工程水文学习题册简答.docx
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工程水文学习题册简答
第一章绪论
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？
答：
工程水文学是水文学的一个重要分支，随着水利水电工程建设的大规模开展，为满足工程规划设计、施工和运行管理的迫切需要，水文工作者针对提出的问题，进行大量的、深入的试验研究，使水文学发展到工程水文学阶段。
它主要包括水文分析与计算及水文预报两方面的内容。
2.工程水文学在水利水电工程建设的各个阶段有何作用？
答：
工程水文学在水利水电工程建设的各个阶段的作用主要是：
（1）规划设计阶段，为规划设计工程位置、规模提供设计洪水、设计年径流等水文数据；
（2）施工阶段，为施工设计提供设计水文数据，为指导现场施工，提供施工水文预报；（3）运用管理阶段，提供各类水文预报成果，确保工程安全和发挥最大效益；同时，还需不断进行水文复核，提供新情况下的设计水文数据。
第二章流域径流形成过程
三、简答题
1.如何确定河流某一指定断面控制的流域面积？
答：
（1）搜集指定断面以上河流所在地区的地形图；
（2）在地形图上画出地面集水区的分水线；（3）用求积仪量出地面分水线包围的面积，即流域面积。
2.蒸发折算系数K值的大小随哪些因素而异？
答：
蒸发器折算系数K值的大小主要随下列因素影响而变化：
（1）蒸发器的类型；
（2）地理环境情况；
（3）季节月份的不同。
3.对于闭合流域来说，为什么径流系数必然小于1？
答：
因为流域出口的径流过程是相应的降雨扣除损失后的净雨形成的，显然，其径流量必然比相应的降雨量小，所以径流系数必然小于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？
.答：
河川径流是流域降雨通过产流、汇流过程形成的，汇流包括地面汇流和地下汇流，前者主要受控于河网、湖泊的调蓄作用，后者主要受控于地下水库的调蓄作用，使径流过程变远远比降雨过程平缓和滞后，尤其是地下汇流速度极其缓慢，使河川径流常年不断。
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？
.答：
与天然流域相比，流域城市化后，大量的透水面积，如林地、草地、农田变为不透水的面积，如房屋、街道、路面等，下渗大大变小；还有许多水塘、湖泊被填，调蓄容积减少。
从流域水量平衡方程可知，这必然使径流量比天然情况的显著增大。
另外，城市化后的排水渠道更为顺畅，汇流速度加快，雨水更容易汇集，从而使洪峰增高。
第三章水文信息采集与处理
三、简答题
1．什么是流量？
流量测验的方法有哪些？
答：
流量是单位时间内流过江河某一横断面的水量，以m3/s计。
它是反映水资源和江河、湖泊、水库等水体水量变化的基本数据，也是河流最重要的水文特征值。
流量测验的方法很多，按其工作原理，可分为下列几种类型：
（1）流速面积法：
有流速仪法、航空法、比降面积法、积宽法（动车法、动船法和缆道积宽法）、浮标法（按浮标的形式可分为水面浮标法、小浮标法、深水浮标法等）。
（2）水力学法：
包括量水建筑物和水工建筑物测流。
（3）化学法：
又称溶液法、稀释法、混合法。
（4）物理法：
有超声波法、电磁法和光学法。
（5）直接法：
有容积法和重量法，适用于流量极小的沟涧。
2．河道断面的测量是如何进行的？
答：
河道水道断面扩展至历年最高洪水位以上0.5--1.om的断面称为大断面。
大断面的面积分为水上、水下两部分，水上部分面积采用水准仪测量的方法进行；水下部分面积测量称水道断面测量。
河道水道断面的测量，是在断面上布设一定数量的测深垂线，施测各条测深垂线的起点距和水深并观测水位。
测深垂线的起点距是指该测深垂线至基线上的起点桩之间的水平距离。
测定起点距的方法有断面索法、仪器测角交会法、全球定位系统（GPS）定位的方法。
水深一般用测深杆、测深锤、测深铅鱼或超声波回声测深仪。
3．流速仪测流速的原理是什么?
