水文学原理必背知识点.docx

绪论一、水文学简史英文 Hydrology，来源于拉丁语，“水的学问”经受了四个进展时期：1. 萌芽期〔公元 1600 年之前〕2. 奠基时期〔公元 1600-1900 年〕3. 实践时期〔1900-1950 年〕4. 现代化时期〔1950 年- 〕 一、水文现象的根本特点1. 时程变化上的周期性与随机性 2.空间变化上的相像性与特别性二、水文现象的争论方法规律成因分析法以质量守恒、能量(动量)守恒等定理为根底，提醒水文现象运动变化的机理、数理统计法水文现象具有随机性，从而以概率理论为根底，争论水文现象特征值的统计规律地理综合法水文现象具有地区性，从而通过建立地区阅历公式、绘制各种特征值等值线图， 提醒水文特征值的地区规律水文循环水文循环的缘由〔外因、内因〕水的不断蒸发、输送、分散、降落、产流、汇流的往复循环过程大循环和小循环大循环：海洋→大气→大陆→海洋〔纵向+横向〕 小循环：海洋→大气→海洋〔海洋小循环〕大陆→大气→大陆〔内陆小循环〕水文循环的规律1) 海洋的蒸发量多于降水量；2) 大陆的降水量多于蒸发量；3) 大陆外流区输入水汽量与输出水量根本平衡；4) 大陆内流区降水量与蒸发量根本相等。

水文循环的作用和意义1、调整气候；2、塑造了地球外表；3、形成了巨大的水利资源；4、 形成一切水文现象水资源问题Ø 缘由1) 水资源量时空分布不均匀；2) 水资源分布与人口、耕地分布不相适应；3) 水环境污染；4) 水资源铺张Ø 对策1) 时间和空间上的合理调配；2) 乐观开展水污染防治；3) 节约用水9流域和水系分水线：使雨水分别集合到两条不同的河流，起着分水作用的地形，是流域的边界限流 域：集合地面水和地下水由分水线所包围的区域河网密度 流域单元面积内干支流长度流域的地形起伏特征1. 河流的落差和比降2. 流域平均坡度3. 流域面积～高程曲线流域自然地理及下垫面状况1. 流域地理位置2. 流域的土壤岩石性质和地质构造3. 流域植被率4. 流域湖泊率、沼泽率降水水分以各种形式从大气到达地面统称降水包括雨、雪、露、霜、冰雹等降雨的类型一、按降雨的成因分类1. 气旋雨——随着气旋或低压过境而产生的雨2. 对流雨地面受热升温，下层空气膨胀上升和上层空气形成对流运动下层暖湿空气上升到高空遇冷分散形成降雨多发生在夏季午后，强度大、面积小、历时短3. 地形雨暖湿气团在运动过程中遇山岭障碍时，在沿山坡上升过程中渐渐变冷分散成雨。

地形雨多在迎风坡上4. 台风雨由热带海洋上的风暴带到大陆的雨灾难性天气，常发生在浙、闽、粤、台湾等沿海省份二 按降雨强度及过程特征分类1. 暴雨——历时短、强度大、掩盖面积不大气象方面规定：日降雨量> 50mm ——暴雨；日降雨量>100mm ——大暴雨； 日降雨量>200mm ——特大暴雨主要影响小流域洪水2. 暴雨型霪雨——历时较长、强度变化大影响区域洪水3. 霪雨——历时很长、强度小、掩盖面积大影响大流域洪水冷锋雨：冷暖气团相遇时，冷燥气团楔入到暖湿气团之下，使暖湿气团上升冷却而产生降雨依据移动速度可分为缓行冷锋和急型冷锋1) 缓行冷锋的降水与暖锋相像；2) 急行冷锋移动较快，坡度较大，约为 1:70，故降水范围小、雨强大、历时短气团——物理属性水平分布比较均匀的大范围空气团峰面——两种性质不同的气团之间狭窄而倾斜的过渡带峰在空间是倾斜的，且向冷空气一侧倾斜暖锋雨：冷暖气团相遇时，暖湿气团推动锋面对冷气团一侧移动峰后暖空气一方面向冷空气方向推动，同时又沿锋面缓慢上升，在上升过程中冷却而产生降雨因暖锋坡度很小，一般为 1:150，故暖锋雨降雨面积大、雨强小、历时长降水要素 降水量、降水历时和时间、降水强度、降水面积常用的区域(或流域)平均降水量计算方法有：1. 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2. 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，且精度较好缺点是在各场降雨中把雨量站权重视为固定，与实际状况不完全全都3. 等雨量线法适用于面积大、站点密的流域理论上较完善，但每次降雨都必需绘制等雨量线，并计算权重，工作量大4 距离平方倒数法土壤水一、土壤水分作用力分子力土壤颗粒外表的分子和离子对水分的吸力毛管力在未布满水的毛管孔隙中，因存在液体弯月面的外表张力，形成毛管力，作用于土壤水重力二、土壤水分的存在形式吸湿水土粒分子从空气中吸附的水分约几个分子厚度，为紧束缚水，与水文现象关系不大薄膜水吸湿水外面，土粒剩余分子力所吸持的水分为受束缚水毛管水a) 支持毛管水——地下水面以上受毛管力支持而存在于土壤孔隙中的水分b) 毛管悬着水——受毛管力支持而悬吊于土壤孔隙中的水分重力水土壤中在重力作用下能自由移动的水分a) 渗透自由重力水超过田间持水量的渗入水分b) 支持重力水自由重力支持毛管水——受地下水支持而存在于毛管孔隙 之中的连续水体，能传递静水压力相对不透水层支持重力水——由于土层中存在相对不透水层，渗透水因交界面临时饱和而产生的能在重力作用下流淌的水分。

