水文学
第一章现代水文学导论
第一章 现代水文学导论
主要内容
1.1
水文学的概念及发展阶段
1.2
水文学面临的机遇与挑战
1.3
现代水文学的特点及框架
Zuo Qiting
1.1 水文学的概念及发展阶段
❖1.1.1水文学的概念
水文学是一门研究地球上各种水体的形成、运 动规律以及相关问题的学科体系。
▪ 水文学的特点：一方面，具有自然属性，属 于地球科学的范畴；另一方面，又具有社会 属性，属于应用科学的范畴。
Zuo Qiting
1.1 水文学的概念及发展阶段
1.1.2 水文学的发展阶段
• 萌芽阶段
公元16世纪以前
• 形成阶段
公元17世纪初～19世纪末
• 元20世纪60年代～今
Zuo Qiting
1.2 水文学面临的机遇与挑战
1.2.1 水文学在理论和应用中面临的机遇和挑战
第三篇 应用实践
第11章 水文学与水资源 第12章 水文学与生态环境 第13章 水文学与可持续发展
Zuo Qiting
ZHENGZHOU UNIVERSITY
Zuo Qiting
Zuo Qiting
1.2 水文学面临的机遇与挑战
水文学知识点
水文学知识点1. 水文学的定义水文学是研究水文现象、水文过程以及水文特征的学科，它涉及水资源的形成、分布、循环和利用等方面。
通过对水文学的研究，可以对水文过程进行分析和预测，为水资源的合理管理和利用提供科学依据。
2. 水文循环水文循环是指水在地球上不断循环的过程。
它包括了蒸发、降水、径流和地下水等环节。
蒸发是指水由液态转化为水蒸气，降水是指水蒸气在大气中冷却凝结成液态水或固态水，并以降水形式返回地表。
其中，一部分降水会形成地表径流，沿地表流入河流、湖泊和海洋等水体；另一部分降水则渗入地下，形成地下水。
3. 水文循环对水资源的意义水文循环是维持地球上水资源平衡的重要过程。
通过水文循环，水从海洋、湖泊和河流等水体蒸发升华进入大气，再通过降水形式返回地表和地下，使水资源得以循环利用。
水文循环不仅提供了人类生活所需的淡水资源，还维持了地球上各种生态系统的稳定。
4. 水文循环的影响因素水文循环受多种因素的影响，包括气候、地形地貌、土壤类型和植被覆盖等。
气候条件决定了水蒸气的蒸发量和降水量，气温越高蒸发量越大，降水量也会相应增加。
地形地貌对水的径流和地下水流动具有重要影响，高山地区容易形成降水集中的河流，而平原地区则更容易形成地下水。
土壤类型和植被覆盖也能影响水分的渗透和蒸发过程。
5. 水文学参数和指标水文学研究中使用了一些参数和指标来描述水文过程。
例如，降水强度指标可以描述降水的总量和强度，径流系数可以衡量降水中多少比例转化为地表径流，含水层厚度可以用来评估地下水资源的丰富程度等。
这些参数和指标对于水文学的研究和水资源管理具有重要意义。
6. 水文模型水文模型是通过数学和计算机技术对水文过程进行模拟和预测的工具。
水文模型能够通过输入地表和地下水系统的数据，模拟出水文过程的变化和发展规律，如洪水预测、干旱预警等。
水文模型在水文学研究和实际应用中起到了重要作用。
7. 水资源管理水文学的研究成果对于水资源管理具有重要指导意义。
水文学知识点总结
水文学知识点总结水文学是一门关于水在宇宙中的形成、运动、分布和变化的学问。
它从宏观的角度研究水的整体特性，以期了解水的起源、流量、运动和利用，以及水对生态、社会和经济的影响。
本文对水文学的基本理论和基本概念进行了总结。
一、水循环水循环是指水从地表流入河流、湖泊、海洋，随着热量和气压变化而产生水蒸发，随后由云彩运输到另一个地方并以降水的形式回到地表，从而形成一种地球表面水体的循环系统。
水蒸发产生的水汽，可以形成雾霭、浓云和雨云，在大气中传播。
