工程水文学

王鹏全

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 水文学是什么?(内附微课视频)
    • 1.2 水资源与水循环
    • 1.3 现代水文学研究及其面临的挑战
    • 1.4 工程水文学及其研究方法
    • 1.5 前沿与经典—水文学的发展、变革与展望
    • 1.6 科普
    • 1.7 课程思政
    • 1.8 第一章自我测试题
    • 1.9 课堂录像(2课时)
    • 1.10 知识图谱
  • 2 河川径流形成的基本知识
    • 2.1 水文循环与水量平衡
    • 2.2 河流与流域(内附微课视频)
    • 2.3 降水(内附微课视频)
    • 2.4 下渗
    • 2.5 蒸散发
    • 2.6 径流(内附微课视频)
    • 2.7 课程实践1—Arcgis水文分析
    • 2.8 实践任务2—降水空间分析
    • 2.9 拓展与科普
    • 2.10 课程思政
    • 2.11 第二章自我测试题
    • 2.12 课堂录像(8课时)
    • 2.13 知识图谱
  • 3 水文信息采集与处理
    • 3.1 测站与站网
    • 3.2 水位观测
    • 3.3 流量测验(内附微课视频)
    • 3.4 水文调查与水文遥感
    • 3.5 水文信息处理(内附视频)
    • 3.6 水情信息数据获取
    • 3.7 拓展与科普
    • 3.8 课程思政
    • 3.9 第三章自我测试题
    • 3.10 课堂录像(2课时)
    • 3.11 知识图谱
  • 4 流域产流与汇流计算
    • 4.1 概述
    • 4.2 流流域降雨径流要素计算
    • 4.3 蓄满产流计算(内附微课视频)
    • 4.4 超渗产流计算
    • 4.5 流域汇流计算(时段单位线推流)
    • 4.6 时段单位线法推求洪水案例分析
    • 4.7 单位线的推求
    • 4.8 单位线的时段转换
    • 4.9 瞬时单位线
    • 4.10 拓展与实践—水文模型
    • 4.11 课程思政
    • 4.12 第四章自我测试题
    • 4.13 课堂录像(10课时)
    • 4.14 知识图谱
    • 4.15 本章小结
  • 5 水文统计
    • 5.1 概述
    • 5.2 概率的基本概念
    • 5.3 随机变量概率分布
    • 5.4 常用的概率分布曲线
    • 5.5 水文参数估计
    • 5.6 水文频率计算适线法(校级教学观摩内附视频1课时)
    • 5.7 水文频率计算适线法应用案例教学
    • 5.8 相关分析
    • 5.9 拓展实训—水文参数估计适线法
    • 5.10 拓展与科普
    • 5.11 课程思政
    • 5.12 第五章自我测试题
    • 5.13 课堂录像(6课时)
    • 5.14 知识图谱
  • 6 设计年径流及其年内分配
    • 6.1 概述
    • 6.2 具有长期实测径流资料时设计年径流的分析计算(附微课视频)
    • 6.3 具有短期实测径流资料时设计年径流的分析计算
    • 6.4 缺乏实测径流资料时设计年径流量的估算
    • 6.5 拓展实训—水文学法计算河道内生态流量
    • 6.6 本章小结
    • 6.7 课堂录像(6课时)
    • 6.8 拓展与科普
    • 6.9 课程思政
    • 6.10 第六章自我测试题
    • 6.11 知识图谱
  • 7 由流量资料推求设计洪水
    • 7.1 概述
    • 7.2 设计洪峰流量及洪量的推求
      • 7.2.1 思路与框架
      • 7.2.2 洪水资料审查
      • 7.2.3 洪水资料选样
      • 7.2.4 特大洪水处理(一)
      • 7.2.5 特大洪水处理(二)
      • 7.2.6 洪峰流量的频率计算
    • 7.3 设计洪水过程线的拟定
    • 7.4 实践实训(视频讲解)—设计洪水推求
    • 7.5 专题—调洪演算(视频讲解)
    • 7.6 拓展与科普
    • 7.7 本章小结
    • 7.8 课堂录像(6课时)
    • 7.9 课程思政
    • 7.10 第七章自我测试题
    • 7.11 知识图谱
  • 8 由暴雨资料推求设计洪水
    • 8.1 概述
    • 8.2 设计面暴雨的推求
    • 8.3 设计暴雨时空分配的计算
    • 8.4 由设计暴雨推求设计洪水
    • 8.5 小流域设计洪水推求
    • 8.6 拓展训练—学生成果展示
    • 8.7 实践实训—瞬时单位线计算案例
    • 8.8 本章小结、拓展与科普
    • 8.9 课程思政
    • 8.10 课堂录像(10课时)
    • 8.11 第八章自我测试题
    • 8.12 知识图谱
  • 9 课程设计
    • 9.1 任务书和成果展示
    • 9.2 课程设计资料
    • 9.3 课程问卷调查
  • 10 课程思政与教学创新
    • 10.1 课程思政实践案例与教学设计
    • 10.2 教学创新实践与教学案例
    • 10.3 说课
河流与流域(内附微课视频)

