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工程水文习题集答案

工程水文习题集

河海大学

习题一

流域平均雨量的计算与降雨过程线的绘制

一、给定资料

省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85.5k㎡，流域地形起伏大，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日降了一场较大的暴雨，测得雨量记录如表1所列。

表11974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

ƒ1=12.0

平岗

ƒ2=16.4

章山

ƒ3=9.0

田家山

ƒ4=7.3

迳路

ƒ5=8.9

龙潭

ƒ6=8.8

溪底

ƒ7=23.1

F=

85.5

3:

00

4:

00

5:

00

4:

00

5:

00

6:

00

2.4

0

3.4

0

2.7

0.6

0

1.4

0

0

0.8

0.8

0.6

0.6

0.6

0

1.2

1.2

1.7

1.7

3.7

0.9

1.4

1.8

6:

00

7:

00

8:

00

7:

00

8:

00

9:

00

0.8

8.3

10.8

0.7

5.0

5.1

0

4.3

6.5

2.9

4.5

8.4

0.7

3.4

5.0

1.2

3.0

2.6

5.7

5.0

23.5

2.2

5.0

11.0

9:

00

10:

00

11:

00

10:

00

11:

00

12:

00

27.9

42.9

47.3

15.4

28.6

37.5

15.2

31.7

28.3

18.5

22.0

30.0

12.5

24.8

19.7

12.4

23.4

12.7

13.6

48.4

30.3

16.3

34.8

30.9

12:

00

13:

00

14:

00

13:

00

14:

00

15:

00

29.4

23.4

16.8

25.8

22.4

17.0

21.1

16.9

14.0

48.4

14.1

10.2

11.7

11.5

12.5

9.5

11.5

15.0

31.3

32.3

39.2

26.1

21.7

21.4

15:

00

16:

00

17:

00

16:

00

17:

00

18:

00

18.0

12.3

12.1

18.0

11.6

10.8

14.5

15.5

3.8

12.0

7.1

8.61

15.0

11.0

13.1

20.4

20.5

15.0

24.8

16.8

11.2

18.9

14.0

10.8

18:

00

19:

00

20:

00

19:

00

20:

00

21:

00

8.2

9.1

5.6

7.9

6.2

3.8

12.5

12.5

3.1

11.7

5.7

7.1

10.9

8.4

8.4

12.0

12.4

9.3

16.1

14.7

13.4

11.7

10.4

7.9

21:

00

22:

00

23:

00

22:

00

23:

00

24:

00

13.1

8.0

3.6

6.3

4.3

2.5

4.2

3.3

2.1

6.5

8.2

4.8

9.5

6.5

3.9

12.0

5.5

4.3

8.8

11.3

6.2

8.6

7.3

4.1

总和

303.4

232.2

210.9

232.3

190.3

205.1

359.7

267.3

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）与最大时段的雨量。

解答：

总雨量值:

W总=267.3×10-3×85.5×106=2.29×107m3

总降雨历时：

T=21h

总平均雨强：

i=267.3/21=12.73mm/h

最大时段降雨量：

=34.8mm

习题二

流域出口断面流量过程线的绘制与地面径流量、地面径流深与地面径流系数的计算

一、给定资料

省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

8:

00

10:

00

12:

00

13:

30

14:

00

16:

00

流量Q

（m3/s）

0.38

0.23

2.78

80.2

62.7

180.0

272.5

时间

t（小时）

17:

00

18:

00

20:

00

24:

00

8月20日

4:

00

8:

00

12:

00

流量Q

（m3/s）

350.0

310.0

252.5

205.0

123.0

58.9

37.9

时间

t（小时）

16:

00

20:

00

24:

00

8月20日

4:

00

8:

00

流量Q

（m3/s）

26.5

20.5

15.9

13.6

12.1

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。

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=0.5×（0.23+2.78）×2×3600+0.5×（2.78+80.2）×2×3600

+0.5×（80.2+62.7）×1.5×3600+0.5×（62.7+180）×0.5×3600

+0.5×（180+272.5）×2×3600+0.5×（272.5+350）×1×3600

+0.5×（350+310）×1×3600+0.5×（310+252.5）×2×3600

+0.5×（252.5+205）×4×3600+0.5×（205+123）×4×3600

+0.5×（123+58.9）×4×3600+0.5×（58.9+37.9）×4×3600

+0.5×（37.9+26.5）×4×3600+0.5×（26.5+25）×1×3600

-0.5×（0.23+25）×33×3600

=1.36×107m3

Rs=Ws/F=1.36×107/（85.5×106）=0.16m=160mm

地面径流系数α=Rs/P=160/267.3=0.6

3.起涨点前的降雨为初损

I0=0.9+1.4+1.8+2.2+5.0=11.3mm

t0=5h

假设后损P0=0，则t’=0

平均后损率

mm/h

产流得到的地表净雨为

由降雨过程知，最好一个时段的降雨4.1mm小于6mm，因此假设不成立。

重新假设后损P0=4.1mm，则t’=1h

mm/h

产流得到的地表净雨为

起始时间

终止时间

降雨

损失

地面净雨

8h净雨

3:

00

4:

00

0.9

0.9

0

4:

00

5:

00

1.4

1.4

0

5:

00

6:

00

1.8

1.8

0

6:

00

7:

00

2.2

2.2

0

7:

00

8:

00

5

5

0

8:

00

9:

00

11

6.13

4.87

9:

00

10:

00

16.3

6.13

10.17

10:

00

11:

00

34.8

6.13

28.67

11:

00

12:

00

30.9

6.13

24.77

12:

00

13:

00

26.1

6.13

19.97

13:

00

14:

00

21.7

6.13

15.57

14:

00

15:

00

21.4

6.13

15.27

15:

00

16:

00

18.9

6.13

12.77

132.06

16:

00

17:

00

14

6.13

7.87

17:

00

18:

00

10.8

6.13

4.67

18:

00

19:

00

11.7

6.13

5.57

19:

00

20:

00

10.4

6.13

4.27

20:

00

21:

00

7.9

6.13

1.77

21:

00

22:

00

8.6

6.13

2.47

22:

00

23:

00

7.3

6.13

1.17

23:

00

24:

00:

00

4.1

4.1

0

27.79

t（h）

Q-Qg

hs

hs=132.06

hs=27.29

q

0

0

8

0

0.00

0.00

16

266.3

132.06

266.30

0.00

20.17

24

192.8

27.79

136.76

56.04

10.36

32

40.7

11.92

28.78

0.90

40

2.3

0.00

2.30

0.00

48

0

0.00

0.00

习题三

测流记录的整理与断面垂线平均流速变化图的绘制

一、给定资料

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=0.709（N/t）+0.010算出该点流速V点（m/s）。

再将各条垂线上0.2，0.8水深处测处的点流速V0.2、V0.8，代入二点法公式，得垂线平均流速填入表3中栏。

2.以起点距b为横坐标，以水深h和垂线平均流速为向下、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与成果汇总

一、给定资料

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，再将间距B乘上平均水深得测速垂线间的部分面积；此外，将习题三表3中的抄到表4上，由计