二、水文地理水文地理是研究地球上的水资源而产生的一门科学，它从宏观的角度研究地球表面的水在空间上的分布特征以及水的变化规律，以期了解水资源的分布、变化和评价。
水文地理的研究包括了水资源的调查，水土的分析，水系的划分，水系的特征，水系的运动，水系的改造，水系的旱涝等。
三、水文气象学水文气象学是研究水文过程中气象要素变化的科学，主要研究降水、陆地交换热量、相对湿度和大气水汽等气象要素。
在水文气象学中，重点关注天气过程中的气象要素变化，以及这些变化对水文过程的影响。
四、水质学水质学是研究了解水质、水质变化和影响水质的原因，并实施相应改善措施的一门学问。
水质学讲究对水质的实时监测和长期跟踪，并将观测结果进行分析，掌握水质变化的规律。
在水质学中，有关水质的指标包括溶解氧、pH、水温、锰、硫和氨等。
五、水资源管理水资源管理是指有效地利用水资源，最大限度地满足社会经济发展的水资源调控和管理活动。
水资源管理的重点包括有效的利用水资源，保护水资源，实施水资源规划，实现水资源公平，建立水资源收费制度，保护生态环境等。
总而言之，水文学涉及一系列与地球水系和水资源有关的学科和问题，为深入了解它们提供了基础理论。
本文对其相关理论和概念进行了总结，以便帮助读者更好地理解水文学。
水文学教材pdf
水文学教材pdf《水文学》一、水文学的基本概念1. 水文学定义：水文学是研究地表水循环及其对环境的影响，以及地表水资源的利用的学科。
2. 水文学内容：水文学涉及水资源清淤及有关工程、河流流量及其影响、水库积水、地下水流、降雨量及其分布、水土保持、水文监测、水质污染以及控制等内容。
3. 水文学的研究方法：水文学的研究基于地理和物理的原理，重点关注水的来源、形态变化及其分布，以及随水流变化的地质环境演变情况。
二、水文学在自然资源开发中的应用1. 供水：水文学可以帮助我们分析水文地质条件，以选择合适的供水地，并确定供水的质量和量。
2. 灌溉：水文学可以帮助我们确定施水时间和量、施水方式和阶段性及节水性等，以便提高作物产量及其质量。
3. 水利工程：水文学可以帮助我们提供有效的水利工程建设方案，为社会发展服务。
三、水文学的历史渊源1. 先秦时期：我国先秦时期就有关于天水流量的记载，如《诗经》《易经》《淮南子》等，开创了中国水文学。
2. 两汉时期：孙思邈的《治水论序》是两汉时期水文学的重要著作，从水体的整体性和流动性出发，理论上做出了比较科学的洪水治理构想。
3. 唐宋元明清时期：唐宋元明清时期出现了许多水利工程，也对水文学观点形成了重大影响，如张普水《芦沟集》，陆九渊《灌河集》等，直接开创了水文学发展的新篇章。
4. 近现代：近现代，著名水文学家牛顿及其派别和麦克斯韦等准确描述了水的循环过程，从数学上研究了其不稳定状态，为水文学发展奠定了坚实的基础。
四、水文学的发展趋势1. 将环境，技术和社会因素纳入水文学概念；2. 更为重视水资源可持续利用；3. 向空间和时间尺度上发展；4. 加强可操作信息数量获取；5. 加强生态学和水文学的结合；6. 开发具备多尺度模型；7. 水资源开发对社会经济的影响评价；8. 水资源开发的多目标优化；9. 水资源开发管理的智能化技术；10. 水文学产品开发与服务。
(完整word)水文学原理
水文学原理•名词解释1、水文大循环和小循环：水文循环:地球上的水在太阳辐射和重力作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗及径流等环节，进行的周而复始的地理位置和物理形态的变换的运动过程。
水的三态转化特性是水文循环的内因，太阳辐射和重力作用是外因或动力。
1）水文大循环是发生于全球海洋与陆地之间的水分子交换过程。
由海洋上蒸发的水汽，被汽流带到大陆上空，遇冷凝结而形成降水.降水至地面后,一部分蒸发直接返回空中,其余部分都经地面和地下注入海洋。