答：
流速仪（旋杯或旋桨式）是用来测定水流中任意指定点的水流平均流速的仪器。
它是由感应水流的旋转器（旋杯或旋桨），记录信号的记数器和保持仪器正对水流的尾翼等三部分组成。
旋杯或旋桨受水流冲动而旋转，流速愈大，转速愈快。
按每秒转数与流速的关系，便可推算出测点的流速，每秒转数
n与流速V的关系，在流速仪鉴定槽中通过实验确定。
每部流速仪出厂时都附有检定后的流速公式，为
（K为仪器的检定常数，C为机器摩阻系数）
4．采用积点法测流速是如何进行的？
答：
常用的积点法测速是指在断面的各条垂线上将流速仪放至不同的水深点测速。
测速垂线的数目及每条测速垂线上测点的多少是根据流速精度的要求、水深、悬吊流速仪的方式、节省人力和时间等情况而定。
国际标准建议测速垂线不少于20条，任一部分流量不得超过10%总流量。
为了消除流速的脉动影响，各测点的测速历时,可在60--100秒之间选用。
但当受测流所需总时间的限制时，则可选用少线少点、30秒的测流方案。
5．水位流量关系不稳定的原因何在？
答：
天然河道中，由于洪水涨落、断面冲淤、变动回水影响以及结冰和生长水草等其他因素的个别和综合影响，使水位与流量间的关系不呈单值函数关系，即水位流量关系不稳定。
第四章流域产流与汇流计算
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？
答：
由于地面、地下汇流特性很不相同，为提高汇流计算精度，更好地反映它们的汇流规律，所以常常要求划分地面、地下净雨。
按照蓄满产流模型，fc确定之后，可依下述方法划分：
⑴将各时段的有效降雨（
）与时段下渗能力
比较，确定超渗、非超渗时段；⑵对非超渗雨时段：
地下净雨
；地面净雨
；⑶对于超渗雨时段：
地下净雨
；地面净雨
，式中
为第i时段长，
为第i时段总净雨量。
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？
答：
有斜线分割法及水平分割法等。
水平分割法简单，认为洪水期间地下径流消退，与其补充是相等；斜线分割则认为洪水期间地下径流补充量大于地下径流消退量，对于大多数流域来说，这种认识较符合实际。
5．何谓超渗产流，何谓蓄满产流，它们的主要区别是什么？
答：
不管当地的土壤含水量是否达田间持水量，只要降雨强度超过下渗强度就产生地表径流，称此为超渗产流。
蓄满产流则是指一次降雨过程中，仅当包气带的含水量达田间持水量后才产流，且以后的有效降雨全部变为径流。
可见这两种产流模式的主要区别在于：
蓄满产流以包气带的含水量达到田间持水量（即蓄满）作为产流的控制条件，而超渗产流则以降雨强度大过于当地的下渗能力作为产流的控制条件，而不管蓄满与否。
6．简述时段单位线的定义及基本假定？
答：
时段单位线的定义：
“流域上单位时段内均匀降单位净雨在流域出口断面所形成的地面径流过程线”。
基本假定有二：
⑴倍比假定：
同一流域上，如两次净雨历时相等，且相应流量成比例，其比值等于相应的净雨深之比。
⑵叠加假定：
如净雨历时不是一个时段而是多个时段，则各时段净雨在流域出口形成的径流过程互不干扰，出口断面的流量过程等于各时段净雨所形成的流量过程相叠加。
第六章水文统计
三、简答题
1、概率和频率有什么区别和联系？
答：
概率是指随机变量某值在总体中的出现机会；频率是指随机变量某值在样本中的出现机会。
当样本足够大时，频率具有一定的稳定性；当样本无限增大时，频率趋于概率。
因此，频率可以作为概率的近似值。
2、不及制累积概率与超过制累积概率有什么区别和联系？
答：
P（X≥x）表示X大于等于取值x的概率，称为超过制累积概率；而q（X≤x）表示X小于等于取值x的概率，称为不及制累积概率。
两者有如下关系：
q=1－P。
3、重现期（T）与频率（P）有何关系？
P=90%的枯水年，其重现期（T）为多少年？
含义是什么？
答：
对暴雨和洪水（
），
；对枯水（
），
