水文学全套课件
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水文学原理 ppt课件
量或一次降雨的降雨量点绘在各自测站的位置上，然后按降雨 量相同的原则连成光滑曲线。
第一节 降水要素及其时空变化表示方法
第一节 降水要素及其时空变化表示方法
4、降雨空间变化的表示
a 等雨量线的做法类似于地形图等高线的做法。 b 等雨量线所表示的降水分布与实际降水分布的符合程度取决于：
（1）雨量站位置 （2）雨量站数目
分别对不同历时的等雨 量线图点绘降雨深与面 积关系曲线，得到一组 以历时为参变数的降雨 深与面积关系线。
第二节 降雨的分类及影响降雨的因素
影响降雨的因素 降雨分类 降水成因
第二节 降雨的分类及影响降雨的因素
1、降水成因
水汽、上升运动和冷却凝结（凝结核）是形成降水的三个因素。
降雨
聚集
凝结核
冷却 大气中水汽
第四章 降 水 (Precipitation)
本章主要内容
降水要素及其时空变化表示方法
(Precipitation elements & Temporal and spatial variation)
降雨类型及其影响因素
(Types of rainfall and Affecting factors)
时间 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00
累积降雨 0
11.5 60.0 77.0 78.5 80.7
时段降雨 0
11.5 48.5 17.0 1.5 2.2
历时
1 2 3 4 5 6
累积降雨
48.5 65.5 77.0 78.5 80.7 80.7
雨强
48.5 32.8 25.7 19.6 16.1 13.4
区域（流域）平均降雨量计算方法
第一节 降水要素及其时空变化表示方法
第一节 降水要素及其时空变化表示方法
4、降雨空间变化的表示
a 等雨量线的做法类似于地形图等高线的做法。 b 等雨量线所表示的降水分布与实际降水分布的符合程度取决于：
（1）雨量站位置 （2）雨量站数目
分别对不同历时的等雨 量线图点绘降雨深与面 积关系曲线，得到一组 以历时为参变数的降雨 深与面积关系线。
第二节 降雨的分类及影响降雨的因素
影响降雨的因素 降雨分类 降水成因
第二节 降雨的分类及影响降雨的因素
1、降水成因
水汽、上升运动和冷却凝结（凝结核）是形成降水的三个因素。
降雨
聚集
凝结核
冷却 大气中水汽
第四章 降 水 (Precipitation)
本章主要内容
降水要素及其时空变化表示方法
(Precipitation elements & Temporal and spatial variation)
降雨类型及其影响因素
(Types of rainfall and Affecting factors)
时间 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00
累积降雨 0
11.5 60.0 77.0 78.5 80.7
时段降雨 0
11.5 48.5 17.0 1.5 2.2
历时
1 2 3 4 5 6
累积降雨
48.5 65.5 77.0 78.5 80.7 80.7
雨强
48.5 32.8 25.7 19.6 16.1 13.4
区域（流域）平均降雨量计算方法
水文地质学基础共40页PPT课件
某地潜水等水位线图（平面）
河
河
流
流
由于潜水在重力作用下由高处向低处流动，一般情况下，潜水面不水平，是一个向排泄区微微倾斜的曲面 。 该曲面往往与地表面一致，但起伏比较平缓 。 潜水面首先受地表水文网密度和切割深度的控制。 在地形切割强烈地区，地下水补给河水，潜水面向河道倾斜；在河流的下游，河床往往高于地面，河水位高于潜水位，河水补给潜水，则潜水面向河流外侧倾斜。 潜水面形状还受含水层岩性及过水断面大小影响 含水介质透水性越强，其中潜水水面越缓；介质透水性越差，潜水面越陡。在均质的介质中，当潜水流经较大的过水断面时，其水力坡度变缓。
3.3 地下水分类
孔隙水
裂隙水
岩溶水
包气带
上层滞水
上层滞水
上层滞水
潜水
孔隙潜水
裂隙潜水
岩溶潜水
承压水
孔隙承压水
裂隙承压水
岩溶承压水
上层滞水(a) 、潜水(b)、承压水(c)
a
b
c
一、潜水与潜水含水层概念 潜水：饱水带中第一个具有自由表面的稳定含水层中的水。 自由表面—没有隔水顶板或只有局部隔水顶板，与大气直接相通，除大气压强外不受其它任何附加压强。 稳定—具有一定的空间连续性（范围），以与上层滞水区分。 潜水含水层：赋存潜水的岩层。 建筑房屋时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏（潜水）
3.1 包气带与饱水带
3.2 含水层 隔水层 弱透水层