2）水文小循环是指陆地上的水分经蒸发、凝结作用又降落到陆地上，或海洋面蒸发的水汽在空中凝结后，又以降水形式降落在海洋中。
前者可称为内陆小循环，后者称海洋小循环。
2、水量平衡：是指任意选择的区域（或水体），在任意时段内，其收入的水量与支出的水量之差必等于该时段区域（或水体)内蓄水的变化量，即水在循环过程中,总体上水量是平衡的。
3、流域蒸发能力：是指充分供水条件下的流域日均总蒸发量。
4、田间持水量：土壤中所能保持的分子水和毛管悬着水的最大量5、凋萎系数：植物无法从土壤中吸收水而开始凋萎枯死时的土壤含水量6、水系: 在河流运动过程中，逐渐由小溪、小河集成大河，这样便构成脉胳相通的河流系统。
7、流域形状系数：是流域分水线的实际长度与流域同面积园的周长之比，R=A/L2R:形状系数, A：流域面积（km2）；L:流域长度(km)R值小，流域呈长形,流域水流变化缓和；反之，则水流变化剧烈.8、径流模数: 指流域出口断面流量与流域面积的比值。
M＝Q/F ，m3/s·km29、水质：水体质量的简称。
水分子H2O，化学成分复杂，水中有80多种化学元素.水中有8大离子：K+、Na+、Ca+、Mg+、Cl—、SO42—、HCO3—、CO32-10、最小值定律：植物生长取决于外界给它的所需养分中数量最少的一种.11、输沙率:单位时间内通过断面的泥沙含量.Q s=QP ,Q s－悬沙输沙率(kg/s）；Q－流量（m3/s）；P－断面平均含沙量（kg/m3）12、流域蓄水容量曲线:如果把全流域按蓄水容量大小划分成许多小块，然后把蓄水容量由小到大进行排列，并和其相应的面积（%)绘在一张图上，纵坐标是蓄水容量Wm’,横坐标是小于或等于蓄水容量Wm的各小块面积之和F0占全流域面积F的百分数（F0/F）、点绘的Wm’~F0/F关系曲线，称流域蓄水容量曲线。
水文学科普
水文气象：研究降水、蒸发、蒸腾、地表径流、地下径流等水文过程与气象过程之间的相互作用关系。
水文循环：研究水在地球表层循环的过程，包括降水、蒸发、蒸腾、地表径流、地下径流等过程。
水文灾害：研究洪水、干旱、地质灾害等与水文环境有关的自然灾害，以及人类活动引发的水文灾害。
水资源：研究水的质量、数量、分布、利用与保护，以及水资源管理、水利工程建设和水环境保护等问题。
水文学是研究地球表层水文循环过程、水文地质过程、水文气象过程及其相互关系的一门学科。它是地球科学、环境科学、水利工程、气象学等多学科交水利工程建设和生态环境保护等具有重要意义。
水文学的研究内容主要包括：
水文地质：研究地下水的形成、分布、流动及其与地质环境的相互关系，包括岩石渗透性、水文地质特征、地下水动力学等。
水文学概论
水文学概论
水文学是指研究水的科学，主要包括水的形状，水的运动，水体含水量和水体成分等。
它是研究大气和地表之间水循环以及其他环境问题的一门学科，许多水文学研究都是以水库、湖泊、河流、河岸及流域等为主要研究对象。
水文学是基础性科学，涉及多学科，有
地质学、气象学、地理学、生物学、测量学等学科的元素，是一门多学科综合学科。
水文学涵盖广泛的科学领域，包括气象学、水文地质学（水文河流地质学）、流域水
文学、水土保持学、工程水文学、林业水文学、水文化学等。
水文学覆盖了水环境安全、
可持续发展、水资源开发利用、水资源规划管理、水资源污染治理、水利水电工程抗旱防
涝等一系列领域，广泛地应用于水利建设、水质改善等行业中。
水文学的核心任务是探讨和利用水资源，在水资源调查预测和开发利用方面有着广泛
的应用。
它研究和分析的基本水资源数据包括气象、水量、水位、水质和水文等各项指标，它通过促进水利设施的发展、完善水文地质预测和水质评估等，可以更安全可靠地管理水
资源和提高水资源开发与利用效率。
