河流与流域

Pc Po E c E o 或
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第二节
河流与流域
一、河流 （一）河流的形成与分段 地面径流长期侵蚀地面，冲成沟壑，形成溪流，最 后汇集成河流。 河谷、河槽或河床。 上游、下游、左岸、右岸。 分段：沿水流方向，自高向低可分为河源、上游 、中游、下游和河口五段。 外流河、内流河或内陆河。
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（二）河流的基本特征 1. 河流的长度 自河源沿主河道至河口的距离称为河长（km）。 2. 河流的断面： 横断面 中泓线 纵断面
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3. 河道纵比降：
任意河段两端（水面或 水底）的高差△h称为落差 ，单位河长的落差称为河 道纵比降。
水面比降、河底比降
(h0 h1 )l1 (h1 h2 )l 2 ... (hn 1 hn )l n 2h0 L J L2
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四、降水量观测
（一）器测法 1. 雨量器
分辨率0.1mm。 两段制观测，即每 日8时及20时各观测 一次。雨季增加观 测段次。 每日8时至次日8 时降水量为当日降 水量。
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2. 自计式 （1）虹吸式
分辨率：0.1mm 降雨强度适用 范围： 0.01～4.0mm/min
（一）土壤水分存在形式： 1. 吸湿水 2. 薄膜水 3. 毛管水
（1）支持毛管水（毛管上升水）
（2）毛管悬着水
4.重力水
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（二）土壤含水量和水分常数
1. 土壤含水量（率） 一定量的土壤中所含水分的数量（mm）。 土壤重量含水率、土壤容积含水率 2. 土壤水分常数
（1）最大吸湿量 （2）最大分子持水量 （3）凋萎含水量（凋萎系数） （4）毛管断裂含水量 （5）田间持水量 （6）饱和含水量
（扇状流域、羽状流域）
流域平均高度和平均坡度 流域自然地理特征
（位置、气候、下垫面）
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第三节
形式：
降水
雨、雪、霰、雹、露、霜等
特征要素：
降水量（mm) 降水历时(min，h，d) 降水强度(mm/h，mm/d) 降水面积(km2) 暴雨中心
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与降水有关的气象因素 降水发生在大气中的对流层，对流层是地球大气 中最底的一层。
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二、地球上的水量平衡
水量平衡原理：在水文循环过程中，对任一区域 、任一时段进入水量与输出水量之差额必等于其蓄水 量的变化量。 水量平衡方程：
I O S
I、O——给定时段内输入、输出该地区的总水量
△S——时段内区域蓄水量的变化量，可正可负。
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若以地球的整个大陆作为研究范围，其水量平衡方程为：
对流层的特点：
1. 气温随高度的增加而降低
2. 具有强烈的上升和下降的气流 3. 受地表差异影响，对流层温度、湿度水平分布 不均匀。
对流层又可分三部分：下层（地面-1.5km）
中层（1.5km-6km） 上层（6km-对流层顶部）
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对流层中与降水有关的主要气象因素有：
气温、气压、风、湿度、云、蒸发
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大循环：海陆之间的水分交换过程，又称为外循环。 小循环：海洋上蒸发的水汽在海洋上空凝结后，以降水 的形式落到海洋里，或陆地上的水经蒸发凝结又降落 到陆地上，又称为内循环。前者称为海洋小循环，后 者称为陆地小循环。 水文循环是地球上最重要、最活跃的物质循环之一 。正是由于自然界的水文循环，才形成永无终止千变 万化的水文现象。 水文循环也是水资源具有再生性的原因。
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（三）土壤水分分布特征
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三、下渗 （一）下渗的物理过程
1. 渗湿阶段
分子力作用，土壤颗粒吸收成薄膜水。 非饱 和水 流
Pc R Ec Sc
若以海洋为研究对象，其水量平衡方程为：
Po R Eo So
△Sc——大陆在研究时段内蓄水量的变化量
△So——海洋在研究时段内蓄水量的变化量
对多年平均情况， △Sc 、△So 趋于零。所以：
Pc R E c
合并得：
Po R E o
PE
全球多年平均 降水量等于多 年平均蒸发量， 为1130mm
工程水文学
武汉大学水利水电学院
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第二章

水文循环与径流形成
第一节
水文循环与水量平衡
一、自然界的水文循环 地球上以液态、固态和气态的形式分布于海洋、陆地 、大气和生物机体中的水体构成了地球上的水圈。 水圈中的各种水体通过不断蒸发、水汽输送、凝结 降落、下渗、地面和地下径流的往复循环过程，称为水 文循环。 水文循环的范围贯穿整个水圈，向上延伸到10km左 右，下至地表以下平均1km深处。
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（2）翻斗式
分辨率：0.1mm 降雨强度适用 范围： 4.0mm/min以内 （3）称重式 记录降水时全部降 水的重量。优点在于能 够记录雪、冰雹及雨雪 混合降水。
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（二）雷达探测
气象雷达是利用云、雨、雪等对无 线电波的反射现象来发现目标的。 有效范围：40～200km。
（三）气象卫星云图
降水的形成与分类
（一）降水的形成 水汽、上升运动和冷却凝结三因素 （二）降水的分类
1. 对流雨
降雨强度大，历时短、雨区较小
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地形雨
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锋面雨
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气旋雨
（1）温带气旋雨
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（2）热带气旋雨
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影响我国降水（暴雨）的主要天气系统
高空槽 锋面气旋 低涡 切变线 静止锋 锋区与降雨 副热带高压 热带风暴（台风）
极轨卫星 地球静止卫星：可见光云图
红外云图
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第四节
土壤水、下渗与地下水
陆地上的三种水体：
地表水、土壤水、地下水
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一、包气带和饱和带 包气带：土壤颗粒、水分、空气三相系统 饱和带：土壤颗粒、水分二相系统
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二、土壤水
包气带中的水称为土壤水。水分变化剧烈，是 水分通道，联系降雨、下渗、蒸发与径流的纽带。
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二、水系及河流地 貌定律 斯特拉勒河流分 级法： 河流地貌定律： 河数律 河长律 面积律 河流比降律
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流域
（一）流域 汇集地面水和地下水的区域 即分水线所包围的区域
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（二）流域基本特征 流域面积（F，km2） 河网密度（∑L/F，km/km2） 流域长度（L）和平均宽度（M） 流域形状系数（M/L）