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第五章 水文分析 1
5.1 绪论 1
5.1.1 水文学中应用的分析方法 1
5.1.2 本章范围 1
5.2 降水资料的整理分析 2
5.2.1 前言 2
5.2.2 资料的校正 2
5.2.2.1 记录的标准基本年期 2
5.20 枯水期前、后月平均流量Q1与Q 2
5.2 双累积分析示例 3
5.1 记录年期条线图 3
附图 3
5.2.2.2 双累积曲线分析 3
5.2.3.1 用等雨量线图说明 4
5.2.3.2 评价地文学的影响 4
5.2.3 空间分布 4
5.2.2.3 缺测资料的插补 4
5.2.4 流域平均雨深 5
5.2.4.1 算术平均法 5
5.3 西科罗拉多地区10～4月平均降水量与地形参数的关系 5
5.4 多边形法 6
5.2.4.2 多边形法 6
5.2.4.5 高程面积法 6
5.2.4.4 正常值百分率法 6
5.2.4.3 等雨量线法 6
5.2.5 暴雨研究 7
5.5 高程面积法 7
5.2.5.3 可能最大降水（PMP） 8
5.2.5.2 雨深－面积－历时分析 8
5.2.5.1 累积曲线（积分曲线） 8
5.6 降雨累积曲线（1962.3.31～4.2暴雨） 8
5.7 外包雨深－面积－历时曲线 9
5.1 最大平均雨深（mm）1962.3.31～4.2加拿大东南部暴雨 9
附表 9
5.2.5.3.1 可能最大降水的估算方法 9
5.2.5.3.4 选择分流域 10
5.2.5.3.3 选择设计降雨历时 10
5.2.5.3.2 初步估算 10
5.2.5.3.6 大暴雨的选择和分析 11
5.2.5.3.5 暴雨移置 11
5.2.5.3.10 估算值的区域一致性 12
5.2.5.3.12 无资料情况下的估算 12
5.2.5.3.8 暴雨雨型的方位 12
5.2.5.3.7 选定暴雨的极大化 12
5.2.5.3.11 暴雨的季节性移置 12
5.2.5.3.9 原地暴雨与移置暴雨比较 12
5.8 降雨历时和年系列均值的函数 K（引自赫什菲尔德） 13
5.2.6.1 点雨量 14
5.2.6 降雨频率 14
5.2.6.1.1 统计系列和重现期 14
5.2.6.1.2 计算方法 15
5.2 年和部分系列的相应重现期 15
5.3 据式（5.2）计算的K值 16
5.9 用表5.4资料绘制的极值概率图示例 18
5.4 极值计算 18
5.5 用于式（5.6）的βTr/？？n值 20
5.2.6.1.3 定时段观测资料的校正 22
5.2.6.1.4 点降雨－频率资料的间接估算 22
5.10 降雨强度和雨深－历时关系 23
5.11 重现期内插曲线图 24
5.2.6.1.6 系列顺序 24
5.2.6.1.5 最大实测降雨 24
5.2.6.1.7 模拟资料 25
5.6 各种选定历时的最大实测点雨量 25
5.2.6.2 面雨量 26
5.2.7.1.1 强度－历时曲线及经验公式 27
5.12 雨深－面积，或面积－折减曲线 27
5.2.6.3 概化图 27
5.2.6.4 干旱的严重程度 27
5.2.7.1 点雨量 27
5.2.7 降雨强度 27
5.2.7.1.2 经验公式的局限性 28
5.2.7.1.3 降雨强度的时序分布 28
5.2.7.2 面雨量 28
5.2.8 融雪 29
5.2.8.1 点融雪理论 29
5.2.8.2 无雨期流域融雪的估算 31
5.8 苏联低地区的度－日因子（mm/℃） 32
5.7 北美山区的度－日因子（mm/℃） 32
5.2.8.3 雨期流域融雪的估算 33
5.2.8.4 融雪入流量的估算 33
5.13 流域的典型的度－日融雪关系 33
5.2.8.5 雪面蒸发 34
5.14 低地流域不同初始水当量的温度－融雪关系 35
5.2.8.6 可能最大降水和融雪 35
5.2.8.6.1 前言 35
5.2.8.6.2 可能最大积雪 35
5.2.8.6.3 融雪估算 36
5.3 流量资料的整理分析 36
5.3.1 前言 36
5.3.2 资料校正 36
5.3.3 空间分布 37
5.3.3.1 平均年径流量等值线图 37
5.3.3.2 由降水和温度资料求平均径流量 38
