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1、山西师范大学水文学总结陈廷研究地球上水的科学就是水文学（Hydrology）。具体来说，水文学是研究地球上水的性质、分布、循环、运动和变化规律，以及与地理环境、人类社会之间相互关系的科学。各种不同的水体是水文学的主要研究对象；水文循环是水文学的核心内容；人类活动的水文效应是现代水文学研究的重要内容。地理水文学具有宏观性、综合性、区域性三大特点绪论水文现象定义：地球上的各种水体在形成和运动变化过程中所表现出来的物理现象。水文现象的基本特点：（1）水文循环永无止境（2）水文现象的周期性和随机性（3）水文现象区域上的相似性和差异性水的密度水温 -20 -10 0(冰) 0(水)3.9810100(水
2、)密度(g/c0.94030.91860.91670.99991.00000.99970.9584m3)水色与透明度1、水色纯水是无色的。水色是水体对光的选择吸收和散射作用的结果，与天空状况、水体底质的颜色也有关。测量：水色计。2、透明度透明度是表示各种水体能见程度的一个量度，也是各种水体混浊程度的一种标志。测量：透明度板（白色圆盘直径为30厘米）。世界大洋中透明度最大值在大西洋的马尾藻海，达66.5米。中国南海最大。海水的密度 指单位体积内所含海水的质量，其单位为 g/cm3。海水的比重即指在一个大气压力条件下，海水的密度与水温3.98时蒸馏水密度之比。因此在数值上密度和比重是相等的。海水的
3、密度状况，是决定海流运动的最重要因子之一。海水的密度与温度、盐度和压力的关系比较复杂，凡是影响海水温度和盐度变化的地理因素，都影响密度变化。在垂直方向上，海水的结构是稳定的，密度向下递增。二、水资源涵义与特性1、水资源的涵义（1）广义水资源：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，都是人类宝贵的财富，即水资源。（2）狭义水资源：仅仅指在一定时期内，能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体。主要指河流、湖泊、地下水和土壤水等淡水，个别地方还包括微咸水。2、水资源的特性（1）水资源的循环再生性与其有限性；（2）时空分布的不均匀性；（3）利用的广泛性和不
4、可代替性；（4）利与害的两重性。季节变化河川年径流量的季节变化取决于河流的补给条件。按照河流补给情况，全国大致可分为三区：秦岭以南主要为雨水补给区，主要受降水季节分配的影响，夏汛比较突出。因流域的调节作用，河流少雨季节一般比多雨季节滞后一个月左右。东北地区、华北部分地区、黄河上游和西北一些河流，为雨水和冰雪融水补给区，有春、夏两次汛期。西北内陆地区的祁连山、天山、阿尔泰山、昆仑山以及青藏高原部分河流，主要由高山冰雪融水补给，径流量的变化与气温有密切关系，年内分配比较均匀。 水资源条件和问题(1)水资源总量不少，但人均、亩均水量较少，合理利用和保护水资源应作为我国长期坚持的国策。从水资源总量来说
5、不算少，但我国人口众多，人均地表水量约为世界人均水量的四分之一，可见我国水资源并不富裕。(2)水资源的地区分布很不均匀，与人口、耕地的分布不相适应, 进行水量的地区调配是水资源开发利用的重要课题。可采取的措施：除开源节流、合理开发利用和保护水资源外，研究跨流域调水工程措施对水资源进行地区上的再分配。(3)水量的年内、年际变化大，水旱灾害频繁，抗旱防洪涝始终是一项艰巨任务。我国位于东亚季风区，降水和径流的年内分配很不均匀，年际变化大，造成水旱灾害频繁、农业生产不稳定。(4)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。人类活动森林覆盖率很低，只有12.9，水土流
