水文学复习题 2

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环境水文学定义：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的相互关系的科学。

水文循环定义、主要环节、基本过程、成因：(1) 水文循环定义（water circulation)

地球上或某一区域内，在太阳辐射和重力的作用，水分通过蒸发、水汽输送、降水、入渗、径流等过程不断变化、迁移的现象。（2）水循环基本过程地球上的水在太阳辐射作用下，不断从水面、陆面和植物表面蒸发，化为水汽上升到高空，然后被气流带到其他地区，在适当的条件下凝结，又以降水的形式降落到地面。到达地面的水，一部分渗入地下成为地下水、一部分形成地面径流流入江河归入海洋，还有一部分又重新回到空气中。其中，渗入到地面的水，一部分被蒸发、一部分最终也流入海洋。（3）水循环的成因的内因：水的三态变化—水是地表条件下唯一能实现三态变化的物质外因：1太阳蒸发，使水蒸发。2，地球引力，使水降落，并向低处汇流。（4）水分循环机理：①水循环服从质量守恒定律—热量、势能。

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，并深入到大气圈、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，溶解且携带某些物质运动。

3 水循环类型：大循环、小循环、大陆外流区小循环与内流区水循环。（1）大循环：发生在全球海洋和陆地之间的水分交换过程-外循环。特点：以蒸发与降水两环节水分在空中与海洋、陆地进行垂向交换，以水气输送与径流进行横向交换海洋——云、大气——陆地——海洋（2) 小循环：发生在海洋和大气之间、或陆地和大气之间的水分交换过程-内循环。海洋与大气-海洋小循环—只有海面的蒸发与降雨两环节：海洋——云、大气——海洋，陆地——云、大气——陆地（3）陆地-大气-陆地小循环中可分为：—大陆外流区小循环：除有自身垂向的水分交换，还有多余水量以地表径流及地下径流的方式输向海洋，存在于海洋间的横向水分交换—大陆内流区小循环：地面上不直接与海洋沟通，水分交换以垂向为主，自称为一个独立的循环系统。

5 影响水分循环的因素：自然地理因素1）降水类型2）蒸发3）地貌人类社会因素。

1 水量平衡原理，水文学所依据基本原理:由物质不灭定律而导出的水量平衡原理。可简要表述如下：对任一区域，任一时段内：来水量＝出水量＋区域蓄水变量

或者说：收入的水量与支出水量之间的差额必等于其蓄水量的变化。

3 水量平衡与水循环关系，水量平衡是质量守恒原理在水循环过程中的具体体现，也是地球上水循环能持续不断下去的基本前提。

1.3 蒸发1 蒸发的概念及意义：蒸发：是水由液态或固态转变成汽态，逸入大气中的过程。也是海洋与陆地上的水返回大气唯一途径。蒸发既是水交换过程，也是热量交换过程。它的实际蒸发量与降水量是相等的。那里的地面上没有河流，连干枯的小河沟也没有。

2 蒸发的物理机制

根据蒸发面的不同分为水面蒸发、土壤蒸发和植物散发。

土壤蒸发和植物散发合称陆面蒸发。流域（区域）上各部分蒸发和散发的总和，称为流域（区域）总蒸发。

植物散发是植物根系从土壤等吸收的水分，通过叶面、枝干蒸发到大气中的一种生理过程。它不仅是物理过程，也是植物的生理过程。

3 影响蒸发的因素：供水条件、动力学和热力学条件。

土壤特性和土壤含水量的影响主要体现在：土壤蒸发，植物散发

4 蒸发量的计算

蒸发量计算途径：一是采用一定的仪器和某种手段进行直接测定；

二是根据典型资料建立地区经验公式，进行估算；

三是通过成因分析建立理论公式，进行计算。

确定水面蒸发量的(1) 器测法：（2）经验公式法（3）热量平衡法

1 降水概念:降水主要指降雨和降雪，其它形式还有露、霜、雹等，水分以各种形式从大气到达地面统称为降水。

2 降水的基本要素降水（总）量、降水历时与降水时间、降水强度（或雨强）、降水面积。降水强度：单位时间内降水量。以mm/min或mm/h4.