一、基本概念 饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而进行的划分： 含水层（Aquifer）： 是能够透过并给出相当数量水的岩层—各类砂土，砂岩等 隔水层（Aquifuge)： 不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层——裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密） 弱透水层（Aquitard）： 渗透性很差，给出的水量微不足道，但在较大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的岩层——各种粘土，泥质粉砂岩、砂质页岩
桥涵水文课件汇总全套ppt完整版课件最全教学教程整套课件全书电子教案
似性； 水文现象在时间变化和空间分布上存在着尺度性。
2、桥涵水文的研究方法
水文信息、数学方法与水文物理相结合的方法 桥涵水文的研究基础是基于对所研究问题的认识程度
和对与之关联的水文信息资料的掌握程度，选择适当的数 学方法以定量解决所研究的桥涵水文问题。
从系统观点看，桥涵水文研究可视为一种系统，系统 输入就是对水文问题的认识和有关的水文信息的掌握，系 统转换就是合适的数学方法，系统输出就是桥涵水文研究 的结果和结论。
不利。K=1，河道顺直。
1.1 河流
1.1.3 河流特征
（3）河流的横断面：
即过水断面，指垂直于主 流方向，横切河道，河底线与 水面线所包围的平面。
输水能力 减速分布
比降 流量
流量和泥沙的计算
1.1 河流
1.1.3 河流特征
（4）河流的横比降：
河流沿横断面方向的水面坡 度，称为横比降。
A 弯曲河段中的
表示方法的相互转化：
R W Q•t M •t 1000A 1000A 106
2.4 我国河流流量的补给
河流根据补给水量的来源可以分为多种类型的河流。
雨源类河流
01
雪源类河流
02
雨雪源类河流
03
湖泊与沼泽水补给
类河流
05
地下水补给类河流
04
人工补给类河流
06
第三节、 河川的泥沙运动
3.1 河川泥沙及其特性
4 峡谷河段，河床狭窄，河岸陡峭、中、枯水河槽无明显区别。
1.1 河流
1.1.4 河流的平面形态特征
1 中泓线与河道中线一般不重合；
平 原
2
河谷开阔，有时河槽高出地面，靠两侧堤防束水；
区 河
2、桥涵水文的研究方法
水文信息、数学方法与水文物理相结合的方法 桥涵水文的研究基础是基于对所研究问题的认识程度
和对与之关联的水文信息资料的掌握程度，选择适当的数 学方法以定量解决所研究的桥涵水文问题。
从系统观点看，桥涵水文研究可视为一种系统，系统 输入就是对水文问题的认识和有关的水文信息的掌握，系 统转换就是合适的数学方法，系统输出就是桥涵水文研究 的结果和结论。
不利。K=1，河道顺直。
1.1 河流
1.1.3 河流特征
（3）河流的横断面：
即过水断面，指垂直于主 流方向，横切河道，河底线与 水面线所包围的平面。
输水能力 减速分布
比降 流量
流量和泥沙的计算
1.1 河流
1.1.3 河流特征
（4）河流的横比降：
河流沿横断面方向的水面坡 度，称为横比降。
A 弯曲河段中的
表示方法的相互转化：
R W Q•t M •t 1000A 1000A 106
2.4 我国河流流量的补给
河流根据补给水量的来源可以分为多种类型的河流。
雨源类河流
01
雪源类河流
02
雨雪源类河流
03
湖泊与沼泽水补给
类河流
05
地下水补给类河流
04
人工补给类河流
06
第三节、 河川的泥沙运动
3.1 河川泥沙及其特性
4 峡谷河段，河床狭窄，河岸陡峭、中、枯水河槽无明显区别。
1.1 河流
1.1.4 河流的平面形态特征
1 中泓线与河道中线一般不重合；
平 原
2
河谷开阔，有时河槽高出地面，靠两侧堤防束水；
区 河
《水文学原理》课件
水文学在水利工程中的应用
水利工程规划
水文学为水利工程提供基础数据 ，如流域的径流量、水位、流速 等，帮助规划者评估工程对流域
水文环境的影响。
洪水预测与管理
水文学通过分析历史洪水数据， 预测未来洪水趋势，为洪水预警
和防洪减灾提供科学依据。
水资源评价与开发
水文学研究流域的水资源量、分 布和变化规律，为水资源评价、 开发利用和保护提供重要依据。
意义
水循环是地球上水圈和大气圈相互作用的产物，是地球上水的重要运动和循环过 程，对地球表面的气候、生态系统和人类生活等方面都有重要影响。
水循环的环节与过程
环节
水循环包括蒸发、降水、径流等环节 。
过程
水从海洋蒸发后形成水汽，通过气流 输送到陆地，在陆地形成降水，再通 过地表径流和地下水等方式回到海洋 ，完成一个循环。
水文学观测的现代技术
遥感技术
利用卫星或飞机搭载的 遥感设备，对大面积水 体进行快速、准确的观
测。
自动监测技术
利用传感器、数据采集 器等设备，对水体各项
参数进行实时监测。
GIS技术
利用地理信息系统，对 水文学数据进行空间分
析和管理。
数学模型
利用数学模型模拟水文 学过程，预测水文学变
化趋势。
水文学观测数据的处理与分析
河流、湖泊、地下水等水体类型与特征
河流
地下水
河流是流动的水体，由雨水、融雪等 补给，具有水位、流量、流速等特征 ，是水循环的重要环节。
地下水是储存在地下的水体，主要由 降水、地表水渗透形成，具有水位、 水质、储量等特征，是重要的水资源 之一。
湖泊
湖泊是静止的水体，主要由河流、地 下水等补给，具有水深、水质、湖岸 线长度等特征，对周边生态环境有重 要影响。
