水文与水资源学期末复习资料

水文与水资源学期末复习资料水文与水资源学期末复习资料一、绪论1 什么叫做水文学？o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的科学。

•研究对象：地球上的水•（1）水本身性质•（2）水与地理环境、人类的联系o水文学的特点：一方面，具有自然属性，属于地球科学的范畴；另一方面，又具有社会属性，属于应用科学的范畴。

水文学地球物理水文学地理水文学工程水文学2 地理水文研究的特点宏观性：水体运动变化的自然规律、总体演化趋势；综合性：与其它自然地理因素间的相互影响研究；区域性：各水体的区域差异性。

3 水文现象的主要特点•水文现象：水循环过程中，水的存在和运动的各种形态。

o水循环永无止尽，水文现象在空间或时间上存在一定的因果关系。

o水文现象在时间上既有周期性又有随机性。

o水文现象在地区分布上既存在相似性，又存在特殊性。

确定性不确定性第一章地球上谁的性质与分布4 水的物理性质o大热容量：所有固体和液体中热容量最大的物质o潜热：水在固、液、汽三态转化中吸收或放出的热量。

o显热：物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量。

o水的大热容量和潜热性质对调节地球上的热量变化具有重要作用:使冬季不致过冷，夏季不致过热；低纬度地区不至过热，高纬度地区不至过冷。

o水温特征：海水、河水、湖泊、水库、地下水5 各水体的化学组成及特点•降水o矿化度最低。

呈弱酸性，对于各种可溶性盐类远未饱和。

o当雨雪中饱和的CO2达到电离平衡时，其pH值为5.6，故显酸性。

大气降水的pH值小于5.6即为酸雨海水海水的盐度：单位质量海水中所含溶解物质的质量。

o绝对盐度：海水中溶解物质的质量与海水质量的比值o河水河水的水化学属性几乎完全取决于补给水源的性质及比例。

o河水化学组成的时间变化明显湖水矿化度差异：淡水湖（＜1克/升）、微咸水湖（1-24.7克/升）、咸水湖（24.7-35克/升）、盐湖（＞35克/升）。

地下水地下水的化学成分的时间变化极为缓慢。

6 水资源•广义水资源o世界上一切水体，包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、土壤水、地下水及大气中的水分•狭义水资源指在一定时期内，能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体7 水资源的特性•可再生性o水循环过程具有无限性的特点，水资源具有可再生性。

但这种可更新的水量又是有限的。

•时空分布的不均匀性o年内与年际变化大；地区分布不均衡•利用的广泛性和不可代替性•利与害的两重性8 如何理解水资源.水资源是指全球水量中可为人类生存、发展所利用的水量，主要是指逐年可以得到更新的那部分淡水量。

.最能反映水资源数量和特征的是年降水量和河流的年径流量。

9 我国水资源条件和问题•水资源总量不少，但人均、亩均水量较少•水资源的地区分布很不均匀，与人口、耕地的分布不相适应•水量的年内、年际变化大，水旱灾害频繁•水土流失和泥沙淤积严重，破坏了生态平衡，增加了江河防洪困难，降低了水利工程效益。

•地下水过量开采现象严重•水污染现象严重，大量河流、湖泊水质恶化第二章地球上的水循环10 补充概念•分水线：山峰、山脊和鞍部的连线称为分水线•流域：地面分水线包围的区域称为流域•水系：流域中大大小小河流交汇形成的树枝状或网状结构称为水系，也称河系闭合流域与非闭合流域11 水系的几何特征•河流长度：河流的长度是指从其起始断面，沿河流中心线至终断面的距离（km)。

•流域面积：分水线包围区域的平面投影面积。

•河道比降：河段上相邻两断面河底的高程差与该两断面间中心线的长度的比值。

•J=(Z1-Z2)/L(‰)12 水循环基本过程水循环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、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。

13 水循环机理•水循环的基本动力o太阳辐射与重力作用o水循环的前提条件：水在常温常压下液态、气态、固态的三相变化o水循环的制约因素：地理纬度、海陆分布、地貌形态等制约了水循环的路径、规模与强度14 水体的更替周期o指水体在参与水循环过程中全部水量被交替更新一次所需的时间。

