工程水文學是指分析流域水文要素的時空變化規律，為水利水電工程及其他涉水工程的規劃、設計、施工和管理提供水文資料，進行水文計算和預報的技術和方法的學科。水文學的分支學科之一。主要內容包括水文測驗、水文計算、水文預報等。
基本介紹
- 中文名：工程水文學
- 外文名：engineering hydrology
- 研究內容：水文計算和水文預報
- 研究方法：成因分析法、地理綜合法等
- 起始時間：公元前3000年
- 學科：水利學
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研究對象
水文學是地球科學的組成部分、也是現代科學技術的一個領域，它有許多實際用途，通常稱為“套用水文學”。工程水文學就屬於套用水文學，它是將水文學的基本理論與方法套用於工程建設（如水利水電能源工程、城市工礦用水工程、農田水利工程、修建鐵路、公路、橋樑、國防建設等）的一門學科。它主要研究與水利工程的規劃、設計、施工和運行管理有關的水文問題。
研究內容
(1)水文計算
主要從機率統計的角度測算工程實施中和完成後，很長時期內可能遇到的各種機率的水文現象的大小與過程。例如：預測某水利工程千年一遇的設計洪峰有多大，千年一遇的設計洪水過程?“千年一遇的設計洪峰”即為“特定機率的水文現象的大小”，“千年一遇的設計洪水過程”即為“特定機率的水文現象的過程”，此處的水文現象即為洪水。
水文計算主要為規劃設計提供依據。
(2)水文預報
預報指定地點或地區一定時期內（預見期）水文現象的大小及變化過程。例如：預報某河流斷面處未來24h的水位有多高，預報某次降水所產生的流量過程?主要為現場施工及工程運行管理提供水文依據。
常研究的水文變數包括：設計年徑流、年輸沙量、設計洪水。為此，應了解水文現象的基本規律以及水文學的研究方法。
研究方法
由於水文現象具備確定性規律、地理分布規律和統計規律，研究方法相應地分為成因分析法、地理綜合法和數理統計法。
成因分析法根據水文過程形成的機理，定量分析水文現象與其影響因素之間的成因關係，並建立相應的數學物理方程。例如，根據實測降雨、蒸發、河道流量資料，建立降雨量和徑流量之間的定量關係；在水文資料整編中，建立的水位——流量關係；在河流洪水短期預報中，根據降雨過程預報某一地點河流斷面出現的洪水過程等。應該說明的是，由於水文現象的複雜性，成因分析法需要在對天然的水文過程進行概化的基礎上，建立概念性或經驗性的水文分析方法和計算模式，與實際結果相比，計算成果是存在一定誤差的，只要誤差在允許範圍內，計算成果就是合理和可行的。
地理綜合法依據水文現象所具有的地區性和地帶性分布特徵，綜合氣候、地質、地貌、土壤、植被等自然地理要素，分析水文要素的地理分布規律，利用已有的水文資料建立地區性經驗公式，繪製水文特徵等值線圖。地理綜合法套用較為簡易，主要用於無資料中小流域的水文特徵值的分析計算。地理綜合法具有明顯的經驗性，計算誤差相對較大，對成果的可靠性和合理性需作更深入分析。
數理統計法以機率論和統計學為基礎，通過分析大量歷史資料，揭示水文現象的統計規律，從機率的角度定量預估設計地點未來可能的水文情勢。例如，運用頻率分析方法，求得水文要素的機率分布，從而得出工程規劃設計所需要的水文設計值；針對兩個或多個變數之間的統計關係，採用相關分析途徑，建立設計變數與參證變數之間的相關關係，以插補展延水文系列。數理統計法得出的結果總是存在抽樣誤差的，其大小主要取決於所採用水文系列樣本的長度。然而，大部分地區人類進行水文觀測的時間很短，造成水文統計結果抽樣誤差相對較大，對規劃設計的涉水工程安全性構成影響。因此，工程水文學很重視各種降低水文統計參數抽樣誤差的研究，並對工程安全影響進行分析和補償。
在工程水文學中，由於影響水文過程的因素是非常複雜的，成因分析法和數理統計法往往不能截然分開，需結合使用才能較好地描述水文過程，有效地減少計算成果的誤差。在實際情況下，即使是認識到水文現象的成因規律，往往也是定性的認識，不能從確定性途徑建立相應的數學物理方程，需要根據實測資料，藉助於統計學途徑建立相關關係。同樣，要採用數理統計法建立設計變數與參證變數之間的相關關係，必須採用成因分析方法選擇合適的參證變數，才能使得建立的相關關係具備可靠性和有效性。因此，認真地學習、了解和掌握水文過程的成因規律、地理分布規律和統計規律，掌握工程水文學的研究方法的特性，才能較好地解決工程實際問題。
套用
人類生存的基本環境空間由氣圈、水圈和地圈構成，其中氣和水只是水分的不同存在形式，均屬於水文學的研究範疇。工程水文學為人類了解自然規律、科學安排國民經濟活動提供依據。因此，它的套用範圍很廣，如攔河築壩的水能源利用工程，水資源工程，跨河或穿河橋樑等公路與鐵路交通工程，城市與工礦給排水工程，水、油、氣等能源的管道輸送工程，鄰河工程，河流資源的保護與可持續利用，等等。工程水文學套用於工程建設的各個階段。
工程規劃設計階段，根據工程設計標準，需要通過水文分析與計算，預測工程運用期河流或流域的來水量及其變化，以便確定工程的設計規模。若區域水量預計過大，則工程規模偏大，導致工程投資過大。反之，則工程規模偏小，致使建築物達不到預期設計標準，運用標準降低。在這一階段，工程對環境的影響評估、水土保持方案編制等也需要水文學知識。
工程施工階段需要預報或估算施工期的設計洪水，以便確定圍堰、導流建築物的規模，同時水文預報還為科學安排施工進度所用。例如，河流環境下的橋墩基礎施工常用圍堰、導流堤。
工程運行管理期間需要進行實時水文預報，提高工程運用效益，水文洪水預報更是汛期防汛、應急搶險、防災減災、保證工程建築物安全等所必不可少的重要信息。跨河公路及鐵路橋樑等工務管理，每年都需要根據水文預報和線路、大橋設備情況在汛前進行防汛準備，儘早採取預防措施，避免交通線路發生洪水災害。