5.3.3.3 测站相关 40
5.3.3.4 延长记录的有效长度 41
5.3.4.2.1 定义 41
5.3.4.2 单位过程线 41
5.3.4.1 前言 41
5.3.4 径流量的时间分配 41
5.3.4.2.2 由流量记录推求单位过程线 42
5.15 过程线分析 42
5.16 反推直接径流过程线 43
5.3.4.2.3 用综合法推导单位过程线 44
5.9 S曲线示例 45
5.3.4.2.5 单位过程线的应用 45
5.3.4.2.4 单位过程线的历时转换 45
5.17 等流时线法 46
5.3.4.3 等流时线法 46
5.3.4.4 分布模型 47
5.3.5 流量演算 47
5.3.5.1 前言 47
5.3.5.2 流体动力学法 47
5.3.5.3 水文学法 48
5.3.5.4 水库演算 49
5.3.6 枯水流量分析 50
5.3.6.1 流量－历时曲线 50
5.3.6.2 枯水流量频率 50
5.18 日平均流量历时曲线 51
5.19 年枯水流量频率曲线 51
5.3.6.3 干旱统计分析 52
5.3.6.4 退水曲线分析 52
的关系（苏联奇尔奇克河） 53
5.3.7 洪水频率 54
5.3.7.1 单站分析 54
5.3.7.1.1 洪峰流量 54
5.3.7.1.2 洪水统计分析 54
5.3.7.2 洪水特性的区域概化 54
5.21 区域频率曲线 55
5.3.8 长期趋势 56
5.22 对照4月份流量、温度和降水量的10年滑动平均值 56
5.4.1.1.4 水库蓄水量的变化 57
5.4.1.1.1 入流和出流 57
5.4.1.1.3 净渗漏量和湖（库）岸调蓄量 57
5.4.1.1.2 降水 57
5.4 蒸发和蒸散发 57
5.4.1.1 水量平衡法 57
5.4.1 湖泊和水库蒸发的推求 57
5.4.1.2.1 太阳辐射 58
5.4.1.2.2 反射的太阳辐射 58
5.4.1.2.3 来自大气的长波辐射 58
5.4.1.2 能量平衡法 58
5.4.1.2.4 反射的长波辐射 59
5.4.1.2.6 净辐射 59
5.4.1.2.7 能量存储量的变化 59
5.4.1.2.5 水库放射的辐射 59
5.4.1.3 空气动力学法 60
5.4.1.2.9 蒸发 60
5.4.1.2.8 水体中以显热形式传导的能量 60
5.4.1.3.1 系数N值 61
5.4.1.3.4 空气的湿度或水汽压 62
5.4.1.3.3 水面温度 62
5.4.1.3.2 风 62
5.4.1.4 空气动力学与能量平衡方程的综合法 62
5.23 湖泊蒸发关系曲线 63
5.4.1.5 蒸发器观测值的外推 64
5.24 用于蒸发的转移能量（进入湖中） 64
5.10 确定β值的表 65
5.26 由A型蒸发器的蒸发量换算成湖泊蒸发量 66
5.25 用于蒸发的转移能量（进入A型蒸发器的） 66
5.27 γ因子与？的关系 67
5.4.2.2 实际蒸散发量 67
5.4.2 流域蒸散发量的估算 67
5.4.2.1 可能蒸散发量 67
5.4.2.3 水量平衡法 68
5.4.2.3.1 降水 68
5.4.2.3.2 河川径流 68
5.4.2.3.3 蓄水量变化 68
5.4.2.3.4 深层渗漏 68
5.4.2.4 能量平衡法 68
5.4.2.5 空气动力学法 69
5.5.2 回归分析 69
5.5.3 暴雨期的径流 69
5.5 降雨－径流和融雪－径流关系 69
5.5.1 概述 69
5.28 前期降水指数 70
5.5.3.1 前期土壤含水量指数法 70
5.29 由暴雨估算径流的前期土壤含水量指数法 71
5.5.3.3 土壤含水量的计算方法 72
5.5.3.2 作为降雨－径流指数的雨前基流 72
5.30 用于降雨－径流关系的基流指数 72
5.5.4.1 平原地区 73
5.5.4 短期融雪径流 73
5.5.5.1 月、季的水量平衡 74
5.5.5 月、季、年的水量平衡 74
5.5.4.2 山区 74
5.6.1 概述 75
5.6 水文系统模拟 75
5.5.5.2 年水量平衡 75
5.31 黑盒子系统 76
5.6.2 黑盒子模型（系统方法） 76