水文学课件 第1章绪论
1.5.2主要内容 主要内容
(1)水文循环及地表径流形成及调查、分析和计算 水文循环及地表径流形成及调查、 水文循环及地表径流形成及调查 的基本知识 (2)地表水形成、分布和运动规律 地表水形成、 地表水形成 (3)地下水资源及其基本特征及计算评价的方法 地下水资源及其基本特征及计算评价的方法 (4)各种水体的水质组成和评价 各种水体的水质组成和评价 (5)有关水资源开发利用以及科学管理的基本知识、 有关水资源开发利用以及科学管理的基本知识、 有关水资源开发利用以及科学管理的基本知识 内容和措施
(2)水源污染严重 水质型缺水”突出 水源污染严重,“水质型缺水 水源污染严重 水质型缺水”
据卫生学家估计,目前世界上有 人口患病是由水污染引起 据卫生学家估计 目前世界上有1/4人口患病是由水污染引起 目前世界上有 发展中国家每年 万人死于饮用不洁净的水,占所有发展 的.发展中国家每年有2500万人死于饮用不洁净的水 占所有发展 发展中国家每年有 中国家死亡人数的1/3. 中国家死亡人数的
沙颖河(5月 沙颖河 月)
2.2我国水资源概况 2.2我国水资源概况
2.2.1 我国水资源基本国情
1.5 水文与水资源学的任务与内容
1.5.1 主要任务
（1）使学生全面深入了解水资源形成、分布特征、 ）使学生全面深入了解水资源形成、分布特征、 开发利用状况, 开发利用状况 （2）系统学习地表水和地下水资源形成规律 掌握 ）系统学习地表水和地下水资源形成规律,掌握 水资源评价的基本方法以及管理水资源的基本知识
在水资源学发展的过程中,水文学的内容一直贯穿 在水资源学发展的过程中 水文学的内容一直贯穿 在水资源学的始终,是水资源学的基础 是水资源学的基础. 在水资源学的始终 是水资源学的基础 水文学通过模拟和预报自然界中水量和水质的变 化及发展动态,为开发利用水资源 为开发利用水资源,控制洪水和保护水 化及发展动态 为开发利用水资源 控制洪水和保护水 环境等方面的水利建设提供科学依据. 环境等方面的水利建设提供科学依据
水文学基础知识ppt课件
❖ 地形作用一般使山的迎风面的降水 量大，而背风面降水量减少。
19
第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
3）锋面雨:
由于不同性质的气团相遇所形成的雨称 为锋面雨。
• 气团：
物理属性（物理属性主要是温度、湿度、 大气静力稳定度等物理量）在水平方向差异很 小的空气质点群体。其水平范围可达几百万平 方公里，铅直厚度可达几公里至十几公里。
14
第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
（3）降雨的分类及其特性
按气流上升运动的原因，常把降雨分成四种 类型：
• 对流雨 • 地形雨 • 锋面雨 • 气旋雨
15
第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
4
第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
水循环示意图
5
第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
水循环的外因： 太阳辐射能和地球引力的存在
急行冷锋：
冷锋运移速度较快，使得暖湿气团产生剧烈的上升 运动，锋面坡度较陡，介于1/40~1/80（41～820）。
急行冷锋雨 特点：
• 降雨在锋线附近， 降雨强度大
• 历时短、雨区窄
急行冷锋雨示意图
19
第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
3）锋面雨:
由于不同性质的气团相遇所形成的雨称 为锋面雨。
• 气团：
物理属性（物理属性主要是温度、湿度、 大气静力稳定度等物理量）在水平方向差异很 小的空气质点群体。其水平范围可达几百万平 方公里，铅直厚度可达几公里至十几公里。
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第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
（3）降雨的分类及其特性
按气流上升运动的原因，常把降雨分成四种 类型：
• 对流雨 • 地形雨 • 锋面雨 • 气旋雨
15
第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
4
第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
水循环示意图
5
第一讲
水文水资源基础 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
水循环的外因： 太阳辐射能和地球引力的存在
急行冷锋：
冷锋运移速度较快，使得暖湿气团产生剧烈的上升 运动，锋面坡度较陡，介于1/40~1/80（41～820）。
急行冷锋雨 特点：
• 降雨在锋线附近， 降雨强度大
• 历时短、雨区窄
急行冷锋雨示意图
水文学与水文地质学(ppt 122页)
