水文学整理

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1、绪论一、水文学定义:研究地球表面水体的形成、演化、分布和运动规律,及其与自然环境和人类社会的关系 以及相互关系的学科二、研究对象:广义上:地球表面的所有水体狭义上:地球上的淡水资源,即陆地表面的各种水体和地下水三、水文学的分支学科1、按应用范围分:工程水文学、农业水文学、城市水文学、环境水文学、生态水文学2、按研究方法分:水文统计法、随机水文法、地理水文学、实验水文学、同位素水文学3、按研究内容分:区域水文学(特殊地区的水文规律:流域、河口、山地、平原、黄土 等) 部门水文学(水循环的各个环节:蒸发、降水、径流等)、 应用水文学(工程水文、城市水文、森林水文等)4、按研究目的和方法分:水文测验

2、,水文预报,水文与水利计算5、按研究水体:大气水文学,地表水文学(海洋、陆地水文学),地下水文学 陆地水文学包括河流水文学、湖泊水文学、沼泽水文学、冰川水文学,河口水文学三、水文现象的基本特点1、成因上的自然性和认为性2、时程上的周期性和偶然性3、地域上的相似性和差异性4、运动的同在性和独立性四、水文学的研究方法1、成因分析法(以水文观测和实验数据资料为基础)2、数理统计法3、地理综合法(多用于无资料区)五、研究方向:地理方向、物理方向、工程方向第一章 地球上的水循环与水量平衡一、水资源的概念: 广义:指世界上的一切水体,包括海洋、河流、湖泊、沼泽、土壤水、地下水以及大气 中的水分狭义:指在一

3、定时期内,能被人类直接或间接开发利用的那部分动态水体。主要包括河 流、湖泊、地下水和土壤水等淡水资源二、我国主要的水资源问题:1、总量多,人均少2、水资源分布不均(空间和时间)3、水环境污染严重4、水资源利用率低,浪费严重5、生态环境问题三、水循环的定义与类型水循环的定义 是指地球上各种形态的水,在太阳的辐射、地球引力等的作用下,通过水分蒸发、 水汽输送、凝结降落、水分下渗、地表和地下径流五个环节,不断发生的周而复始的 运动过程水循环过程: 在太阳辐射的作用下,各种形态的水不断地从水面、陆面、植物表面蒸发,化为水 汽升至空中,被气流输送到其他地区或停留在原地上空,在适当的条件下凝结成云, 在重

4、力作用下形成降水,落至地面,部分形成地表径流,部分下渗形成地下径流,部 分蒸发重新回到空中,各种径流最终汇入海洋,从而形成一个完整的循环过程,开始 下一个新的循环过程(三)水循环的类型(大循环,小循环)1、大循环:又称外循环、全球水分循环,是指发生于海洋和陆地之间的水循环 基本特点:海、陆之间有着水分的交换,水循环的四个环节齐全,构成一个完 整的循环圈2、小循环:又称内循环,局部水分循环,是指发生于海洋内部或陆地内部的水循 环基本特点:海陆之间无水分交换,水分交换仅发生在海洋或陆地内部;水循环 的五个环节不一定齐全,水分的垂向运动和水平运动可同时存在, 也可缺少水平运动小循环分为海洋小循环和陆

5、地小循环,陆地小循环包括内流区小循环和外流区小循环1、海洋小循环:海洋水分只与天空垂向交换,即降水和蒸发2、陆地小循环:内流区小循环:在内流区,仅有地表和空中之间的纵向水分交换, 即降雨和蒸发 外流区小循环:在外流区,既有地表和空中之间的纵向水分交换(降 雨和蒸发),还有多余的水分以径流的形式流入海洋,必 然有等量的水分以水汽输送的形式移向外流区(横向交 换)(四)水循环内因:水在常温下可进行气、液、固态之间的转化,不发生化学反应水循环外因:太阳辐射和地球引力(重力)(五)水循环的作用和意义1、影响气候状况2、形成江河、湖泊、沼泽等水体及各种地貌3、形成巨大的水资源4、形成一切水文现象四、水量

