水文学

水文学复习资料整理绪论＆第一章地球上水的性质与分布1·水文学：是研究地球上水的性质、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·地理水文：研究侧重于弄清地球上水体运动变化的自然规律、总体演化趋势；注意开展与其它自然地理因素之间相互影响的综合研究；区域因素决定了各水体的区域差异性。

地理水文研究具有宏观性、综合性及区域性三大特点。

3·水文学的发展阶段及其特征（一）萌芽时期（1400年以前）——定性描述阶段特点：开始了原始观测，水文现象的定性描述及经验积累（二）奠基时期（1400～1900年）——水文科学体系形成阶段特点：水文现象由概念性描述进入定量的表达，水文理论逐渐形成（三）应用水文学的兴起阶段（1900～1950年）特点：水文观测理论体系进一步成熟，应用水文学兴起。

（四）现代水文学时期（1950年后）特点：引进遥感、电算等新技术、新方法，重点开展水资源及人类活动水文效应的研究，分支学科不断派生，研究方法趋向综合。

4·水文现象的特点：（1）时间变化上的周期性和随机性；（2）地区分布上的相似性和特殊性。

5·随着水温的升降，水分子的变化一随着水温的升高，水分子聚合体不断减少，而单水分子不断增多，当水温高于100摄氏度呈气态时，水主要由单水分子组成二随着水温的降低，水分子聚合体不断增多，而单水分子不断减少，当水温到达0摄氏度结冰时，单水分子为零，而强力缔合结构的三水分子增多，因三水分子结构特性，使液态水变成固态冰时，体积膨胀10%若冰变成液态水时，体积减小10%。

三水温在3.98，摄氏度时，结合紧密的二水分子最多，所以此时水的密度最大，比重为1。

6·液态水“闪动簇团“理论的优点能更好地概括液态水的特异结构性能7·海水的热量收支受何因素的影响8·海水温度分布的特点1）三大洋海水温度的水平分布三大洋表面年平均水温约为17.4℃，其中太平洋最高，达19.1℃；印度洋17.0℃；大西洋16.9℃。

三大洋表面年平均水温的分布特点是：北半球高于南半球，在南北纬0°—30°之间以印度洋水温最高，在南北纬50°—60°之间大西洋水温相差悬殊。

形成上述特点的原因：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，所以水温最高。

2）世界大洋表面水温分布的总趋势水温从低纬向高纬递减；在南北回归线之间的热带海区水温最高；大洋东西两侧，水温分布有明显差异；在寒暖流交汇处等温线特别密集，水温水平梯度很大；夏季大洋表面水温普遍高于冬季，而水温的水平梯度则冬季大于夏季。

大洋表面水温分布的这些特点，主要是由太阳辐射和洋流性质所决定的。

3）海水温度的垂直分布从海面向海底呈不均匀递减的趋势。

在南北纬40°之间，海水垂直结构可分两层，即表层暖水对流层（一般深度达600—1000 米）和深层冷水平流层。

表层暖水对流层的最上一层（约0—100 米）受气候影响明显，紊动混合强烈，对流旺盛，水温垂直分布均匀，垂直梯度极小，故称为表层扰动层。

在此层下部与冷水之间形成9·湖泊水温分布的特点1、水温的分布导致湖水温度分布差异的原因，一是水气界面上增温与冷却作用，一是湖泊、水库水内部紊动、对流的混合作用。

水温的垂直分布常用水温垂直梯度表示：Q z = - C r D z ¶ t /¶ z当水温梯度成负值时，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；当水温垂直梯度成正值时，水温不高于4℃。

这种水温的垂直分布，称为逆温层。

当湖温上下层一致，水温垂直梯度等于零时，呈同温状态。

当湖泊出现正温层时，在湖面以下一定深度常常形成温跃层。

10·天然水化学成分的主要组成天然水中各种物质按性质通常分为三大类：1）悬浮物质——粒径大于100 纳米（10-7 米）的物质颗粒，在水中呈悬浮状态，例如泥沙、粘土、藻类、细菌等不溶物质。

悬浮物的存在使天然水有颜色、变浑浊或产生异味。

有的细菌可致病。

2）胶体物质——粒径为100—1 纳米的多分子聚合体，为水中的胶体物质。

其中无机胶体主要是次生粘土矿物和各种含水氧化物；有机胶体主要是腐殖酸。

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，包括各种盐类、气体和某些有机化合物。

天然水中的八大离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+Cl-、HCO3-、SO42-、CO32 –微量元素：Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I 等重金属、稀有金属、卤素和放射性元素等；溶解的气体：O2、CO2、N2，特殊条件下也有H2S、CH4 等。

11·天然水的分类1）按水化学成分分类按照水中各种主要离子成分的相对含量等指标，以公式（库尔洛夫式）的形式来表示水的基本化学性质。

2）按矿化度分类天然水按矿化度分类表（g/l ）3）按主要离子成分比例分类（1）地表水分类——阿列金分类法首先按占优势的阴离子将天然水分为三类：重碳酸盐类（C）、硫酸盐类（S）、氯化物类（Cl）；其次，对每一类天然水按占多数的阳离子分为钙质（Ca）、镁质（Mg）、钠质（Na）三组；然后，在每一组内又按各种离子摩尔的比例关系，分为四个水型：Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型。