6、失严重，其流失面积为120万 km2(表1-26)。(5)地下水是我国重要水资源，合理开发利用，防止过量开采。我国北方地表水资源相对贫乏，但平原区地下水资源比较丰富且易开发利用。(6)天然水质相当良好,但人为污染日趋严重 ,防止水质恶化, 保护水源已是当务之急。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、下渗及径流等环节，不断地发生相态转化和周而复始运动的过程。在海洋与陆地之间，陆地与陆地上空之间，海洋与海洋上空之间时刻都在进行着水循环过程。整个水文循环过程包括了蒸发、降水、径流3个阶段和水分蒸发、水汽输送、凝结降水、水分下渗、径流5
7、个环节。水循环机理水循环服从质量守恒定律；太阳辐射与重力作用是水循环的基本动力；水循环广及整个水圈，并深入到大气圈、岩石圈及生物圈；全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统；地球上的水分在交替循环过程中，溶解且携带某些物质运动。水 发生于全球海洋与陆地之间的水分交换过程，由于循 广及全球，所以称为大循环，又称为外循环。环 小循环发生于海洋与大气之间，或陆地与大气之间的基 水分交换过程，又称为内部循环，前者又可称 本 为海洋小循环，后者称为陆地小循环。类 小循环可进一步区分为大陆外流区小循环和内流区小循环。型 水体的更新周期是反映水循环强度的重要指标，也是反映水体水资源可利用率的基本参数。
8、水循环的作用与效应（1）使得水分积极参与各圈层之间界面活动，深刻影响了地球表层结构的形成及今后的演变与发展；（2）水文循环受全球气候变化、尤其是大气环流影响，同时又 深入大气系统内部，制约了全球气候；（3）水文循环塑造地表形态，影响地壳表层内应力平衡（4）水文循环影响和制约了一个地区生态环境的平衡或失调；5）水文循环提供了自然界可再生利用的水资源和水能资源水量平衡Water balance（水量平衡）是指在任一时段内研究区的输入与输出水量之差等于该区域内的储水量的变化值。水量平衡研究的对象可以是全球、某区（流）域、或某单元的水体（如河段、湖泊、沼泽、海洋等）。研究的时段可以是分钟、小时、日、月
9、、年，或更长的尺度。蒸发 概念：水分子由物体表面（蒸发面），向大气逸散的现象 据蒸发面不同分：水面蒸发、土壤蒸发和植物散发 大陆上一年内的降水约有60%消耗于蒸散发，显然蒸散发是水循环的重要环节。对陆地水来讲，蒸散发是降水转变为径流过程中的一项主要损失。径流概念：流域降水，由地面和地下汇入河川，流出流域出口断面的水流，称为径流。降水到达地面时起，到水流流经出口断面的整个过程称径流形成过程。据径流过程及途径不同，可将径流分为三种，即地面径流、地下径流及壤中流河流的比降与河流的纵断面 在重力的作用下，河流从高处流向低处。河源与河口的高度差称为河流的总落差；而某一河段两端的高度差则是这一河段的落差；
10、单位河长的落差，叫做河流的比降（i）。 将河流轴线的河底高程或水面高程的变化称为河流的纵断面。分为河底纵断面和水面纵断面两种。 河流的纵断面可以用比降（i）来表示，即：i =（H 上H 下）/L式中：H 上，H 下分别为河段上、下游河槽（或水面）上两点的高程；H 上H 下则为河段的落差，L 为河段的长度。河流的纵断面流域内岩层的性质、地貌类型的复杂程度及河流的年龄，都影响纵断面的形态。在软硬岩层交替处，纵断面常相应的出现陡缓转折。山地和平原、盆地交接处，纵断面也发生变化。年轻河流纵断面多呈下落形或折线形；老年河流则多呈平滑下凹曲线形。全流域比降接近一致的，为直线形纵断面各段比降变化无规律的，可