2019/10/23
18
§1—4 水文现象的特性
1、水文现象时程变化的
周期性 随机性
的对立统一
2、水文现象地区分布的
相似性 特殊性
的对立统一
2019/10/23
19
§1—5 水文学的研究方法
成因分析法
数理统计法
地理综合法
2019/10/23
20
第二章 水文学的一般
概念与水文测验
2019/10/23
长江南京附近八卦洲 分汊型河段
2019/10/23
顺直型河段
29
2、河流横断面
有单式断面 和复式断面
（1）横断面 —— 与水流方向正交的断面
1>基本河槽 —— 枯水期水主流槽通或过枯的水部河分槽
2>洪水河槽 —— 洪水期被洪河水漫淹滩没或的河部滩分
2019/10/23
30
图2—3河流横断面图示
2019/10/23
可在适当比例
的地图上量得
2019/10/23
33
计算：
s z1 z2 l
其中：Ｚ１、Ｚ２ ——若为河面高程差，则 s 为 河面比降 ； 若为河底高程差，则 s 为 河底比降。
如果一条河流各段比降不同，一般 可用分段计算法，求得平均比降。
2019/10/23
34
（1）*纵比降计算式：
6—31式 （p186）
特点
断面变大， 流速骤减，极易形成沙洲
或三角洲。
2019/10/23
46
五、分水线及流域 1、有关概念：
流域 —— 指河流的集水区域。凡降落在该流域的 水最终都将汇入该条河流中。
分水线 —— 即流域四周的边界线。地势最高 点的连线。
水文学原理(全套课件上158P)
第三节 水文学的分支学科 (Major Branch Subjects of Hydrology) 1 、按理论或应用可分为：
2、按水体可分为：
3、按应用的对象可分为：
4、按水文学的研究方法分类：
第四节 水文学的研究方法
(Methodologies on Hydrology)
多学科交叉的研究途径 (Interdisciplinary appoach)
第一阶段：十九世纪
1856年，Darcy定律－渗流运动定律
1871年，圣维南(St. Venant)方程组 （明渠缓变不稳定流运动规律）
第二阶段：二十世纪初至五六十年代
1914年，Hazen，水文频率计算 1932年，Sherman，提出了单位线 1935年，Horton，产流量计算 1938年，MaCarthy ，提出Muskingum法
水文学是地球物理科学的一个分支 水文学又是水利工程科学的重要组成部分
水文学又具有社会科学性 水文学是水利工程科学的重要组 成部分（技术科学）
水文学是水资源开发利用的理论 基础（社会科学）
第二节 水文学发展的动力
(Driving force for the Development of hydrology)
研究地球系统中水的运动、循环和时空 分布规律，水的自然和社会属性、经济属性 ，水与生态环境相互关系（作用）以及在水 旱灾害防治、水资源合理开发利用和水环境 保护中的应用的科学称为水文学。
2、水文学的研究内容(Research fields of Hydrology)
揭示地球系统中水的运动规律、水的 循环机理和水的时空分布特点
实验途径(Experimental approach) 流域水文模拟(Hydrological Modelling) 确定性与随机性研究方法的结合 (Combination of deterministic and stochastic approaches)
水文学原理课件(第一章)
第一章绪论(Introduction)本章主要内容1水文学的研究对象2水文学的发展动力3水文学的分支学科4本课程内容及学习方法水是人类生活必需品，同样也是社会生产资料人类社会因水而得以延续，无水就会消亡；水是地球系统中的水圈、大气圈、岩石圈、生物圈和人类圈相互联系的桥梁，是多种物质交换的载体。
大气圈洪水与干旱水圈岩石圈人类圈生物圈地质灾害水资源生态环境AerosphereBiospherelithosphere AnthroposphereHydrosphere水问题的出现(60年代初)人口的快速增长起因工、农业的迅速发展人类活动的加剧引发的水问题水资源的量和质都不能满足需求水多、水少、水脏以及由水而引发的地质灾害问题水资源的短缺是人类今天面对的重要问题之一，它影响着数以百万计人的生计水问题已成为世界关注的问题水资源短缺及水环境恶化是全球性的大问题，据世行预测，按现有的耗水模式及速率，至2025年全球2/3的人将生活在水资源短缺之中。
世行为解决水资源、环境问题而投放到发展中国家的资金为每年700-800亿美元，全球需求量在未来15年内将增加2倍.✓联合国(UN) ---IHD(65-74)/IHP✓相关的国际或地区性的组织IAEA/UNDP/UNESCO✓非政府组织的广泛的关注Four major water issues in ChinaFloodsDroughtsSoil and water losses Water pollutionmorelessturbiddirty洪涝灾害频繁水多南京市(Nanjing)Floods水少水资源短缺突出Droughts2000年以来中国旱情实况时间涉及省市旱情2011长江中下游地区湖南、湖北、江西、江苏、安徽等地发生严重干旱2010西南五省旱灾云南、贵州、广西、重庆、四川5省（区、市）耕地受旱面积1.01亿亩，占全国的84%，作物受旱7907万亩，2088万人、1368万头大牲畜因旱饮水困难(分别占全国的80%、74%).2009我国多省遭遇严重干旱连续3个多月，华北、黄淮、西北、江淮等地15个省、市未见有效降水。