6、平衡的概念是指任意区域在任意时段内,其收入水量与支出水量的差额,必然等于需水量额变化 量五、水量平衡方程 掌握水量平衡方程、海洋、陆地以及全球多年平均水量平衡方程的推导/时段内的来水量O:时段内的岀水量1-0=AS45=时段内系统蕃水的变化量六、通用水量平衡方程2 E P E1.2-*一I =P+ Ej +氏 1+%+ qLQ =E2+ 50mm大暴雨lOO-2OOmm特大暴雨 2OOmm水文学中,常用 一些直方图或曲 线来反映降雨在 空间、时间上的 分布和变化特征九、降水特征的表示方法降水量过程线降雨强度过程线 降水累积曲线 等雨量线 降水特征综合曲线1、降水过程线:以时段降水量为纵坐标,时

7、段顺序为横坐标绘制而成的柱状图或曲线 即为降水过程线,一般以直方图来表示2、雨强过程线:以时间为横坐标,降雨强度为纵坐标绘制成的直方图3、降水累计曲线: 以时间为横坐标,以降水开始至各个时刻的累计降水量为纵坐标绘 制成的曲线十、降水量的确定1、点降水量的确定 雨量器、雨量计;雷达探测;气象卫星云图2、区域降水量的计算方法及各自优缺点(看自己的作业)算术多边形法 计算方法:以区域内各雨量站同时段降水量的平均算术值,作为该区的平均降水量 优点:简单易行,适用于流域内地形起伏不大,雨量站稠密且分布均匀的地区 适用条件: 区域流域面积不大,地形起伏较小,降水分布均匀,测站较多且分布均匀, 常采用算术平

8、均法泰森多边形法计算步骤:A将相邻雨量站用直线连接成三角形B 三角形各边做垂直平分线,交于三角形的重心,这样就形成了以各测站为 中心的多边形C 假设每个测站的控制面积为该多边形的面积 缺点:把各雨量站所控制的面积在不同降雨过程中都视为固定不变 适用条件:流域内雨量站分布不均匀,且有的站偏于一角 等雨量线法计算方法:A绘制等雨量线B量得相邻等雨量线的面积ai,除以区域总面积A,得到权重系数C 相邻等雨量线间的平均雨深乘以相应的权重系数,即得权雨量D 权雨量相加,即得区域平均降水量优点:考虑了地形变化对降水的影响,精度较高 缺点:对雨量站的数量和代表性有较高的要求,在实际应用上受到一定限制 使用条

9、件:适用于地形变化大,区域内有足够的测站,能够根据降水资料结合地形变 化绘出等雨量线 客观运行法(网格点法) 计算方法:将流域分割成许多网格,这样就形成了许多格点,对每个格点采用邻近气 象站的雨量资料确定其降水量值,取所有格点降水量的算术平均值,即为 该流域的平均降水量十一、降水的影响因素(简单了解) 地理位置、地形、气旋和台风路径、森林、水体、人类活动 十二、土壤水1、包气带:指地面与地下潜水面之间的土层,是包含有空气、水、土三相系统。包气带中的水称为土壤水。2、饱水带(饱和带):指地下潜水面下边的土层,土粒间的孔隙完全被水充满,故称饱 水带。饱水带中的水称为地下水。十三、土壤水分的存在形式

10、 土壤水按受不同作用力(分子力、毛管力和重力)作用的情况,可分为以下4 种形式:1、吸湿水:被干燥土粒表面分子引力强烈吸附的水,其不能流动,也不能为植物利用。2、薄膜水:被土壤颗粒表面吸附的水在颗粒外形成的水膜,这部分水可从薄膜厚的地方缓慢地流到薄膜较薄的地方。3、毛管水:孔隙中被毛管所吸收的水分,不能再重力下流走(毛管悬浊水、毛管上升水)4、重力水:在重力作用下可以流动的土壤水,是地下水的来源 十四、下渗的物理过程按水分在下渗过程中所受到作用力和运动特征,土壤在充分供水条件下的下渗分三个阶段1、渗润阶段:下渗水主要受分子力作用被土壤颗粒吸附,由吸湿水转为薄膜水,随着下渗的进行,土壤含水量逐渐

