2022年工程水文习题集答案.pdf
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1、工程水文习题集河 海 大 学精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 习题一流域平均雨量的计算及降雨过程线的绘制一、给定资料浙江省曹娥江支流隐潭溪上拟建一座青山水库。坝址处控制集水面积F 为,流域内地形起伏大,坝址附近地面高程仅有20 米左右。而上游高山处高程可达880余米,山高坡陡,森林茂密,表土层薄,透水性好,植被良好。流域内设有7 个雨量站(具有自记雨量计观测雨量)和坝址附近没有一个流量站,如图1 所示。 1974年 8 月 19
2、日降了一场较大的暴雨,测得雨量记录如表1 所列。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 表 1 1974 年 8 月 19 日雨量站测得雨量记录表降雨时间雨量(毫米)流域平均雨量起讫石塘庙?1=平岗?2=章山?3=田家山?4=迳路?5=龙潭?6=溪底?7=F=3:004:005:004:005:006:000000006:007:008:007:008:009:0009:0010:0011:0010:0011:0012:0012:001
3、3:0014:0013:0014:0015:0015:0016:0017:0016:0017:0018:0018:0019:0020:0019:0020:0021:0021:0022:0023:0022:0023:0024:00总和二、要求1用泰森多边形法计算该次暴雨逐时段的流域平均雨量(mm ) ,填入雨量记录表 1 中的最后一栏,并在方格纸上绘出该次暴雨面雨量(P(t) )过程线(与习题二流量过程 Q(t) 画在同一图上,共用t 轴,P(t) 在上,方向向下, Q (t )在下,方向向上) 。2 统计本次暴雨的总 (面)雨量值(m3) 、 总降雨历时、 总平均(面)雨量(mm/hr)及最大
4、时段的雨量。解答:总雨量值 : W总=10-3106=107 m3总降雨历时: T=21h总平均雨强: i=21= mm/h最大时段降雨量: P=精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 习题二流域出口断面流量过程线的绘制及地面径流量、地面径流深及地面径流系数的计算一、给定资料浙江省曹娥江支流隐潭溪上青山水库坝址截断面,在1974 年 8 月 19 日降了一次暴雨,相应该次暴雨测得流量记录如表2:表 2时间t( 小时)8月 19日5:00
5、8:0010:0012:0013:3014:0016:00流量 Q(m3/s )时间t( 小时)17:0018:0020:0024:008 月 20日4:008:0012:00流量 Q(m3/s )时间t( 小时)16:0020:0024:008 月 20 日4:008:00流量 Q(m3/s )二、要求1. 将上述表中实测流量值点绘到与习题一绘制暴雨平均雨强过程线的同一方格纸上,使雨强过程在上方,流量过程在下方,按时间次序相继通过实测流量点连接成连续的光滑曲线,即为流量过程线,应使雨强过程线和流量过程线的横坐标时间的比例尺取一致,以便其相互对照。2. 根据退水曲线规律的分析,初步估计出地面径
6、流的终止点,约在洪水退水线上 Q=25m3/s处,用斜线分割线法从本次洪水的起涨点(8 月 19 日 8:00)到地面径流终止点之间以直线来分隔地面径流与地下径流,用梯形求面积的方法推求本次暴雨形成的地面径流总量(万立米) ,再将其换算成地面径流深(毫米),最后算出本次暴雨的地面径流系数值。3. 若流域产流以实测流量上涨时刻为全流域开始产流的标志,假定对地面径流而言上涨前全部降雨扣损,上涨后以恒定的扣损率扣损,请依此推算地面净雨过程,并推求时段为 8h 的地面径流单位线。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - -
7、- - -第 4 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 解答:1. 流量过程线(略)2. 用梯形面积法求地面径流总量根据曲线插值: Q=25m3/s时约为 8 月 20 日 17 时。Ws= +23600+23600+3600+180)3600+(180+23600+350)13600+(350+310) 13600+(310+23600+205)43600+(205+123) 43600+(123+43600+43600+43600+25)13600+25)333600 =107m3Rs= Ws/F=107/ 106)=160mm地面径流系数 = Rs/P=160/=3.