水文学是一门较新的学科，它在仅仅几个世纪之内就发展了起来。
它曾经给人类社会
充满希望，比如发展丰沛的水资源，改善水体、河岸等环境问题；如今，水文学也已经更
加关注与环境保护和恢复的问题，并着力解决水土流失、水污染等问题。
希望水文学会运
用真知灼见走向可持续发展的美好未来。
水文学重点
绪论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。
水文现象：水循环过程中，水的存在和运动的各种形态，统称为水文现象。
水文现象的主要特点：1）水循环永无止尽；2）水文现象在时间变化上既有周期性又有随机性；3）水文现象在地区分布上既存在相似性，又存在特殊性。
水文学的研究方法：成因分析法，以物理学原理为基础；数理统计法，以概率理论为基础；地理综合法，按照水文现象地带性规律和非地带性的地域差异，用各种水文等值线图表示水文特征的分布规律，或建立地区经验公式，以揭示地区水文特征。
（P5）水循环：指地球上各种形态的水体，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、入渗及径流等各环节，不断的发生相态转变、能量交换的周而复始的运动过程。
水循环机理：1）服从于质量守恒定律，整个循环过程保持着连续性，无头无尾，是物质与能量的传输、储存、转化过程且存在于每一环节；2）太阳辐射和重力作用，是水循环的基本动力。
水的三态转化为水循环提供了前提条件；环境因素（地理纬度、海陆因素、地貌形态等）在一定程度上影响着水循环的路径、规模和强度；3）水循环涉及到整个水圈，并深入大气圈、岩石圈和生物圈；4）全球水循环是闭合系统，但局部水循环是开放系统；5）地球上的水在交替循环过程中，总是溶解并携带某些物质一起运动。
水循环的基本类型（按不同途径与规模）：大循环：发生于全球海洋与陆地之间的水分交换过程；特点是在循环过程中，水分通过蒸发与降水两大基本环节，在空中与海洋，空中与陆地之间进行垂向交换，与此同时，又以水汽输送和径流的形式进行横向交换。
小循环：发生于海洋或陆地与大气之间的水分交换过程。
又称内部循环，前者为海洋小循环，后者为陆地小循环。
海洋小循环包括海面的蒸发与降水；陆地小循环可分为大陆外流区小循环（存在于海洋之间的横向水分交换）和内流区小循环。
（P43）水体的更替周期：指水体在参与水循环过程中全部水量被交替更新一次所需的时间。
水文学
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水文现象的特点：1.地区性。
地区的差异性，地区的相似性2.具有周期性3不重复性（随机性）表现在时间与数量上三大洋年均水温的分布特点：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。
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，北半球的冷水不能南流；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，水温较高世界大洋表面水温分布的总趋势：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，大洋东西两侧水温有明显差异；在寒暖流交汇处等温线密集，水文水平梯度很大；夏季大洋表面水温高于冬季，而水温的水平梯度冬季大于夏季。
主要是由太阳辐射和洋流性质决定的海水的盐度：单位质量海水中所含溶解物质的质量。
水循环基本过程：指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，不断的发生相态转化和周而复始的过程水循环成因：1内因，水在常温条件下的三态变化 2 外因，太阳辐射，地心引力。