11、增加,当其达到最大分子持水量时,这一阶段即结束。2、渗漏阶段:下渗水主要受毛管力和重力作用,在土壤孔隙中作非饱和不稳定流运动, 并逐渐充填土壤孔隙,当全部孔隙被水充满而饱和,即土壤含水量达到饱和含水量 时结束。3、渗透阶段:在土壤饱和的情况下,水分在重力作用在作饱和稳定流运动 十五、下渗水的垂向分布(空间分布特征)十六、下渗要素:下渗率、下渗能力、稳定下渗率 十七、下渗量确定方法_野外实澳“下掺量确定水里平衡法人工障雨法r非曲和Ta论下曇理论種型life和下鑫哩论霍輾处式经验公式+考斯加柯夫金式-霍尔坦公式含水量M)险和带倆带付于土壤的表戻.厚度丸肉存1&1碱内.:!过渡带痢过渡带在馆和带之下

12、,厚度约加顷,含水 滋死M深度帥而急EMiKgZI水分传递带含水量沿垂向均匀分布,基本保持在怛和含水量和田丽水量之间,犬致为饱和含水量的60-80*:1湿润带全水壘随土层深度急剧减忆未端趣用铎面.为上勰土和下胡干土之间的界面.十八、径流定义:流域的降水,自地表、土层或地下含水层汇入河网并向流域出口汇集的 水流,称为径流或河川径流十九、径流成分根据水流汇入的途径,可将径流分为:1、地表径流:降水自地表进入河网中的水流2、壤中流(表层流):降水自土层进入的水流3、地下径流:降水自地下含水层进入的水流二十、径流的表示方法1、流量(Q):某一时刻或单位时间内通过河道某一过水断面的水量2、径流总量(W)

13、: 定时间(时、日、月、年)内通过河道某一过水断面的总水量3、径流深度(R): 定时段内,径流总量均匀平铺在流域表面上所形成的水层厚度,称为径流深度4、径流模数(M):流域内单位面积上的平均流量,称为径流模数5、径流系数(a): 定时段内的径流深与同一时段内降水量之比,称为径流系数 二十一、径流形成过程从降水到达地表起,到水流流经出口断面的整个过程,称为径流的形成过程从降水到达地表起,到水流流经出口断面的整个过 程称为往流的形成过程亠箍表径流坡地产流过程f壤中流I地下径流-坡面汇流= 坡地汇流过程壤中汇流I地下汇流I河网汇谎过秤河槽集流)、流域产流过程人垂向韵、 睪水在流域产流过程水为主它构成

14、了 空间上理分配afe,形威了 送同輕流成分。流域汇流过程汇沆述程水以侧向忒平运功 为主水平运荷机制构咸了降 水在时和上再分曲过1虱1、流域蓄渗:降雨产生之后,径流产生之前,降雨的水量损失过程称为蓄渗阶段2、坡面产流和汇流:3、河网汇流:各种径流成分注入附近的河网后,在河网内沿河槽向下游流动,最终流出出口断面的过程,称为河网汇流二十二、产流机制(简单了解即可)1、霍顿产流理论1935 年霍顿提出了均质包气带降雨产流的基本理论,包括超渗地面产流机制和地下 径流机制 超渗地面径流产流:当降雨强度大于土壤下渗率时,超渗地面径流就会产生 地下径流产流:地下径流产生条件:整个包气带的土壤含水量达到田间持

15、水量。含 水量达到田间持水量以后,下渗水就会在重力作用到达地下水面,成为地下径流2、壤中流产流机制自然界中,包气带的土壤结构往往是非均质的。为了解释非均质包气带的产流机制, 对经典的霍顿产流理论进行补充壤中流一般发生在非均质或层次性土壤中的透水层或相对不透水层界面上。壤中流产 流机制是:(1)包气带中必须存在相对不透水层,并且上层土壤的质地比下层土壤粗;(2)上层土壤的下渗率大于下层土壤的下渗率;(3)具有产生侧向流动的动力条件,即坡度等 二十三、流域产流方式1、蓄满产流 降雨在补足包气带的水分缺亏 (土壤田间含水量与降水前含水量之差)之后, 剩余的水量全部形成地表径流和地下径流,此即蓄满产流

16、蓄满产流条件:P+E(Wm-WO),即降水量大于包气带缺水量。P和W0是产流的决定因素,蓄满产流能否发生与降雨量有关,与降雨强度无关蓄满产流特点:先满足包气带水分缺失的地方先产流; 随着降雨的持续,产流面积不断增大,产流量增加蓄满产流发生的下垫面条件:湿润地区,地下水位较高,土壤包气带较薄,土壤透水 性大,下渗强度大的地区2、超渗产流 当降雨强度超过下渗率时,未渗入土壤的水分便形成了地表径流,此即超渗产流。 其遵循霍顿超渗地面径流产流机制超渗产流条件:If。即降雨强度大于下渗率。超渗产流能否发生与降雨强度有关, 而与降雨量无关超渗产流特点:超渗产流能否发生与降雨强度有关,而与降雨量无关;径流成

