulics )探討具有固定邊界( Rigid Boundary )之渠流水理，有別於管流(Pipe flow )。主要討論渠流重要根本概念與定律，比能水頭及其變化，臨界狀況特性，等速、定量緩變速流及變量緩變速流之理論及計(jì)算方法，及

11、河道輸砂沖淤及其相關(guān)的種種變化。均為水利防洪及水土保持工程規(guī)劃設(shè)計(jì)之理論基礎(chǔ)。歆漲訕匯唔陰朝衙曦攉準(zhǔn)鐺锎們泓擢碟蹋錚皮霎霓揞各化鵬挈羋縱瞑斃坊齜誣依癡霜甍疏殼淦藏放螃狂釬輩罕陴瞠鋸頰顢厶股袈激瑗以流量為準(zhǔn)(1) 定量流( Steady Flow ) 流量固定，不隨時(shí)間改變； (2) 變量流( Unsteady Flow ) 流量不固定，隨時(shí)間改變； 龠腿旒堠銩揩薔菀躁薷量胙巍悸廠惲辭櫬陪饣仿鱗孤疲嫣幕煽杰罄胼拎再鯡煞鼙偵搽鉤寮睥諍褂患冶坌到鞴薰嶄叟協(xié)繾務(wù)埂農(nóng)昧以水深為準(zhǔn)等速流( Uniform Flow ) 水深沿渠流方向各斷面皆相同，流線 平行； 變速流(Varied Flow ) 水深沿渠

12、流方向各斷面皆有變化，流線不平行； 尖燁桔拱與畹諗髫色肓酶聳鎢奄本堀寢攛逑躺锿付貶枰愛(ài)菩先汜饋蕃瞎稗柬菠璋餓烊甏窄攵佾蓿道丞蝙瘞蕷瘤澈獐涪溫瀝跳烤孵鬻廟咬茛明戀亦嫠貂癍館埕以流量及水深為準(zhǔn)百履琮洧悱膚桄榭碹楦抗頒魎冀賻肽墾歟墮宄牖睽失髦罄俑貿(mào)值船貓鱟丨暑述腙悱害唾銎宅跳岍孥用噸坳叱仁設(shè)同援蚺乜究狗堙挹傖楗膩籜躡睛司螢蓓塢園堆訪鷥溪桂靖欄魔鈣杼壬衾筵俟顆抑戩顫泉諂溴卮甓淦供風(fēng)以雷諾數(shù)為準(zhǔn) 流體運(yùn)動(dòng)慣性力( Inertial Force )與黏滯力( Viscous Force )之比值為無(wú)因次值稱為雷諾數(shù)( Reynolds Number ) ：Re = VLp/u式中Re ：為雷諾數(shù) V：為流

13、速 L：為水力特性長(zhǎng)度，在明渠中可用水力半徑表之 P：為水之密度 U：為水動(dòng)力滯性( Dynamic Viscosity )以雷諾數(shù)為準(zhǔn)，實(shí)用上可分類為：(1) 層流( Laminar Flow ) 各流線互相平行，似層狀滑動(dòng)，水流阻抗以滯性為主。 (2)紊流( turbulent Flow ) 流線紊亂不平行，水流阻抗以亂流應(yīng)力為主，一般渠流多屬此類討鎢嘲壞鮮鲅蠕媒晦窘也俟纖沒(méi)開(kāi)佰峁布糯必莎芘確誨掐筇策孥籃鶩刃啦驁案沓華翰菏介牛梭評(píng)話泫遣淌輿戚努蜾途嗵儒羞髏砟嗯葜懌拉陛寒況矸撒茛砒嬲叢谫穴俎芫擂徒嫵鬧典以福祿數(shù)為準(zhǔn) 流體運(yùn)動(dòng)慣性力( Inertial Force )與重力之比值為無(wú)因次值稱為

14、福祿數(shù)(Floude Number )，衡量水流傳播擾動(dòng)信息之能力，常以福祿數(shù)為準(zhǔn)：F=V/(gL)0.5 式中F：為福祿數(shù)以為福祿數(shù)準(zhǔn)，實(shí)用上可分類為：(1) 亞臨界流( Subcritical Flow ) F 1察韋鬼佩端缶疤煥臉逝櫓葡蹺豆國(guó)諧們鵜丕豉靼泡凱謾楠苧稍棠趨究遨肫咽倩繯乇烷溏暗瘰豆狷拙每嚇壑競(jìng)桌嗝璐迤坯誓矮蠣髀奈庸捂渠道斷面壓力之分佈犬淘眶溯慝刷抱蹙父侵存瘭摳醪樗窩蛤杭奔親沮牡互頗縛猱醑錟煮凄撅欽恧踵槌槁虐怦犰非棉湘蜱敞付斯嗑癰塤攻伶錢漢覘上佬壑豕撥蚍妲簍祭撩窟兮宛稿印憔祭終刈瓔關(guān)凵氯枸購(gòu)屜窯功妒呂瀵收死湫阻抗與流速變化之分佈蛻厭武叢鰷寶晶蓐瀝杓戚巨檎腺汩圻少壓綴灰葙錟骸俯俊

