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1、第一部分水文水资源一、基础知识1、掌握水文循环、区域与流域水量平衡、流域径流形成过程等最基本的水文学原理 今水文循环水文循环概念：地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下蒸发变成水汽，上升到空中， 被气流带动输送到各地，在这过程中，水汽遇冷凝结，以降水的形式降落到地面和海洋， 降至地面的那部分水，再从河道或渗入地下以地下水形式补给河流流入海洋。水分这种 往返循环、不断转移交替的现象称为水文循环或水循环。（水文循环的原理）自然界中的水循环有蒸发、降水、下渗和径流4个主要环节。水文循环分类:按水文循环的规模与过程，可分为大循环和小循环。大循环：海洋和陆地之间的水分循环小循环：海洋内或者陆地内的水分循环
2、a. 水循环的外因：太阳辐射能和地球引力的存在b. 水循环的内因：水物理三态(气、液、固)之间的相互转化 水文循环：a.地球上水的存在形式：汽态、液态、固态b. 存在位置：空气中、地表、地下、生物体内 水文循环的意义：a.直接影响气候变化b.改变地表形态c. 造成再生资源 d.负面影响：干旱，洪涝灾害 气象要素：温度、湿度、气压、风（前4个是基本要素)、云、日照等。i若以地球陆地为研究水量平衡对象，某时段At内的水量平衡方程可写成:AWc = Pc R Ec式中:Ec:在时段内陆地的蒸发量；Pc：在时段内陆地的降水量；R ：时段内由陆地流入海洋的径流量；AWc :在时段内陆地蓄水量的变化量。
3、ii若以海洋为研宄水量平衡对象，某时段At内的水量平衡方程可写成：AWs = Ps+R Es 式中Es :海洋在时段内的蒸发量；Ps :海洋在时段内的降水量；R :时段内由陆地流入海洋的径流量；Ws :海洋在该时段内蓄水量的变化量。在多年平均的情况下，AWc0，AWs0，则 对于大陆来说，多年平均情况的水量平衡方程为 R=Pc-Ec 对于海洋则为R=Es -Ps式中：R流入海洋的多年平均年径流量Pc、Ps分别为大陆上和海洋上的多年平均年降水量 Ec、Es分别为大陆和海洋的多年平均年蒸发量 二式合并，得全球水量平衡方程为Ec+Es= Pc+Ps即全球的降水量和蒸发量是相等的。（全球水量平衡方程）
4、闭合流域：P=R+E 今流域径流形成过程净雨：雨水降到地面，一部分损失掉，剩下能形成地面、地下径流的那部分降雨称为净雨。1、产流过程：把降雨扣除损失变成净雨的水文过程称为产流过程，包括地面净雨和地 下净雨。2、汇流过程：净雨沿坡地从地面和地下汇入河网，然后再沿着河网汇流到流域出口断 面，这一完整的过程称流域汇流过程。前者称坡地汇流，或者称河网汇流。2、掌握水文学的基本概念（降雨、蒸发、入渗，径流、流域与河系，地表径流地下径 流、径流深、径流系数、径流模数等）今水文学：研宄地球上江河、湖泊、冰川、地下水和海洋等各种水体的存在数量、分 布及变化规律的科学。与气象学、地理学、生态环境学等关系密切。今
5、降雨(1) 概念：是指液态或固态的水汽凝结物，从天空下降至地面而成的液态水或固态 水的现象。降水是气象要素之一，也是水循环中重要的一个环节。(2) 降水基本条件：一是空气中要有水汽，二是降温，降至露点温度以下，或空气 冷却，三是大气中存在吸水性的微粒(凝结核）(3) 露点：空气中水汽达到饱和时的温度。当大气温度下降到露点以下时，则形成 了水汽凝结的必要条件。(4) 大气凝结核：指飘浮在大气中的尘粒，其直径约10-310un。(5) 降水类型：a. 锋面雨：由于不同性质的气团相遇所形成的雨称为锋面雨。b. 地形雨：暖湿空气在运移过程中，因受地形（如山脉等）影响而被抬升，则由于 动力冷却而形成的雨