17、分:滴 表径流超渗产流发生的下垫面条件:丘陵或干旱地区,地下水位较低,包气带厚度较大,土 壤渗透性差二十四、流域汇流计算1、等流时线法2、单位线法第三章 河流河流是指地表经常性或间歇性有水流动的线状天然水道一、河流纵断面、横断面1、大断面定义:最大洪水时的水面线与河底线包围的面积称为大断面2、过水断面定义:某一时刻的水面线与河底线包围的面积称为过水断面3、形态要素A 湿周:指过水断面上,河槽被水流打湿部分的固体周界长。一般地,湿周越长,固体 边界对水流摩擦阻力越大,动能减小越快,流速越慢B水力半径:过水断面的面积(F)与湿周(P)的比值。公式为:R=F/P二、河口区的范围和分段1、潮流界:涨潮

18、时,潮水沿河上溯,由于受到河床摩擦阻力和河水下泄阻力作用,上溯到某一处便停止下来,此处便称为潮流界2、潮区界:潮水停止后,潮波继续传播,当潮差为零时,潮汐的影响完全消失之处,称为潮区界3、分段A 河流近口段:潮区界和潮流界之间的河段。河流径流占优势,水流方向指向海洋B 河流河口段:潮流界到海边(口门)之间的河段,是河口区的主体部分C 口外海滨段:海边到海滨沿岸浅滩前缘之间的区段。河流径流作用逐渐减弱,海洋作 用占优势4、河口区范围:潮区界和淡水界之间的地段三、河口的类型根据地貌形态:三角洲河口和喇叭形(三角港)河口 根据径流和潮流强弱:强潮河口、缓潮河口、弱潮河口、无潮河口 根据咸淡水混合:强

19、混合型河口、缓混合型河口、弱混合型河口四、河流的主要补给源1、地表水源:雨水补给、冰雪融水、湖泊与沼泽水补给2、地下水源:地下水源补给五、水系特征1、河流长度:指从河源到河口轴线的长度,简称河长2、河网密度:指流域内干支流的总长度和流域面积之比,即单位流域面积内河道的长度3、河流弯曲系数:指某河段的实际长度与该河段直线距离的比值六、水位1、定义:指水体某地某时刻的水面相对于某一基面的高程(相对基面、标准基面)2、测定方法:水尺、自记水位计二、流速1、河道中的流速分布:流速的垂线分布,绝对最大流速出现在水面以下水深的1/103/10处,平均流速出现于水深的6/10处 流速的断面分布,河底与河岸附

20、近流速最小,并且从水面向河底 流速减小,从两岸像最大水深方向流速增大,河面封冻时过水断 面中部流速较大2、流速的确定:流速仪、谢才公式三、河流泥沙1 、泥沙分类按运动状态:悬移质、推移质、河床质 按岁河床演变:造床泥沙(床沙质)、非造床泥沙(冲泻质)2、泥沙的计量单位A 含沙量:指单位体积河水中所含泥沙的重量B 输沙率:指单位时间内通过某一断面的泥沙重量,等于断面平均含沙量与流量的乘积C 输沙量:指某时段经过某断面的泥沙量,等于时段平均输沙率与时段长度的乘积D侵蚀模数:指流域单位面积上每年输出的泥沙量,等于年输沙量与流域面积之比四、水文统计:包括频率计算和相关分析两部分内容,是工程水文学的理论

21、基础和技术工具 常用水文学现象的统计参数:均值、均方法、偏态系数、变差系数1、总体:水文现象的总体是无穷的,如年径流量的总体2、样本:样本是有限的,如实测的水文资料是样本3、样本的统计参数:说明样本分布集中于分散,分布对称与非对称等等4、水文计算中常用的样本统计参数有均值、均方差、变(离)差系数和偏态系数五、研究内容1、频率计算:包括随即变量及其概率分布、水文频率曲线、水文频率计算适线法 水文频率曲线:水文分析计算中使用的概率分布曲线,俗称水文频率曲线正态分布理论频率曲线用数学方程武表 示的频率曲线皮尔逊m型分布经验频率曲线 由实测资料(样本)绘制的频率曲线经验频率计算公式设有一水文系列,共D