5.6.2.1 参数评定 77
5.6.2.2 参数评定——线性系统 77
5.6.2.3 参数评定——非线性系统 78
5.6.3 概念模型 78
5.6.3.1 苏联水文气象中心模型 79
5.6.3.2 萨克拉门托模型 79
5.32 萨克拉门托模型的结构 80
5.6.3.3 水箱模型 81
5.33 水箱模型 82
5.6.3.4 模型的选择 83
5.6.4 水文时间系列的随机模拟 83
5.6.4.1 一个滞时的马尔可夫模型 84
5.6.4.2 自回归滑动平均综合（ARIMA）模型 84
参考文献 85
5.6.4.3 分数高斯噪音及折线过程模型 85
第六章 水文预报 91
6.1 前言 91
6.2 水文预报和警报 91
6.2.1 预报的特性 91
6.2.1.1 概述 91
6.2.1.2 预报的限制条件 91
6.2.1.3 一般的预报变量 91
6.2.1.4 预报用语的定义 92
6.2.1.5 预报的组成部分 92
6.3 水文预报机构 93
6.3.1 组织 93
6.2.2 必要性 93
6.2.4 不确定性 93
6.2.3 精度和时效 93
6.3.2 业务 94
6.4 预报所需的资料 94
6.4.1 概述 94
6.4.2.2.3 河流特性 95
6.4.2.2.2 流域特征 95
6.4.2.2.1 水文变量 95
6.4.2.2 编制方案所需的要素 95
资料 95
6.4.2 编制水文预报方案所需的 95
6.4.2.1 概述 95
6.4.3 预报作业所需的资料 96
6.4.3.1 概述 96
6.4.3.2 水文变量 96
6.4.3.2.1 降雨 96
6.4.3.2.2 雪 96
6.4.3.2.3 水位和流量 96
数 97
6.4.6.1 站网 97
6.4.6 作业资料的收集 97
6.4.4 气象预报的应用 97
6.4.5 观测资料的精度和测验次 97
6.4.3.2.4 其他资料 97
6.1 合乎要求的水文预报观测资料的精度和测验次数 98
附表 98
6.4.6.2 遥感 99
6.4.6.2.1 雷达 99
6.4.6.2.2 卫星 100
6.4.6.2.3 航空遥感 101
6.4.6.3 通讯系统 101
6.4.6.3.2 流星余迹通讯 102
6.4.6.3.1 卫星通讯 102
6.5.1 概述 103
6.5 预报方法 103
6.5.2 相关和回归 103
6.5.3 土壤湿度指数 104
6.2 以区间径流为参数的典型水位关系 105
6.5.4 洪峰水位预报 105
附图 105
6.1 伏尔加河洪峰水位及传播时间 105
6.5.5 利用蓄水量预报径流 106
6.5.6 退水预报 106
6.5.7 概念径流模型 106
6.5.8 流量演算 107
6.5.8.1 动力波演算法 107
6.5.8.2 扩散比拟和运动波演算法 108
6.5.8.3 蓄量演算法 109
6.5.9 时间序列分析 109
6.5.10 预报修正方法 110
6.5.11 概率预报 110
6.6.1 概述 111
6.6.2 洪水预报 111
6.6 专门预报 111
6.6.3.1.1 预报方案 112
6.6.3 骤发洪水预报 112
6.6.3.1 概述 112
6.6.3.1.2 告警系统 113
6. 6.3.1.3 警戒和警报 113
6.6.3.1.4 骤发洪水和水质 113
6.6.3.2 城市洪水 113
6.6.3.3 垮坝洪水 114
6.6.4 河流中的风暴潮 114
6.6.5 供水预报 115
6.6.6 枯季径流 115
6.6.7 干旱 116
6.6.8 融雪预报 116
6.6.8.1 概述 116
6.6.8.3.1 指数法 117
6.6.8.3 预报模型 117
6.6.8.2 低地和山区河流的融雪径流过程 117
6.6.8.3.3 扩展的流量预报 118
6.6.8.3.2 概念模型 118
6.6.8.3.4 输入的资料 119
6.6.8.4 短期和中期融雪径流预报 119
6.6.8.5 长期融雪预报 119
6.3 积雪和消融模型的流程框图 119
6.6.8.6 平原地区的季节融雪预报 120
6.6.8.7 山区季节融雪预报 121
6.6.9 冰的形成和解冻 121