6、。因气流（空气）的湿度、温度、抬升速度及地形特点的差异而 不同。地形作用一般使山的迎风面的降水量大，而背风面降水量减少。c. 对流雨：地面受福射温度升高，下层暖湿空气膨胀上升，则暖湿空气在上升过程 中形成绝热冷却，水汽则会凝结成云（淡积云浓积云积雨云)，形成降雨。d. 气旋雨：在低气压中心区，气流从四周向中心福合，垂直方向上运动是上升的， 即暖湿气流辐合上升，在水平面上温度和湿度变化很大，故常常有凝结降水现象。可出 现大范围降雨和大风的天气现象，称为气旋雨。气旋：北（南）半球，由于地球离心力、偏向力及摩擦力的共同作用下，大气中水 平气流呈逆（顺）时针旋转的大型涡旋。在同髙度上，气旋中心的气压比
7、四周低，又称 低压。气旋按其生成的地理位置不同，可分为热带气旋和温带气旋(6) 降雨基本要素：降雨量、降雨历时、降雨时段、降雨强度、降雨面积及降雨中 心、降雨走向。(7) 降雨资料图示：降雨过程线、雨量积累曲线(8) 降水量一分为7级(9) 按降雨强度大小，降雨可分为暴雨、大雨、中雨、小雨四种暴雨（50mm/24h)(暴雨：50100、大暴雨：100200、特大暴雨：200)大雨：2550mm/24h ;中雨：1025.mm/24h 小雨：0.110mm/24h ;无雨或微雨：0.1mm/24h(10) 测量雨量仪器：雨量器，自计雨量计（虹吸式、翻吸式）(11) 中国降雨特性：我国多年平均年降
8、水量：648mm.全球陆面平均降水量：800 mm 亚洲：740mm东多西少、南多北少、夏秋多春冬少蒸发(1) 定义：水由液态或固态转化为气态的现象，是水分子运动的结果(2) 蒸发包括：水面蒸发：蒸发面为水面时称为水面蒸发。_ 土壤蒸发：蒸发面为土壤表面时称为土壤蒸发 *植物蒸散发：蒸发面是植物茎叶则称为植物散发陆面蒸发:因为植物是生长在土壤中，植物散发与植物所生长的土壤上的蒸发总是同时存 在的，通常将二者合称为陆面蒸发.流域蒸散发（流域总蒸发)：流域水面蒸发、土壤蒸发、植物蒸散发的总和。(3) 水面蒸发观测：水面蒸发是在充分供水条件下的蒸发。确定水面蒸发量的大小， 通常有两种途径:器测法和间
9、接计算法。设备：E601蒸发皿，环形水圈，K接近1.0(4) 水面蒸发影响因素：水汽饱和水压差，水面温度，风速，湍流(5) 蒸发量的大小可用以下特征量表示：i蒸发量：某个时段内单位面积蒸发的水量。（单位:cm或mm) ii蒸发率/蒸发强度：指单位时间内的蒸发量。.（单位:mm/day, mm/min)今入渗(1) 定义：水分从土壤表面深入地下的现象，又称入渗。常用入渗率的大小来描述入 渗的强弱。(2) 三个阶段：渗润阶段、渗漏阶段、渗透阶段(3) 下渗率或下渗强度：单位时间内渗入单位面积土壤中的水量称为下渗率或下渗强度，记为f,以mm/min或mm/h计。(4) 下渗能力：在充分供水条件下的下
10、渗率则称为下渗能力。(5) 下渗能力曲线：下渗能力随时间的变化过程线,简称下渗曲线，并以f (t) t表示。 下渗量定量分析可用三种特征值来描述：入渗总量、入渗率fi/入渗强度、下渗能力(6) 土壤水不同形式：吸湿水，薄膜水，毛管水（毛细水)，重力水(7) 常用水分常数：最大吸湿量，最大分子持水量，凋萎含水量，田间持水量，饱和 含水量(8) 下渗量的测定：测量入渗的方法有同心环法、人工降雨法等。今径流(1) 定义：指降落在流域表面上的降水，途经地面及地下流入河川，流出流域出口断 面的水量。包括：产流过程（或称为流域蓄渗过程）和汇流过程。(2) 水源：雨水、冰雪融水、地下水(3) 形成：产流和汇