22、项观测数据(样本个数为D)r从大到小顺序排列,依次为生” 禺,若以皿表示从大到小排列的序号,水文中常采用的经 验频率计算公式为二j?=-xlOO%科+12、相关分析:包括两变量直线相关、良变量曲线相关、复相关六、重现期1、定义:所谓重现期就是时间重复出现的平均间隔时间,即平均隔多少时间出现一次,或说多少时间遇到一次2、根据重现期,洪水等级划分标准:一般洪水:水文要素重现期10年一遇较大洪水:10年一遇W水文要素重现期V 20年一遇特大洪水:20年一遇W水文要素重现期50年一遇七、频率与重现期的关系1、当研究洪水问题时:T=1/P2、当研究枯水问题时:T=I/(1-P)八、相关分析1、相关关系的

23、概念:自然界中许多现象都是有联系的,按数理统计法建立的两个或多个变量之间的联系,称为相关2、一元线性回归:回归方程、相关系数3、曲线关系:幕函数、指数函数4、多元线性回归:在水文学的研究和实践中,回归分析是极其重要的工具,比如水利水电工程规划设计、 水文预报等。可以根据自变量的值预报或延长、差补因变量的值。九、正常年径流量:1、定义:一年内通过河流某控制断面的水量称为这个断面以上流域的年径流量2、估算方法:资料充足时正常年径流量-资料不足时正常年径流量了解即可 缺乏实测资料时正常年径流量十、径流量的年际变化:1、变差系数Cv:反映年径流总体系列的离散程度,任一地区或任一河流的Cv值大,表示其径

24、流的年际变化大,丰枯悬殊,不利于水资源的利用,易发生洪涝 和干旱灾害;反之, Cv 值小表示年径流量的年际变化小,流量稳定, 有利于径流资源的利用,不易形成洪涝灾害2、年际极值比Km:实测的最大年径流量与最小年径流量的比值称为年径流量的年际极值比,它可粗略反映径流量的年际变化幅度 十一、径流年内变化的特征值1、不均匀系数Cv: y是一个反映径流分配不均匀性的指标。Cvy越大,表明各月径流量相差越悬殊,年内分配越不均匀;反之表明年内分配越均匀2、完全年调节系数Cr:在一年内,无论是洪水期还是枯水期,水库下游的河流流量是一样的,即等于年平均流量,这样的调节称为完全年调节 十二、洪水与枯水1、洪水:

25、指由大量降雨、冰雪融化及水库溃坝等引起的水位突发性上涨的大水流,其特征是水体水位的突发性上涨,超过正常水位,淹没平时干燥的陆地,常会使沿 岸地区遭受洪涝灾害2、洪水三要素:洪峰流量(洪峰水位)、洪水总量、洪水总历时3、枯水:指长期无雨或少雨,缺少地表径流,河槽水位下降,出现较小流量甚至枯竭的现象4、枯水期:一般将月平均水量小于或等于全年水量5%的月份算作枯水期第四章 湖泊、沼泽和冰川一、湖泊的分类1 、按排泄条件:吞吐湖和闭口湖2、按矿化度:淡水湖(V1g/L)、咸水湖(135g/L)、盐水湖(35g/L)3、按营养物质:贫营养湖、中营养湖、富营养湖4、按与海洋有无直接补排关系:外流湖和内陆湖

26、二、湖水的物理性质1、湖温在垂直方向上的分布的三种情况: 正温层:当湖水的温度随着深度的增加而降低时,将出现上层水温高,下层水温低,但不低于 4 摄氏度 逆温层:当湖水的温度随着深度的增加而增加时,将出现上层水温低,下层水温高,但不高于 4 摄氏度 同温层:当湖水的温度不随着深度的变化上下层水温一致2、透明度:指光线透过湖水的程度。3、水色:湖泊的水色取决于湖水对光线的选择吸收和选择散射三、湖水的化学性质 湖水化学性质的主要指标是矿化度,又称含盐量,反映单位体积湖泊水体中所含盐量的多 寡。一般将 八大离子含量之和作为湖泊水体 的矿化度四、湖水的运动形式1、波浪:是湖水水质点在外力作用下,产生的