三、土壤水分常数最大吸湿量—饱和空气中，土壤能吸附的最大水汽量最大分子持水量——土粒分子力所结合的最大水重量凋萎含水量——植物无法从土壤中吸取水分，开头永久凋萎时的土壤含水率毛管断裂含水量——毛管悬着水的连续状态开头断裂时的土壤含水率田间持水量——土壤中保持最大毛管悬着水时的土壤含水率饱和含水量——土壤中全部孔隙都布满水时的土壤含水率土水势的构成1) 基模势——在未饱和土壤中，由于分子力和毛管力的作用而使土壤水具有的势， 称为基模势基模势为负值2) 压力势——在饱和或消灭地面积水的土壤中，自由水面下的土壤水由于静水压力的作用而具有的势，称为压力势压力势为正值3) 重力势——由于重力作用而使土壤水具有的势，称为重力势重力势的值与参照基面有关下渗下渗的物理过程依据水分所受作用力及运动特征，枯燥土壤在充分供水条件下的下渗分三阶段：渗润阶段：主要受分子力作用，入渗水成为薄膜水，当土壤含水量到达最大分子持水量时完毕渗漏阶段：主要受毛管力、重力作用，入渗水主要成为毛管水，当土壤含水量到达饱和含水量时完毕渗透阶段：受重力作用，入渗水成为自由重力水向下渗出饱和下渗理论根本假定1. 半无限土柱，初始土壤含水量分布均匀。

2. 地面积水深hp；3. 下渗锋面以上是饱和的，q =qS，K=KS；4. 下渗锋面以下为初始土壤含水量，吸力hS非饱和下渗理论1. 无视重力；2. 供水充分、外表无积水；3. 均质半无限土柱，初始土壤含水量分布均匀下渗的影响因素影响因素总的可归纳为供水和下渗力量两个方面下渗力量方面(1) 土壤的机械物理性质，水分物理性质；(2) 下垫面条件、地形地貌； (3)人类活动供水方面(1) 降水性质蒸发与散发土壤蒸发过程mq> q 田，E=E整个土层水分输送通畅，供水充分，按蒸发力量蒸发，蒸发量大而稳定q

综合起来， 影响因素包括：（1） 气象条件〔日照、温度、湿度、风速等〕；（2） 流域内土壤含水量；（3） 流域内土壤、植被分布；（4） 地形、地貌 流域总蒸发规律(1) q> q，E=E 〔注: q

包气带水分的增长包气带水分的增长来源于上界面的降水(或浇灌)和下界面的地下水补给在自然状况下，地下水的补给一般处于均衡状态故上界面降水是主要缘由水分沿垂向的增长可由下渗理论描述增长量等于累积下渗量包气带水分的消退包气带水分的消退是由于上界面的蒸散发和下界面的内排水补给其中内排水只有当包气带存在自由重力水时才消灭，故上界面蒸散发是主要缘由水分沿垂向的消退可承受三层蒸发模式计算消退量等于蒸发量包气带对降水的再安排作用1. 包气带地面对降雨的再安排作用降雨到达地面以后， 一局部消耗于植物截留、蒸发、填洼等损失，剩下局部被分成两局部：超过地面下渗力量(容量)局部留在地表，其余局部渗入地下安排的结果是将雨水分为地面和地下两个局部即：当雨强小于下渗力量时，降雨全部渗入地下2 土层对下渗水量的再安排作用下渗水量(F)一局部以蒸发形式逸出地面(E)剩余局部又被分成“土壤蓄存” 和“径流”两个局部蓄存局部是指水分运动中为维持土壤含水量等于或小于田间持水量所需的下渗水分层次土壤是指土壤物理及水分物理性质存在明显差异的均质土层一般可概括为两种典型层理：（1） 上层粗下层细一层具有较高水力传导度的粗质地土壤，位于具有较低水力传导度的细质地土壤之上。

当供水时，易在交界面形成积水，并渐渐向上上升，产生压力水头，在土层存在肯定坡度时可产生侧向水流2） 上层细下层粗一层具有较低水力传导度的细质地土壤，位于具有较低水力传导度的粗质地土壤之上交界面上不产生积水传统观念与实际现象之间的冲突如：i