【干货】水文基础一百问（上）

水文基础一百问（上）

1.什么是水文？

答：水文，指自然界中水的变化、运动等的各种现象。现在一般指研究地球上水的形成、循环、时空分布、化学和物理性质以及水与环境的相互关系，为人类防治水旱灾害，合理开发和有效利用水资源，不断改善人类生存和发展的环境条件，提供科学依据。

2.水文条例中对水文事业的定位？

答：水文事业是国民经济和社会发展的基础性公益事业。县级以上人民政府应当将水文事业纳入本级国民经济和社会发展规划，所需经费纳入本级财政预算，保障水文监测工作的正常开展，充分发挥水文工作在政府决策、经济社会发展和社会公众服务中的作用。

县级以上人民政府应当关心和支持少数民族地区、边远贫困地区和艰苦地区水文基础设施的建设和运行。

3.什么叫水文要素？主要包括哪些要素？

答：水文要素是构成某一地点或区域在某一时间的水文情势的主要因素，它描述水文情势的主要物理量，包括各种水文变量和水文现象。降水、蒸发和径流是水文循环的基本要素。同时，把水位、流量、流速、水温、含沙量、冰凌和水质等列为水文要素。水文要素通常由水文站网通过水文测验加以测定。

4.什么是降水及降水量？

答：降水是指从大气中降落到地面的液态水和固态水。降水的特征常用降水量、降水历时、降水强度、降水笼罩面积、暴雨中心等要素进行描述。

降水量是一定时段内降落到某一点或某一面积上的总水量，用深度表示，单位为毫米。降水持续的时间称为降水历时，以分钟、小时或天计。单位时间的降水量称为降水强度，以毫米/分钟或毫米/小时计。

5.降水强度等级是如何划分的？

答：按降雨强度可分为小雨、中雨、大雨和暴雨。中国气象部门规定，24小时降雨量小于10毫米的降雨为小雨，10～24.9毫米为中雨，25～49.9毫米为大雨，大于或等于50而小于100毫米的为暴雨，大于或等于100而小于200毫米称为大暴雨，大于200毫米称为特大暴雨。

6.什么是水位？水文中常见的特征水位有哪些，各表达什么意思？

答：河流或者其它水体的自由水面离某一基面零点以上的高程称为水位。水位的单位是米，一般要求记至小数2位，即0.01m。

水文中常见的特征水位有：

(1)起涨水位。一次洪水过程中，涨水前最低的水位。

(2)洪峰水位。一次洪水过程中出现的最高水位值。同样按日、月、年进行统计,可以分别得到日、月、年最高水位。

(3)警戒水位。当水位继续上涨达到某一水位，防洪堤可能出现险情，此时防汛护堤人员应加强巡视，严加防守,随时准备投入抢险,这一水位即定为警戒水位。警戒水位主要是根据地区的重要性、洪水特性、堤防标准及工程现状而确定。

(4)保证水位。按照防洪堤防设计标准,应保证在此水位时堤防不溃决。有时也把历史最高水位定为保证水位。当水位达到或接近保证水位时，防汛进入紧急状态，防汛部门要按照紧急防汛期的权限，采取各种必要措施，确保堤防等工程的安全，并根据"有限保证、无限负责"的精神，对于可能出现超过保证水位的工程抢护和人员安全做好积极准备。

(5)防洪限制水位。水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位,也是水库在汛期防洪运用时的起调水位，称防洪限制水位。防洪限制水位的拟定，关系到防洪和兴利的结合问题，要兼顾两方面的需要。如汛期内不同时段的洪水特征有明显差别时，可考虑分期采用不同的防洪限制水位。

7.什么是径流量？何谓年径流？它的表示方法和度量单位是什么？

答：径流是指在水文循环过程中，沿流域的不同路径向河流、湖泊、沼泽和海洋汇集的水流。在一定时间内通过河流某一过水断面的水量称为径流量。

一个年度内在河槽里流动的水流叫做年径流。年径流可以用年径流总量W（m3）、年平均流量Q（m3/s）、年径流深R（mm）、年径流模数M（mm /s·km2）等表示。

