工程水文學知識點復習

1、大陸海岸線長約1800。公里，島嶼海岸線長約14000公里。

2、海岸帶類型：按其形態，成因及物質構成分5大類：

①基巖海岸：②砂礫質海岸；③淤泥質海岸；④紅樹林海岸；⑤珊瑚礁海岸

3、海岸及海洋工程中的災害

A、災害性天氣：災害性天氣包括寒潮、臺風、暴雨、大霧等.重要是前兩者。

B、大陸與海洋作用強烈

C、人類活動影響明顯

4、海岸防護：保護海岸線免遭波浪，水流的侵蝕和防止風暴潮對濱海地區的襲擊。詳細工

程包括：海堤、護岸和保灘促淤等工程。

第一章緒論

〃〃/〃//〃/〃〃/〃//〃/〃〃/〃//〃/〃〃/〃/〃〃/〃/〃〃/〃〃〃//〃〃〃/〃〃/〃〃/〃/〃,7〃〃〃///〃/〃〃〃〃/

第二章河川水文基礎知識（多為概念和知識點，較瑣碎）

一、河流

1、河流形成和分段：

小溪：降水扣除損失后，在重力作用下經地面和地下沿一定方向和途徑流動，最初水流

侵蝕地面，沖成溝壑，形成小溪

河谷：小溪匯成小河，河水流經的谷地稱為河谷

河床：河谷底部有水流的部分稱為河床

水系：脈絡相通的大小河流所構成的系統為水系（或河系）

干流：水系中直接流入海洋或湖泊的河流部分稱為干流

一級支流：匯入干流時河流

2、天然河流可分為的五段，分為五段的原則及各段特點

a河源：河流最初具有水流的地方

b上游：緊接河源，坡陡流急，流量小，水位急變

c中游：河流中間段，河床坡度較緩，常有灘地

d下游：一般處平原區，河槽寬，流量大，流速小，坡底緩，淤積明顯，淺灘多

e河口：入海或入湖段，斷面急劇擴大，流速小，易淤積，形成攔門沙

3、河流基本特性（用河流斷面，河流長度及河流比降來描述）

河流斷面：

①垂直于水流方向的斷面稱為河流橫斷面

②橫斷面內，自由水面用某一水準基面的高程標定，稱為水位

③深泓線：河流中沿水流方向各斷面最大水深點的連線，區別于中泓線（最大流速

口勺連線）

④縱斷面：沿河流深泓線H勺斷面

河流長度：河源到河口的距離

河流比降（公式，百分或千分率表達）：單位長度河段日勺落差，分水面比降和河底比降。

河底比降較水面比降較穩定；河流比降一般自河源到河口逐漸減小

4、山區與平原河流的一般特性

山區河流（從流經地，河床構成）

流經地勢高峻、地形復雜的山區；大多為巖石河床，水流復雜、無規律；洪水匯流

快，暴漲暴落，水位變幅大，豐枯流量比很大。

平原河流（熟悉圖2-5懂得各部分所指）

流經地勢平坦的平原地區：河谷多為發育完全口勺河漫灘形態。

圖2-5河流主槽中各種成形淤積體

1■邊灘；2-淺灘；3-深槽；4-江心灘;

5-江心洲；6-沙嘴

二、流域

1、流域、分水線與流域面積

流域：降水落到地面形成的徑流，被高地、山嶺分隔而匯集到不一樣的河流中，匯集水

流的同一區域。概括說就是河流U勺集水區域。

分水線：分隔水流的高地、山嶺的山脊線，即相鄰流域的分界線。

流域面積：流域的分水線和出口斷面所包圍R勺面積。

閉合流域及非閉合流域：地面分水線和地下分水線相重疊口勺流域；非閉合流域：地面與

地下分水線不重疊的流域。

2、流域特性

①幾何特性：指流域面積和流域形狀（結合圖2-7關注一下它們各自對河流的影響）

②自然地理特性：指流域的地理位置和地形（注意其各自用什么表達）

二、徑流形成過程

①徑流和徑流形成過程的概念

徑流：流域內降水扣除損失后一部分形成地面水流，一部分滲透地表土壤，在含水

層內形成地卜水流，兩者匯集到河網并沿河槽流出流域的出口斷面，這種水流稱為

徑流。

徑流形成過程：由降水到水流流出流域出口斷面口勺過程

②徑流形成過程的四個階段

降水過程（理解它是徑流形成重要原因及其特性口勺物理量描述）

流域蓄滲過程（簡樸理解植物截流，入滲，入滲強度，穩定入滲）；產流：降雨扣

除損失求凈雨

坡面漫流過程

河槽集流過程

③影響徑流U勺重要原因

氣象氣候原因：重要為降雨和蒸發（這兩個是影響徑流最重要的原因）

卜.墊面原因：包括地形，土壤和地質，植被與湖沼，流域形狀和面枳

人類活動的I影響：包括農業措施，林牧業措施，水利措施

三、河川水文情勢

①河川水文情勢概念：河川水文要素，如水位、流量、泥沙和冰情等數年的一般變化狀

況，稱為河川水文情勢(水文要素)。

②重要特點：不反復性，地區性，周期性，模糊性

③徑流的度量單位

流量Q：單位時間內流過斷面"勺水體體積(m3/s)