水循环的作用与效应：1.联系四大圈层，积极参与岩石圈中的化学元素的迁移过程，参与生物循环。
2.与全球气候，是大气能量的主要要传输储存和转化者；重新分配太阳辐射能，使不同纬度热量收支不平衡矛盾缓解；影响到天气过程3.与地貌特征及地壳运动，沧海桑田；生物效应，促进生态平衡 4.使淡水资源得以更新。
水量平衡：在任意选择的区域或水体，在任意时段内，其收入的水量与支出的水量之间差额等于该时段区域或水体内蓄水的变化量，在水循环过程中从总体上说收支平衡。
径流：流域的降水，有地面与地下汇入河网，流出流域出口断面的水流.流量：指单位时间内通过某一断面的水量。
径流总量：指T时段内通过某一断面的总水量。
水文学名词解释
水文学名词解释
水文学是一门研究多种有关水的地理学、物理学、化学、生物学以及不同水域之间的相关知识科学。
它有利于认识水文系统，预测水文现象，制定水资源开发规划，管理水资源，以及防止水资源灾害和环境污染等。
首先，水文学就是研究水的科学。
它旨在收集、分析和预测水的特征，以理解水的形成原理和分布规律，及其对环境的影响。
它也涉及水的质量、量及其变化情况，以及水的各种携带物的营养物质的表观状态和运输变化的机理。
其次，水文学是 watershed hydrology 的分支。
它主要研究河流水文过程，包括水文过程及其影响因素，以及河流水文演变和管理等研究。
特别地，它着重研究河流水深、水位、水流速等特征，水量、地貌、土壤特性及气候条件等影响水文现象的因素。
此外，水文学还涉及水资源系统的划分和区域水资源的管理，以及水资源开发和保护。
它着重研究各种不同水域之间的关系，包括河流、湖泊、咸淡水湖及人工水体等，同时关注水文景观的形成和演变，以及水资源开发与管理过程中面临的问题。
凡此种种，可以看出水文学是一项重要的科学知识，具有重要的现实意义。
它不仅关系到水资源和水环境的安全可持续发展，还重要的贯穿和枢纽人类赖以生存的每一个角落，因此它的发展有着至关重要的意义。
1.1.1水文学概论
contents
0
水存在的形式
1
0 2
水文学的定义
0 3
水文学的研究内容0 4源自水文学的分类0 5
水文现象的研究方法
水存在的形式
水存在的形式
水文学的定义
水文学定义
研究自然界各种水体的存在、运动、循环和分布、物理和化学特 性以及水体对环境的影响和作用，包括对生物特别是对人类的影响， 广义上讲就是一门研究自然界各种水体的运动、变化和分布规律的科 学。
水文学研究内容
水文学研究内容
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
探讨水的自然和社会属性
揭示水与生态环境的相 互关系，污染物在水中 的变化规律
研制在防灾减灾、水资 源利用，水环境保护及 工程建设中必须的水文 水利计算技术
水文学的分类
水文学分类
河流水文学 海洋水文学
研究对象
数理统计法 2
研究水文现象特征的统计规律
地下水文学 冰川水文学
水文测验学 数值水文学 实验水文学 随机水文学
研究方法
流域水文学 平原水文学 研究区域
干旱区水文学 岩溶水文学
工程水文学 森林水文学
农业水文学 城市水文学 服务范畴
水文学研究方法
水文现象研究方法
揭示水文现象运动变化 的机理、规律
1 成因分析法
3 揭示水文特征值的地区规律
地区分析法
(完整版)水文学教案
绪论一、水文学的研究对象及主要内容(一）研究对象1、水文学—-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、水体——以一定形式存在于自然界中水的总称。
水的形态包括大汽水、河流水、湖泊水、海洋水、湖泊水、沼泽水、冰川水、地下水、土壤水、生物水等。