水文学原理课件
尼 罗 河 三 角 洲
这些特征是从上向下逐渐变化的。 上游的特点是：河谷呈“V”字形，河床多为基岩 或砾石；比降大；流速大；下切力强；流量小; 水位变幅大。 中游的特点是：河谷呈“U”字形；河床多为粗 砂；比降较缓；下切力不大而侧蚀显著；流量 较大；水位变幅较小。 下游的特点是：河谷宽广,呈“︶”形,河床多为细 砂或淤泥；比降很小；流速也很小；水流无侵 蚀力，淤积显著；流量大；水位变幅较小。
• • • • • • • u2为收入超过支出时的增量； w1为进入流域的地下径流量； z1为地表及土壤中凝结的水量； w2为由地下径流方式流出的水量； z2为雪面、土面、叶面、水面蒸发量; u1为支出超过收入时的减量； y为以地表径流方式流出的水量。
以上所有数值都用水深表示，则一条河流任意时段的水量 平衡方程式可写为： x=y+(z2-z1)+(w2-w1)+(u2-u1) 令 z=z2-z1; u=u2-u1; w=w2-w1。 u、w可正可负，则平 衡方程变为：x=y+z + u + w 当其它条件相同时，流域面积越大，w就越小，因此， 当计算大流域时，w可忽略，即公式变为： x=y+z + u 当计算一年的时： x=y+z + u年 ； 当计算多年水量平衡时： xo=yo+zo; xo为多年平均降水量， yo为正常径流量zo为正常蒸发量。 • 对于内陆流域，多年水量平衡式为: xo=zo, 即多年 平均降水量等于多年平均蒸发量。
三、河川径流
• （一）径流的形成和集流过程 径流的形成是一个连续的过程，但是可 以划分为几个不同的特征阶段。了解这些 阶段的特点，对于水文分析是重要的。
• 1.停蓄阶段 • 降水落到流域内一部分被植物截留，另一部分 被土壤吸收，然后经过下渗，进入土壤和岩石 孔隙中，形成地下水。所以降水初期不能立即 产生径流。降水进行到大于上述消耗时，便在 一些分散洼地停蓄起来。这种现象称为填洼。 停蓄于洼地的水也不能立即变为径流，所以这
水文学原理课件
水文学原理课件
目录 Contents
• 水文学概述 • 水文循环与水体 • 水文要素及其测量 • 水文学研究方法 • 水文学应用 • 未来水文学研究展望
01
水文学概述
水文学的定义与研究对象
定义
水文学是研究地球上水的起源、 分布、循环、物理化学性质及水 与环境相互关系的科学。
研究对象
包括大气水、地表水、地下水、 冰川、湖泊、河流、水库、土壤 水、近海水域和生物体内的水等 。
水资源调查与评价
通过水文监测、水文实验、水文计算等手段，对水资源的数量、质量、
时空分布等进行全面调查和评价，为水资源管理提供科学依据。
02 03
水资源规划与配置
根据社会经济发展需求、生态环境保护要求以及水资源条件，制定水资 源开发利用和保护的规划，合理配置和调度水资源，以满足生产、生活 和生态用水的需求。
水权与水市场管理
通过建立水权制度，明确水资源产权关系，规范水资源的取用、转让和 交易行为，发挥市场机制在水资源配置中的作用，促进水资源的节约、 保护和高效利用。
水利工程设计与建设
水利工程规划
根据河流流域的水文、地形地貌、 气候等自然条件以及社会经济状 况，进行水利工程的规划设计， 以满足防洪、灌溉、发电、供水
流向
流向是指水流的方向，可 以通过流向仪进行测量。
水温、水质、水深的测量
水温
水温是指水体的温度，可 以通过温度计进行测量。
水质
水质是指水体的物理、化 学和生物特性，可以通过 水质监测仪进行测量。
水深
水深是指水体的深度，可 以通过水深测量仪进行测 量。
04
水文学研究方法
实地调查法
总结词
实地调查法是水文学研究中最基础的方法之一，通过实地考察和测量获取第一手 数据。
目录 Contents
• 水文学概述 • 水文循环与水体 • 水文要素及其测量 • 水文学研究方法 • 水文学应用 • 未来水文学研究展望
01
水文学概述
水文学的定义与研究对象
定义
水文学是研究地球上水的起源、 分布、循环、物理化学性质及水 与环境相互关系的科学。
研究对象
包括大气水、地表水、地下水、 冰川、湖泊、河流、水库、土壤 水、近海水域和生物体内的水等 。
水资源调查与评价
通过水文监测、水文实验、水文计算等手段，对水资源的数量、质量、
时空分布等进行全面调查和评价，为水资源管理提供科学依据。
02 03
水资源规划与配置
根据社会经济发展需求、生态环境保护要求以及水资源条件，制定水资 源开发利用和保护的规划，合理配置和调度水资源，以满足生产、生活 和生态用水的需求。
水权与水市场管理
通过建立水权制度，明确水资源产权关系，规范水资源的取用、转让和 交易行为，发挥市场机制在水资源配置中的作用，促进水资源的节约、 保护和高效利用。
水利工程设计与建设
水利工程规划
根据河流流域的水文、地形地貌、 气候等自然条件以及社会经济状 况，进行水利工程的规划设计， 以满足防洪、灌溉、发电、供水