27、周期性起伏的一种运动2、定振波(波漾):全部湖水围绕着某一个或几个重心而摆动的现象,称为定振波,是 湖泊中经常存在的一种周期性振荡的水动力现象3、湖水混合:湖水混合式湖中的水团或水分子,从某一位置移到另一位置相互交换的现 象。湖水的混合方式有紊动混合和对流混合4、湖流:是湖泊中水团大致沿一定方向前进的一种运动。它是湖中悬浮物、溶解质、有 机质等的载体,也是这些物质运动的基本动力按成因可分为: 重力流:是由于湖泊水位势空间分布不均匀,表现为湖水面倾斜时,在地球重力的作用下形成的湖水运动 密度流:在湖泊中,由于太阳辐射造成浅水区增温快于深水区,出现水文差异,或者湖水中含盐量及泥沙含量的差异,造成不

28、同部分或不同不同深度的湖水 密度差异而形成的运动成为密度流 风成流:在风的作用下,湖水随湖面风向运动,这种湖水运动成为风成流5、增水和减水:风成流将大量的湖水从背风岸移动至迎风岸,使湖泊迎风岸水量聚积,水位上涨,成为增水;背风岸水位下降,成为减水五、水库1、水库的组成:水库一般由河坝、输水建筑、和洪溢道组成2、水库的调蓄作用修建水库的目的就是将河川径流按人们的意志在时间和空间上重新分配,将河川径流 洪水期(或丰水期)多余的水量储存起来,以提高枯水期(或枯水年)的供水量,或用 于调峰发电,或满足各兴利部门的用水要求,这就是水库的调蓄作用,也称水库调节。A、按调节周期长短:水库调节可分为日调节、年

29、调节和多年调节B、径流利用程度:水库调节可分为完全年调节和不完全年调节六、沼泽的特征1、地表有多年积水或土壤处于过湿状态2、主要生长着沼生植物和湿生植物3、有泥炭的累积或土壤具有明显的潜育层七、沼泽的形成1、水体沼泽化:指在江河湖海边缘或浅水地带因泥沙堆积。水深变浅,水生植物丛生,水生植物被微生物分解,逐渐演变为沼泽的过程(是由湿趋向干 的方向发展) 分为海滨沼泽化、湖泊沼泽化(水体沼泽化中最常见的沼泽化形式)和河 流沼泽化;湖泊沼泽化又分为浅湖沼泽化和深湖沼泽化。2、陆地沼泽化:由如森林地,草甸区,灌溉区坡地以及冻土地带等,因排水不畅或蒸发微弱,地表过湿,大量喜湿植物生长逐渐形成沼泽(由干趋

30、向 湿的方向发展) 陆地沼泽化主要表现为森林沼泽化和草甸沼泽化八、沼泽的类型1按沼泽发育阶段划分:低位沼泽、中位沼泽、高位沼泽2按沼泽有无泥炭累积划分:泥炭沼泽和潜育沼泽3、按沼泽的主要植物组成泥炭沼泽划分:草本泥炭沼泽、木本草木泥炭沼泽、木本 草本藓类泥炭沼泽、木本藓类泥炭沼泽、藓类泥炭沼泽;潜育沼泽分 为草本潜育沼泽和木本草木潜育沼泽。九、沼泽的水文特征:含水性、蒸发、渗透、径流1、沼泽的含水性:沼泽的含水性主要指沼泽中的草根层和泥炭层的含水性质。 草根层:结构犹如海绵,孔隙度大,保持各种水分的能力强。 泥炭层:主要由未完全分解的植物残体组成,水分不仅存在于孔隙中,还有部 分水存在于植物残

31、体内部,因而泥炭层含水量很大,含水量大约为 70%-94%,是良好的蓄水体。2、沼泽的蒸发:是指沼泽表面水的直接汽化以及沼泽植物的蒸腾,是沼泽水分支出的主 要形式,其蒸发量主要取决于沼泽的水分状况和植物蒸腾情况。3、沼泽的渗透:是指沼泽中的草根层和泥炭层的渗透作用4、沼泽径流:是指流向沼泽或由沼泽流向小溪、小河和湖泊的水流十、冰川类型1、按形态,规模,运动特点及地形条件划分A大陆冰川:大陆冰川也称大陆冰盖或冰被,厚度超过lkm,面积可达数百万平方千米B 山岳冰川:山岳冰川也称山地冰川,是运动占优势的冰川,一般散布于分割的山地2、 按物理性质划分A 海洋性冰川:是发育在降水充沛的海洋性气候区的冰

