水文学期末复习提纲

1 绪论

一、 水文与水资源的研究对象

1、概念

水文学是研究地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律及其与地理环境、人类社会之间相互关系及水资源可持续利用的科学。

2、水文学的研究方向

水文学三个方向：地理学、物理学、工程学。

地理研究方向——地理水文学。

地理水文学具有宏观性、综合性、区域性三大特点。

3、水文现象的主要特点

（1）、水文现象：水循环过程中，水的存在和运动的各种形态，统称为水文现象。

（2）、水文现象在时空变化及分布上的主要特点：水循环永无止尽；在时间变化上既有周期性又有随机性；在空间分布上既有相似性又有特殊性；成因上的自然性和人为性

第一章

一、水循环

1、概念:是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等5个环节,不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。

2、意义:①水循环具有促进自然地理环境中物质和能量迁移转化的功能

②水循环具有影响地壳运动和塑造地貌形态的功能

③水循环对天气现象和气候特征具有重大影响

④水循环具有形成区域水文现象和水资源的功能

3、类型

(1)大循环：发生于全球海洋与陆地之间的水分交换过程，又称外循环。（海—陆—海）大循环的主要特点：a、垂向与横向水分交换 b、海陆之间维持水量平衡

c、由无数小循环组成

(2)小循环：发生于海洋与大气之间，或陆地与大气之间的水分交换过程。小循环又称内部循环，前者又可称为海洋小循环，后者称陆地小循环。

二、水量平衡

1、概念：指任意区域的任意时段内，其收入与支出的水量差等于该时段区域的蓄水变量。

2、根据水量平衡基本原理，可列出如下水量平衡方程式的通式：

I-Q=ΔS

海洋水量平衡方程式与陆地水量平衡方程式组合一起，就构成全球水量平衡方程式：

须注意，在水循环过程中，全球总水量不变，不等于各种水体之间相对数量亦恒定不变。

3、闭合流域

三、水循环的研究、发展趋势

水循环研究进展:

基本资料库建立研究;水循环的大气过程模拟研究;水循环的陆面过程模拟研究;陆—气相互作用的耦合研究

水循环研究的发展趋势:

数据库的完善;陆地—大气系统的耦合研究;全球变化及人类活动对水循环的影响及反馈研究;不同自然地理区域水循环过程研究

第二章

一、水循环的五个基本环节:

蒸发与散发、水汽扩散与输送、降水、下渗、径流

二、蒸发与散发

1、概念:蒸发与散发简称蒸散发，是水在有水分子的物体表面由液态或固态转化为气态向大气逸散的现象。它 2 是海洋与陆地上的水返回大气的唯一途径。

2、分类

水面蒸发、土壤蒸发、植物散发

3、蒸发的确定方法

器测法、理论模型法、彭曼法

4、区域蒸散发

区域内所有蒸发面的蒸散发的总和，即：

区域蒸散发=水面蒸发+土壤蒸发+植物散发

实际计算：水量平衡法、水热平衡法、经验公式法等。

三、扩散

1、概念：所谓水汽扩散，是由于物质、粒子群等的随机运动而扩展于给定空间的一种不可逆现象。伴随着质量、动量和热量的转移。

2、分类

①分子扩散。分子扩散又称分子混合，是大气中的水汽，各种水体中的水分子运动的普遍形式。

②对流扩散。又称对流混合，流体的对流运动产生。

③紊动扩散（湍流扩散）。紊动扩散又称紊动混合，是大气扩散运动的主要形式。

四、降水

1、要素

(1)降水（总）量：是指一定时段内降落在某一面积上的总水量，通常用降水深度表示，以毫米计。

(2)降水历时与降水时间：

降水历时：是指一次降水过程自始至终所经历的时间，以分、小时、日、月、年计。

降水时间：对应于某一降水量的时间长度，如，最大1天降水量，1天即为降水时间，其长短通常是人为划定的,在此时段内并非意味着连续降水。

(3)降水强度（雨强）：mm/min，mm/h

(4)降水面积：km2

2、判断类型 3、观测方法

器测法；雷达探测；气象卫星云图

4、区域平均降水量的计算

算术平均法: P = （P1+P2+…+Pn）/n ，

优缺点：方法简单但地形起伏不能太大，并且雨量站网稠密，分布要比较均匀。

垂直平分法（泰森多边形法）优缺点：该方法可适用于雨量站分布不均匀的地方，但各雨量站控制的面积始终不变，在不同降雨过程中都视为定值因而会导致一定的误差。

等雨量线法： P=（1/F）该方法先需绘制等雨量线，然后推求各雨量线间的面积fi，乘以两等雨量线间的平均降水量Pi，最后累加。

优缺点：充分考虑了降雨的空间分布，计算精度较高，但对雨量站的数量及代表性有较高要求。

客观运行法：径流美国气象局系统广泛采用，简便易行。①.将流域分为若干个网络，得出很多格点（交点）。②以各格点附近雨量站资料为基础确定各格点的雨量。③求出各个点雨量的算术平均值即区域平均降雨量。

5、降水的时空分布表示方法

降水过程线、降水累计曲线、降水量等值线图

五、下渗

1、概念

水从地表渗入土壤和地下的运动过程

2、三个阶段

1）渗润阶段（最大分子持水量）

主要受分子作用，被土壤颗粒吸附形成吸湿水，进而形成薄膜水。当土壤含水量达到岩土最大分子持水量时，开始向下一阶段过渡。

2）渗漏阶段（田间持水量）

作用力由上一阶段的分子力变为毛管力和重力，水在岩土孔隙中作不稳定流动，并逐渐填充土壤孔隙，直到基本达到饱和为止，下渗过程向第三阶段过渡。

3）渗透阶段（饱和水运动） 3 土壤孔隙被水充满达到饱和状态，主要受重力作用。

3、达西定律

反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。

由法国水力学家达西在1852～1855年通过大量实验得出。其表达式为：

Q=KFh/L

式中：Q为单位时间渗流量；F为过水断面；h为总水头损失；L为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度；K为渗透系数。

