工程水文学复习题(题)

'工程水文学复习题(27题)复习1、水文现象是一种自然现象，它具有什么特性，各用什么方法研究？具有确定性（也可说周期性）与随机性，确定性决定了水文现象的相似性，决定了水文现象的随机性。确定性规律用成因分析发研究，随机性规律用数理统计法研究。1）成因分析法:根据水文变化的成因规律，由其影响因素预报、预测水文情势的方法。如降雨径流预报法、河流洪水演算法等。2）数理统计法：根据水文现象的统计规律，对水文观测资料统计分析，进行水文情势预测、预报的方法。如设计年径流计算、设计洪水计算、地区经验公式等。水文计算常常是二种方法综合使用，相辅相成，例如由暴雨资料推求设计洪水，就是先由数理统计法求设计暴雨，再按成因分析法将设计暴雨转化为设计洪水。此外，当没有水文资料时，可以根据水文现象的变化在地区分布上呈现的一定规律（水文现象在各流域、各地区的分布规律）来研究短缺和无资料地区的水文特征值2、蒸发能力与蒸发率以及下渗能力、下渗率的概念及相互关系。答：蒸发率又叫蒸发量是单位时间，单位面积从水面液态转化为气态的水量减去有气态转化为液态的水量。蒸发能力是指蒸发面在特定的气象 条件下充分供水时的蒸发率。即对同一蒸发面而言，在相同气象条件下可能达到的最大蒸发量。下渗率指单位面积、单位时间渗入土壤的水量，也称下渗强度；下渗能力指在充分供水和一定土壤类型、一定土壤湿度条件下的最大下渗率。3、水量平衡原理的应用。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：△U为该时段流域内的蓄水量，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：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蒸发量4、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。=1020mm，多年平均径流深=420mm，试求多年平均时段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。5、天然河道中,影响水位～流量关系不稳定的主要因素有哪些？答：天然河道中,影响水位～流量关系不稳定的主要因素有:洪水涨落，变动回水，河床冲淤，结冰及水草丛生等。6、河道观测断面的布置，流量的观测？答：定期或不定期地对河道形态和水沙运动状态进行观察和测量。运用观测手段，量测河道的平面和断面形态要素和水文要素，并以数字或图象的形式加以记录。河道内水流和河床相互作用，水流促使河床变化，河床影响水流流态，两者相互依存，相互制约，不断地运动和发展。流量观测则按1.测断面流量有几种方法,视测量条件、测量要求选定；2.准备器材、设备、做好数据统计表；3.根据测量方法按要求进行测量；4.进行数据处理，进行必要修正，得出结果。7、水文调查包括哪些项，它主要起什么作用？答：水文调查是为了水文分析计算、水利规划、水文预报以及其它工 农业生产部门的需要而进行的野外查勘、试验,并向有关部门搜集资料的工作.其目的是补充水文基本站网定位观测之不足.调查内容包括：水文要素（水位、流量、含沙量、土壤含量、下渗等）,气候特征（降水、蒸发、气温、湿度、风等）,流域自然地理（地形、地质、水系、分水线、土壤、植被等）,河道情况（河宽、水深、弯道、建筑物等）,人类活动（水利、水土保持措施、土地利用、工农业用水等）以及水旱灾情,社会经济状况等方面.另外,在某些情况下,为了专门的目的,也可以组织专门的水文调查,例如洪水调查,主要是查清历史洪水的痕迹、发生的日期和情况以及河道情况、估算洪峰流量、洪水总量及发生的频率等.8、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？答：三个统计参数：1）均值表示毓中变理的平均情况。高某水文变更的观测毓为X1，X2，……Xn，则其均值为2)变差系数：水文计算中用均方差与均值之比作为衡量系列的相对离散程度的一个参数，称为变差系数，或称离差系数、离势系数，用Cv表示，其计算式为：3）偏态系数：在数理统计中采用偏态系数CS作为衡量系列不对称程度的参数，其计算式为：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。