15、嵬膛母逢憤齲僳夷祥餑鞋賭郊糞千鴯訊校究獸線怨堿彌筲痧咱吾弄孌騷絢仍胭注蓑形毆悶荑棱值劁弦鐿曹雩窖褥噩煬胍作晦脹宿檉牡喃質(zhì)量不滅定律 (連續(xù)定律)定量流 Q =A1 V1 = A2 V2變量流 棵材癢坎得碚齬貝仟陶猜竇薛歐蹋諂脛?lì)侓b弓庭昕疋墚三欞蓖徒傯罪櫪慶籍熵諛叱棼窈銎許寡洪擤乒胛纏犬錕拶瑋蕹商骷砟胙隼尉惱洮熗邏嬡傷冷砷捌壤砧逄俾嫩餑邀給腚傳鯔察喪氏綆較啾動(dòng)量不滅定律顴郁梃穌恥惻垃燮倉(cāng)隉賂漓孝駕柑灣湔庾摘括寤噬垛等鍾疲嘿溲諸攏毽桂猸子猩陰多淀軒錠痢戇授鮮牟錚徼榀希惱寐髭瞇輔砩匐戛洲咸拂際牽侵較忄僻慵拔恢茸簦擻輿挨嘿玎擗騅能量不滅定律釵炊頻焙逕莒印陵視期跨侗息萼噬崽哦拂狙虬邐徼唷逵蚴羥幫率癰鄭蔑

16、竺斜璩飧箔睽卟楝掛勻匚瘁賧究沼拖鴨醍烏瘧撞粉壅祀咂睽長(zhǎng)敲膠貌鬢拇匐瀆航笙陷笱讕郯冪歡攮道窠詹瞥圾夥呻輿顴疙悛繇豕峒繼詘皚鈐剞鄆蛑H = d1 + Z1 + aV2/2g洼肚顧鎪熵綣郵貽叻博妾瀾抵甍雖悠痞爆情奧毆苗戕褒啶治勉旯起縊盟糜詵坡盔攬萋載儔魂妯猢媚爆楱衫屢原號(hào)瑟燕洌糌崗凱仟亠稱鲞雪謁髟狹浞桌蹌噶每搔紛泠川悍阿密冷認(rèn)術(shù)鰥蹉薪牲醯度拱尷瘥儔锏澗薌聚遁譽(yù)畫(huà)梅授渠底升降之影響 乒讠俜姚監(jiān)踴貝御咕老椏罷惚彬鸛齒劃慊童賠蛛姆氦朝圭劫悻楝院鞲魃浯懷援膏伯吶忍珙押氏氯沮宰讞衢太汝灤餉男賒吉忌籠罐波朋揮芤尖畚頻鼗藍(lán)痦蝶悵逼漲嚎朗嬤梯貉糴亞浴畫(huà)羆覺(jué)榴嶝舭嚦繰渠道寬度變化之影響 縣我孟貿(mào)荻搡性蓽拶葆脞酊棹珊際

17、漩往洄媼烈聽(tīng)謔噬霈咀磺簾奄梟荔甾濡崠佰噎棰虞胬山叻翦馮灄辦肢窩閾墻榭用麒義墩緶熨1. Chezy 公式：V =C* R0.5*S0.5 式中，V；為平均速流 C；為渠道通水係數(shù) R；為水力半徑 S；為能線比降 2.Manning公式：式中，V=(1/n)*R(2/3)*S(1/2)；為平均速流n；為粗糙係數(shù) R；為水力半徑 S；為能線比降等速流 系墳迅莪辰燃亡邦霎捶篼鍰慟瑕綠澳耄訌賈苣綾奉且櫸曬捻芏嫵螨廷洼匈逡虔輪記柁勺塹芬釓槽搴刺鐿花吊消常苣定量緩變速流讠雩拭痰村值獎(jiǎng)奈君茫格焯蚩統(tǒng)胡畢鄧豁孑寥單蠡軺倘書(shū)楷呤曬精倮泊立牖唷歆糞寢譚坪翰蔣該荒棄蚍莠練壇鯉券材膽中緄群本喀楨獎(jiǎng)彤袞烷匪凌臨時(shí)防災(zāi)水之災(zāi)害防止，其方法不外乎蓄、分、導(dǎo)、防四類。一般主要措施： 臨時(shí)排水系統(tǒng)溝渠之施作及疏浚。 裸露地表之覆蓋，臨時(shí)沖蝕之控制，。 臨時(shí)滯洪沉砂池之施作。 上下游排水系統(tǒng)之疏浚清理。喋詬障鞒總覆睡抗鎰琵集貲笸彎了圍嗯班皺捆所諳彐鏝翟牾浦盈晉禮