11、流产流过程：我们把降雨扣除损失成为净雨的过程称为产流过程汇流过程:净雨沿坡面从地面和地下汇入河网,然后再沿着河网汇集到流域出口断面的过程。净雨：降雨扣除损失后的雨量称为净雨。1) 降雨的消耗量：a. 植物截留量Is:降雨被植物茎叶拦截的现象称截留b. 初渗（土壤蓄水量S):指降雨入渗过程中被土壤吸附存储于土壤孔隙中的水量。c. 填洼量Vd:水分停蓄在地面洼陷处（水库、湖、塘等)，称填洼。d. 雨期蒸散发量E2) 降雨形成的径流量/净雨量 径流量(净雨量)=降雨量.-损失量净雨量：降雨量和损失量之差，又称为径流量或产流量 净雨量包括：地面径流R +地下径流Rg(4) 河网汇流过程:各种成分径流经
12、坡地汇流注入河网，从支流到干流，从上游向下游，最 后流出流域出口断面，这个过程称为河网汇流。(5) 表示方法：流量Q径流总量W径流深R径流模数M径流系数a径流变 率K(6) 径流的度量 流量Q有瞬时流量和平均流量 径流总量（径流量）WW=T指时段T内通过河流某一断面的总水量，记为W,以m3、万m3或亿m3计,有时也用时段 平均流量与时段的乘积为单位，如(m3/s)_d、（m3/s)_M等。 径流深R:将径流量平铺在整个流域面积上所得的水层深度，记为R,以mm计。R=W/1000F=T/1000F式中：W一时段T内径流量-计算时段内平均流量，m3/s;T-计算时段,s;F-流域面积,km2。 径
13、流模数M:流域出口断面流量与流域面积之比值称为径流模数，记M,以L/(s- km)计。M=1000Q/F 径流系数a:某一时段的径流深R与相应时段内流域平均降雨深度P之比值称为径流系数，记为a。. a=R/P因尺只故al。计算过程：W/R/M/a +流域与河系流域 （1)定义：汇集地面水和地下水的区域称为流域,也就是分水线包围的区域。(2) 闭合流域：当地面分水线与地下分水线相重合,称为闭合流域(3) 几何特征：a. 流域面积：流域分水线包围区域的平面投影面积，称为流域面积，记为F,以km2计。b. 流域长度和平均宽度：流域长度就是流域轴长。以km计。B=流域面积/流域长度c. 流域形状系数和
14、流域不对称系数：流域平均宽度与流域长度之比称为流域形状系数。d. 河网密度：流域内河流干支流总长度与流域面积的比值称为河网密度，以Km/km2计。(4) 流域地形特征：流域平均高度、流域平均坡度、面积_髙程曲线(5) 流域自然地理特征：a. 流域的地理位置：流域的地理位置以流域所处的经纬度来表示，它可以反映流域所处的 气候带，说明流域距离海洋的远近，反映水文循环的强弱。b. 流域的气候条件：包括降水、蒸发、湿度、气温、气压、风等要素。它们是河流形成 和发展的主要影响因素，也是决定流域水文特征的重要因素。c. 流域的地形常用流域的平均高程和平均坡度指标表征。d. 流域的土壤、岩石性质和地质构造土
15、壤的性质，如土壤类型、结构。岩石水理性质，如适水性，给水度；地质构造，如断层、节理。它们对下渗和地下水运动具有重要的影 响。e. 流域的植被对调节气候，改善径流分配、减少泥沙和洪水有重要作用。f. 流域内湖泊与沼泽湖泊与沼泽对径流起调节作用，能调蓄洪水和改变径流的年内分 配，保护环境。河系（1)河系：地表水在重力作用下，沿陆地的凹地流动，按其大小可分为江、河、 溪和沟，这些统称为河流，而流域中河流（包括干流、支流）和流域内的湖泊、沼泽或 地下暗河彼此连接组成一个庞大的系统，称水系，又称河系或河网。(2) 分类：扇形水系、羽状水系、平行水系、混合状水系(3) 河流的形成与分段：一条河流沿水流方向，自高向低可分为河源、上游、中游、下 游和河口五段。河流基本特征：河流的长度：自河源沿主河道至河口的距离称为河流长度，简称河长，以km计。河流断面：河流断面有横断面和纵断面。垂直于水流方向的断面称为横断面，简称断面 河道纵比降：单位河长的落差称为河道纵比降，简称比降，用小数或千分数表示。河流弯曲系数，等3、掌握水文要素的定量计算方法（流域面积、河流长