8.什么是蒸发？按蒸发面分哪几类？

答：蒸发是指液态水转化为气态水，逸入大气的过程。自然界凡有水的地方，几乎都存在着蒸发过程。由于蒸发面的不同而有各种蒸发，蒸发面为水面的为水面蒸发，裸土里的水分蒸发为土壤蒸发，通过植物茎叶而产生的水分耗散为植物散发。考虑流域蒸发时，则因其有复杂的水面、裸土和植物等组成，而统称为流域总蒸发。

9.河流泥沙及输沙率的概念是什么？根据泥沙运动特性可将泥沙分为几类？

答：河流泥沙是指河流中随水流输移或在河床上发生冲淤的岩土颗粒物质。

输沙率是指单位时间内通过河流某一断面的泥沙数量。

根据其运动情况，可将泥沙分为推移质、跃移质和悬移质。由于跃移质是推移质和悬移质间的过渡情况，因此有时将其合并在推移质中而分为两种。

悬移质：受水流的紊动作用悬浮于水中并随水流移动的泥沙。

推移质：受水流拖曳力作用沿河床滚动、滑动、跳跃或层移的泥沙。

10.何谓河流、水系及流域？河流流域的几何特征所包括的内容及概念是什么？

答：河流是指陆地表面宣泄水流的通道，是溪、川、江、河的总称。

水系（河系）：由河流的干流和各级支流，流域内的湖泊、沼泽或地下暗河形成彼此连接的一个系统。

流域是地表水和地下水的分水线所包围的集水区域或汇水区，习惯上是指地表水的集水区域。

河流流域几何特征包括：河长、河流比降、分段、河流断面、河网密度、流域面积、流域形状、分水线、长度、平均高程、平均宽度、平均坡度等。

（1）河长：自河源沿河道至河口的长度。

（2）河道比降：沿水流方向，单位水平距离河床高程差。

（3）河流分段：每条河流一般都可分为河源．上游．中游．下游．河口等五个分段。①.河源：河流开始的地方，可以是溪涧．泉水．冰川．沼泽或湖泊等。②.上游：直接连着河源，在河流的上段，它的特点是落差大，水流急，下切力强，河谷狭，流量小，河床中经常出现急滩和瀑布。③.中游：中游一般特点是河道比降变缓，河床比较稳定，下切力量减弱而旁蚀力量增强，因此河槽逐渐拓宽和曲折，两岸有滩地出现。④.下游：下游的特点是河床宽，纵比降小，流速慢，河道中淤积作用较显著，浅滩到处可见，河曲发育。⑤.河口：河口是河流的终点，也是河流入海洋．湖泊或其它河流的入口，泥沙淤积比较严重。

（4）河流断面：河流的断面分为纵断面及横断面。①.纵断面：沿河流中线（也有取沿程各横断面上的河床最低点）的剖面，测出中线以上（或河床最低点）地形变化转折的高程，以河长为横座标，高程为纵座标，即可绘出河流的纵断面图。纵断面图可以表示河流的纵坡及落差的沿程分布。②.横断面：河槽中某处垂直于流向的断面称为在该处河流的横断面。它的下界为河底，上界为水面线，两侧为河槽边坡，有时还包括两岸的堤防。横断面出称为水断面，它是计算流量的重要参素。