32、川B 大陆性冰川:是发育在干冷的大陆性气候地区的冰川十一、冰川运动:指冰川冰不断地从冰川上中部向其末端的运动1、冰川的主要运动形式:重力流、压力流2、冰川运动机制:冰川冰变形、冰川的滑动、冰床的变形第五章 地下水一、地下水的赋存1 、水理性质A 溶水性:含水介质的溶水性是指常压下岩石能够容纳一定水量的性能,通常以容水度 来度量容水度=孔隙率+裂隙率+岩溶率B 持水性:饱水岩石在重力作用下排水后,依靠分子力和毛管力仍能保持一定水分的能 力称含水介质的持水性持水度=V (吸湿水+薄膜水)/VX100%C 给水性:含水介质的给水性是指饱水岩石在重力作用下能够自由排出水的性能,其数 值用给水度表示持水

33、度=容水度-持水度D 透水性:岩石的透水性是指在 一定条件下,岩石允许水透过的性能土壤和岩石透水性取决于空隙的大小和连通性,并和空隙的多少有关2、含水空间A 含水层:在重力作用下,能够透过并给出相当数量水的岩层称为含水层(贮存有地下 水自然条件或人工条件下能流出水)。最为常见的含水层有砂、砾石、砂岩、 砂砾岩等B 隔水层:虽然含水但几乎不透水或者透水性很弱的岩层称为隔水层(贮存有地下水 几乎不透水或透水很弱)。最为常见的隔水层有黏土、页岩等C 含水岩组:具有一定水文地质联系的含水系统称为含水岩组或含水岩系 三个基本条件:1)内部各含水层之间具有明显的水力联系,含水层内部存在统一 的水压力系统2

34、)内部的地下水具有同一的水化学特性 3)各含水层间。在地质上常具有一定的成因联系D 蓄水构造:蓄水构造是透水岩层相互结合而构成的能够富集和贮存地下水的地质构造, 对地下水的赋存和运移具有明显的控制作用三个基本要素:1)含水层2)隔水层 3)有补给区、排泄区、透水边界二、地下水的类型1、根据地下水的埋深(埋藏条件):包气带水、潜水、承压水。 包气带水:埋藏在地表以下、潜水面以上的包气带中的地下水2、根据含水层中空隙的种类:孔隙水、裂隙水、岩溶水。 孔隙水:贮存在土壤或松散堆积物的孔隙中的重力水,称为孔隙水。孔隙水可以是 承压的,又可以是非承压的 裂隙水:赋存在岩石裂隙中的地下水,称为裂隙水 岩溶

35、水:赋存在可溶性岩石的溶隙(溶孔、溶蚀裂隙以及溶洞)中的地下水,称为 岩溶水三、潜水和承压水的水力特征1、潜水定义:潜水是指饱水带中第一个稳定隔水层以上具有自由表面的重力水。 潜水面:潜水的表面为自由水面,称为潜水面。(潜水层厚度、潜水埋深、潜水位) 潜水的特征:从力学性质看:具有自由水面的无压水,在重力作用下自潜水面高处 向低处流动,形成地下径流 从埋藏条件看:埋藏较浅,直接通过包气带发生水力联系,容易受地表 污染源的污染。从分布和补排条件来看:潜水的分布区与补给区是一致的。 从动态变化来看:潜水的季节性变化较大,受降水、气温、蒸发等影响 从与其他水体的水力联系来看:与大气降水(主要补给源)

36、和地表 水有密切的水力联系2、承压水定义:处在饱水带中,埋藏在两个稳定隔水层之间、具有压力水头的地下水 承压水特征:水体具有压力水头,承受静水压力,在一定情况下可自流喷出地表 埋藏深度较大,水位、水量、水温、水质等受水文气象因素、人为因素 及季节变化影响小。承压区、排泄区与补给区不一致 承压水季节变化较小,较为稳定,是良好的供水源 承压水水质具有垂直分带性,从上到下矿化度逐渐增大,水质变差3、承压水形成的地质构造条件承压水的形成主要与地质构造有关,最适宜承压水 形成的地质构造为向斜构造、单斜构造四、地下水的运动1、渗流定义:重力地下水在岩石空隙中的运动 渗流基本要素:水位、流速、流向、水力梯度

