水工概论第二章报告ppt课件.ppt

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1、第二章水利水电基本知识本章内容：第一节水文学及水力学第二节水利水电规划第三节工程地质第一节水文学及水力学水文学是研究自然界中各种水体变化规律的学科。在水利水电工程中，重点研究对象是工程水文学。水力学是研究水在静止或流动时的力学规律的学科。如挡水建筑物承受的水荷载、输水和泄水建筑物的过流能力、水流通过河渠和建筑物时的流动形态和受力特征等。一、自然界中的水循环及水量平衡自然界的水主要存在于三个方面:1、地表水。2、地下水。3、大气中的水。把自然界中水的这种相互转化的过程称为水(文)循环。地球上不同空间位置水的存储量并不是静止不变的。根

2、据水在自然界的循环路径，水循环可分为大循环和小循环。大循环是指水在大气圈、水圈和岩石圈之间的循环过程。小循环是指陆地、湖泊或海洋本身的水，在其自身所在的小区域内单独进行循环的过程。自然界水循环示意图水循环在地球上不间断地进行着，使存储于不同水域和空间的水量在不断地变化中。但是，地球作为一个封闭系统，自然界中的水体总量是一定的。水量平衡表现为，海洋与陆地的多年平均降水量之和等于多年平均蒸发量之和。用下式表示:式中:Zos、Zoc分别为海洋、陆地的多年平均蒸发量;Xos,Xoc分别为海洋、陆地的多年平均降水量;Yo为河川汇人海洋的多年

3、平均径流量，也就是水文大循环中，海洋与陆地之间的水交换量。二、河流和流域地表上较大的天然水流称为河流。河流分为河源、上游、中游、下游和河口几段。长江，河源发源于青海的唐古拉山。湖北宜昌以上为上游,宜昌至安徽安庆的河段为中游，安庆以下河段为下游，河口位于上海市。在水利水电枢纽工程中，习惯上以面向河流下游为准，左手侧河岸称为左岸，右手侧称为右岸。直接流入海洋或内陆湖的河流称为干流，流入干流的河流为一级支流，流入一级支流的河流为二级支流，依下类推。河流的干流、支流、溪涧和流域内的湖泊彼此连接所形成的庞大脉络系统称为河系或水系。流域是一个

4、水系的干流及其支流的全部集水区域。分水线是两个流域之间的分界线，是分隔两个流域的界限。流域或水系形状示意图描述流域形状特征的主要几何形态指标有:1、流域面积F：流域的封闭分水线内，区域在平面上的投影面积。2、流域长度L：流域的轴线长度。流域长度通常可用干流长度代替。3、流域平均宽度B：流域面积与流域长度的比值，B=F/L4、流域形状系数KF：流域宽度与流域长度的比值，KF=B/L影响河流水文特性的主要因素有:流域内的气象条件，地形和地质条件，流域的形状特征，地理位置，植被条件和湖泊分布，以及人类活动等。三、河(渠)道的水文学和水力

5、学指标1、河(渠)道横断面：垂直于河流方向的河道断面地形。天然河道的横断面形状常见的有V形、U形、复式等，人工渠道的横断面形状则比较规则，一般为矩形、梯形。河道水面以下部分的横断面为过水断面。过水断面的面积A随河水水面涨落变化，与河道流量相关。2、河道纵断面：沿河道纵向最大水深线切取的断面。3、水位Z：河道水面在某一时刻的高程，即相对于海平面的高度差。我国目前采用黄海海平面作为基准海平面。4、河流长度L：河流自河源至河口的距离。5、落差△Z：河流两个过水断面之间的水位差。6、纵比降i：水面落差与此段河流长度之比，i=△Z/△L。河

6、道水面纵比降与河道纵断面基本上是一致的，但是在某些河段并不完全一致，与河道断面面积变化、洪水流量有关。7、水深h：河道横断面上水位Z与最深点的高差。8、流速：单位m/s。河道过水断面上各点流速不一致，一般情况下，水面流速大于河底流速。常用断面平均流速作为其特征指标。9、流量Q：单位时间内通过某一河道(渠道、管道)的水体体积，单位M3/s.10、水头：某一点相对于另一水平参照面所具有的水能。四、河川径流径流是指河川中流动的水流量。河川径流形成的过程是指自降水开始，到河水出海口断面流出的整个过程。一般要经历降水、蓄渗(入渗)、产流和汇

7、流几个阶段。径流特点：循环性、不重复性和地区性等。表示径流的特征值主要有:1、径流量Q：单位时间内通过河流某一过水断面的水体体积。2、径流总量W：一定的时段T内通过河流某过水断面的总水量，W=QT。3、径流模数M：平均径流量在流域面积上的平均值，M=Q/F。4、径流深度R：流域单位面积上的径流总量，R=W/F。5、径流系数a，某时段内的径流深度与降水量之比a=R/P。降雨形成径流过程示意图地下径流形成示意图五、河流的洪水河流的洪水过程是从河道流量较小、较平缓的某一时刻开始，河流的径流量迅速增长，并到达一峰值，随后逐渐降落到趋于平缓

8、的过程。工程设计中，通过分析诸多洪水过程线，选择其中具有典型特征的一条，称为典型洪水过程线。典型洪水过程线能够代表该流域(或河道断面)的洪水特征，因此作为设计依据。六、河流的泥沙在多沙河流上建造水利水电枢纽工程时，需要考虑泥沙淤积对水库和水电站的影