（5）流域面积：流域分水线与河口断面之间所包围的平面面积。

（6）流域分水线：分开相邻流域或河流地表集水的边界线。

（7）流域长度：由河源边线至河口的最长直线距离。

（8）流域平均高程：流域内各相邻等高线间的面积乘以其相应平均高程乘积之和与流域面积的比值。

11.水文测站的定义是什么？分哪几类？

答：水文测站是在河流上或流域内设立的，按一定技术标准经常收集和提供水文要素的各种水文观测现场的总称。按目的和作用分为基本站、实验站、专用站和辅助站。

12.基本站、实验站、专用站、辅助站的设站目的各是什么？

答：基本站是为综合需要的公用目的，经统一规划而设立的水文测站；

实验站是为深入研究某些专门问题而设立的一个或一组水文测站；

专用站是为特定目的而设立的水文测站；

辅助站是为帮助某些基本站正确控制水文情势变化而设立的一个或一组站点。

13.大河控制站、区域代表站、小河站的划分条件是什么？

答：（1）控制面积为3000-5000km2以上大河干流上的流量站为大河控制站；

（2）干旱区在300-500km2以下，湿润区在100-200km2以下的小河上设立的流量站为小河站；

（3）其余的天然河道上的流量站为区域代表站。

14.布设大河控制站、区域代表站、小河站的目的是什么？

答：布设大河控制站的目的是为防汛抗旱、水环境保护、水资源调查评价、开发和利用，水工程规划、设计和施工，科学研究及其他公共需要，提供基本数据。

布设区域代表站的目的在于控制流量特征值的空间分布，通过径流资料的移用技术提供分区内其他河流流量特征值或流量过程。

布设小河站网的主要目的在于收集小面积暴雨洪水资料，探索产汇流参数在地区上和随下垫面变化的规律，以便无资料小流域移用。

15.什么是水文站网？

答：水文站网是在一定地区、按一定原则，用适当数量的各类水文测站构成的水文资料收集系统。把收集某一项水文资料的水文测站组合在一起，则构成该项目的站网，如流量站网、水位站网、泥沙站网、雨量站网、水面蒸发站网、地下水监测站网等。通常提及的水文站网是流量站网、水位站网、雨量站网等项目站网的总称，也为基本水文站网。

16.水文站网具有什么功能？

答：水文站网的功能是按照规定的精度标准和技术要求收集设站地点的流量、水位、降水、泥沙、蒸发、地下水等基本水文资料；为防汛抗旱提供实时水情资料；插补延长网内短系列资料；利用空间内插或资料移用技术，在网内任何地点能为环境保护，水资源的调查评价、开发和利用，水工程的规划、设计、施工、运行、管理，科学研究及其他公共需要提供基本数据。

