水文学复习资料

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1、水循环的动力条件是太阳辐射和地心引力。水循环的表现形式：降水，蒸发，渗流，径流。 水文现象的基本特性：周期性，随机性，相似性，特殊性。水文现象的研究方法：成因分析法，数理统计法，地理综合法。为什么说谁是用之不竭，取之不尽的？（必须在循环周期内才是）为什么人类的生产和生活用水主要依赖河流水、淡水湖泊水和浅层地下水？因为更替周期短，循环快。（水资源循环再生性原理）什么是丰水年？（P75%）水文年？ 一般是按照洪、枯水期在一年内的周期变化特点来划分的，它的开始时间是枯水 期结束（汛期开始）之日。（枯水期-丰水期）不把土壤空隙体积充满水的叫包气带，充满水的叫饱和带。狭义水资源：指在一定时期内，能被人类

2、直接或间接开发利用的那一部分动态水体。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.利用的广泛性和不可替代性；4.利与害的两重性。河流分5段：河源，上游，中游，下游，河口。流域形状系数X：流域平均宽度与长度之比。X=B/L超渗雨：当降雨强度大于入渗强度时，按下渗能力入渗，超出下渗的雨水称为超渗雨；径流：流域内，自降雨开始到水流汇集到流域出口断面的整个物理过程，包括：产流和汇流过程；径流的表示方法：W:径流总量。：流量 R：径流深 M：径流模数a:径流 系数径流模数（M）：流域出口断面流量与流域面积之比称为径流模数，单位：L/（s.km2）径流系数:某一时段的径流深与

3、相应时段内流域平均降雨深度之比，记为 （1）.汇流：坡地汇流。（1坡面漫流，2壤中流，3.地下径流（基流）和河网汇流。净雨量=产流量水源成分：地面径流，壤中流，地下径流。另一个：超渗坡面流，饱和坡面流，壤中流， 地下径流。蓄满，超渗产流的区别及计算方法。全球海洋为研究对象：P + R - E =AS对年平均状态：a s 0可得:P + R = E即：在多年平均状态下，整个海洋海降水量加上入海径流量与海面水蒸发量处于动态平海衡状态。a.陆地水量平衡方程式：外流区水量平衡方程:P - E - R - R =AS多年平均：AS = 0外外地下地表 外R =R地下* R地表 ME 外-R=0P、E、R

4、 、R 、AS 外分别为外流区任意时段内降水量、蒸发量、入海的地下 外 外 地下 地表 外径流量、地表径流量及蓄水量。b.内流区水量平衡方程：-P = E内 内将上述的外流区水量平衡方程与内流区水量平衡方程结合起来就是构成陆地系统的水 量 平衡方程，即简化后得：P外 + P（ E 外 + &内）=R一 4 - 5=R全球水量平衡方程 海洋：p+R=匕 陆地：P - R = E 陆陆则全球水量平衡方程为：P + P = e+E即：海洋和陆地的多年平均降水量等于海洋和陆地多年平均蒸发量。P全球=E全球 注意：全球总水量不变，不等于各种水体之间相对数量亦恒定不变。三-降水形成的三个条件：形成降水，必

5、须具备三个条件：1）大量的暖湿空气源源不断地输入雨区；2）地面空气强烈上升的机制；3）冷却凝结；即地面暖湿空气-抬升冷却-凝结为大量的云滴-降落成雨。降雨的基本要素：1）降雨量：指一定时间段内降落在某一面积上的总水量；2）降雨历时：指一场降水自始至终所经历的时间；3）降雨时间：指对应于某一降水而言的；4）降雨强度：指单位时间内的降水量；5）降雨面积：降雨量的获得？流域平均降雨量计算方法:算术平均法（适用于面积不大，地形起伏不大，站点较多且布设 较均匀的流域，计算简便。不能利用流域附近的雨量资料），泰森多边形法（适用于降雨分 布不均，站点较少，面积不大的流域。在确定各站的权重后也很简便，且精度较