（二）水文学研究的主要内容及本课程的内容结构1、主要内容（1）水分循环及水量平衡（水文学的核心内容)（2)水的数量、质量及分布（3）各种水体的性质（物理性质、化学性质)（4）各种水体的类型结构及运动规律（5）水在地理环境中的作用(与生态系统、地理环境、人类活动之间的关系）（6)水资源开发利用及人类活动的水文效应2、本课程的内容结构二、水文学的发展简介水文学经历了从萌芽到成熟、从经验到理论、从定性到定量的历史发展过程。
（一)水文现象定性描述阶段1、时期：远古——14世纪未2、标志（1)世界上最早的水文观测：中国和埃及（大禹冶水、随山刊木）（2)水经注吕氏春秋定性描述各大河流的源流、水情、水文循环的初步概念（3）特点水文观测定性描述经验积累（二)水文科学的形成阶段1、时期:15世纪初——19世纪未2、特点：（1）概念描述进入定量描述（2）水文理论的形成3、标志(1）1674年p.佩罗提出了水量平衡概念（2）1775年谢才提出了谢才公式（明渠畅流等流速公式）（3）1802年道尔顿提出蒸发公式（4）1856年达西定律形成（三)应用水文学阶段1、时期：20世纪-20世纪五十年代2、特点(1）水文观测理论体系进一步完善（2)应用水文学发展3、标志（1）工程水文学成为应用水文学的主要分支(2）产汇流理论计算公式（3）森林水文学、城市水文学的形成（四）现代水文学阶段1、时期：20世纪50年代以来2、特点：（1）水文技术科学的发展(2）分支科学不断诞生（3)研究方法趋向综合(4)水资源开发利用、管理、评价成为重点3、标志（1)雷达测雨（2）中子散射法测土壤含水量（3）放射性示踪测流（4)同位素测沙（5）卫星遥感及GIS的利用（6）水文模拟、随机分析、系统分析方法（7）水文研究自动化（8）水资源的评价、管理、优化利用三、水文学体系(一）按水体的分类（对象）（传统分类法）（二)系统水文学体系1、水文学的学科体系2、普通水文学:水文学基本理论、方法3、水文测验学4、区域水文学（1）流域水文学 (2）河口水文学（3）山地水文学（4)平原水文学 (5）坡地水文学（6)干旱区水文学(7）岩溶区水文学5、应用水文学（1）工程水文学（2）城市水文学 (3）森林水文学（4）农业水文学（5）土壤水文学6、新技术方法（1）随机水文学（2）模糊水文学（3）系统水文学（4)遥感水文学（5)同位素水文学四、水文学地理研究方向及其与其它学科的联系（一）水文学的地理研究方向1、水文学的三个研究方向（1）地理学方向（2）地球物理学方向（3)工程学方向2、水文学地理方向（地理水文学）（1）水文学与地理学共同隶属、分别分支（2）侧重水体运动变化的自然规律，总体演化趋势，与其它地理要素相互关系的综合研究；水体差异的区域性研究（3）特点:宏观性、区域性、综合性（二)水文学在地理学中的地位1、地理学的学科体系2、水文学是地理学自然地理的学科分支学科自然地理包括气候学、地貌学、水文学、土壤地理学、生物地理学等。
水文学完整版
水文学一、名词解释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人类社会之间相互联系的科学。
2、水文现象：在水循环过程中，水存在与运动的各种形态。
3、水资源：在一定时期内，能被人类直接或间接开发利用的动态淡水资源。
4、水循环：地球上各种形态的水，在太阳辐射、地球引力的作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗及径流等环节，不断发生相态转变和周而复始的运动过程。
5、水量平衡：任意选择的区域（或水体），在任意时间段内，其收入的水量与支出的水量之间的差额必将等于该时段区域内蓄水的变化量。
6、可能最大降水量：现代地理环境和气候条件下，特定区域特定时间内，可能发生的最大降水量。