降水特征的表示方法：降水过程线、降水累积曲线、等降水量线（等雨量线）、强度-历时曲线、平均深度-面积曲线、雨深-面积-历时曲线。

算术平均法：方法简便，适于流域面积不大，地形起伏不大，雨量站分布较均匀的流域；泰森多边形法：方法较简便，精度也较好，适用于雨量站点分布不均匀的流域，缺点是各雨量站权重在各次降雨中视为定位；

等雨量线法：适用于地形变化较大，区域内雨量站足够多，能结合地形变化绘出等雨量线的流域。但要足够数量的雨量站，每次降雨都须绘制等雨量线图，工作量大，实际应用不多。

4 影响降水的因素

地理位置气旋台风途径及其它因素影响地形条件影响、森林对降水的影响、水体的影响、人类活动的影响

5 可能最大降水的概念和计算方法

系指在现代的地理环境和气候条件下，特定的区域在特定的时段内，可能发生的最大降水量一般采用半经验半理论的水温与气象相结合的模型计算PMP。

1.5 下渗1 土壤水

包气带和饱水带、土壤水定义把存在于包气带中的水称土壤水。

土壤水的存在形式：吸湿水、薄膜水、毛管水、重力水

土壤含水量和水分常数：最大吸湿量、最大分子持水量、凋萎系数、毛管断裂含水量

土壤含水量（含水率）又称土壤湿度，表示一定量的土壤中所含水分的数量。

Ｂ最大分子持水量:由土粒分子力所结合的水分的最大量。是薄膜水厚度达最大值的水量。

2 下渗的物理过程

下渗三个基本阶段和垂向分布特征可划分为3个阶段：1、渗润阶段2、渗漏阶段3、渗透阶段下渗的垂向分布1、饱和带2、过渡带，4、湿润带，

下渗率（下渗率f（下渗强度）单位面积单位时间内渗入土壤中的水量称下渗率或下渗强度（ｆ）。单位：mm/分; mm/小时）、下渗能力（下渗能力fp（下渗容量）充分供水条件下的下渗率。）

4 影响下渗的因素：土壤特性的影响：降水特性的影响流域植被、地形条件的影响、人类活动的影响

1.6 径流

径流：指流域的降水，由地面与地下汇入河网，流出流域出口断面的水流，称为径流。

径流组成地面径流、地下径流及壤中流（表层流）、基流

流量Q（单位时间内通过某一断面的水量（m3/s）。

2 径流的形成过程

流域降雨阶段、流域蓄渗阶段、坡地产流和漫流阶段河槽集流阶段

3 影响径流的因素

气候因素流域下垫面因素、人类活动的影响

1 流域产流机制:。

超渗地面径流产流机制；壤中产流机制；浅层地下径流产流机制；饱和地面径流产流机制

2 流域产流方式

超渗产流方式；饱和产流方式

超渗产流与饱和产流的区别：

①超渗产流决定于雨强，与降雨量关系不大。饱和产流决定于降水量，与雨强关系不大。

②湿润地区以饱和产流为主，干旱地区以超渗产流为主。

相关分析1简直线相关（一元线性回归）2复直线相关（多元线性回归）

1．图解法2．分析法

1河流基本概念：地表水在重力的作用下，沿着陆地表面上的线形凹地流动，并汇集于各级河槽上称为河流。

水系，河流沿途接纳很多支流，形成复杂的干支流网络系统。

面向下游，左边的河岸称为左岸，右边的河岸称为右岸

分水岭（当地形向两侧倾斜，使雨水分别汇集到两条河流中去，这一起着分水作用的脊线称为分水线或分水岭。）、流域，它是分水线所包围的区域，地面分水线与地下分水线分别构成地面集水区和地下集水区。（闭合流域，流域的地面、地下水的分水线重合时，称闭合流域。、非闭合流域流域地面、地下分水线不重合时，即本流域与邻近流域有水量交换则称非闭合流域。）