流向
流向是指水流的方向，可 以通过流向仪进行测量。
水温、水质、水深的测量
水温
水温是指水体的温度，可 以通过温度计进行测量。
水质
水质是指水体的物理、化 学和生物特性，可以通过 水质监测仪进行测量。
水深
水深是指水体的深度，可 以通过水深测量仪进行测 量。
04
水文学研究方法
实地调查法
总结词
实地调查法是水文学研究中最基础的方法之一，通过实地考察和测量获取第一手 数据。
水文学原理
3) Q(t), I(t) and u(0,t)三者矩之间的关系
原点矩：M1(Q) = M1(u) + M1(I ) 式中下“1”表示原点矩的阶数 中心矩：N (Q = N (u) + N (I) 式中下“2”表示中心矩的阶数 )
2 2 2
⎧ τ = M 1 (Q ) − M 1 ( I ) ⎪ ⇒ τ = M 1 (u ) ⎨ ⎪ M 1 (u ) = M 1 (Q ) − M 1 ( I ) ⎩
L ：拉普拉斯变换
令：A( p) = am D m +1 + am −1 D m + ⋅⋅⋅ + a0 D − 1 B( p) = bn D n +1 + bn −1 D n + ⋅⋅⋅ + b0 D + 1
A( p) L[u (0, t )] = − L[δ (t )] Q L 则有 B( p)
再取上式的逆拉普拉斯变换，得
• 状态路径 (State paths)：由各状态按流域汇流的物理顺序组成 的集合。
状态：水滴在流域上所处的空间位置，指某级坡面或某级河流。 对一个Ω=3级的流域，水滴可能取的路径为：
S1 : r1 → C1 → C2 → C3 → C4 S 2 : r1 → C1 → C3 → C4 S3 : r2 → C2 → C3 → C4 S 4 : r3 → C3 → C4
18
2-3 流域瞬时单位线和卷积公式
(Watershed instantaneous unit hydrograph and Convolution formula)
2)卷积公式(Convolution formula)
当I (t ) = δ (t ), Q(t ) = u (0, t )
水文学原理课堂PPT
土壤水 0.05%
大气水 0.04%
河 水 0.006%
第三节 地球系统中的水及水平衡（续）
水资源问题 原因 水资源量时空分布不均匀； 水资源分布与人口、耕地分布不相适应； 水环境污染； 水资源浪费。
对策 时间和空间上的合理调配； 积极开展水污染防治； 节约用水。
三、主要参考书 山坡水文学，刘新仁译 径流形成原理，芮孝芳编著 土壤和水—物理原理和过程，D·希勒尔著 华孟译 普通水文学，邓绶林编著 工程水文学，（美）林斯莱著 城市水文学，朱元甡、金光炎著
第一章 绪论
第一节 水文学的内容和任务 一、水文学的定义 研究水的科学，核心——水文循环。
广义水文学 按分布划分
二、按降雨强度及过程特征分类
暴雨——历时短、强度大、笼罩面积不大。 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。 暴雨型霪雨——历时较长、强度变化大。 影响区域洪水。 霪雨——历时很长、强度小、笼罩面积大。 影响大流域洪水。
第一章 绪 论
第二章 水文循环
第四章 降 水
第五章 土 壤 水
第六章 下 渗
第七章 蒸发与散发
第八章 产流机制
第十章 地表水流
第十一章 洪水演算
第十二章 流域产流
第十三章 流域汇流
第三章 流域和水系
课程介绍
一、水文学原理的主要内容 1. 各种水体的形成、演变； 2. 水体形成的成因、演变的规律； 3. 研究水体形成成因、演变规律的方法。 二、学习目的 1.掌握水文现象的基本规律和研究方法； 2.本课程为专业基础课，为后继课程的学习做准备。
第二章 水文循环
大气水 0.04%
河 水 0.006%
第三节 地球系统中的水及水平衡（续）
水资源问题 原因 水资源量时空分布不均匀； 水资源分布与人口、耕地分布不相适应； 水环境污染； 水资源浪费。
对策 时间和空间上的合理调配； 积极开展水污染防治； 节约用水。
三、主要参考书 山坡水文学，刘新仁译 径流形成原理，芮孝芳编著 土壤和水—物理原理和过程，D·希勒尔著 华孟译 普通水文学，邓绶林编著 工程水文学，（美）林斯莱著 城市水文学，朱元甡、金光炎著
第一章 绪论
第一节 水文学的内容和任务 一、水文学的定义 研究水的科学，核心——水文循环。
广义水文学 按分布划分
二、按降雨强度及过程特征分类
暴雨——历时短、强度大、笼罩面积不大。 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。 暴雨型霪雨——历时较长、强度变化大。 影响区域洪水。 霪雨——历时很长、强度小、笼罩面积大。 影响大流域洪水。
第一章 绪 论
第二章 水文循环
第四章 降 水
第五章 土 壤 水
第六章 下 渗
第七章 蒸发与散发
第八章 产流机制
第十章 地表水流
第十一章 洪水演算
第十二章 流域产流
第十三章 流域汇流
第三章 流域和水系
课程介绍