6、好。缺点 是在各场降雨中把雨量站权重视为固定，与实际情况不完全一致），等雨量线法（适用于面 积大、站点密的流域。理论上较完善，但每次降雨都必须绘制等雨量线，并计算权重，工 作量大；对短历时降水量，由于空间分布不均，插补站降水量与附近站降水量之间的相关 关系较差，从等雨量线图上内插效果较好），距离平方倒数法（网格法）（改进了站与站之 间的雨量呈线性变化的假设，整个计算过程比较复杂，但便于用计算机处理） 泰森多边形法（面积加权平均法）：雨量X权重降水量累积曲线：以横坐标为时间，以降雨开始到该时刻的累积降雨量为纵坐标汇成的曲 线。i=p/t12 13 14 15 16 17 18 19时间五.包气带

7、：地面以下潜水面以上的地带，也称非饱和带。是大气水和地表水同地下水发 生联系并进行水分交换的地带；三相系统：土壤颗粒、水分和气体；饱水带：在地下水面以下，土壤处于饱和含水状态，是土壤颗粒与水分的二相系固态水：冬季土壤冻结时存在 气态水：存在于土壤、空气中受土粒分子引力吸湿水薄膜水受毛管力作用毛管悬着水支持毛管水受重力作用自由重力水支持重力水按运动形态划分:土壤水重力水吸湿水薄膜水毛管上升水一毛管悬着水土壤重量含水率=干土重实际水重X100%土壤容积含水率:水分容积土壤容积X100%=土壤含水量（重量%） x 土壤容重土壤水分常数:（在形态上它包括吸湿水、膜状水和毛管悬着水）1）吸湿系数：吸湿水

8、达到最大时的土壤含水率。2）最大分子持水量：薄膜水达到最大时的土壤含水率。3）凋萎系数：作物产生永久凋萎时的土壤含水率。4）田间持水量：毛管悬着水达到最大时的土壤含水率。5）毛管断裂含水量：毛管悬着水的连续状态开始断裂时的含水量。6）饱和含水量：所有土壤孔隙都被水所充满时的土壤含水率。土壤水势的组成：基质势（基膜势W以），溶质势（W,），压力势（映），重力势（Wg）, 温度势（W ）mStJ饱和土壤水：w =0非饱和土壤水:W0溶质势（k ） 0总土水势:W =W +W +W +W +Wg m p s t分析一般土壤水运动时，溶质势和温度势可以忽略。w =W +W +W g m p非饱和土壤中

9、：重力势和基质势W =W +W g m饱和土壤中：重力势和压力势w =W +W土壤水分特征曲线:土壤水分特征曲线表示土壤水的能量和数量之间的关系，是研究土壤水 分的保持和运动所用到的反映土壤水分基本特性的曲线。土壤水分特征曲线:课件滞后现象：课件土壤水流动的基本方程：一、土壤水流连续方程沿X轴方向流入和流出单元体的质量差为：（伽工一 y 丞 pvx + * Az=-华心心在&时间内，流入与流出这个单元体的总质量差为：-竺受+警 +写坚忑&在&时间内，单元体内液体质量的变化量为：3伽&a t-普+零+泌y =亲gy二、饱和土壤水流动的达西定律饱和土壤渗透系数可认为是常数，而非饱和土壤的渗透系数（

10、导水率）是土水势或 含水量的函数，它随着含水量的减小而降低。土壤物理特性在空间各个方向都相同时，称为均质土壤，否则，称为非均质土壤。各向同性：各向异性：土壤水运移包气带与含水量有关，饱和带为常数。V=KI=KH/L六. 下渗（一）下渗过程的阶段划分：依据：在分子力，毛管力和重力的综合作用下的综合平衡过程。1湿润阶段：降水初期，若土壤干燥，下渗水主要受分子力的作用，被土壤吸附一吸湿 水一薄膜水。当土壤含水量达到最大分子持水量时，开始向下一阶段过渡。2渗漏阶段：随着土壤含水量的不断增大，分子力逐渐被毛管力所取代，水在孔隙中 做不稳定流动，并逐渐充填土壤孔隙，直到基本达到饱和。3渗透阶段：在土壤孔隙