2 河系特征：

水系形状羽状水系平行水系混合状水系

河长从河口到河源，沿河道溪线量得的距离为河长，单位为km。

河网密度单位流域面积内干、支流的总长度称河网密度。可用下式计算：

河网密度＝干、支流总长度/流域面积

河网密度表示一个地区河网的疏密程度。它是流域中径流发展的标志之一。

河网密度越大，流域被洪水切割程度越大，径流汇集较快；

河网密度小，径流汇集慢，流域排水不良。

河网密度越大，排水能力越强。我国东南部的水乡，河网密度远高于北方地区。

3流域特征：

几何特征：流域面积，流域形状流域长度流域平均宽度，流域不对称系数，

地形特征：流域平均宽度流域平均坡度面积高程曲线

流域分水线和出流断面所包围的面积称流域面积

流域的轴长流域长度

流域的平均宽度是指流域面积与流域长度的比值

流域的不对称系数是表示流域左右岸面积分布的不对称程度。

河流水情要素：水位、流量、流速、水化学、泥沙、水温、冰情。

水位，指水体的自由水面高出某一基面以上的高程。

基面，河流某处的水面高程，它以一定的零点做为起算的标准，此标准称为基面。

水位过程线水位随时间变化的曲线。以时间为横坐标，水位为纵坐标。

流量单位时间内流经某一过水断面的水量，通常用Q表示，单位m3/s。

水化学（矿化度、硬度）河水中溶解质的含量。

硬度是指水中含钙和镁盐的含量。

冰情（凌汛）我国境内四分之一以上地的河流，每年冬季都出现不同程度的冰情。

一般用初冰日、终冰日、冰期日数、封冻、解冻日数、冰盖厚度描述冰情。

封冰和解冻则在很大程度上受河流水力条件影响。

入冬以后当气温下降至0℃以下，河水开始结冰，到第二年春季随气温升高开始解冻。

一般分三个时期：

结冰期

从河水开始结冰到形成稳定冰盖为止。

封冰期

河面结冰后，如果气温继续下降，冰面不断扩大，直至全河被冰层覆盖，称为封冻或封冰。解冰期

自冰盖破裂，开始流冰，到全部融化为止。

凌汛

在河流解冻时，如果河流由低纬度流向高纬度，上游解冻早，下游解冻晚，向下游移动的冰块就可能由于下游河道多弯或狭窄而堆积起来，形成冰块。

冰堤上游，水位抬高。这种现象称为凌汛。

4.3 河流补给类型也称河流水源。河流补给有雨水、冰雪融水、湖水、沼泽水和地下水补给等多种形式。最终的来源是降水。

（1）雨水补给

一般以夏秋季两季为主。

雨水是大多数河流的补给源。

热带、亚热带和温带的河流多由雨水补给。

雨季到来，河流进入汛期。

2）冰雪融水补给

主要存在于夏季。

在我国分布于西北以及青藏高原地区。

（3）湖泊湿地水补给

湖泊和沼泽对河流径流有明显的调节作用，因此由湖泊和沼泽补给的河流具有水量变化缓慢，变化幅度较小的特点。

3）地下水补给

以地下水补给为主的河流水量的年内分配和年际变化都十分均匀。

（4）季节性积雪融水补给

主要发生在春季。

这类补给的特点具有连续性和时间性，比雨水补给河流的水量变化来得平缓。

在高山和高原地带，河流水源还具有明显的地带性。在我国主要分布于东北地区。

正常年径流量的计算方法

有长期资料时的计算根据我国河流的特点和资料条件，一般具有二三十年以上可作为有长期资料处理。有短期资料时的计算。无资料时的推求：

流域产流、汇流计算：等值线图法、水文比拟法、径流系数法、水文查勘法

4.6 河流系统与环境系统的相互关系

河流是所在流域内自然地理要素综合作用的产物。

其中其主导作用是气候条件。

一方面开展着河流的分布；另一方面，制约着水源的补给形式及其比列。

河流对自然地理环境也有显著影响。

河流是地球水分循环的重要路径，热量和矿物质也随水分一起输送。

河流既是山地景观的创造者，又是大小冲积平原的奠基者，还是内陆与海洋盆地中盐类的积累者。

第6章地下水水文系统

1 地下水的形成条件

地质条件（1）岩石性质2）地质构造

自然地理条件

（1）气候（2）地形（或地貌)（3）水文条件—主要指水力联系

人类活动（1）对水质影响（2）对储量影响

2 岩石空隙特征、

岩石的水理性质

岩石与水有关的性质称为岩石的水理性质。

它对地下水的储量和移动性等具有重要的制约作用。

容水性：容水度给水性: 给水度: 持水性持水度透水性

地下水运动形式：1.非饱和岩层空隙中的运动2.饱和岩层中的运动

运动规律1 线性渗透定律 2 非线性渗透定律 3 渗透系数的测定

4 地下水的物理性质

温度：颜色：透明度：气味：味道：比重：导电性放射性

硫化氢----翠绿含镁的水----天蓝色含锰化物的水---暗红色氧化铁----暗黄含腐殖质的水---暗黄褐色

5 地下水的化学性质

地下水的化学成分：

化学成分主要成分常见成分

离子成分阳离子Na+ K+ Ca2+ Mg 2+ ；H+ NH4 2- Fe 2+ Fe 3+ Mn 2+ 阴离子Cl,CO3,HCO3SO42-；OH- NO 2- NO 3- CO3 2-

SiO3 2- PO4 2-

胶体物质Fe2O3 ；AL2O3 H2SiO3

气体成分N2, O2,CO2,H2S；CH4 Rn

地下水的化学性质：酸碱度：硬度：总矿化度：

测定

通常是把水加热到105~110℃，使水全部蒸发干，剩下的残余物的重量即为水的总矿化度（即每升中含干涸残余物的克数）。

常用水化学分析成果表示方法：

离子毫克数表示法（PPM）

离子毫克当量数表示法

以离子在水中的当量数表示。

离子毫克当量百分数表示法

库尔洛夫表示法

地下水的化学分类：CA舒卡列夫分类法

地下水含有下列六种主要组分的量来划分的：Cl-,SO42-,HCO3-,Na+,Mg2+,Ca2+。

六种组分的配合,可以将水分成49级.

按照总矿化度又可将每一级划分成四组:A组—含盐量小于1.5克/升；B组—由1.5到10克/升；C组—由10到40克/升；D组—大于40克/升。