水文期末复习提纲.doc

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1、绪论1. 定义：水文学是研究地球上水的起源、存在、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。2. 主要研究对象水体（水圈）3. 核心内容：水圈处于永不停息的运动状态; 水循环：水圈中各种水体通过蒸发、水汽输送、降水、地面径流和地下径流等水文过程紧密联系，相互转化，不断更新，形成一个庞大的动态系统。4. 重要内容：水资源问题第一章1.水的密度：在一个标准大气压下，纯水0为冰点，100为沸点。0以下为固体，0-100为液体，100以上为气体。 无杂质的纯水，在4（3.98）时密度最大，为1克/立方厘米，在0时密度为0.9999克/立方厘米；水自液体状态变为固体状态，

2、其密度要发生突变，大约要变小10%，即体积将增加；0时冰的密度为0.9167克/立方厘米。同其他物质一样，受热时体积增大，密度减小（0-4范围内，不服从热胀冷缩的规律）。2.海水温度的分布特点：表面平均温度：太平洋印度洋大西洋；北半球高于南半球；南北纬0-30度之间印度洋水温最高；南北纬50-60度之间大西洋水温相差悬殊。（形成上述特点的原因：由于热赤道北移，南半球的热带水一部分流入北半球，北半球暖流势力强大，一直影响到高纬，受大陆和海底地貌影响，北冰洋的冷水不能大量南流；南半球三大洋相连，并与南极大陆相接，因此冷却效果特别明显；印度洋热带海区三面受亚、非、澳大利亚大陆包围，并受暖流影响，所以

3、水温最高。 ）3. 世界大洋表面水温分布的总趋势：第一，水温从低纬向高纬递减；第二，南北回归线之间的热带海区水温最高；第三，寒暖流交汇处水温变化较大；第四，夏季大洋表面水温高于冬季。4.正温层：当湖水温度随水深的增加而降低时，即水温梯度成负值时，将出现上层水温高， 下层水温低，但不低于4，这种水温的垂直分布，称为正温层；逆温层：当湖温随水深的增加而升高时，上层水温低，下层水温高，但不高于4。这种水温的垂直分布，称为逆温层； （ 同温层：当湖温上下层一致，上下层水温完全相同（同温层，4） 温跃层：当湖泊出现正文曾时，在湖面以下一定深度常常形成温跃层，即上下层水温有急剧变化的一段。5. 海水的密度

4、，是实用盐度（s）、水温（t）和压力（p）的函数。6. 海水密度的垂直分布规律：从表层向深处增加；南北纬20之间在100米以内密度最小，并且在50米以内垂直梯度极小；50150米深度上密度垂直梯度最大，出现密度的突变层（跃层），它对声波有折射作用，潜艇在其下面航行或停留在其上均不易发现，故有“液体海底”之称；约从1500米开始，密度垂直梯度很小，在深层，密度几乎不随深度而变化。7.天然水中按性质分为三类：1)悬浮物质：粒径大于100纳米（107米）的物质颗粒，在水中呈悬浮状态: 泥沙、粘土、藻类、细菌等 使天然水有颜色、变浑浊、产生异味2)胶体物质：粒径为1001纳米的多分子聚合体： 次生粘土

5、矿物、含水氧化物、腐殖酸3)溶解物质：粒径小于1纳米的物质，在水中成分子或离子的溶解状态： 盐类、气体、某些有机物8. 天然水八大离子: K+ 、Na+、Ca2+ 、Mg2+ 、Cl、HCO3、SO42、CO32 Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I等微量元素； O2、CO2、N2、H2S、CH4等9. 海水的化学组成 主要化学元素：Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、Si、F等12种，其含量约占全部海水化学元素含量的99.899.9，因此被称为海水的大量元素。10. 海水的盐度 定义：单位质量海水中所含溶解物质的质量，叫海水盐度。 它是海水物理、化学性质的重要标志。 绝对盐度(

6、SA) ：定义为海水中溶解物质的质量与海水质量的比值。在实际工作中，此量不易直接量测，而以实用盐度代替。 实用盐度(S) ： 在温度为15、压强为一个标准大气压下的海水样品的电导率，与质量比为32.4356103的标准氯化钾(KCl)溶液的电导率的比值Kl5来定义。 盐度的水平分布规律：A. 世界大洋的平均盐度是34.69103，绝大部分海域表面盐度变化在3337103之间。B. 海洋表面盐度分布的总趋势：从亚热带海区向高、低纬递减，并形成鞍形。C. 大洋上盐度等值线大体与纬线平行，但寒流与暖流经过的海域，盐度等值线有明显的弯曲。在寒暖流交汇的地方盐度等值线密集，盐度水平梯度增大。D. 大洋中

7、的盐度比近岸海区的盐度高E. 世界盐度最高值在红海，大于40，最低盐度在波罗的海，低于10.世界海洋表层盐度的时间变化： 大洋表层盐度随时间变化的幅度很小，一般日变幅不超过0.05，年变幅不超过2。只有大河河口附近，或有大量海冰融化的海域，盐度的年变幅才比较大。第二章1. 水循环基本过程 定义：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。 （水循环的五个基本环节： 水汽蒸发、水汽输送、凝结降水、水分入渗、地表、地下径流） 水循环机理：第一， 水循环服从于质量守恒定律。（整个循环过程保持着连