一、水文学原理的主要内容 1. 各种水体的形成、演变； 2. 水体形成的成因、演变的规律； 3. 研究水体形成成因、演变规律的方法。 二、学习目的 1.掌握水文现象的基本规律和研究方法； 2.本课程为专业基础课，为后继课程的学习做准备。
第二章 水文循环
水文学原理(全套课件上158P)
第二节 水文循环的现象及尺度(Water Cycle and its scales)
水文循环现象 水文循环的意义 水文循环的尺度
1、水文循环现象(Water cycle)
水在太阳能和大气运动的驱动下，不断地从水面、陆面和植物的茎叶面，通过蒸发或散 发，以水汽的形式进入大气圈。在适当的条件下，大气圈中的水汽可以凝结成水滴，小水 滴合并成大水滴，当凝结的水滴大到能克服空气阻力时，就在地球引力的作用下，以降水 的形式降落到地球表面。我们把水的这种既无明确的“开端”，也无明确的“终了”的永无 止的循环运动过程称为水文循环 。
1、水文循环现象(Water cycle)
Precipitation over land Water surface evaporation infiltration
Moisture from oceans to land
Plant transpiration Soil evaporation
Precipitation over oceans
水文学是地球物理科学的一个分支 水文学又是水利工程科学的重要组成部分 水文学又具有社会科学性
揭示水与生态的相互关系、污染物在 水中的迁移转化规律
研究在防灾、水资源利用、水环境保 护工程建设中必须的水文水利计算技 术
3、水文学的性质(Nature of Hydrology)
水文学是地球物理科学的一个分 支（自然科学）
第三阶段：二十世纪70年代 流域水文模型（Hydrological Mode) 水资源水文学 环境水文学
第四阶段：二十世纪80年代 全球尺度水文学（Global Scale Hydrology)
第五阶段：上世纪末本世纪初
生态水文学的兴起与发展
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1.5 水文现象的研究方法
以实际观测资料为依据，对水文现象进行分析研究。按不同目的要求， 水文学常用的分析方法可归纳为：成因分析法、数理统计法、地理综合法。 （1）成因分析法：由观测资料，从物理成因上研究水文变化规律， 只定性分析，在定量上不能满足工程设计要求。 （2）数理统计法：运用概率统计理论对长期观测的资料进行统计计 算，以寻求其规律性。 （3）地理综合法：由地区经验公式和等值线图分析，揭示水文现象 的地区分布规律。 小结：在解决实际问题时，上述三种方法常同时使用，它们是相辅相 成、互为补充。我国已初步形成一种具有自己特点的研究方法， 概括为“多种方法，综合分析，合理选定”的原则。
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(3) 运动形式 包括四种：降水、蒸发、渗流、径流等。
1) 降水(Precipitation)：
大气中水汽凝结后以液态水或固态水降落到地面的现象。 如雨、雪、露、霜、雹、霰等。
2) 蒸发(Evaporation)：
水分子从水面、冰雪面或其它含水物质表面以水汽形式逸 出的现象。包括截留蒸发、地面蒸发、叶面散发、水蒸发等。
3,051 4,507 2,902 2,838 2,830 2,132 1,913 1,897 1283
8,233
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世 界 前 10 名 水 资 源 占 有 国 家
各 地 区 人 均 水 资 源 量
Per Capita Water Resource (m3/person)
200,000
400,000
600,000
800,000
0
Iceland Guyana Suriname Congo P. N. Guinea Gabon Solomon Is. Canada New Zealand Norway World Ave. China
314,963 289,848 259,547 159,171 126,789 93,405 92,810 85,221 84787 6,859 2,186
永冻土底冰 湖泊淡水 土壤水
2.53%
0.03%
海洋水 湖泊咸水和地下咸水 淡水 冰川 地下淡水 其他淡水
大气水 沼泽水 河水 生物水
Natural Renewable Water Resource (km3)
10,000
2,000
4,000
6,000
8,000
0
Brazil Russia USA Canada Indonesia China Colombia Peru India Congo
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(3) 河网 ( Hydrographic Net )
构成脉络相通一个系统，称为河系或水系。 2.1.2 河长及弯曲系数 (1) 河长 ( River Length ) 1)定义 ：河流源头至河口或测站断面沿河槽中泓线或轴线 量取的距离。 中泓线? 深泓线?