6.6.9.1 概述 121
6.6.9.2 结冰预报 121
6.6.9.4 长期冰情预报 122
6.6.9.3 解冻预报 122
6.6.9.3.1 水库解冻预报 122
6.6.9.3.2 开河预报 122
6.6.9.4.1 概述 122
6.6.9.4.3 解冻 123
6.6.9.4.2 冰的形成 123
6.6.9.4.4 大气环流的应用 123
6.6.10 湖泊水位预报 123
6.7.1 概述 124
6.7 预报方案的编制 124
6.7.1.1 分析洪水预报工作的要求 124
6.7.1.2.1 选择方法 125
6.7.1.2 应用适用的情报和方案 125
6.7.1.3 确定模型参数和系数 126
6.7.1.4 计算方法 127
6.8 预报评定 128
6.8.1 一般要求 128
6.8.2 评定标准 128
6.8.3 作业预报的评定 129
6.9 预报和警报的传送 129
6.10 用户对预报的反应 130
6.11 水文预报的收益投资和成本 131
效果分析 131
6.4 社区水位－灾害损失关系图 132
6.5 水位－概率关系图 132
6.6 总收益－概率关系图 133
参考文献 134
第七章 在水管理上的应用 138
7.1 前言 138
7.1.1 需水量 138
7.1.2 水管理工程的用途 138
7.1.5 水管理工程的初步调查研究 139
7.2.1 需估算的要素 139
7.2 地表水可供水量的估算 139
7.1.4 水资源系统 139
7.1.3 综合利用工程 139
7.2.2 现有资料的适用性 140
7.2.3 水文资料的综合 140
7.2.3.1 概述 140
7.2.3.2 径流记录的综合 141
7.2.3.2.1 回归法 141
7.2.3.2.2 确定性模型 141
7.2.3.3 径流统计特征的综合 141
7.2.3.3.1 概述 141
7.1 日流量历时曲线 142
7.2.3.3.4 枯水流量和丰水流量频率 142
附图 142
7.2.3.3.2 平均年径流量 142
7.2.3.3.3 流量历时曲线 142
7.3 需水量的估算 143
7.3.1 初步估算 143
7.3.2 兴建工程前的要求 143
7.3.3 航运 143
7.2.3.4 人造径流系列的综合 143
7.3.4 灌溉 144
7.3.5 水力发电 144
7.3.6 防洪 144
7.3.7 城市供水 144
7.3.8 消除污染 144
7.3.9 工业用水 144
7.3.10 游览、美化环境和传统的 144
要求 144
7.4.3.1 水库蒸发的估算方法 145
7.4.3 水库蒸发 145
7.3.11 保护鱼类和野生动物 145
7.4.2 灌区的损失 145
7.4.1 损失的性质 145
7.4 地表水系统水的损失估算 145
7.3.12 地下水回灌 145
7.4.3.2 工程兴建前库区的蒸散发量 146
7.4.3.3 库容设计及运行对蒸发损失的影响 146
7.4.3.4 水库渗漏 146
7.5 库容估算 146
7.5.1 前言 146
7.5.4.2 数值法 147
7.5.3 泥沙淤积的影响 147
7.5.4 时序分析 147
7.5.2 水库定位的影响 147
7.5.4.1 概述 147
附表 148
7.1 水库运行的时序计算法 148
7.5.5.1 概述 149
7.2 应用累积曲线法确定供给恒定取水量D所需的库容S 149
7.5.5 概率法 149
7.5.4.3 图解法 149
7.5.5.3 近似法 150
7.5.5.2 精确法 150
7.5.6 库容－取水量－保证率关系 151
7.5.7 综合利用水库 151
7.3 作为历时函数的流量发生频率 151
7.5 库容－取水量－保证率关系 152
7.4 作为历时函数的大洪量发生频率 152
7.5.8 水库群系统 153
7.5.9 兴建水库带来的影响 153
7.5.9.1 对水力和水文情况的影响 153
7.5.9.2 对环境的影响 153
7.6.2 设计洪水及其类型 154
7.6.3 设计洪水的选择 154
7.6 设计洪水的估算 154
7.6.1 概述 154