7、下渗：水从地表入渗土壤及地下的运动过程。
8、径流：流域的的降水，由地面与地下汇入河网，流出流域出口断面的水流。
9、蒸发：液态水转化为气态水，逸入大气的过程10、河岸容蓄：当河道内水位上升速度大于两岸地下水位上升速度时，河水与地下水产生水力联系，使得一部分河水补给地下水，增加两岸地下蓄水量。
11、河网容蓄：涨洪阶段，出口断面以上坡地汇入河网的总水量必将大于出口断面的水量，因为河网具有一定的滞蓄作用。
12、河网调蓄作用：河网在径流形成过程中，起到降低洪峰流量，缓解洪水过程的作用。
13、流域：把地面水与地下水汇入河流并补给河流的区域，即地面集水区与地下集水区的统称。
14、中泓线：河道中各断面最大流速点的连线。
15、深泓线：河道中各断面最大水深点的连线。
16、水位：水体的自由水面高出某一基面的高程。
17、流速：水体水质点在单位时间内运动的距离。
18、流量：单位时间内，流经某一水体断面的水量。
19、年径流量：一年内通过河流某断面的水量。
20、湖泊：是陆地上低洼积水地区形成的，水域比较宽广，换流缓慢的水体。
21、潮汐：在天体引潮力作用下，海水形成周期性垂直运动。
22、潮流：在天体引潮力作用下，海水形成周期性水平运动。
23、洋流：指海洋中具有相对稳定流速和流向的海水，由一个海区水平或垂直地向另一个海区巨大规模的非周期性运动。
水文学(1-3)
水
主讲：
文
王 晓
学
云
第1章
内 重 难
绪 论
容： 1.1 水文现象及水文循环 1.2 水文学的研究领域及发展 1.3 水文学与给水排水工程的关系 1.4 水文现象的特性 1.5 水文现象的研究方法 点： 水文现象表现的运动形式； 水文循环的定义和分类； 水文现象的研究方法 点： 水文现象的特性
1.74% 0.76%
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
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：
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》
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。
水文学的主要研究内容
水文学的主要研究内容
1.水文观测与数据处理：通过水文站点的建立和设备的安装，对水文要素进行实时观测和数据采集。
同时，对观测数据进行质量控制、处理和分析，以获得可靠的水文资料。
2. 水文地理学：基于地理信息系统和遥感技术，对地表水文情况、流域地貌、土地利用等进行分析，研究水文与地理空间的关系。
3. 水文循环研究：探讨水在自然界中的运动过程，研究水文循环的机理和规律，包括降水、蒸发、蒸散发和径流等。
4. 水文预报和调控：通过水文模型和数学统计方法，对未来的水文情况进行预测和分析，为水资源的合理利用和水灾防治提供科学依据。
5. 水文工程研究：研究水利工程、水电工程、水资源利用等方面的技术和方法，以满足水资源的需求和利用。
总之，水文学是一门综合性强的学科，其研究内容涉及水文现象、水文过程、水文循环、水文预报、水资源利用等多个方面。
通过对水文学的深入研究，可以更好地认识和利用水资源，保障人类生存和发展的需要。
- 1 -。
水文学原理
的物理机制与相互联系，以及时空分布规律。
第二节 水文学的发展
从研究内容、分析手段、科学范畴等方面的变化，国内的水文 学家将水文学的发展分为三个阶段： 水资源水文学。 地理水文学、工程水文学、
地理水文学阶段：大致在18世纪之前，其刚从地理学中派生
出来，属于自然科学的范畴，是水文学开始形成的阶段，在这一阶 段中，通过宏观分析和以水量平衡为目的水文实验，对全球和区域 水文分区等。
