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1、2019/11/10,1,水 文 学 与 水 文 地 质 学,演讲人 李冬桂,2019/11/10,2,第 一 部 分 水 文 学,2019/11/10,3,2019/11/10,4,通过本章节的介绍，主要了解有关的水文 概念，对水文学的学习有个粗略的认识。,重点,2019/11/10,5,1、水文现象,11 水文现象及水分循环,地球上的水在太阳的辐射和地心引 力的作用下，所发生的降水、蒸发、 渗流和径流现象统称为水文现象。,水文的四大表现形式：,2019/11/10,7,（2）蒸发,水上升为水汽的五种 形式。,2019/11/10,8,（3）渗流,2019/11/10,9,（4）径流,2、本
2、水文学研究的主要对象,2019/11/10,10,3、水分循环,2019/11/10,11,4、水分循环图示：,图11水文循环示意图,2019/11/10,12,12 水文学的研究领域及发展,水文学是研究地球上各种水体的形成、运 动变化规律以及地理分布的科学。,1、水文学概念,2019/11/10,13,（1）按研究水体可分为：,2、分类,2019/11/10,14,（2）据所采用的实验方法可分为：,2019/11/10,15,（3）据研究内容可分为：,2019/11/10,16,（4）据应用分类,研究流域规划、水文计算、水文预报,2019/11/10,17,（5）随着科技发展，又有：,201
3、9/11/10,18,水文学是与给排水工程密切相关的一门学科。 主要研究从降水到径流入海这一段中地面径流的 规律、测量方法及在工程中的应用。,13 水文学与给排水工程的关系,2019/11/10,19,14 水文现象的特性,2019/11/10,20,15 水文学的研究方法,2019/11/10,21,2019/11/10,22,重点,2019/11/10,23,一、干流、支流和水系,2 河流与流域,一般取长度、流量最大的河,2019/11/10,24,2、支流,流入干流的河流。,直接注入 干流的河流,注入一级支流的河流,2019/11/10,25,河流的干流及全部支流所构成的脉络相 通的河流
4、系统，称为河系或水系。,3、水系,常用干流名称来命名,2019/11/10,26,2019/11/10,27,2019/11/10,28,二、河长及弯曲系数,表示河流 平面形状弯曲程度的参数,2019/11/10,29,三、河槽的基本特征,一般可以用下面 几个参数来表示,1、河流的平面形态,图2.1,2019/11/10,30,图2.1 河流等深线图,2019/11/10,31,黄河花园口游荡型河段,长江下荆江蜿蜒型河段,顺直型河段,长江南京附近八卦洲 分汊型河段,2019/11/10,32,（1）横断面 与水流方向正交的断面,1基本河槽 枯水期水流通过的部分,2洪水河槽 洪水期被洪水淹没的部
5、分,有单式断面 和复式断面,2、河流横断面,主槽或枯水河槽,河漫滩或河滩,2019/11/10,33,图23河流横断面图示,2019/11/10,34,沿河流深泓线的剖面,3、河流的纵剖面,可明显的表示出河底纵坡和落差分布,2019/11/10,35,是单位河长的 落差（河段两端的 河底高程差）,4、河流的比降, 即河流的坡度,河流长度 沿溪线测量的长度,可在适当比例 的地图上量得,2019/11/10,36,计算：,如果一条河流各段比降不同，一般 可用分段计算法，求得平均比降。,2019/11/10,37,（1）*纵比降计算式：,631式 （p189）,2019/11/10,38,（2）横比