Ⅰ型：［HCO3-］＞［Ca2++Mg2+］。

低矿化水Ⅱ型：［HCO3-］＜［Ca2++Mg2+］＜[HCO3-+SO42-）。

低矿化和中等矿化水Ⅲ型：［HCO3-+SO42-］＜［Ca2++Mg2+］或[Cl-]＞[Na+]。

高矿化度水Ⅳ型：［HCO3-］=0。

Ⅳ型水是酸性水，pH＜4.5按照这个分类系统，共划出27个天然水类型。

例如，CCa Ⅱ表示重碳酸盐类、钙组、Ⅱ型水。

天然水化学分类表（阿列金分类法）（2）地下水化学分类（C.A.舒卡列夫分类法）舒卡列夫分类法是以地下水中最常见的6种离子，即HCO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、Na+为基础，以含量相当于氢离子摩尔的百分数超过25％的离子进行组合，可以有49个编号的化学类型。

在实际应用中，很少用其编号，常使用类型的命名，即根据含量相当于氢离子摩尔的百分数超过25％的离子，按先阴离子后阳离子，由含量高到低的顺序依次排列，组成水的化学类型如HCO3•SO4～Na•Mg型水、HCO3～Na、Ca型水等舒卡列夫地下水化学分类表如HCO3•12·海水的化学特征.海水的盐度（1）定义：海水盐度是指单位质量海水中所含溶解物质的质量。

常用符号表示“S”。

海水盐度的测定方法：先测定海水的电导比，便可查出盐度。

海水的电导率K=f (S, T, P)，当T、P不变时，S=g (K)。

电导比K15 ：在温度为15℃、压强为一个标准大气压下，海水样品的电导率与氯化钾标准溶液（32.4356g/kg）的电导率之比。

（3）海洋表面盐度的分布2）海洋表面盐度的分布特征世界大洋的平均盐度是34.69×10-3 ，一般在33—37×10-3之间。

海洋表面盐度分布的总趋势是从亚热带海区向高、低纬递减，并形成鞍形。

赤道附近，普遍为低盐度海区；南北纬20°—30°的信风带海域，出现高盐度中心；西风带，盐度逐渐降低到34×10-3 以下；极地海域，盐度在33×10-3 以下。

13·湖水化学特征1.湖水的矿化度有差异按照矿化度，分为淡水湖（＜1 克/升）、微咸水湖（1—24.7 克/升）、咸水湖（24.7—35 克/升）、盐湖（＞35 克/升）湖水与海水在化学成分上的差异，主要体现在湖水主要离子之间，无一定比例关系2.湖中生物作用强烈3.湖水交替缓慢，深水湖有分层性随着水深的增加，溶解氧的含量降低，CO2 的含量增加第二章陆地表面水的组成与运动14.分析说明水循环基本过程，循环的动力与循环现象的本质。

A水循环：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，不断发生相态转换和周而复始运动的过程。

B水循环的基本过程：水汽蒸发、水气输送、凝结降水、水分入渗、地表地下径流。

C水循环机理：①水循环服从与质量守恒定律。

即整个循环过程保持着连续性，既无开始，也无结尾。

②太阳辐射与重力作用，是水循环的基本动力。

③水循环广及整个水圈，岩石圈及生物圈。

④全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统。

⑤地球上的水分在交替循环过程中，总是溶解水携带着某些物质一起运动，诸如溶于中的各种化学元素，气体以及泥沙等固体杂质等。

15．试绘制陆地水文循环的层次结构p42图，说明水循环分类依据以及内在差别。

A大循环发生于全球海洋与陆地之间的水分交换过程，与广及全球，叫做大循环，又叫外循环。

特点是，在循环过程中，水分通过蒸发与降水两大环节，在空中与海洋，空中与陆地之间进行的垂直交换，同时，又以水气输送和径流的形式进行横向交换。

交换过程中，海面上的年蒸发量大于降水量，陆地上情况正好相反，降水大于蒸发；在横向交换的过程中，海洋上空间陆地输送的水汽要与陆地上空间海洋回送的水汽，两者之差称为海洋的有效水气输送。

正是这部分有效的水气输送，在陆地上转化为地表及地下径流，最后回流入海，在海陆之间维持水量的相对平衡。

B小循环，是指发生在海洋与大气之间，火陆地与大气之间的水分交换过程。

小循环又叫内部循环，前者有可叫海洋小循环，后者又叫陆地小循环。

陆地小循环的情况比较复杂，并且内部存在明显的差异。

从水汽来源看，有陆地自身蒸发的水汽，也有来自海洋输送的水汽，并且地区分布不均匀，一半规律是距海越远，水汽含量愈少，因而水循环强度具有子海洋想内陆深处逐步递减的趋势，如果地区内部的植被条件好，出水比较丰富，那么自身蒸发的水汽量比较多，有利于降水的形成，因而可促进地区小循环。

陆地小循环课进一步区分为大陆外流区小循环和内流区小循环，其外流区小循环除自身垂直水分交换外，还有多余的水量，以地表径流及地下水径流的方式输向海洋，高空中必然有等量的水分从海洋送向陆地，所以还存在与海洋之间的横向水分交换。

而陆地上的内流去，其多年降平均降水量等于蒸发量，自成一个独立的水循环系统，地面上并不直接和海洋相沟通，水分交换以垂直向为主，仅借助于大气循环运动，在高空与外界之间，进行一定量的水气输送和交换过程。

16.试述水量平衡与水循环的内在关系以及水量平衡的研究意义。

A水量平衡：所谓水量平衡，是指任意选择的区域（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区域内的蓄水变化量。