2Cv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，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。9、偏态系数Cs﹥0或<0，各说明随机变量x[的分布有何特点？答：在数理统计中采用偏态系数CS作为衡量系列不对称程度的参数，当系列对于对称时，CS＝0；当系列对于不对称时，CS≠0，若CS＞0，称为正偏；若CS＜0，称为负偏，如下图偏态系数Cs﹥0，说明随机变量x出现大于均值的机会比出现小于均值的机会少；偏态系数Cs<0，说明随机变量x出现大于均值的机会比出现小于均值的机会多10、百年一遇、千年一遇洪水，是指什么意思？95％的年径流其重现期为多少？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。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。 当为了防洪研究暴雨洪水问题时，一般设计频率P＜50％，则：现期，年；――频率，％。式中：T――重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11、用配线法进行频率分析计算的步骤，判断配线是否良好所遵循的原则是什么？答：用配线法进行频率分析计算的步骤，判断配线是否良好所遵循的原则是理论频率曲线与经验频率点据配合12、相关分析如何进行；有何意义；两种相关关系式子有何异同？13、径流是由降水形成的，但年径流与年降水量的关系不一定很密切，请说明。答：径流是由降水形成的，但年径流与年降水量的关系不一定很密切，但在湿润地区密切。由于地理、气候因素，产生统计规律，而每一年的两者关系只有随机规律。14、修建水库或是围湖造田后对径流会有什么影响？答：修建水库或是围湖造田后，多年的平均径流系数会增加。15、如何审查资料的可靠性、一致性和代表性？答：资料的可靠性可以通过以下信息来进行审查：1.实测洪水资料，对测验和整编进行检查，重点放在观测与整编质量较差的年份。包括水位观测，流量测验，水位流量关系等。2. 历史洪水资料，一是调查计算的洪峰流量可靠性；二是审查洪水发生的年份的准确性。洪水资料的一致性，是产生各年洪水的流域产流和汇流条件在调查观测期中应基本相同。如果发生了较大的变化，需要将变化后的资料还原到原先天然状态的基础上，以保证抽样的随机性（减少人为的干扰），和能与历史资料组成一个具有一致性的系列。当洪水资料的频率分布能近似反映洪水的总体分布时，则认为具有代表性；否则，则认为缺乏代表性。实际工作中要求连续实测的洪水年数一般不少于20~30年，并有特大洪水加入。当实测洪水资料缺乏代表性时，应插补延长和补充历史特大洪水，使之满足代表性的要求。16、年径流分配和设计洪水过程线推求时如何选取典型。答：选择典型年的原则有二：①典型年的年径流量应接近设计年径流量；②对工程设计偏于安全。选择典型洪水的原则，是本着对水库防洪不得，选取峰高量大，主峰段洪量集中的洪水。设计洪水过程线的推求，采用同频率放大法将典型洪水进行放大，推求得各项频率的设计洪水过程线。17、缺乏资料时如何推求年径流？小流域的Cv是偏大还是偏小？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。因年径流变化主要受气候因素的影响，后者在地区上的变化具有缓变的规律性，因此，年径流Cv值可绘成随地区变化的等值线图。因Cv等值线图大多是由中等流域资料计算的Cv 值绘制的，而中等流域比小流域有较大的调蓄补偿作用，故从等值线图上查得的小流域Cv值常常比实际的偏小。18、何为抽样误差，如何减少抽样误差？答：用一个样本的统计参数来代替总体的统计参数是存在一定误差的，这种误差是由于从总体中随机抽取的样本与总体有差异而引起的，与计算误差不同，称为抽样误差。抽样误差的大小由均方误来衡量。计算均方误的公式与总体分布有关。对于皮尔逊Ⅲ型分布且用矩法估算参数时，用、、、分别代表、、Cv和Cs样本参数的均方误，计算公式略。抽样误差的大小，随样本项数、cv、和cs的大小而变化。样本容量大，对总体的代表性就好，其抽样误差就小，这就是为什么在水文计算中总是想方设法取得较长的水文系列的原因。19、水库的防洪类型，防洪标准、设计洪水的概念。答：水库防洪利用水库防洪库容调蓄洪水以减免下游洪灾损失的措施。水库防洪一般用于拦蓄洪峰或错峰，常与堤防、分洪工程、防洪非工程措施等配合组成防洪系统，通过统一的防洪调度共同承担其下游的防洪任务。