6、降 指水面的横向比降。,1 产生横比降的原因 ：,2019/11/10,39,地球自转偏力作用：地球由西向东自转，其自转偏力将 造成自北向南流动的河流右岸受冲刷；自南向北流动的 河流左岸受冲刷。,2019/11/10,40,弯段横比降及水内环流现象,a)弯段河道螺旋流 b)重力与离心力作用 c)断面单环流现象 d)断面冲淤现象 e)平面河流呈蜿蜒曲折平面形态,2019/11/10,41,直段横比降及水内环流现象,(a),(c),(b),a)直段河道螺旋流：原因是横向与垂线流速不均匀。 b)退水时河道螺旋流：退水时，河中水位下降快，两岸退水慢，水流 一面向下游流动，一面向河道集中，且呈两螺旋流，
7、横断面呈凹形水面。 c) 涨水时河道螺旋流：涨水时，河中央上涨较快，断面呈中高岸低的 “水拱”形，且呈两螺旋流。,2019/11/10,42,2 造成的后果：,在过水断面上形成一封闭 的环流，与纵向水流结合 形成漩涡流，从而将冲刷 凹岸，淤积凸岸，影响取 水口位置的选择。,2019/11/10,43,四、河流的分段,2019/11/10,44,（1）河源,河流的发源地。即开始具有地面水流的地方。,2019/11/10,45,（2）上游,紧接河源上端，奔流于深山峡谷中的一段河流。,2019/11/10,46,（3）中游,上游以下的一段河流。,2019/11/10,47,（4）下游,河流的最下一段
8、。,2019/11/10,48,（5）河口,河流的终点。河流注入海洋、湖泊 或其它河流的地方。,2019/11/10,49,五、分水线及流域,1、有关概念：,2019/11/10,50,闭合流域 地面分水线与地下分水线所重合的流域。,非闭合流域 地面分水线与地下分水线 不重合的流域。,流域面积 流域分水线所包围的面积。,2019/11/10,51,闭合流域,非闭合流域,2019/11/10,52,2、流域的基本特征：,主要指流域的几何特征、自然地理特征及人类活动的影响。,决定着每 一区域河流形 成过程的具体环境，并 影响径流的变化 规律。,2019/11/10,53,（1）流域的几何特征,主要
9、指流域面积的大小和分布情况。,2019/11/10,54,地理位置；地形；植被； 土壤；湖泊率；地质构造。,（2）自然地理特征,（3）人类活动,2019/11/10,55,22 河川径流及表示方法,一、河川径流的基本概念,1、径流降落在地表上的雨水沿着一定 的路径流动的水流。,径流是水循环中的一个重要环 节。降落到地面上的水除了下 渗和蒸发等损失外，其余水流 均以径流的形式注入河流。,2019/11/10,56,2、河川径流降落到地面上的水，由地面和地下汇集 到河系并沿河槽流动的水流，统称河川 径流。,2019/11/10,57,1、流量 Q 单位时间通过某河流 过流断面的水量。,单位：m3/
10、s,二、河川径流的表示方法,河川径流的几个特征值,2、径流总量W 一段时间内通过某河 流过流断面的总水量。,单位: m3,计算式： W=Q T,2019/11/10,58,4、径流深度 R将计算时段内的径流总量 均匀的分布于测站以上的 整个流域面积上，所得到 的平均水层厚度。,3、径流模数 M 单位流域面积上平 均产生的流量。,2019/11/10,59,5、径流系数同一时段内，流域上径流深度 与降水量之比。,P同一时段内的降 水量。,以上五个特征值之间 的关系可以互相推出,2019/11/10,60,23 河川径流形成过程 及影响径流的因素,一、河川径流形成过程及其特征时期,1、径流的形成,
11、为了研 究方便， 通常可以将 径流的形成分 为四个阶段,2019/11/10,61,指植物截留、下渗、填洼、及蒸发。,即：,1.降水过程,2.蓄渗过程,3.坡地漫流,4.河槽集流,能简述,2019/11/10,62,2019/11/10,63,2019/11/10,64,2、河流水源的来源,如：青海、 新疆,2019/11/10,65,二、影响径流的主要因素,1、各种自然地理因素对其的影响,（1）气候因素,对径流影响最大。 若降水强度大，历 时短，则径流量大。,是影响径流量的决定性因素,降水,2019/11/10,66,蒸发,如果蒸发强度大， 雨前土壤含水量小， 则降水损失大，径流 量小。,2
