水文学原理(4-5章)
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第七章蒸发与散发
Evaporation & TranspirationEvaporation is the process by which water changes from a liquid to a gas or vapor. Studies have shown that the oceans, seas, lakes, and rivers provide nearly 90 percent of the moisture in the atmosphere via evaporation, with the remaining 10 percent being contributed by plant transpiration.本章主要内容蒸发现象及其控制条件(evaporation and control conditions)1水面蒸发(water surface evaporation)2土壤蒸发(soil water evaporation)3植物散发(plant transpiration)4流域蒸散发(watershed evapotranspiration)5第一节蒸发现象及其控制条件1、几个基本概念basic concepts蒸发:水分子从物体表面向大气逸散的现象称为蒸发(evaporation)蒸发潜热:单位水量蒸发到空气中所需的能量称为蒸发潜热(heat of vaporization)凝结潜热:单位水量从空气中凝结返回水面所释放的能量称为凝结潜热(condensation latent)蒸发率:单位时间从单位面积蒸发面逸散到大气中的水分子数与从大气中返回(evaporation rate)到蒸发面的水分子数之差值称为蒸发率蒸发能力:供水充分条件下,单位时间从单位面积蒸发面逸散到大气中的水分子(evaporation capacity)数与从大气中返回到蒸发面的水分子数之差值称为蒸发能力wtL177.22491第一节蒸发现象及其控制条件2、蒸发分类classification of evaporation
第十一章流域产流Watershed Runoff Generation/Production本章主要内容引言(Introduction)1流域产流面积的变化(Variations in runoff producing area)2蓄满产流的流域产流量的计算(Computation of total runoff under runoff formation on repletion of storage)3超渗产流的流域产流量计算(Computation of total runoff under runoff formation in excess of infiltration)4Part 1 Introduction径流
(Runoff)A径流形成过程(Rainfall-Runoff Process)BPart 1 Introduction1-1 Runoff 降落在流域上的具有一定时空分布的降水,扣除损失后,在重力作用下,从地面和地下向流域出口断面汇集的水流现象称径流。1) Definition(定义)Part 1 Introduction1-1 Runoff
降水-径流过程中最根本的损失即蒸散发降落在流域上的具有一定时空分布的降水,扣除损失后,在重力作用下,从地面和地下向流域出口断面汇集的水流现象称径流。1) Definition(定义)
蒸散发土壤持水耗于蒸散发填洼耗于蒸发或继续下渗截留耗于蒸散发或下渗损失Part 1 Introduction1-1 Runoff 2) 径流量降水量扣除损失量余额称为径流量,又称净雨量。径流量的单位:体积单位(m3, 万m3, 亿m3), 谈水资源量时常用m3径流深(Runoff Depth)单位:长度单位(mm), 分析降雨径流关系时用mm3) 径流量的时程分配(Temporal distribution of runoff) 降水的时程分配扣除损失量的时程分配之结果称为径流量时程分配,又称净雨量的时程分配。R
第五章土壤水(Soil Water
)Waterentersthesoil,interactswithsoilparticlesandleavesthesoil(throughevaporation,transpirationorleaching).Hydrologic Cycle and SoilHydrologic Cycle and SoilColor
Structure
Bulk DensityTexturepHTemperatureMoisture
HorizonDepthsSoil properties that are part of the hydrologic cycle.本章主要内容土壤的质地结构及“三相”关系1
土壤水的存在形态2
土壤水运动4土壤水的能量状态3第一节土壤的质地结构及“三相”关系1、土壤质地(Soil texture)组成土壤的固体颗粒的主要粒径或粒径的范围第一节土壤的质地结构及“三相”关系例题:砂粒:40%粉粒:40%粘粒:20%壤土1、土壤质地(Soil texture)土壤质地三角形第一节土壤的质地结构及“三相”关系2、土壤结构(Soil configuration)土壤中固体颗粒的排列方式、排列方向和团聚状态,有时也指土壤孔隙的几何形状和大小。第一节土壤的质地结构及“三相”关系3、土壤中的“三相”关系(Three phases within a soil)
Solids: 固体颗粒Liquids: 土壤水Vapor: 空气第一节土壤的质地结构及“三相”关系4、与土壤“三相”有关的物理量a 表示土壤中固相比例的物理量:
sssVM一般土壤:3/7.2~6.2cmgs固体密度(solid density):
awsstsbVVVMVM干容重(Dry bulk density):第一节土壤的质地结构及“三相”关系b 表示土壤中液相比例的物理量:swMM质量含水率(Gravimetric water content):
第二章水文循环
Hydrological Cycle本章主要内容水的奇异物理性质1水文循环现象2水文循环的尺度3地球系统中的水及水平衡4第一节水的奇异物理性质水的化学组成水的密度的奇异性1水的冰点和沸点的奇异性2水的比热的奇异性3水的传热性的奇异性4水的表面张力奇异性5水的压缩性的奇异性6第一节水的奇异物理性质第二节水文循环现象
水的这种既无明确的“开端”,也无明确的“终了”的永无休止的循环运动过程---水文第二节水文循环现象大循环(外循环)
海洋小循环内陆小循环第二节水文循环现象黄河之水天上来
奔流到海不复还第二节水文循环现象
“云气西行云云然,冬夏不辍;水泉东流,日夜不休。上不竭,下不满,小为大,重为轻。圜道也。”
《吕氏春秋.圜道》-239B.C.第二节水文循环现象
空间范围:地面以上11km,地表以下1km。YHW内因水在常温下能够实现“三态”转化外因太阳辐射地心引力第二节水文循环现象第二节水文循环现象注入海洋的河流称为外流河,如长江、黄河等;流入内陆湖泊或消失于沙漠中的河流,称为内流河或内陆河,如新疆的塔里木河和青海的格尔木河等。外流河和内陆河第二节水文循环现象气象因素:风向、温度、湿度等自然地理条件:地形、地质、土壤、植被等人类活动:水利措施、农业措施等地理位置水文循环的影响因素第二节水文循环现象地球上总水量13.86亿Km3,参与循环的约57.7万Km3,占0.0416%1 调节气候2 形成各种地貌,塑造地球表面3 提供巨大的水利资源4 形成一切水文现象水文循环的作用和意义第三节水文循环的尺度
111385•全球水文循环空间尺度最大、最完整的水文循环Macro-Scale, Closed System第三节水文循环的尺度•流域或区域水文循环流域降雨径流形成过程,开放式循环系统Mesoscale, Open SystemDirect RunoffTranspiration
InfiltrationInterflowGroundflowInterceptionEvaporationDepression storage第三节水文循环的尺度•水-土(壤)-植(物)系统水文循环空间尺度最小,开放式循环系统Micro-Scale, Open System