11、被水充满达到饱和状态时，水分主要受重力作用呈稳定流动。 渗漏：湿润阶段+渗漏阶段（非饱和水流运动）；渗透：饱和水流运动；湿润阶段和渗漏阶段是不稳定的，渗透阶段是稳定的。下渗水的垂向分布：1饱和带：位于土壤表层，持续供水达到饱和（H1.5cm）；2过渡带：位于饱和带之下，含水量随土壤深度的增加而急剧减小，形成一个过渡带（H5cm）；3水分传递带：位于过渡带之下，其特点含水量沿垂直均匀分布； 作用力主要是重力；在均质土中，下渗率接近于一个常数；4湿润带：水分传递带之下，是含水量随深度迅速递减的水分带。湿 润带的末端成为湿润锋，锋面两边的含水量突变，锋面是上部湿土与下部干土的界面。下渗能力：又称下渗

12、容量，指充分供水条件下的下渗率；天然情况下的入渗：1下渗与雨强的关系1）当 匕f ，入渗过程受入渗能力制约，（A线所示）；（土壤入渗能力控制）2）当i了f ，下渗过程受降 水过程制约，（B线所示）；（供水控制） 3）当f f，刚开始降雨 全部渗入土壤，随降雨时间的延长，入渗率逐渐减小，（按曲线C，D）；七. 蒸发与散发水面蒸发 按蒸发面的性质! 土壤蒸发植物蒸散按供水情况充分供水条件下的蒸发非充分供水条件下的蒸发水面蒸发（充分供水条件）土壤蒸发（非充分供水条件）饱和时是充分供水蒸发。水面蒸发量的观测与估算1. 直接测定；（器测法）2. 间接测定：（经验公式法，热量平衡法，彭曼综合法）水面蒸发是

13、指在自然条件下，水面的水分从液态转化为气态而逸出水面的物理过程，因此， 水面蒸发总是充分供水蒸发。土壤蒸发是土壤中所含水分以水汽的形式进去大气的现象， 土壤蒸发过程是土壤失去水分的过程或干化过程。土壤蒸发视土壤含水量大小可以是充分 供水蒸发，也可是非充分供水蒸发。水面蒸发用蒸发器或蒸发池测得折算系数。流域蒸发：水面蒸发和陆面蒸发（土壤蒸发，植物蒸发）土壤蒸发的过程在供水不足的条件下，土壤蒸发实际上是土壤失去水分干化的过程。分为如下三阶段:1. 定常蒸发率阶段2. 蒸发率下降阶段3. 蒸发率微弱阶段蒸发量分布规律？降雨受地形影响：主要是通过气流的屏障与抬升作用对降水的强度和时空分布产生影响。 一

14、般情况下迎风坡降水量大，背风坡降水量小。地形对降水的影响程度决定于地面坡降、 气流特征以及地表高程的变化等因素。不同地区的水汽含量不同，降水量随高程的递增率 差异很大。（1）超渗产流模式R=f（p,i,W,E）（2）蓄满产流模式R=f（p,W,E）蓄满产流面积的发展特点1）首先发生于含水量大已达到饱和的相对不大的面积上；2）饱和面积在降雨期间不断扩大；3）面积的发展与坡度有关系；4）面积的发展与前期土壤湿润程度，地下水埋藏深度有关；超渗产流面积的发展特点1）流域中各处的产流是随机的；2）产流面积的发展与雨强关系密切；3）很难全流域产流；超渗产流情况下产流面积的变化特点：a. 随降雨历时的增长，

15、产流面积时大时小；b. 产流面积的大小与降雨时段流域蓄水量及降雨强度有关；蓄满产流面积变化的特点a.随着降雨量的增加，产流面积随之增加；b产流面积的变化与雨强无关；超渗产流的计算：1）若， f，则r = 0,R = 0, AW = iAt1 p ,1s ,1s ,112）若if，则r = i - f ,R = r At,AW = f At1 p ,1s ,11p ,1 s ,1s ,11p ,1我国水资源的基本情况1.水资源总量居世界第六，但人均、亩均水量较少；2,水资源空间分布不均;3. 水量年内、年际分布不均匀；4水土流失和泥沙淤积严重；5防止过量开采地下水；6水资源污染日趋严重。地下水的超采：水浑（泥沙，污染）过量开采地下水会带来哪些负面的影响？等流时线：把流域内汇流时间相等的各点连接成的线。等流时面积：相邻两条等流时线间的面积。