8、续性，既无开始，也没有结尾。从实质上说，水循环乃是物质与能量的传输、储存和转化过程，而且存在于每一环节。地面潜热交换成为大气的热量主要来源。）第二， 太阳辐射与重力作用，是水循环的基本动力。（外因）（两种动力不消失，水循环将永恒存在;水的物理性质，在常温常压条件下液态、气态、固态三相变化的特性是水循环的前提条件（内因）；外部环境包括地理纬度、海陆分布、地貌形态等则制约了水循环的路径、规模与强度。）第三， 水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩石圈及生物圈。（循环路径并非单一的，而是通过无数条路线实现循环和相变的，所以水循环系统是由无数不同尺度、不同规模的局部水循环所组合而成的复杂巨系统。）第四，

9、 全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统。（可将全球水循环系统近似的视为封闭系统，因为地球与宇宙空间之间虽亦存在水分交换，但每年交换的水量还不到地球上总贮水量的1/15亿； 对地球内部各大圈层，对海洋、陆地或陆地上某一特定地区，某个水体而言，既有水分输入，又有水分输出，是一个开放系统。）第五， 地球上的水分在交替循环过程中，总是溶解并携带着某些物质一起运动（诸如溶于水中的各种化学元素、气体以及泥沙等固体杂质等。）水循环的基本类型大循环：发生于全球海洋与陆地之间的水分交换过程，由于广及全球，故名大循环，又称外循环。 小循环：是指发生于海洋与大气之间，或陆地与大气之间的水分交换过程。2.

10、水循环的作用和效应 水循环作为地球上最基本的物质大循环和最活跃的自然现象： 影响着全球地理环境； 影响生态平衡； 影响水资源的开发利用。3.水量平衡 水量平衡：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。 收入的水量支出的水量=蓄水的变化量水量平衡的研究意义定量揭示水循环过程与全球地理环境、自然生态系统之间的相互联系、相互制约的关系水量平衡是研究水循环系统内在结构和运行机制，分析系统内蒸发，降水及径流等各个环节相互之间的内在联系水量平衡分析是水资源现状评价与供需预测研究工作的核心在流域

11、规划，水资源工程系统规划与设计工作中离不开水量平衡工作合理处理各部门不同用水需要，进行合理调度，科学管理，充分发挥工程效益的重要手段通用水量平衡方程：IQ=ds/dt I为水量收入项；Q为水量支出项； ds为研究时段区域（或水体）内蓄水变化量；dt为时段 4.蒸发蒸发的物理机制 蒸发面： 水面蒸发 土壤蒸发 陆面蒸发 植物散发水面蒸发: 充分供水条件下的蒸发。 蒸发过程中只需要克服水分子之间的内聚力。 从分子运动论的观点来看，水面蒸发是发生在水体与大气之间界面上的分子交换现象。包括水分子自水面逸出，由液态变为气态；以及水面上的水汽分子返回液面，由气态变为液态。 蒸发量E，通常是指从蒸发面跃出的

12、水量和返回蒸发面的水量之差值，称为有效蒸发量。 土壤蒸发： 土壤的失水干化过程 发生在土壤孔隙中的水的蒸发现象，与水面蒸发相比较，不仅蒸发面的性质不同，更重要的是供水条件的差异。 克服水分子间的内聚力； 克服土壤颗粒对水分子的吸附力； 随着蒸发的进行，土壤中含水量减少，供水条件越来越差。土壤的实际蒸发量随之降低。 土壤的干化过程划可分为三个阶段：1、定常蒸发率阶段（大气蒸发力控制阶段） 充分供水 毛管力 蒸发率高且稳定 气象（日照、温度、湿度、风速）2、蒸发率下降阶段（土壤导水率控制阶段） 含水W田 薄膜水 蒸发率下降 土壤含水量（气象其次）3、蒸发率微弱阶段（扩散控制阶段） 含水W凋 汽化扩

13、散 蒸发率微弱 水汽压梯度(田间持水量W田：指保持水的毛管悬着力与反保持的重力处于平衡时的最大土壤湿度。当土壤含水率超过它时，过剩的水分将不能保持在土壤中。凋萎系数W凋：植物无法从土壤中吸收水而开始凋萎枯死时的土壤含水量，称凋萎系数。)植物蒸腾：植物的根系从土壤中吸收水后，经由根、茎、叶柄和叶脉输送到叶面，并为叶肉细胞所吸收，其中除一小部分（不到10%）留在植物体内外，90以上的水分在叶片的气腔中汽化而向大气散逸。5. 水汽输送 大气环流输送 涡动输送 水汽输送通量 E=qv1/g 与比湿、运动速度有关 单位：克每百帕厘米秒 影响水汽输送的主要因素 大气环流的影响（流场和风速场）地理纬度的影响（纬度越高，水汽含量越少） 海陆分布的影响（海洋是水汽的主要源地） 海拔高度与地形屏障作用的影响 随着海拔的增高，近地层湿空气层逐步变薄水，水汽含量减少； 成为阻隔暖湿气流的屏障。 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。 三个来源：极地气团的西北水汽流、南海水汽流、孟加拉湾水汽流水汽输送既有大气平均环流引起的平均输送，又有移动性涡动输送平均输送方向基本上与风场相一致。而涡动输送方向大体上与湿度梯度方向相一致，