37、等 分类:水流要素随时间变化情况:稳定流(不变化)和非稳定流(变化) 渗流方向:一维流、二维流、三维流流态:层流、紊流五、地下水的主要补给源和排泄源(一)地下水的补给 降水入渗补给、地表水下渗补给、含水层间补给、凝结水补给、人工补给(二)地下水的排泄泉:上升泉 由承压含水层补给下降泉 由潜水或上层滞水补给泄流、地下水蒸散发、含水层间补给、地下水人工排泄第六章 海洋一、海洋的分类 根据海洋所处的地理位置、形态特征和水文特征的不同,可将世界大洋划分为主要部 分和附属部分,其中主要部分是指洋,附属部分是指海、海湾与海峡二、海洋的物理性质1、表层海水温度分布 水文从低纬向高纬递减,具明显纬向地带性分布

38、规律,等温线大致与纬线平行 大洋东西两侧,水温分布有明显差异,低纬水温西高东低,高纬区水温东高西低 受海陆分布的状况影响,水温平均值北半球比南半球高 夏季大洋表面水温普遍高于冬季,而水温的平均梯度则冬季大于夏季 三大洋表面平均温度约17。4 C太平洋最高,印度洋次之,大西洋最低2、密度的表示方法 在海面正常大气压(一个标准大气压)下测得的海水密度称为条件密度,在大洋表 面一下某一深度处测得的海水密度称为现场密度或当场密度为书写简便,常将海水密度值减去1 再乘以1000 表示二、海洋的化学性质海水中的化学元素(根据物质含量分类) :常量元素(占还随化学元素总含量的99.8%99.9%)和微量元素

39、(vlmg/L)三、海水盐度1、测试方法:海水蒸干法、化学分析方法,以氯度确定盐度、电导盐度、实用盐度2、大洋表层盐度分布 盐度分布具有纬向地带性规律 盐度经向呈马鞍形规律 寒暖流交汇处等盐线密集,盐度水平梯度大 大洋边缘盐度普遍较低四、波浪的分类 按成因分类:风浪(摩擦波)、气压波、内波、潮汐波、海啸按波形传播性质分类:行进波、驻波五、潮汐1、潮汐定义:海水在天体引潮力作用下发生的周期性运动现象 包括海面周期的垂直性降落(潮汐)和海水周期性的水平流动(潮流) 2、类型:半日潮、全日潮、混合潮(不规则半日潮、不规则全日潮)六、洋流的分类1、按成因:风海流、梯度流、补偿流 2、按本身温度与周围海

40、水温度的差异:暖流、寒流3、按流经地理位置:赤道流、大洋流、极地流、沿岸流第七章 天然水质与保护一、水体的自净作用 1、定义:水体自净是指水体中污染物的浓度随着时间的变化而自然降低的现象 2、分类从净化机制来看,水体自净作用可分为 物理净化:指由于稀释、扩散、混合、沉淀、挥发等物理作用而使污染物浓度降 低的现象,其中以稀释作用最为重要 化学净化:指由于氧化、还原、分解、化合、酸碱反映、吸附和凝聚等化学作用 而使污染物浓度降低的现象 生物净化:指由于生物活动而使污染物浓度降低的现象,其中以水生微生物对有 机物的氧化分解作用最为重要二、水的性质 1、物理性质:水温、嗅味、水色、透明度、电导率、浊度

41、2、化学性质:pH、硬度、矿化度、碱度pH:是衡量水的酸碱度的指标,用水中氢离子的浓度来表示 硬度:指水中的钙、镁离子含量。其中水加热至沸腾形成钙、镁的碳酸盐而沉淀下 来的钙镁离子的含量称为暂时硬度,水中剩余的钙、镁离子含量称为永久硬度 矿化度 :亦称含盐量,指水中含有的各种离子、分子总量 碱度:为水中能与强酸发生中和反应的全部物质总量,即接受氢离子的物质总量 总碱度;二、水体污染的分类1、根据引起污染的物质的性质分类:物理污染、化学污染、生物污染2、根据污染源的特征分类:点源污染、面源污染三、水体的主要污染物 固体物质、需氧污染物(溶解氧、生化需氧量、化学需氧量、总有机碳)、含氮化合物、油类污染物、酚类污染物、氰化物、重金属

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