8、 起涨点前的降雨为初损I0=+=t0=5h假设后损 P0=0,则 t =0平均后损率00267.316011.30966215016PRsIPfttt mm/h产流得到的地表净雨为,6s iiiRPftP由降雨过程知,最好一个时段的降雨小于6mm ,因此假设不成立。重新假设后损 P0=,则 t =1h00267.316011.34.191.96.13215115PRsIPfttt mm/h产流得到的地表净雨为,6.13s iiiRPftP精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页,共 22 页
9、 - - - - - - - - - - 起始时间终止时间降雨损失地面净雨8h 净雨3:004:0004:005:0005:006:0006:007:0007:008:005508:009:00119:0010:0010:0011:0011:0012:0012:0013:0013:0014:0014:0015:0015:0016:0016:0017:001417:0018:0018:0019:0019:0020:0020:0021:0021:0022:0022:0023:0023:0024:00:000t(h)Q-Qghshs=hs=q008016243240480精品资料 - - - 欢迎下
10、载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 习题三测流记录的整理及断面垂线平均流速变化图的绘制一、给定资料江西省昌江谭口水文站在1974 年 7 月 14 日进行了一次流速仪法现场测流,测深测速记录如表3所示。二、要求1. 以各条垂线上各测点的测速历时t 、流速仪转速 N,代入施测流速仪的率定公式 V点=(N / t )+算出该点流速 V点(m/s) 。再将各条垂线上,水深处测处的点流速、,代入二点法公式0.20.81()2mVVV,得垂线平均流速mV填入表 3 中m
11、V栏。2. 以起点距 b 为横坐标,以水深h 和垂线平均流速mV为向下、向上标示的纵坐标在方格纸上绘制断面垂线平均流速变化图。习题四用流速仪法施测断面流量的计算及成果汇总一、给定资料江西省昌江谭口水文站在1974年 7 月 14 日进行了一次用流速仪法的测流工作。测深、测速记录的整理成果和习题三中表3 中所列。二、要求1. 已将习题三表 3 中的起点距 b、水深 h 转抄到实测流量计算表(表4)上,由b、h 分别计算相邻垂线间的间距B 和平均水深h,再将间距 B乘上平均水深h得测速垂线间的部分面积iF;此外,将习题三表 3 中的mV抄到表 4 上,由mV计算相邻垂线间部分面积的平均流速iV,其
12、中头尾两项岸边部分面积的平均流速1V、10V,应以岸边第 1、 9 条垂线平均流速1mV、9mV分别乘以岸边流速系数 = 、 得出,填入iV栏,最后,由iF和iV计算部分流量 Qi=iF*iV,则断面流量等于iQ 。2. 计算表 4 下部各项测流成果要素值:Q=iQ,F=iF ,死水面积是指流速为0 的过水面积,现为0,V=Q / F , 平均水深 =F/ 水面宽,断面流量相应的水位应取测流始、末时观测基本断面水位的平均值,水面纵比降应由上、下比降水尺所得的水精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第
13、 7 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 位差除以其间距400米得到。糙率 n 应由流量公式 Q = n1*(xF)2/3 * J1/2 * F 反求得出。其中 x 为湿周长,可由以下公式10221iiixBh求得, J 为水面纵比降,水位涨率可由测流期间水位涨差除以测流历时(见表3)得出。表 3 昌江潭口水文站到漂潮速记录表施测时间: 1974 年 7 月 14 日 6:50 - 8:05(平均 7:28 )天气:雨铅鱼重: 50 公斤测速仪牌号及率定公式: 55 型,v= (tN) + s, 检查后使用数次:测点总数测速垂线数:9/18序号起点距b(米)水 深h(米)
14、流速仪施测位置测速历时t( 秒)测速仪转数N测点流速V点( 米 /秒)垂线平均流速Vm( 米/ 秒 )备注测深测速相对测点深(米)0岸边011581206412022852406715033642005815044582005616055582006320066351203712077602006320088681805412099691505712010岸边0情况说明:用测船施测,流速仪用直径4mm 的钢丝索悬吊。表 4 昌江潭口水文站实测流量计算表序号起点距基本断水深测深垂线间测速垂平均流速(米 /秒)部分流量精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎
15、下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 测深测速b( 米)面水位Z(米)h(米)平均水深h(米)间距B(米)线间过水断面积Fi(米2)测速垂线Vm测速垂线间部分面积ViQi(米3/秒)=00112233445566778899100=断面流量 Q(m3/s )平均水深(m )水尺记录水尺名称水尺编号水尺读数(米)水尺零点高程(米)水位Z(米)过水断面积F(m2)最大水深(m )死水面积(m2)与断面流量相应的水位( m )基本P4始终平均平均流速Q(m/s)水面纵比降( 10-4)上比降P5始终平均最大测点流速(m
16、/s)糙率(n)下比降P6始终平均水面宽(m )水位涨率(m/hr )(上下比降水尺间距离为 400米)习题五精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 计算年径流量样本系列的统计参数及绘制年径流量的经验频率曲线一、给定资料浙江省曹娥江隐潭溪青山水库坝址断面以上控制的集水面积F=,根据雨量资料求得流域多年平均年降水量x0=1563毫米,实测径流年月流量系列如附表5 中所列。二、要求1. 根据表 5 中最后一栏给出年平均流量Q年的样本系列数据
17、,初步计算年径流量的统计参数 Q、C、Cs值。2. 计算年径流量的经验频率Pi,并在机率格纸上点绘经验频率点据(Qi,Pi) ,连成经验频率曲线。习题六用适点配线法选配年径流量的理论频率曲线一、给定资料同习题五的给定资料。二、要求1. 初步拟定若干组统计参数值如下:第一组:要用习题五计算所得的Q、C、Cs; 第 2 组:Q、C与第 1 组相同,Cs=2C; 第 3组:Q仍不变,C略调整为,Cs=2C=。采用皮型理论频率曲线来拟合。根据各级拟定的统计参数值,由Cs和不同的 P值查水文常用表上的皮型值表得p 、代入公式Qp=Q(1+C*p) ,绘制Qp P% 理论频率曲线,因为有三组统计参数,在机
18、率格纸上绘制出三条理论频率曲线。2. 将习题五已求得的经验频率点据(Qi,Pi) ,点绘到与理论频率曲线同一张机率格纸上,通过头尾全面的比较,选择一条与经验频率点据最吻合的理论频率曲线作为成果,最后确定Q、C、Cs值。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 表 5 青山水库坝址断面年月径流系列表单位:米2/ 秒月份流量水文年456789101112123年平均流量195519561956195719571958195819591959
19、1960196019611961196219621963019631964196419651965196619661967精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 续表 5月份流量水文年456789101112123年平均流量196719681968196919691970197019711971197219721973197319741974197519751976总和平均精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - -
20、 - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 习题七年径流量样本系列抽样误差的确定及成果精度分析一、给定资料同习题五的给定资料二、要求1、为了进一步分析了解习题六选出与经验频率点据最吻合的理论频率曲线及其相应的统计数据参数Q、vC、sC的可能精度如何?尚需估计样本系列估计参数的抽样误差; 此抽样误差的大小, 一般可用各个样本统计参数的均方误来表示,即可根据样本容量年n 及估计随机变量总体估计参数, 代入公式算出均方误再分别除以各自的统计参数,以相对误差(% )来说明其可能精度。2、如果要求样本平均数Q
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