11、形成折线形纵断面图为河流的纵断面图，以落差为纵轴，距河口的距离为横轴，据实测高度值定出各点的坐标，连接各点即得到河流的纵断面图。河流纵断面一般分为四种类型 河槽中垂直于流向并以河床为下界、水面为上界的断面称为河流的横断面。由于地转偏向力和弯曲河道中河水离心力以及流速分布不均等影响，河流横断面的水面并不是完全水平的。所以河水面不是一个严格的平面。另外，不同的水位就有不同的横断面，不同的水位有不同的水面线，最大洪水似的水面线与河底线包围的面积叫大断面；某一时刻的水面线与河底线包围的面积称为过水断面；河槽横断面是决定河槽输水能力、流速分布、比降、流向的重要特征，计算流量和泥沙时，横断面的面积也是必不
12、可少的河流可以根据其地理地质特征分为河源、上游、中游、下游和河口五个部分。 河源的确定通常是根据“河源唯远”和“水量最丰”的原则。其余各段的划分则应以河流的主要自然特征为依据。但实际上，由于不同研究者分别着重考虑地貌、水文或其他特征，因此，一条河流的上中下游常有不同的划分。 河口：河流入海、入湖或汇入更高级河流处，经常有泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、湖处形成三角洲。例如长江在入海口处堆积形成的崇明岛。下游：河谷宽广呈“ ”形，河床多为细砂或淤泥，河道弯曲，河水比降很小，流速也很小，水流无侵蚀力，故淤积作用显著，到处可见浅滩和沙洲，但整体的流量较大，水位变幅较小。例如长江，湖口以下就是下游
13、段，此河段地势低平，没有大支流汇入，水网交错，湖泊星罗，呈现出一片水乡景象 中游：河谷呈“U”字形，河床位置比较稳定，多为粗砂，水量逐渐增加，但比降已经较为缓和，流水下切力已开始减小而侧蚀显著（侵蚀和堆积作用大致保持均衡），水位变幅较小，纵断面往往成平滑下凹曲线。例如长江，从宜昌到湖口为中游，此河段江面宽阔，河床比降锐减，水流缓慢，故泥沙淤积旺盛，河床日益抬高。同时由于汉水、洞庭湖、鄱阳湖等支流的汇入，使得水量增加特别迅速。 下游：河谷宽广呈“ ”形，河床多为细砂或淤泥，河道弯曲，河水比降很小，流速也很小，水流无侵蚀力，故淤积作用显著，到处可见浅滩和沙洲，但整体的流量较大，水位变幅较小。例如长
14、江，湖口以下就是下游段，此河段地势低平，没有大支流汇入，水网交错，湖泊星罗，呈现出一片水乡景象。 河口：河流入海、入湖或汇入更高级河流处，经常有泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、湖处形成三角洲。例如长江在入海口处堆积形成的崇明岛。 河源的确定通常是根据“河源唯远”和“水量最丰”的原则。其余各段的划分则应以河流的主要自然特征为依据。但实际上，由于不同研究者分别着重考虑地貌、水文或其他特征，因此，一条河流的上中下游常有不同的划分。 河流沿途接纳众多支流，并形成复杂的干支流网络系统，这就是水系。 有些河流最后注入海洋，形成外流河如长江（从崇明岛注入东海）、黄河（从恳利注入渤海）、额尔齐斯河注入北冰
15、洋。有些河流则注入内陆湖泊或沼泽，或因渗漏、蒸发而消失于荒漠中，形成内陆河。如塔里木河、伊犁河、黑河、石羊河。 河流弯曲系数是指某河段的实际长度与该河段的直线距离的比值。k=L/l.K 值越大，河段越弯曲，对航运和泄洪不利。 河网密度 指流域中干支流总长度和流域面积之比。公式为 D=L/F。河网密度表示一个地区河网的疏密程度。河网的疏密能综合反映一个地区的自然地理条件，它常随气候、地质、地貌等条件不同而变化。一般的说，在降水量大、地形坡度陡，土壤不易透水的地区，河网密度较大。如我国东南沿海地区比西北地区河网密度大。 河长：是河口到河源，沿河道的轴线所两得的长度。水系形式是一定的岩层构造、沉积物的性质和新构造运动长期的反映。由于划分的依据不同，水系形式有很多种，我们一般是按干支流分布的形状来划分。 一般较大的水系，难以用一种类型概括，大多是由两种或两种以上的水系类型所组成。 水系类型不同，对水情变化的影响不同。例如，扇状水系，由于支流几乎同时汇入干流，当整个水系普降大雨时，就易造成干流特大洪水。而羽状水系因支流洪水是先后汇入干流的，因此各支流汇入的水量分先后排出