7.6.3.1 设计洪水的大小和计算方法 154
7.6.3.2 工程的设计年限 155
7.6.3.3 大型水库的设计洪水 155
7.6.3.4 可能最大洪水 155
7.6.4 资料的准备工作 156
7.6.4.2 间接资料 156
7.6.4.1 站网资料 156
7.6.3.5 标准设计洪水 156
7.6.5.3 确定性模型 157
7.6.5.3.1 概述 157
7.6.5.2.2 外包线 157
7.6.5.2 经验方法 157
7.6.5.1 前言 157
7.6.5 设计洪水的计算技术 157
7.6.5.2.1 洪水的经验公式 157
7.6.5.3.3 流量演算法 158
7.6.5.3.2 降雨－径流模型 158
7.6.5.4.2 洪水的统计分析 159
7.6.5.4 概率法 159
7.6.5.4.1 概述 159
7.6.5.4.3 概率分布模型 159
7.6.5.4.4 在给定时段内事件的发生概率 160
7.2 事件所需的设计重现期Td，此事件在n年中出现的风险率为pn 161
7.6.5.4.5 设计重现期 161
7.7 防洪工程设计 161
7.7.1 前言 161
7.7.2 防洪水库 161
7.6 水库对洪水的影响 162
7.7.2.1.2 无控制的河上型拦洪库容 162
7.7.2.1.1 有控制的拦洪库容 162
7.7.2.1 设计问题 162
7.7.2.3.2 泥沙沉积的影响 163
7.7.2.3.1 相邻洪水间的时间间隔 163
7.7.2.3 关于水库的进一步研究 163
7.7.2.2 为设计而进行的水库运行研究 163
7.7.2.1.3 无控制的河旁型拦洪库容 163
7.7.2.3.3 今后上游开发的影响 164
7.7.3 其他工程措施 164
7.7.3.2 河道整治 164
7.7.3.3 堤防和防洪墙 164
7.7.3.4 洪水防护 164
7.7.3.1 分洪 164
7.8.1 前言 165
7.8 城市和乡村小汇水区的排水工程设计 165
7.7.4.2 洪水警报 165
7.7.4.1 控制洪泛区开发 165
7.7.4 非工程措施 165
7.8.2 推理方法 166
7.7 巴黎地区降雨强度－历时－频率曲线 166
7.9 最高库水位的估算 167
7.9.1 前言 167
7.9.2 风增水 167
7.8.4 分布系统模型 167
7.8.3 单位线和流时－面积曲线 167
7.9.3 风成波 168
7.3 近岸风速的校正 168
7.9.4 水面的周期波动 168
7.10.3 河道冲刷 169
7.10 泥沙输送 169
7.10.1 前言 169
7.10.2 流域冲刷 169
7.10.4.2 推移质输送 170
7.10.4.1 悬移质输送 170
7.10.4 河道中的泥沙输送 170
7.10.6 防淤措施 171
7.10.5 沉积作用 171
7.4 方程（7.16）的系数值 171
7.11.1 前言 172
7.11 水质管理 172
7.8 石英砂的沉降速度 172
7.11.2.2 大型湖泊与水库 173
7.11.2 水量与水质的关系 173
7.11.2.1 河流 173
7.9 高坝大容积水库中，夏季温度层结的代表廓线 174
7.11.3.2 河道整治工程 174
7.11.3.1 坝与堰 174
响 174
7.11.3 水利工程对河流水质的影 174
7.11.5.2 富营养化 175
7.11.5.1 概述 175
7.11.5 污染引起的水质变化 175
的水质影响 175
7.11.4 水资源工程对大湖、大库 175
7.11.3.3 流量增减 175
7.11.5.4 污染物的吸附和聚积 176
7.11.5.3 有机物及自净作用 176
7.11.6.2 补偿性措施 177
7.11.6.1 预防性措施 177
7.11.6 减少水质污染的措施 177
7.11.5.5 热污染 177
7.11.7.3 应用与实例 178
7.11.7.2 模型种类 178
7.11.7.1 概述 178
7.11.7 水质模型试验 178
7.12 水管理需要的水文资料 179
7.5 水管理需要的资料 180
参考文献 182
附录 汉英词汇对照 185