；对于P＝90%的枯水年，重现期为
它表示小于等于P＝90%的枯水流量在长时期内平均10年出现一次。
6．在频率计算中，为什么要给经验频率曲线选配一条“理论”频率曲线？
答：
因为样本系列一般比较短，当设计标准很稀遇的情况下，在经验频率曲线上就查不到设计值，必须将经验频率曲线外延，为避免外延的任意性，给经验频率曲线选配一条理论频率曲线，将是一种比较好的方法。
其次，一个国家用同一个线型，还便于地区之间的参数比较，也便于参数的归纳和分析。
7．现行水文频率计算配线法的实质是什么？
简述配线法的方法步骤？
答：
配线法的实质认为样本的经验分布反映了总体分布的一部分，因此可用配线法推求总体分布，其步骤如下：
（1）经过审核的实测水文资料，按变量由大到小的次序排列，以各变量的序号m，代入
式中，计算其经验频率值P，并将（x,p）点绘在频率格纸上；
（2）以实测资料为样本，用无偏估计值公式计算统计参数
、Cv、Cs，由于Cs抽样误差太大，一般当样本容量不够大时，常根据经验估计Cs值；
（3）选定线型，一般采用皮尔逊Ⅲ型曲线，如配合不好，可改用其他线型，如克~闵型等；
（4）按计算的
、Cv及假定Cs的几个值，组成几组方案，分别查皮尔逊Ⅲ型曲线的Φ值或Kp值表，并计算出各种频率对应的xp，最后以xp为纵坐标，以P为横坐标，将几条理论频率曲线点绘在有经验点据的图上。
（5）经分析比较，选一条与经验频率点配合较好的曲线作为计算成果。
8．统计参数x、Cv、Cs含义及其对频率曲线的影响如何？
答：
统计参数
为平均数，它为分布的中心，代表整个随机变量的水平。
当Cv和Cs值固定时，由于
的不同，频率曲线的位置也就不同，
大的频率曲线位于
小的频率曲线之上。
Cv称变差系数，为标准差之和与数学期望值之比，用于衡量分布的相对离散程度。
当
和Cs值固定时，Cv值越大，频率曲线越陡；反之，Cv值越小，频率曲线越平缓。
Cs为偏差系数，用来反映分布是否对称的特征，它表征分布的不对称程度。
当
和Cv值固定时，Cs愈大，频率曲线的中部愈向左偏，且上段愈陡，下段愈平缓；反之，Cs愈小，频率曲线的中部愈向右偏，且上段愈平缓，下段愈陡。
9．如何分析两变量是否存在相关关系？
答：
按数理统计方法建立依变量和自变量间近似关系或平均关系，称为相关分析。
变量间是否存在相关关系，首先应从物理成因上分析，看变量之间是否确有成因关系，并把变量间的对应观测值点在坐标纸上，观察点群的密集程度进行判断，也可计算出相关系数，通过相关系数的大小和检验判断。
10．怎样进行水文相关分析？
它在水文上解决哪些问题？
答：
相关分析步骤：
（１）从成因上分析影响倚变量的主要因素，并结合实际选择相关变量；
（2）建立相关方程（或相关图）；（3）检验相关的密切程度和可靠性；（4）当相关密切及关系可靠时，其相关方程（或相关图）即可付诸使用。
相关分析一般用于插补和延展水文系列及建立水文预报方案。
第七章设计年径流分析
三、简答题
1．日历年度、水文年度、水利年度的涵义各如何？
答：
《水文年鉴》上的数据是从每年1月1日到12月31日统计的，称为日历年；水文年度是根据水文现象的循环周期划分的年度，它是从径流的观点出发划分，其原则是在一个水文年度内降雨和它所产生的径流不被分割在两个年度内。
水利年度，又称调节年度，从水库蓄水期开始作为调节年度的开始，水库蓄满后又经供水期将水库放空作为调节年度的终结。
它的划分原则是将余、缺水量明显分开，便于判断所需库容。
2．水文资料的“三性”审查指的是什么？
如何进行资料审查？
答：
（1）“三性”是指水文资料的可靠性、一致性、代表性。
（2）代表性可通过两个方面论证：
①用与设计变量（n年）关系密切的具有长期观测资料的参证变量（N年）论证，n年的参证变量系列与N年参证变量系列的概率分布应比较接近，即认为这一时期参证变量资料的代表性较高，从而可以判定设计站年径流系列在这一时期代表性也高；②用水文变化的周期性论证，即设计变量应包括几个丰、中、枯交替年组。