通常用下式来估算式中，T为更替周期；W为水体总贮水量；ΔW为水体年平均参与水循环的活动量o水体的更替周期是反映水循环强度的重要指标，亦是反映水体水资源可利用率的基本参数。

o循环速度愈快，周期愈短，可开发利用的水量就愈大。

15 水循环与全球气候•水循环一方面受到全球气候变化的影响，另一方面它又制约了全球气候。

水循环通过对地表太阳辐射能的重新再分配•如果没有热平流来调节高低纬度之间的这种热量分配的不均状态o水循环的强弱及其路径，会直接影响到各地的天气过程，甚至可以决定地区的气候基本特征。

在这方面，海洋环流系统的气候效应表现得最为强烈。

16 水量平衡•定义o是指任意选择的区域（或水体），在任意时段内，其收入的水量与支出的水量之间差额必等于该时段区域（或水体）内蓄水的变化量，即水在循环过程中，从总体上说收支平衡。

水量平衡与水循环的关系：水量平衡是质量守恒原理在水循环过程中的具体体现，是水循环持续不断的基本前提。

水循环是地球上客观存在的自然现象，水量平衡是水循环内在的规律•水量平衡方程式的通式式中收入项I和支出项Q，可视具体情况进一步细分。

其简繁程度与所研究的对象以及时段长短有关。

例如，对于多年平均来说，Δs→0，可忽略不计；但对于短时段水量平衡方程式而言，蓄水变化量Δs不可忽略水量平衡方程式是水循环的数学表达式17 全球水量平衡方程32陆地多年平均：P陆-R=E陆海洋多年平均：P海+R=E海全球多年平均：P全球=E全球E/P为多年平均蒸发系数R/P为多年平均径流系数18作业•结合水循环示意图，分别写出鄱阳湖及鄱阳湖流域的水量平衡方程，并注明方程中各符号的含义。

19 水面蒸发•水面的水分从液态转化为气态逸出水面的过程。

•水面蒸发是充分供水条件下的蒸发，即某一地区最大的可能蒸发量，也称为潜在蒸发或蒸发能力。

水面蒸发的大小受气象条件的控制•蒸发过程是水分子交换过程，也是能量的交换过程20 影响蒸发的因素蒸发供水条件动力学及热力学因素土壤特性21水汽输送•水汽输送是指，大气中水分因扩散而由一地向另一地运移，或由低空输送到高空的过程。

对沿途的降水有重大的影响。

22区域水汽平衡水量平衡方程多年平均23我国水汽输送基本特点•存在三个基本的水汽来源，三条输出入路径，并有明显的季节变化。

o西北水汽流自西北方向入境，于东南方向出境，大致呈纬向分布，冬季直达长江，夏季退居黄河以北；o南海气流自广东、福建沿海登陆北上，至长江中下游地区偏转，并由长江口附近出境，夏季可深入华北平原，冬季退缩到北纬25°以南地区，水汽流呈明显的经向分布，由于水汽含量丰沛，所以输送通量值大；o孟加拉湾水汽流通常自北部湾入境，流向广西、云南，继而折向东北方向，并在贵阳-长沙一线与南海水汽流汇合，而后亦进入长江中下游地区，然后出海，全年中春季强盛，冬季限于华南沿海。

24 降水•降水是水循环过程的最基本环节，是水量平衡方程中的基本参数，决定一个区域水资源的多少。

•形成降水的必要条件是水汽和冷却凝结。

空气的垂直上升运动是促使水汽冷却凝结的主要条件。

25垂直平分法（太森多边形法）•适用于雨量站分布不均匀的地区。

其缺点是把各雨量站所控制的面积在不同的降水过程中都视作固定不变，这与实际降水情况不符。

26 面降水的计算•把实测的点降水量转化为全区域的降水量o算术平均法o垂直平分法（太森多边形法）o等雨量线法o客观运行法27 下渗（Infiltration）•下渗又称入渗，是指水从地表渗入土壤和地下的运动过程。