徑流總量W：某時段T內流過斷面的總徑流體積(m3、億m3、km3)

徑流深y：徑流總量平均分布在流域上的水深(mm)

試寫出時段長為T(s),時段平均流量Q(m3/s)流域面積為F(km2)口勺徑流總

量W(m3)和徑流深y(mm)的計算公式(注意單位)

W=Q^T,y二士一-xl03=-^—(min)

FxlO61000F

④徑流模數M：單位流域面積上的流量

⑤T時段的平均徑流模數M和總徑流深y關系：

⑥徑流系數a：。=上(乂降雨量，mm),a<\

x

三河川水文測驗

〃//〃〃〃//〃〃〃//〃//〃//〃//〃//〃〃/〃//〃〃〃//〃//〃//〃//〃///〃//〃〃〃/〃〃〃〃〃//

四水文記錄基礎知識

一、隨機變量的概率分布

①理解例4-1,隨機變量x的分布函數及其表達

P（X2x）是隨機變量X的分布函數，記為「⑺二P（X2幻,需要注意Ff勺是此式

代表X不小于某一取值x的概率，其幾何曲線稱為概率分布曲線；假如用實測資

料點繪的I,水文上稱為累積頻率曲線。

②根據例4-2理解區間頻率，頻率密度，合計次數，合計頻率的計算

并理解頻率直方圖和概率密度曲線的繪制，合計頻率曲線概率分布曲線H勺繪制

③密度函數f和密度曲線

dF(x)

二、隨機變量的分布參數

①位置特性參數：均值，眾值，中值

②離散程度特性參數

均方差。（公式，圖4-8）：

圖4-8均方差。對密度曲線的影響

變差系數C”，模比系數4（公式，不一樣均值時，圖4?9及圖4?10）：

③幾種常見的概率分布曲線

正態分布（特點和圖像）

皮爾遜三型曲線（圖4?14,4?15,例4-3）：曲線參數:

422C

a--y-----,%=雙1-------)

c；"羽,G

耿貝爾分布

學會查表計算：

法一：計算Cv,由附表二查離均系數0,由式k〃=0〃C,+l算模比系數公，最終由

xP=x?kp算成果

法二：計算Cv,由Cv和Cs的倍數關系查附表三得模比系數心，最終由％=3心算成果

④重現期：

重現期T與累積頻率P的關系。丁=:。

OOO

研究的水文特征值P>50%時，7=t，尸

三、記錄參數估計（ppl，不過矩法沒什么考的？）

①抽樣誤差：由隨機抽樣而引起的誤差，在記錄學中稱為抽樣誤差

四、水文頻率計算求矩適線法（例4-4,p55）

已知：經驗頻率分布，求：總體分布參數

參數對理論頻率曲線的影響

cv=cs=c曲線形狀不變

均值Q增大，曲線上移

QQ減小，曲線下移

變差Cs=C,Cv增大，曲線變陡

系教Cv戒小，曲線變緩

Cv

偏差Cv-C,Cs增大，曲線左陡、

系數中落、右坦.