关系式表明，水在单位时间内通过多孔介质的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比

4、下渗的要素

5、影响下渗的因素

六、径流

1、概念： 径流：流域的降水，由地面与地下汇入河网，流出流域出口断面的水流，称为径流。

2、径流的形成

我国的河流以降雨径流为主，冰雪融水径流只是在西部高山及高纬地区河流的局部地段发生。

根据形成过程及径流途径不同，河川径流又可由地面径流、地下径流及壤中（表层流）三种径流组成。

4 2、径流的计算

(1)流量(Q):指单位时间内通过某一断面的水量,以m3/s为单位。流量随时间的变化过程用流量过程线表示.常用的日、月、年平均流量等指定时段的平均流量。

(2)径流总量(W):指T时段内通过某一断面的总水量。以m3为单位。W= QT

(3)径流深度(R):指将径流总量(QT)平铺在整个流域面积（F）上所求得的水层深度，以mm为单位。R=QT/1000F

(4)径流模数(M):指流域出口断面流量与流域面积F的比值。以m3/s·km2为单位。M=Q/F

3、径流的形成过程

径流形成过程：由降水到达地面时起，到水流流经出口断面的整个物理过程，称为径流形成过程。

①流域蓄渗过程

②坡地汇流过程

超渗雨水在坡面上呈片流、细沟流运动的现象,称坡面漫流。在漫流过程中，一方面接受降雨增加地面径流，另一方面又在运行中消耗于下渗和蒸发，使地面径流减少。

③河网汇流过程

各种径流成分经过坡地汇流注入河网后，沿河网向下游干流出口断面汇集的过程，即河网汇流过程。河岸容蓄、河网容蓄调节现象，统称为河网调蓄作用。在径流形成中通常将流域蓄渗过程，到形成地面汇流及早期的表层流过程，称为产流过程；坡地汇流与河网汇流合称为流域汇流过程或汇流过程。

第三章

一、河流的分段：

河源、上游、中游、下游、 河口

二、河口区

1、入海河口的分段

2、河口的分类

根据地貌形态

三角洲河口（长江、黄河、珠江等）和三角港河口（钱塘江）

根据径流和潮流强弱的对比

强潮河口、缓潮河口、弱潮河口和无潮河口

咸淡水混合情况

强混合型河口、缓混合型河口和弱混合型河口

3、河口的水文特性

潮差的变化

潮波上溯过程中，受河槽断面、摩擦阻力和径流顶阻影响

潮波波形的变化

长波，波峰水深大于波谷，波峰线的传播速度大于波谷，潮波形状发生变形

水位、流速的变化

前进方向遇阻碍时，一部分反射回去，一部分继续前进

三、河流

1、河流的补给类型、特点（结合实际、华北地区）

雨水补给：(东南季风区的河流)

冰雪融水补给：

①季节性融水补给（春汛、桃花汛）

②冰川与永久性积雪融水补给(青藏高原

地区的高山冰雪融水）

湖泊与沼泽水补：(洞庭湖、鄱阳湖对长江

的调节)

地下水补给 5 2、河流的纵横断面

纵断面：河流河底或水面高程沿河长的变化。可以用于表示河流的纵坡及落差的沿程分布，是推算河流水能蕴藏量的主要依据。

横断面：垂直于主流方向的河底线与水面线所包围的平面。

3、水文特征

4、水系

概念：河流沿途接纳很多支流，并形成复杂的干支流网络系统，即为水系。有干流、支流之分。

水系特征：

河流长度（L）：

河网密度（D）：D=ΣL/F

河流弯曲系数（K）：K=L/l（L为河流的实际长度，l为河段的直线长度。）

5、河流的水情要素

水情要素是用以表达河流水文情势变化的主要尺度。它包括水位、流速、流量、泥沙、水化学、水温、冰情等。

①水位:指水体的自由水面高出某一基面以上的高程。

水位=水尺零点高程+水尺读数

记录方法：自记水位计

②水位过程线与水位历时曲线

水位过程线：水位随时间变化的曲线

（H~T）。

逐时、逐日、各年最低（最高）、多年平均水位曲线等。

水位历时曲线

历时：一年中等于或大于某一水位出现的次数之和。

③相应水位

河流各站的水位过程线上，上游和下游测站在同一水位涨落过程中位相相同的水位叫相应水位。

四、流速

1. 定义：河流中水质点在单位时间内移动的距离。

2. 断面上流速的分布

自河底向水面、由两岸向河心增加。可在航运中加以利用。

3、水位流量关系曲线（P67） Q = f(H)

作用：主要是用它推求流量，并用水位-面积曲线和水位-流速曲线加以校正。

五、流域

1、概念

分水岭：相邻河流或水系之间的分水高地。

分水线：分水岭最高点的连线。分地表和

地下分水线。

流域：河流或水系的集水区域，即分水线所包围的区域。

闭合流域与非闭合流域：地表分水线与地下分水线重合的流域称为闭合流域，相反称为非闭合流域。

2、流域的特征

（1）流域的几何特征

流域面积：概念、对水文过程的影响、计算

流域形状：对径流的影响；表示方法：

流域形状系数：Kf=F/L2=B/L；

分水线延长系数：Ke=l/[2(Fπ)1/2]=0.28l/F1/2

流域长度：实际长度；几何轴长

流域平均宽度：B=F/L

流域平均高程：方格法、地形图量算法Hcp

六、河流

1、泥沙危害