3．如何分析判断年径流系列代表性的好坏？
怎样提高系列的代表性？
答：
从两方面判断年径流系列代表性的优劣：
①年径流系列是否足够长，是否包括几个丰、中、枯年组；②与关系密切的长系列参证变量资料比较，从长短系列的统计参数是否相近上判断。
6．怎样选择参证站？
单站（一个站）的年雨量能否作为展延年径流系列的参证变量？
答：
参证站的参证变量应具备下列几个条件：
（1）参证变量与设计变量在成因上有密切的联系；
（2）参证变量与设计变量有一段相当长的平行观测资料，以便建立相关关系；（3）参证变量必须具有长期的实测资料，以便展延设计站系列使之符合代表性的要求。
若流域面积不大，单站的年雨量与流域平均年雨量有密切关系，且单站年雨量系列较长，可以考虑用点雨量，即单站雨量代替流域平均降雨量，以点雨量资料展延径流系列。
7．月降雨径流相关图上点据散乱的原因是什么？
答：
点据散乱的原因有二：
（1）枯水期月径流量与月降水量在成因上联系较弱；
（2）月降雨量与其所形成的径流量在时间上不对应。
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。
11．推求设计年径流量的年内分配时，应遵循什么原则选择典型年？
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。
12．简述具有长期实测资料情况下，用设计代表年法推求年内分配的方法步骤？
答：
方法步骤为：
①根据长期年径流系列进行频率计算，推求设计年径流量Qp；②按选择代表年（典型年）的原则，在实际资料中选择典型年Q典；③以K=Qp/Q典分别乘典型年各月的月径流量，得设计年径流的各月径流量，即设计年径流的年内分配。
第八章由流量资料推求设计洪水
三、简答题
26.简述有长期流量资料（其中有特大洪水）时，推求设计洪水过程线的方法步骤？
答：
方法步骤为：
①对洪水资料进行审查，使之具有可靠性、一致性和代表性；②按年最大值法进行选样，组成洪峰和各统计历时的洪量统计系列。
③考虑特大洪水处理进行频率计算，推求设计洪峰、洪量、并作合理性检查；④选择典型洪水过程，按峰、量同频率放大法对典型洪水进行放大、修匀，得设计洪水过程线。
1．一次洪水中，是涨水期长还是落水期长？
为什么？
答：
一次洪水，涨水期短，落水期长。
因为降雨停止后，流域上的净雨还需要一段汇流时间才能进入河网，经过河网的汇流、调蓄才能通过水文测站。
2．什么叫特大洪水？
特大洪水的重现期如何确定？
答：
符合设计标准要求的洪水称为设计洪水。
设计洪水三要素包括：
设计洪峰流量、设计洪水总量和设计洪水过程线。
4．在洪水峰、量频率计算工作中，一般要进行下列各项工作，请说明这些工作主要为了提高资料系列的可靠性、一致性和代表性的哪方面？
表8-1水文系列三性审查
序号
对资料系列采取的措施
可靠性
一致性
代表性
1
设计站历年水位流量关系曲线的对比分析
+
-
-
2
设计流域自然地理、水利化措施历年变化情况的调查研
-
+
-
3
设计流域历史特大洪水的调查考证
-
-
+
4
设计成果的地区协调分析
+
-
-
5
对洪水系列进行插补延长
-
-
+
6
设计站与上下游站平行观测的流量资料对比分析
+
-
-
7
设计流域洪水资料长短系列的统计参数相互对比
-
+
-
5．从哪几方面分析论证设计洪水成果的合理性？
答：
可将分期洪水的峰量频率曲线和全年最大洪水的峰量频率曲线画在同一张频率格纸上，检查其相互关系是否合理；一般情况下，分期洪水的变化幅度比年最大洪水的变化幅度更大，分期洪水系列的CV应大于年最大洪水的CV。
6．典型洪水放大有哪几种方法？
它们各有什么优缺点？
答：
典型洪水放大有同倍比法和同频率法两种。
同倍比法又有按洪峰倍比和按某一历时洪量的倍比之分，该方法简单，计算工作量小，但按峰放大和按量放大结果不同，按峰放大，放大后的洪峰等于设计洪峰，但洪量就不一定等于设计洪量。