17.断面测量内容和基本要求是什么？

答：断面测量的内容是测定河床各点的起点距（即距断面起点桩的水平距离）及其高程。对水上部分各点高程采用四等水准测量；水下部分则是测量各垂线水深并观读测深时的水位。

18.测站对单次流量测验成果检查分析的内容是什么？

答：单次流量测验成果的检查分析内容有：

（1）测点流速、垂线流速、水深和起点距测量记录的检查分析。

（2）流量测验成果的合理性检查分析。

（3）流量测次布置的合理性检查分析。

19.测站对单次流量测验成果检查分析时，出现问题应怎样处理？

答：对测点流速、垂线流速、水深和起点距测量记录，有明显反常时，应查明原因，有明显错误时，应进行复测；

对流量测验成果，当发现测点反常时，应查明原因，对无法进行改正而具有控制性的测次，宜到现场对河段情况进行勘查，并及时增补测次予以验证；

对流量测次布置，当发现测次布置不能满足整编定线要求时，应及时增加测次，或调整下一次的测验时机。

20.在什么情况下应及时设置临时水尺？

答：发生下列情况之一时，应及时设置临时水尺：

（1）发生特大洪水或特枯水位，超出测站原设水尺的观读范围；

（2）原水尺损坏；

（3）断面出现分流，超出总流量的20%；

（4）河道情况变动，原水尺处干涸。

21.断面比较稳定、主流摆动不大的站，如何确定单样取样位置？

答：（1）选择几次能代表各级水位、各级含沙量的输沙率资料，绘制垂线平均含沙量与断面平均含沙量的比值横向分布图；

（2）在图上选择比值最为集中且等于1处，确定一条或两条垂线，作为单样取样位置，由此建立单断沙关系曲线，进行统计分析；

（3）一类站相对标准差不应大于7%，二、三类站不应大于10%。

22.按《河流流量测验规范》要求，在流速测量中，其流速测点的分布应符合哪些规定？

答：一是一条垂线上相邻测点的最小间距不宜小于流速仪旋浆或旋杯的直径。

二是测水面流速时，流速仪转子旋转部分不得露出水面。

三是测河底时，应将流速仪下放到0.9水深以下，并应使仪器旋转部分的边缘离开河底2～5m。

23.流速垂线固定，当出现哪几种情况，应随时调整或补充测速垂线？

答：（1）水位涨落或河岸冲淤，使靠岸边的垂线离岸边太远或太近时；

（2）断面上出现死水、回流、需确定死水，回流边界或回流量时；

（3）河底地形或测点流速沿河宽分布，有较明显的变化时；

（4）冰期的冰花分布不均匀或测速垂线上冻实时；

（5）冰期在靠近岸冰与敞露河面分界处出现岸冰时。

24.水深测量的误差来源有哪些？

答：（1）波浪或测具阻水较大，影响观测；

（2）水深测量在横断面上的位置与起点距测量不吻合；

（3）悬索的偏角较大；

（4）测深杆的刻划或测绳的标志不准；施测时测杆或测锤陷入河床；

（5）超声波测深仪的精度不能满足要求，或超声波测深仪的频率与河床地质特征不适应；

（6）水深测量的仪器设备在施测前缺少必要的检查和校测。

25.流速仪应怎样保养？

答：（1）流速仪在每次使用后，应立即按仪器说明书规定的方法拆洗干净，并加仪器润滑油；

（2）流速仪装入箱内时，转子部分应悬空搁置；

（3）长期储藏备用的流速仪，易锈部件必须涂黄油保护；

（4）仪器箱应放于干燥通风处，并应远离高温和有腐蚀性的物质，仪器箱上不应堆放重物；

（5）仪器所有的零附件及工具，应随用随放还原处；

（6）仪器说明和检定图表、公式等应妥善保存。

26.如何进行单断沙关系曲线的延长？

答：（1）单断沙为直线关系，测点总数不少于10个，且实测输沙率相应单沙占实测单沙变幅的50%以上时，可作高沙延长。向上延长变幅应小于年最大单沙50%。若单断沙关系为曲线，延长幅度不超过30%。单沙测取位置及方法与历年不一致或断面形状有大的变化时，均不宜作高沙延长；

（2）顺原定单断沙关系曲线的趋势，并参考历年关系曲线进行延长。

27.流速仪测流时，在一次测流的起止时间内水位涨落差如何控制？

答：在一次测流的起止时间内，水位涨落差不要大于平均水深的10%；

水深较小而涨落急剧的河流，一次测流中的水位涨落差不应大于平均水深的20%。

28.流速仪测流的误差来源有哪些？

答：（1）起点距定位误差；

（2）水深测量误差；

（3）流速测点定位误差；

（4）流向偏角导致的误差；

（5）入水物体干扰流态导致的误差；

（6）流速仪轴线与流线不平行导致的误差；

（7）停表或其他计时装置的误差。

29.浮标法测流的误差来源有哪些？

答：（1）浮标系数试验分析的误差；

（2）断面测量的误差；

（3）由于水流影响，浮标分布不均匀，或有效浮标过少，导致浮标流速横向分布曲线不准；

（4）在使用深水浮标或浮标测流的河段内，沿程水深变化较大引入的误差；

（5）浮标流经上、中、下断面线时的瞄准视差，浮标流经中断面时的定位误差；

（6）浮标运行历时的记录误差；

（7）浮标制作的人工误差；

（8）风向、风速对浮标运行的影响误差。

30.对一类精度的水文站，流量测验的水位级如何划分？

答：水位级的划分可采用年特征值法，并应符合下列规定：

根据测站各年瞬时最高水位，计算频率和绘制频率曲线，当频率P为90%时，其对应的水位为最高水位。

根据测站各年瞬时最低水位，计算频率和绘制频率曲线，当频率P为10%时，其对应的水位为低水位。

根据测站各年日平均水位，计算频率和绘制频率曲线，当频率P为50%时，其对应的水位为中水位。

31.对二、三类精度的水文站，流量测验的水位级如何划分？

答：水位级的划分可采用典型年法，其应符合下列规定： 根据测站各年汛期总水量计算频率和绘制频率曲线，当频率P为10%、50%、90%时，其对应的汛期径流量的相应年份，为丰、平、枯水典型年。

根据三个典型年的汛期逐日最高水位计算频率和绘制频率曲线，当频率P为10%、50%、90%时，其对应的水位为高、中、低水位。

32.确定一年中测流次数的基本原则是什么？

答：（1）应根据水流特性及控制情况等因素而定，总的要求是能准确推算出逐日流量和各项特征值。为此，必须掌握各个时期的水情变化，使测次均匀分布于各级水位（包括最大流量和最小流量），必要时要控制水位与流量变化过程的转折点；