Cs

五、有關分析

①完全有關：變量x的每個確定值均有一種確定的y值與它相對應，稱y是x的函數,

兩者屬完全有關（即數學上的函數關系）

②零有關：若兩種現象互不影響，亳不有關

③有關關系：（記住圖4?22.,4-23,424）變量x的每個確定值所對應的變量y,雖不嚴

格成直線或曲線函數關系，但仍顯示出一定的趨勢，介于完全有關與零有關之間，稱

記錄有關或有關關系。

④7二0零有關；/二1正有關；負有關

第五章河道工程設計水位及流量推求

一、設計洪水

1、設計水位（設計流量）：港航工程規劃、設計和施工所根據的流量或水位。

2、洪水過程特性三要素：洪峰流量Q.，一次洪水過程總量W,洪水歷時（圖5-1）

洪峰流量：流量最大值

一次洪水過程總最W（ABCDE所包圍H勺面積，AC為地面和地下徑流口勺分隔線）

洪水歷時（由漲水歷時tl與退水歷時t2相加求得）

圖洪水流量過程

3、設計洪水和設計原則

設計水工建筑物時，根據工程大小和重要程度選擇某一合計頻率的洪水作為設計原

則（設計洪水），設計標精確定后，按原則推求洪水（設計洪水）

4、設計洪水計算R勺內容和措施

內容：設計洪峰量，不一樣步段（最大3,5,7,11日…）的設計洪水總量，設計洪水

過程

措施：①由流量資料推求；②由暴雨推求設計洪水；③資料少時用水文比擬法，等

值線圖法，水力學公式法等來推求。

5、由流量資料推求設計洪水

①資料審查；②選樣：③插補延長；④特大洪水處理；⑤設計洪水過程線推求;

⑥累積頻率計算及其合理性檢查。

同比放大法；同頻率放大法

二、設計通航水位和設計流量推求

1、通航保證率（理解例5-1）：通航保證率="丁:通”?詈x100%

全年總日數

2、設計最高通航水位以“累積頻率或重現期”作為設計原則，計算措施同設計洪水計

算措施（合計頻率曲線法，有資料）

設計最低通航水位以“保證率”或“重現期”作為設計原則（歷時曲線法、保證率

頻率法）

第六章海浪

一、海浪要素和分類

1、要素：波峰，波谷，波峰線，波向線，波高，波長，周期，波陡（波坦），波速（結合

圖6-1)

2、按不一樣原則分類:

①作用在海面上的力：強制波（風浪，不對稱），自由波（涌浪，規則光滑），混合浪（風

浪與涌浪相迭加形成）

②答復力性質：毛細波乂稱表面張力波（復原力為表面張力為主，微小皺曲H勺漣波），

重力波（復原力以重力為主，風浪，涌浪，地震波，船行波），長周期波（復原力為重

力和科氏力）

③隨機特性：不規則波：波浪要素不停變化

規則波：波浪要素不變，一種理想波（涌浪靠近規則波）

④波峰長短：長峰波又稱二維波：波風線很長，幾乎為平行直線，涌浪

短峰波又稱三維波：波風線難以識別，波峰波谷交替出現，風浪

⑤波峰線推進形態：前進波：波峰線向前或向岸傳播H勺波浪

駐波乂稱立波：波形不向前傳播，波峰波谷在原地做周期性升降,

干涉成果

⑥水深：深水前進波：在水深不小于半波長的水中傳播

淺水前進波；在水深不不小于半波長的水中傳播

⑦水質點運動軌跡：震蕩波：一種周期內，水質點在原地做震蕩運動

推移波：一種周期內，水質點有明顯位移

二、風況基礎知識

1、風的成因：空氣在水平方向的氣壓差

2、控制近地面空氣水平運動H勺原因：氣壓梯度力、地轉偏向力（科氏力）、離心力、摩

擦力。

3、我國近海風況日勺特點：季風，寒潮大風，臺風

4、風況觀測

風H勺特性用風速和風向兩個量表達。

5、測風資料的整頓

結合表6-4和圖6-11理解風向頻率玫瑰圖U勺基本畫法（1至3年資料）

結合圖6-12理解最大風速玫瑰圖畫法（20至30年測風記錄）

波浪推算采用海面上10m高度2分鐘風速平均，對于港口建筑物設計采用海面上

10m高度10分鐘風速平均值

風速高度換算；風速日勺時距換算：

三、海浪觀測

1、觀測項目：海況〔注意海況等級表6-7）,波型（風浪，涌浪，混合浪），波向，波

高，周期，風速，風向，水深

2、岸用光學測波儀，遙測重力測波儀，壓力式測波儀（懂得即可）

四、海浪要素記錄規律

1、上跨零點

2、下跨零點

3、兩種特性波及其互相關系

特性波高的兩種表達措施：①在波列中選用某一合計頻率對應口勺波高作為特性波

高，它反應給定波高值在波列中出現的也許性，表6-12為其應用，書113頁有例

子；②部分大波平均波高作為特性波高，寫出H1/10（明顯波高）的含義：H1/3

為有效波高

兩種特性波高互相關系：由表6?12和6/4得：Mg相稱于“13%，”wo相稱于“4%，

“woo相稱于Hg%。理解平均波高為兩者的轉換媒介。（會查圖6-22）

4、瑞利分布：

格魯霍夫斯基分布：

］/2

深水：Hf./H=（-In—）

71F

=

淺水：H/（1=HtHF/H—（1+—）/n—

5、對于某一合計頻率波高對應的特性周期：相稱于1.31T,相稱于1.15亍。

TH771,lOTHnV3

6、設計波浪的原則：①重現期原則（長期記錄分布規律）；②累積頻率原則（短期）

五、海浪譜基礎知識

1、常見的海浪譜：勞曼譜、P-M譜、JONSWAP譜、光易譜、文圣常譜

六、根據海浪觀測推算設計波浪

1、重現期推求：①運用水文觀測站資料直接推求；②運用氣象站風況資料或天氣圖間

接推求。

2、安全率、危險率

危險率：用概率論措施來推求按某一重現期設計波浪設計的建筑物在使用年限內也

許遭受破壞的概率，稱為危險率（遭遇概率），以q表達。4=1-（1-尸尸

安全率：在m年中出現日勺波浪均不不小于Hp的概率為了,稱為安全率。

/=(1-P)n,

3、運用長期資料推求設計波浪：P134下

設計波浪日勺推算一一頻率分析法

七、根據氣象資料推測風浪尺度

1、風場三要素：風速U,風時I,風距F

風速U對風浪成長H勺影響最明顯。一股來說，風場風速越大，所產生的波浪也越

大。

風時。所謂風時t指風速風向基本不變的狀況下，風持續作用在海面上"勺時間。風

將能量輸入海水形成風浪，因此，一般地說，在風速不變U勺條件下，風對水面作用

U勺持續時間越大，水體獲得的能量越大，風浪也就越大。

2、風場要素確實定，重要是處理兩方面H勺問題：

①怎樣根據實際狀況分析整頓，確定計算所用的風速、風時和風距，水域深度，即

上述的風場要素；

②怎樣建立風場要素與波浪要素之間的關系。

3、計算風速確實定兩個假定：①假定波浪要素的重現期等于風速的重現期；②風向與

浪向一致

4、風浪發展的三個狀態：

過渡狀態：受風時限制

定長狀態：受風場大小限制

充提成長狀態：受風速限制

5、判斷風浪狀態的原則:埋解P160

最小風時：U一定，給定F時，T<Tmin時處過渡態，風浪推算時取T作為計算風

時；U一定，給定F時，若T>Tmin時處定常狀態，風浪推算時取Tmin作為計算

風時。

最小風距：U一定，給定T時，若F<Fmin時處定長狀態，風浪推算時取F作為計

算風距；U一定，給定T時，F>Fmin時處過渡態，風浪推算時取Fmin作為計算

風距

U越大，Tmin和Fmin就越大。

八、水深變淺引起的波浪變形

1、波浪從深水向淺水傳播，周期不變，波長波速減小

2、進入淺水初期，波高略有減小，當進入d/Lo<0.163日勺區域后，波高逐漸增大，超過

深水波高直至破碎，理解6-22例題

3、波浪折射原理、SNELL定律、例題6?23

4、近岸波浪的破碎機理和類型：崩波型，卷波型，坍滾型，激散型，例題6-24

H>Hb時，則表示平均波高破碎，取后=Hb

H<Hk時，則未發生破碎

5、波浪的繞射：ppt例題，P209

第七章潮汐

1、潮汐：地球上的海水，受月球、太陽和其他天體引力作用所產生的一種周期性升、降運

動，稱之為潮汐

2,潮汐成因，地球上不一樣海域離月球和太陽H勺相對位置不一樣，所受到H勺引力有所差異,

從而導致地球上海水的相對運動。

3、引潮力：地球上各海域除了受到月、日口勺引力作用外，尚有地球與月和地球與日在繞其

共同質心運動而產生的慣性離心力，這種引力與離心力的合力稱之為引潮力，由其引起H勺海

面升降稱為天文潮。

4、潮汐包括海面周期性的垂直漲落運動和海水周期性的水平進退流動。習慣上，將前者稱

為潮汐，后者稱為時尚。

5、海面上升至最高點時稱為高潮（滿潮），海面下降至最低點時稱為低潮（枯潮）。

在潮汐升降H勺每一種周期內，從低潮升至高潮所經歷的時間稱為漲潮歷時，從高潮降至低潮

所經歷約時間稱為落潮歷時。

在滿潮、枯潮之際，海面有短臨時間不作升降，稱為停潮或平潮。

相鄰的J高潮至低潮口勺水位差稱為落潮潮差，相鄰口勺低潮至高潮的水位差稱為漲潮潮差。

6、潮汐類型：大體可分為三種類型：半日潮、日潮和混合潮。

7、對于海岸工程，在建設之前既要進行陸上地形勘測，還要進行海上水深測量。兩者都必

須要有一種高程零點，稱為基準面。

燈

低

I月

潮