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1.2 水文学的研究领域及发展
1.2.1 水文学的研究领域
(1) 水文学定义 研究水存在于地球上的大气层中和地球表面以及地壳内的
各种现象的发生和发展规律及其内在联系的学科。包括水体的
形成、循环和分布，水体的化学成分，生物、物理性质以及它 们对环境的效应等。 (2) 研究领域(分类) 水文学主要研究陆地表面的河流、湖泊、沼泽、冰川等， 以后逐渐扩展到地下水、土壤水、大气水和海洋水。
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1.3 水文学与给水排水工程专业的关系 1.3.1 给水工程
主要与取水工程有关： (1) 水量丰沛时： 了解水位、泥沙及冰凌情
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（2）水量不足时
以丰补欠，进行水量引取、蓄放和调节 大型的水量引取工程： 西安的黑河引水工程； 北京的东水西调； 引滦入津； 引黄保泉(黄河 济南) 引黄济青(黄河 青岛)
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4) 渗流(Seepage flow)： 和渗透两种现象。
水从地表渗入地下及在地下流动的现象。包括入渗
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1.1.2 水文循环 (1) 定义 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。
① 公元前239年的《吕氏春秋》 ；
② 2000年前建成的都江堰； ③ 公元527年的《水经注》
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2) 奠基时期(公元1400～1900年) 该时期，西欧的产业革命促进了水利事业的发展，在水文 观测方面，发明制造了雨量器、蒸发器、流速仪等，系统的水 文测验为水文定量计 算及预报奠定了坚实基础。 (2) 20世纪初至50年代，是应用水文学兴起阶段 进入20世纪，大规模的水利水电建设蓬勃发展，需要科学 的水文计算和水文预报，使应用水文学迅速发展起来。 ① 美国1900年J.A.塞登提出著名的塞登定律； ② 1924年H.A.福斯特建立了P-Ⅲ水文频率曲线计算方法； ③ 1932年L.R.K.谢尔曼提出单位线法 ④ 1935年G.T.麦卡锡建立了马斯京根河道洪水演算法。 这一时期我国水文学发展则比较落后。
(2) 分类
海洋 海洋 云、大气 陆地 1) 大循环：大区域（领域）内的循环，也称外循环。
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2) 小循环：小区域（领域）内的循环，也称内循环。
海洋 陆地
(3) 意义
云、大气 云、大气
海洋 陆地
水文循环是地球上最重要、最活跃的物质循环之一。 认识它的基本客观规律，了解其各影响因素间的内在
环境与市政工程学院 (3) 20世纪60年代以来，是水文学的变革和发展阶段，
也是进入现代水文学的一个新阶段
随着计算机、遥感、遥测等高新技术的应用，使 水文学发展进入了一个新时代，流域数学模型、水资源 学、水环境学、随机水文学相继形成。
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1.2.3 本课程的学习内容 (1) 内容 主要涉及工程水文学的范畴。以叙述和研究从降水到径流 入海的过 程中，关于河川径流的运动规律，量测方法以及在 给排水工程中的应用等问题。 (2) 目的 1) 为今后专业方向课的学习打基础； 2) 通过认识和熟练运用水文规律、合理规划、开发、节约水资 源。 (3) 要求 认真学习水文的经验和规律、掌握量测和统计分析方法。
内 容： 2.1 河流和流域 2.2 河川径流及其表示方法 2.3 河川径流形成过程及影响径流的因素 2.4 流域水量平衡 2.5 水文资料的观测方法与收集 2.6 水位与流量关系曲线 重 点： 河川径流的形成过程、影响因素、表示方法； 平原河流的特征； 水位与流量关系曲线绘制及延长—断面特性法。 难 点： 径流模数和径流深度的概念和计算； 断面特性法延长水位与流量关系曲线
4. 金光炎. 水文统计原理与方法. 北京: 中国水利水电出版社
5. 王家祁. 中国暴雨. 北京: 中国水利水电出版社
环境与市政工程学院 课程要求
课堂要求 1. 按时上、下课，不迟到，不早退 2. 认真听讲、做好笔记 课后要求 1. 课前预习、课后复习 2. 认真做好作业 结 业 1. 形式：开卷考试 2. 成绩：平时成绩（30%）+ 卷面成绩（70%）
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5) 随新科学、新技术的发展和引进，出现新分支： 随机水文学
模糊水文学
灰色系统水文学 遥感水文学
同位素水文学
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1.2.2 水文学的发展
发展过程。
水文学经历了由萌芽到成熟、由定性到定量、由经验到理论的
(1) 20世纪以前是水文学的萌芽和奠基阶段
1) 萌芽时期(公元1400年以前) 这一时期中国的水文知识居于世界领先地位，如：
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本章总结
理解和掌握水文现象的四种运动形式；
理解和掌握水文循环的概念、类型；了解其意义和水资源的 关系； 理解水文学的概念和研究领域；了解其发展状况； 了解水文学与给水排水工程专业的关系；
理解和掌握水文现象的特性及研究方法。
第二章 水文学的一般概念与水文测验
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599,944
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中 国 缺 水 地 区 分 布 情 况
Aridity
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(2)水资源与水文循环的关系 地球表层可供人类利用的水称为水资源。包括水量、水质、 水能资源和水域。 水文循环供给陆地源源不断的降水、径流，某一区域多年平 均的年降水量或年径流量，即该地区的水资源量，因此水文 循环的变化将引起水资源的变化 。 各级水文部门根据水文、水质观测资料通过水文学分析计算 进行水资源评价（包括水环境程学院
1.3.2 排水工程 （1）雨水排泄 （2）洪水防御
2006年7月韶关铁路成为河道
水中熄火的车辆
2006年7月韶关体育馆陷入汪洋
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1.4 水文现象的特性
1.4.1 水文现象时程变化的周期性与随机性的对立统一 （1） 周期性的体现 （2） 随机性的体现 （3） 二者对立统一 1.4.2 水文现象地区分布的相似性与特殊性的对立统一 （1） 相似性的体现 （2） 特殊性的体现 （3） 二者对立统一 小结： （1） 由水文现象具有时程上的随机性和地区上的特殊性，需要对 各个不同流域的各种水文现象进行年复一年的长期观测，积累资料，进行 统计，分析其变化规律。 （2） 由水文现象具有地区上的相似性，可有目的选择代表性的河流 进行观测，并移用其成果于相似地区。
环境与市政工程学院 1.1 水文现象及水文循环
1.1.1 水文现象 指地球上的水受外部作用而产生的永无休止的运动形式。 (1) 水的相关基本概念 1) 水体：水的聚积体。 2) 水圈：地球上的水以液态、固态和气态的形式分布于海洋、