（2）新设站测流次数，要比同类型测站适当增加。有条件时，最好能在全年选择一些典型时段加密测流次数，以便通过分析，确定本站最合理的流量测次。

33.水文调查的基本内容有哪些？

答：（1）流域基本情况调查，即基本水文站上游集水区内流域基本情况调查；

（2）水量调查，即基本站设站初期达到中等影响时，对河川径流进行还原水量调查和水量平衡调查；

（3）暴雨和洪水调查，即基本站设站初期进行历史暴雨、洪水调查，或超过一定标准的当年暴雨、洪水调查；

（4）专项水文调查，即为了专门目的的需要，调查收集某专项水文资料。

34.在水文资料整理过程中遇到断面迁移应如何处理？

答：一是当基本水尺断面迁移时，资料应分作两站处理。如新旧断面水位关系良好，则当年水位资料应换算为同一断面整编，可将当年资料较短的换算成资料较长的断面的水位，如关系不好，则应按新旧断面分别整编；

二是当流量测验断面迁移时，当年的流量、输沙率、颗粒分析等项资料，应经资料分析由整编单位确定是否分别按新旧断面整编；

三是当降水量、蒸发量观测地点有迁移时，如迁移前后的地形、气候条件等基本一致，则当年两处观测资料可合并为一站整编。不论是合并还是分开整编，均应在资料整编说明书中加以说明。

35.整编的质量要求是什么？

答：经过整编、审查、复审阶段后，定性质量标准应达到以下要求：项目完整，图表齐全；考证清楚，定线合理；资料可靠，方法正确；说明完备，规格统一；数字准确，符号无误。

经过复审以后的成果数字质量应符合如下规定：无系统错误（无连续数次、数日、数月或影响多项、多表的错误）；无特征值错误；其他数字错不超过1/10000。

36.对稳定水位流量关系突出点如何处理？

答：如突出点系由于水力因素变化或特殊水情所造成，则应作为可靠资料看待，必要时，可说明其情况。

如突出点系测验错误所造成，能够改正的应予改正，无法改正的，可以舍弃，但除计算错误外，都要说明改正的根据或舍弃的原因。有时暂时检查不出突出点的反常原因，可作为可疑资料，有待继续调查研究分析，并予适当处理和说明。

37.不稳定的水位流量关系有哪几种形式？

答：（1）受冲淤影响的水位流量关系；

（2）受变动回水影响的水位流量关系；

（3）受洪水涨落影响的水位流量关系；

（4）受水生植物影响的水位流量关系；

（5）受结冰影响的水位流量关系；

（6）受混合因素影响的水位流量关系。

38.简述单一水位流量关系的检验方法及检验目的。

答：（1）符号检验

符号检验是检验所定水位流量关系曲线两侧实测点据的数目是否处于平衡状态，以确定对曲线是否需要进行修改。

（2）适线检验

适线检验是对实测点与曲线间正负偏离值的排列情况的检验，如所定水位流量关系曲线是完全适中的平衡状态，则符号变换的概率为1/2。

（3）偏离数值检验

检验实测点与曲线间的平均偏离值是否在合理范围内，如不合理，要对曲线进行修改。

39.确定水位流量关系为单一曲线的条件是什么？

答：若水位流量关系点子密集，分布成一带状，点子没有系统偏离，且有75%以上的中高水流速仪点子与平均关系曲线的偏离不超过±5%，75%以上的浮标点子和低水点子偏离不超过±8%（流量很小时可适当放宽），就可以定单一曲线推流。虽受洪水涨落影响，但涨落水支线偏离很小者，也可定单一曲线推流。

40.临时曲线法的适用条件是什么？

答：临时曲线法主要适用于不经常性冲淤的测站，有时也用于处理结冰影响的水位流量关系。在水位流量关系相对稳定的时段内各定一条曲线，各临时曲线间以过渡方式相连接，并据以推求流量。