同频率法能使放大后的过程线，洪峰等于设计洪峰，各历时洪量都等于相应的设计洪量，但计算工作量较大，如控制时段过多，放大后的洪水过程线变形较大。
7．选择典型洪水的原则是什么？
答：
总的原则可归纳为两条，即“可能”和“不利”。
所谓“可能”，是指这种洪水在设计条件下是有可能发生的；所谓“不利”，是指这种洪水需要较大的水库调节库容。
一般可从以下几方面考虑：
①资料完整，精度较高，接近设计值的实测大洪水过程线；②具有较好的代表性，即在发生季节、地区组成、峰型、主峰位置、洪水历时及峰、量关系等方面能代表设计流域大洪水的特性；③选择对防洪不利的典型，具体地说，就是选“峰高量大、峰型集中、主峰偏后”的典型洪水。
④如水库下游有防洪要求，应考虑与下游洪水遭遇的不利典型。
第九章由暴雨资料推求设计洪水
三、简答题
1．为什么要用暴雨资料推求设计洪水？
答：
由流量资料推求设计洪水最直接，精度也较高。
但在以下几种情况，则必须由暴雨资料推求设计洪水，即：
①设计流域实测流量资料不足或缺乏时；②人类活动破坏了洪水系列的一致性;③要求多种方法，互相印证，合理选定;④PMP和小流域设计洪水常用暴雨资料推求。
2．由暴雨资料推求设计洪水，主要思路和步骤是什么？
答：
由暴雨资料推求设计洪水的方法步骤是：
①暴雨选样；②推求设计暴雨；③推求设计净雨；④推求设计洪水过程线
3．如何检查设计暴雨计算成果的正确性？
答：
可从以下几个方面检查设计暴雨计算成果的正确性：
（1）检查统计参数，设计暴雨历时越长，均值
增大，CV变小,某一历时的设计值
增大;
（2）把各统计历时的暴雨频率曲线绘在一张图上进行对比分析，不能相交，间距合理;（3）与实测大暴雨或邻近地区以及世界最大暴雨记录进行分析比较，检查其稀遇程度。
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？
答：
定点指流域中心点或其附近有长系列点雨量资料的雨量站,定面是把流域作为固定面,建立固定点雨量和固定面雨量之间的关系,称定点定面关系。
对于一次暴雨某种时段的固定点雨量，有一个相应的面雨量，在定点定面条件下，点面折减系数为：
。
式中，xF、x0分别为某种时段固定面和固定点的暴雨量。
有了若干次某时段暴雨量，则可有若干个α值，取其平均值，作为设计计算用的点面折减系数。
同样的方法，可求得不同时段的点面折减系数。
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？
答：
在缺乏暴雨资料的流域上，常以动点动面暴雨点面关系代替定点定面关系。
这种关系是按照各次暴雨的中心与暴雨等值线图计算求得，因各次暴雨的中心和暴雨分布都不尽相同，所以称为动点动面关系。
分析动点动面关系的方法是：
①在一个水文分区内选择若干次大暴雨资料;②绘出各场暴雨各种历时的暴雨等雨深线图;③作出各场暴雨的点面关系;④取各场暴雨点面关系的平均线作为该区综合的点面关系线。
6．使用“动点动面暴雨点面关系”包含了哪些假定？
答：
“动点动面暴雨点面关系”包含了三个假定:
①假定设计暴雨的中心一定发生在流域中心；②假定设计暴雨的点面关系符合平均的点面关系；③假定流域周界与设计暴雨的某一等雨深线相重合。
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）？
答：
（1）
；
（2）
其中，Sp为雨力或暴雨势，是具有频率概念的参数；ｄ为经验参数，ｎ，nd为暴雨递减指数。
目前水利部门广泛应用的是第一种形式。
8．小流域设计洪水过程线一般怎样计算？
答：
小流域设计洪水过程线一般采用概化过程线法推求，概化过程线有三角形、五边形和无因次概化洪水过程线等。
（注：
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