12、019/11/10,67,图2.9,平均年径流量,平均年蒸发量,2019/11/10,68,（2）流域地理位置,将直接影响降水量的多少,（3）流域地形特征,地势陡峭 ，汇流时间短，则径流量大。,2019/11/10,69,流域面积小，径流相对剧烈 流域面积大，径流相对平缓,（4）流域形状和面积,狭长形的径流量小 宽短形的径流量大,2019/11/10,70,（5）流域的植物被覆,由于植物被覆截留降水，从而将会延缓坡地漫流的速度，增加渗流，减少蒸发。,影响下渗，地下水对河流的补给，流域地表的冲刷等。,（6）土壤及地质构造,2019/11/10,71,可以通过蓄水作用，调节径流变化，特别是蒸发影响
13、径流量的大小。,（7）湖泊和沼泽,2019/11/10,72,2、人类活动的影响,如水利化措施,可以改变流域内 自然地理面貌，增强内陆水分循环， 影响径流的形成和变化过程。,3、城市化进程的影响,2019/11/10,73,三、地下径流、固体径流与溶解质径流,2019/11/10,74,3、溶解质径流,河流中所携带的粒径小于10 -5mm的微粒物质,溶解质的各种主要成分 都有专门的计算式和测定方法,2019/11/10,75,24 流域的水量平衡,流域的水量平衡方程式是水文分析计算的有力工具，用以反映流域中各水文要素（降水，蒸发，径流等）之间的数量变化关系。,1、平衡方程 ：,假设有一 闭合流
14、域如图所示,2019/11/10,76,其中：,2019/11/10,77,即：,2、以上平衡方程式还可以写作多年平均值的形式：,2019/11/10,78,流域多年平均蒸发量, 流域多年平均降水量, 流域多年平均径流量,2019/11/10,79,或者写作：,2019/11/10,80,25 水文资料的观测方法与收集,水文测验对各项水文要素（降水，径流，蒸 发，水位，泥沙，流量等）的观测。,2019/11/10,81,1、水位水面相对于某一水基准面的高程。,一、水位观测,水基准面,现统一规定用青岛验潮站黄海平均海平面为标准,2019/11/10,82,2、测验方法：,一般用于水位变化频繁，人
15、工直接观测不便的河段。,2019/11/10,83,2019/11/10,84,悬锤式水尺 1、刻度尺 2、索尾上的记号 3、软索 4、滑轮 5、横梁 6、重锤,2019/11/10,85,图213 直立式水尺分段设立示意图,2019/11/10,86,自记水位计,2019/11/10,87,零点高程 水尺上的刻度起点与某一 基准面的垂直距离。,3、水位计算：,水位 = 水尺零点高程 + 水尺读数,2019/11/10,88,须测定过流断面面积与断面平均流速,二、流量测算,1、过流断面面积的测定：,据此绘制过流断面图并计算面积,2019/11/10,89,2、流速的测定：,2019/11/10
16、,90,2019/11/10,91,1 流速仪的主要 构造,（1）流速仪法：,2 工作原理：,流水冲击旋转器使其旋转， 据流速仪所指示的转速计算流速,2019/11/10,92,方法,在测流断面上，布置数条垂线，每条垂线 上布置若干测点。用流速仪测出各点的流 速，最终求得整条垂线上的平均流速，并 进而求得部分断面的平均流速。,2019/11/10,93,注意,测速垂线及测点的布设 原则和数量应视实际的测流 断面，据有关规范而定。,垂线上测点的布设方法一般有：,2019/11/10,94,（2）浮标法：,凡是能浮于水面上的物体，均可做成浮标。,2019/11/10,95,深水浮标：深水浮标用于测某水深点处的流速，它由上部小浮标 (指示标)和下部大浮标(深水部分)其间用细绳