41.连实测流量过程线法的适用条件是什么？

答：在畅流期，当受断面冲淤变化、变动回水、水生植物生长等因素影响，使水位流量关系紊乱，而流量变化不甚剧烈时，只要流量测次较多，能基本上控制流量的变化过程，即可使用此法。

在封冻期，当水位流量关系紊乱而流量变化平缓、测次较多时，宜用此法。流冰期测验困难，用其他方法受到限制时，也可使用此法。

42.连时序法的适用条件？

答：若水位流量关系受某一因素或综合因素影响而连续变化时，可用本法。

影响因素包括变动回水、洪水涨落、断面冲淤、不稳定的结冰、水草生长等。

使用本法的先决条件是测流次数较多，并能控制水位流量关系变化的转折点。

43.水位流量关系的高低水延长幅度是多少？

答：高水延长部分不应超过当年实测流量所占水位流量变幅的30%；低水部分延长不应超过10%。

44.河床比较稳定、水位面积、水位流速关系点子比较集中的站，水位流量关系如何延长？

答：（1）先根据最近实测的大断面资料，绘出水位面积关系曲线；

（2）高水的水位流速曲线，常趋近于与纵轴接近平行的直线，低水水位流速曲线在断面无深潭情况下，常是上凹的曲线。根据这种特性，可顺实测的水位流速关系曲线趋势向上或向下延长；

（3）以延长部分的各级水位的流速乘以相应面积得相应流量，据此便可绘出延长部分的水位流量关系曲线。

45.如何进行水位流量关系曲线的对照检查?

答：（1）高水控制较好、冲淤或回水影响不严重时，历年水位流量关系曲线高水部分的趋势，应基本一致；

（2）历年水位流量关系曲线低水部分的变化，应该是连续的、相邻年份年头年尾应该衔接或接近一致；

（3）水情相似年份的水位流量关系曲线，其变动程度相似；

（4）用相同方法处理的单值化曲线，其趋势应是相似的。如发现曲线有异常情况，应检查其原因。

46.水文资料的“三性审查”指的是什么？

答：水文资料的“三性审查”是指：可靠性审查、一致性审查和代表性审查。

可靠性审查——排除资料中可能存在的错误；

一致性审查——审查水文现象影响因素是否一致；

代表性审查——审查资料对于水文变量总体的代表性。

47.展延年径流系列的关键是选取参证变量，简述参证变量应具备的条件？

答：参证变量应具备下列几个条件：

（1）参证变量与设计变量在成因上有密切的联系；

（2）参证变量与设计变量有一段相当长的平行观测资料，以便建立相关关系；

（3）参证变量必须具有长期的实测资料，以便展延设计站系列使之符合代表性的要求。

48.统计参数 、Cv、Cs含义及其对频率曲线的影响如何？

答：统计参数:为平均数，它为分布的中心，代表整个随机变量的水平。当Cv和Cs值固定时，由于平均数的不同，频率曲线的位置也就不同，平均数大的频率曲线位于平均数小的频率曲线之上。

Cv称变差系数，为标准差之和与数学期望值之比，用于衡量分布的相对离散程度。当平均数和Cs值固定时，Cv值越大，频率曲线越陡；反之，Cv值越小，频率曲线越平缓。

Cs为偏差系数，用来反映分布是否对称的特征，它表征分布的不对称程度。当平均数和Cv值固定时，Cs愈大，频率曲线的中部愈向左偏，且上段愈陡，下段愈平缓；反之，Cs愈小，频率曲线的中部愈向右偏，且上段愈平缓，下段愈陡。

49.什么是水文监测环境和水文监测设施？

答：水文监测环境是指为确保监测到准确水文信息所必需的区域构成的立体空间。水文监测设施是指水文站房、水文缆道、测船、测船码头、监测场地、监测井、监测标志、专用道路、仪器设备、水文通信设施以及附属设施等。

50.国家对水文监测资料实行什么管理制度？

答：国家对水文监测资料实行统一汇交制度。从事地表水和地下水资源、水量、水质监测的单位以及其他从事水文监测的单位，应当按照资料管理权限向有关水文机构汇交监测资料。

推荐阅读

-END-

来源：水利家园 公众号

编辑：毛超

注:加下图小编微信入微信群