28下渗阶段的划分渗润阶段：下渗水主要受分子力作用，土壤水以薄膜水的形式存在开始下渗率很大渗漏阶段:随着土壤含水率的不断增大，分子作用力渐由毛管力和重力作用取代，直到基本达到饱和为止。

这一阶段下渗率迅速递减。

渗透阶段：当土壤孔隙被水充满达到饱和时，水在重力作用下运行，属饱和水流运动。

下渗率维持稳定。

29 影响下渗的因素•土壤特性的影响o土壤的透水性能和前期含水量o有机质含量o下渗率随雨强增大而增大；•降水特性的影响o强雨点击碎土粒，充填土壤空隙，减小下渗率•流域植被、地形的影响o影响下渗时间；植被根系增加裂隙•人类活动的影响30 径流的表示方法•流量Q，m3/so单位时间内通过某一断面的水量•径流总量W，m3oT时段内通过某一断面的总水量。

W=QT•径流深度R，mmo指将径流总量平铺在整个流域面积上所求得的水层深度。

R=W/F=QT/F•径流模数M，L/s·km2o流域出口断面流量与流域面积F的比值；流域内单位面积单位时间内的产生的径流量。

M=Q/F•径流系数α，无单位比值o某一时段的径流深及与相应的降水量之比值。

oα=R/P作业•鄱阳湖湖口以上集水面积162225km2，多年平均流量4810m3/s，多年平均降水量1620mm。

试求鄱阳湖流域多年平均年径流量、多年平均年径流深、多年平均年径流模数、多年平均年径流系数。

31径流形成过程、•径流形成过程实质上是水在流域的再分配与运行过程。

o产流过程中水以垂向运行为主，它构成降雨在流域空间上的再分配过程，是构成不同产流机制和形成不同径流成分的基本过程。

o汇流过程中水以水平侧向运行为主，水平运行机制是构成降雨过程在时程上再分配的过程，是构成流域汇流过程的基本机制。

32 影响径流的因素•气候因素•流域下垫面因素•人类活动因素第三章陆地表面水的组成与运动33流域产流理论•产流机制o水在沿土层的垂向运行中，供水与下渗矛盾在一定介质分界面上的发展机理和过程，称为产流机制。

o不同的供水条件和不同的介质条件，出现不同的产流机制，呈现不同的径流特征34 壤中径流的产生条件要有供水、即上层有下渗水；下层土壤的下渗能力比上层小；降水的供水强度要大于下层土壤下渗强度；具有产生侧向流动的动力条件，即坡度及水流归槽条件。

35 流域产流的界面地面径流壤中流地下径流超渗地面径流饱和地面径流供水与下渗矛盾在一定界面上的发展36 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、流量等。

充分掌握水情要素资料，是研究河流水文的重要基础。

水位•指水体的自由水面高出某一基面以上的高程。

流量•单位时间内流经某一过水断面的水量，通常用Q表示，单位是立米/秒。

37 年径流量•一个年度内通过河流某断面的水量，称为该断面以上流域的年径流量。

•实测各年径流量的平均值，称为多年平均径流量。

•实测资料年数增加到无限大时，多年平均流量将趋于一个稳定的数值，此称为正常年径流量。

o可以用年平均流量Q（m3/s）或年径流总量W（m3）表示，也可以用年径流深R（mm）及径流模数M（L/s·km2）表示38正常年径流量的推求•资料充分时o一般要求实测资料超过30年；算术平均法•资料不足时o利用参证变量的相关分析法延展资料系列•利用相邻流域的年径流量；•利用降水量•缺乏实测资料时o等值线法o水文比拟法：利用参证流域的水文特征值资料不足时o参证变量•与计算站年径流量密切相关的水文要素•相邻测站或流域的年径流量•计算站的年降水量o等值线法•利用较大范围已有的水文特征值等值线图o水文比拟法•利用参证流域的水文特征值，要求参证流域与研究流域气候、自然条件相似39 保证率：获得保证的年份数占计算总年数的百分比通常以P＜25％为丰水年；P＞75％为枯水年；25％＜P＜75％为平水年。