      流域是指地面分水线包围的、能够汇集雨水从其出口流出的区域。降落在流域上的雨水不可能经由地面汇集到分水线以外的地方,而只能在流域内汇集,最后通过流域出口断面流出。流域是水文学研究的基础空间单元。河流是水文循环的一条主要通道,它是和人类关系最为密切的水体之一。


                              图片来源网络:中国地质调查局科普办公室微信号

一、课程视频



二、流域系统

      流域所面临的各种问题不是孤立的,流域系统治理保护与区域社会经济可持续发展的有机协同是社会进步的必然选择。


              流域系统及各子系统之间相互作用关系示意(江恩慧,流域系统科学初探,2020)

三、流域分类与流域面积

       按照地面分水线与地下分水线的关系,分为闭合流域和非闭合流域。

                                     闭合流域                                                                     非闭合流域

           

      分水线——在许多地区的地形中,有高原,山地、丘陵或者微有起伏的平原等,分水线是指地形中的某些高地,如山峰、山脊等,能够使雨水分别汇集于相邻的不同河流,这些分割地表雨水汇流方向的高地称为分水岭。分水岭最高点的连线称为分水线,根据以上地形图,可以十分容易地确定地表分水线。

      地下的基岩面上也存在一个分割地下径流的分水线,称为地下分水线。地下分水线可通过区域地质构造图确定,由于地质构造的复杂性,地下分水线的确定通常比较困难。

     地表集水线——山谷汇集降雨,沿山谷地形低处的连线就是集水线。集水线的高程总是比其两边要低,两边的降雨总是能够汇集到沿集水线的凹槽中,雨水沿集水线地表不断汇入,并向地形低处流动,最终形成河流。

       在河流的某断面以上,汇集地表水和地下水的区域统称为河流在该断面以上的流域。一个完整的流域包括人海口以上的所有汇流面积,内陆河流域的范围则是位于湖泊以上的所有汇流面积。流域面积是指地表分水线包围区域在水平面上的投影面积。


       流域面积是指地面分水线包围区域的平面投影面积。流域面积为什么要用投影面积来定义呢?因为流域地表是一个复杂的倾斜面,总体上是靠近分水线的地方地势较高,靠近出口的地方地势较低。降雨并不是垂直于这个倾斜面降落的,而是垂直于水平面降落的,因此,只有降雨的深度乘以平面投影面积才是流域所接受的降雨量,而降雨深度乘以倾斜面面积不是流域所接受的降雨量。(芮孝芳,水文学原理)

流域的特征参数

l流域面积(Fkm2

l河网密度(∑L/Fkm/km2

l流域长度(L)和平均宽度(M

l流域形状系数(M/L)(扇状流域、羽状流域)

l流域平均高度和平均坡度

l流域自然地理特征(位置、气候、下垫面)






 四、河流与水系               

       流域中的所有规模不等的干流和支流彼此连接形成一个庞大的系统,称为水系,又称河系或河网。一个水系中的河流可分为干流和支流,干流( main river)通常指河网中长度最长或水量最大的河流,其他为支流(tributary)。在所有支流中,汇入干流的河流称为一级支流,而汇入一级支流的河流则称为二级支流,以此类推。


      对一个完整的流域而言,依据水流的流动方向从上至下,可将干流分为五段:河源、上游、中游、下游和河口。河源是河流的发源区,多为冰川、湖泊、沼泽等;上游多位于深山峡谷,河槽呈V形,河床比降大,水流湍急,冲刷作用强,常发育急滩和瀑布;中游河床比降变缓,流速减慢,河槽多成U形,河床比较稳定,冲淤作用不明显;下游一般位于平原区,河床比降很小,流速缓慢,水量大,泥沙淤积作用明显,多浅滩和河湾;河口是河流与海洋或者湖泊交接的地方,流速瞬间降低,泥沙沉积,多发育河口三角洲。一个流域的河流长度通常指干流在水平面上的投影长度。


        河流的特征参数:(1)落差和比降低;(2)弯曲系数;(3)河网密度;

      河流的断面

           

          




作业与思考

结合地理信息系统专业,简述根据地形图/数字高程模型确定流域特征数字(面积、河长、比降)的方法。

【延伸阅读】

复苏母亲河——典型案例

http://www.mwr.gov.cn/ztpd/2025ztbd/mqhfs/

幸福河湖——优秀案例

http://www.mwr.gov.cn/ztpd/2025ztbd/xfhhyxal/