用于防洪的水库一般可分为单纯的防洪水库及承担防洪任务的综合利用水库，也可分为溢洪设备无闸控制的滞洪水库及有闸控制的蓄洪水库。防洪标准①水库下游防护区的标准：一般应根据其重要性、不同标准洪灾的损失及政治因素等进行确定。当出现大于或相应于该标准的洪水时，水库应控制泄量使防护区的水位不高于保证水位或流量不大于安全泄量。 ②水库本身防洪标准：从保证大坝安全出发，需要分别拟定水库防洪设计标准（正常运用）及校核标准（非常运用）。水库设计洪水，是在正常运用情况下确定水库有关参数和水工建筑物尺寸的依据。校核洪水是非常运用情况下校核大坝安全的依据。水库的防洪设计标准主要根据大坝规模、效益、失事后造成的严重后果等因素，按照有关的规程、规范选定，必要时可通过经济论证及综合分析确定。由于流域内降雨或溶雪，大量径流汇入河道，导致流量激增，水位上涨，这种水文现象，称为洪水。在进行水利水电工程设计时，为了建筑物本身的安全和防护区的安全，必须按照某种标准的洪水进行设计，这种作为水工建筑物设计依据的洪水称为设计洪水。在工程设计中,设计标准由国家制定,以设计规范给出。规划中按工程的种类、大小和重要性,将水工建筑物划分为若干等级,按不同等级给出相应的设计标准。20、设计洪水三要素，洪峰和洪量系列如何选取？答：由流量资料推求设计洪峰及不同时段的设计洪量，可以使用数理统计方法，计算符合设计标准的数值，一般称为洪水频率计算。用适线法求出洪水频率曲线，然后在频率曲线上求得相应于设计频率的设计洪峰和各统计时段的设计洪量。21、不连续系列的频率分析计算。答：对比两种洪水频率的计算方法，比较两种计算方法的优缺点，探究最佳洪水频率计算方法，以减少设计洪水的误差。22、同频率法推求设计洪水过程和设计暴雨过程。答：有一些工程既受洪峰的控制又受总量的控制，往往采取洪峰和总量同频率放大方法。洪峰流量的放大，参照同倍比法中以洪峰放大系数放大的方法。使放大后洪水过程线的洪峰流量等于设计频率的洪峰流量。 洪水总量的放大，往往采取不同历时洪水量同频率内包的方法。放大时，先放大短历时的部分，再逐步向外扩展，最终使每个历时的洪水总量都等于同一设计频率不同历时的洪水总量。计算公式如下：式中t1、t2……表示不同的历时;K为放大系数;P为设计频率，Wt1、Wt2分别为历时t1，t2的洪量;W′t1、W′t2为历时t1，t2的典型过程线上的洪量。由于各种历时的放大比值不同，在过程线的流量突变处要修匀。设计暴雨：用频率分析法求不同历时指定频率的设计雨量及暴雨过程。23、当洪水痕迹高程确定以后，可推算出相应于此洪水位的洪峰流量，常用的方法有哪些？答：当洪水痕迹高程确定以后，可推算出相应于此洪水位的洪峰流量，常用的方法有水位流量关系法和比降法。24、为什么要用暴雨资料推求设计洪水？答：(1)设计流域实测流量资料不足或缺乏时就有必要研究由暴雨资料推求设计洪水的问题。(2)人类活动破坏了洪水系列的一致性;(3)多种方法,互相印证,合理选定;(4)PMP和小流域设计洪水常用暴雨资料推求。25、两种产流模型及相应的计算方法26、两种汇流计算方法，尤其是单位线法（概念、单位线推求、转换及应用）。答：在给定的流域上，单位时段内均匀降落单位深度的地面净雨，在流域出口断面形成地面径流过程线，称为单位线。 单位线推求的基本思路：1.单位线利用实测的降雨径流资料来推求，一般选择时空分布较均匀，历时较短的降雨形成的单峰洪水来分析；2.求出出口断面的地面径流过程和地面净雨过程；3.根据地面净雨过程和地面径流过程推求单位线，常用方法有分析法，最小二乘法，试错优选法等。进行单位线的时段转换，最常用的方法是S曲线法。单位线法存在的问题有：净雨强度的影响和暴雨中心位置的影响。处理的办法有：根据流域多次实测雨洪资料求得多条单位线；分类综合，最终确定不同降雨情况下该流域适用的单位线。27、如何推求设计暴雨?答：设计暴雨为防洪等工程设计拟定的、符合指定设计标准的、当地可能出现的暴雨。设计暴雨主要用于推求设计洪水。设计暴雨计算的主要内容有：各历时的设计点暴雨量、设计面暴雨量（以面平均雨深计）、设计暴雨的时程分配、设计暴雨的面分布和分期设计暴雨等。当工程需要以可能最大洪水作为校核洪水时，尚需推求可能最大暴雨（见可能最大降水）。设计暴雨的计算精度主要取决于雨量资料的观测精度、雨量资料系列的长短及代表性、是否有十分稀遇的特大暴雨记录或调查值和对设计地区暴雨特性的认识深度（包括对暴雨天气成因的认识深度和对暴雨时面深关系的认识深度）。对设计暴雨的计算成果应作多方面慎重分析和评价。'