水体——自然界中水的存在形式.（如海洋、河流、湖泊、
沼泽、冰川、地下水及大汽水）
水体
大气
地下 山河
自然界 中的水
海洋 湖泊
冰川
沼泽
第一节 水文学的内容和任务
自然界中水的存在形式是多种多样的，所以根据研究水体的不 同可将水文学作如下的分类： 河川水文学 水文学按水 体不同分类 海洋水文学 水文气象学 湖泊水文学 地表水文学 陆地水文学 土壤水文学 河口水文学 地下水文学 冰川水文学
主要内容
第一章
第三章 第五章 第七章 第九章
绪论
降水 蒸发与散发 流域产流 流域汇流
第二章
第四章 第六章 第八章
河流与流域
土壤水与下渗 径流 河道水流
第一章 绪论
第一章
绪论
“水文”是“水文学”的简称，指自然界水的时空分布、 变化规律的一门边缘学科。“文”作自然界的现象讲，如 “天文”。
主要研究各种水的发生、现象、运动、变化，循环和分
水文学原理
水文学 Hydrology
水文学是水利水电工程专业，水文与水资源工程专业、土
பைடு நூலகம்
木工程专业、给水排水工程专业、道路与桥梁工程专业的必修
专业课。 专业课上所用到的许多原理和方法都是建立在这门课基础 之上的。内容相当多，主要有水文循环、水量平衡的基本概念； 降水、蒸发、下渗、土壤水、径流（河川径流：河流流域特征 及河流水情）；流域的产、汇流理论。
水文学-第一章 地球上水的性质与分布
2011级地理科学
第一章 地球上水的性质与分布
一、天然水的化学性质
– 1.地下水温度变化规律 – 2.地下水温度分类
状态 非常冷水 极冷水 冷水
温度
＜0℃
0℃—4℃
4℃— 20℃
温水
20℃— 37℃
热水
37℃— 42℃
极热水
42℃— 100℃
沸水 ＞100℃
– 3.地下热水分类
相 类型 热水名称 水温（℃）
低温热水
液相 热水 中温热水
高温热水 低温过热水
液气相 过热水
••• 影水日•响温变最水年深低温变度：年的一4变地般时的理可—因分达6时素布10有规—：律20太：米阳，辐最射高、可洋过流60性—质70、米季。风和海陆位置。 • 从赤道和热带海区向中纬海区增大，然后向高纬海区减小； • 在同一热量带，大洋西侧较东侧变幅大，靠近海岸地区更大； • 南北两半球相比，北半球各纬度带的年较差大于南半球； • 水温年变深度，一般可达100—150米，最大深度可达500米左右。
2011级地理科学
第一章 地球上水的性质与分布
一、水的形态及其转化
• （一）水分子的结构
– 1、单水分子结构
• 单水分子结构图 • 氧原子附近形成负极，氢原子附近形成正极；水分子具有
极性。
– 2、水分子聚合体
• 由于水分子具有极性，故有聚合体。 • 双水分子聚合体 • 三水分子聚合体
2011级地理科学
第一章 地球上水的性质与分布
五、水色与透明度
• （二）透明度
– 1.透明度：表示各种水体能见程度的一个量度。 – 2.测量方法：透明度板（白色圆盘直径为30cm米），
水文学原理
水文学原理
水文学是一门研究水的运动、分布和变化规律的学科，它涉及到地表水、地下水、降水等各种水文要素的研究。
水文学原理是水文学研究的基础，对于深入理解水文学的本质和规律具有重要意义。
本文将从水文学原理的基本概念、水文循环、水文过程等方面展开介绍。
首先，水文学原理的基本概念是理解水文学的基础。
水文学原理是指在一定时
间和空间范围内，研究水文要素及其相互关系的基本规律和原理。
其中，水文要素包括降水、蒸发、地表径流、地下径流等，它们之间相互作用，构成了水文循环系统。
水文循环是水文学研究的核心内容之一，它描述了水在地球上的循环过程，包括蒸发、降水、径流等一系列过程。
水文循环的研究不仅可以帮助我们理解水资源的分布和变化规律，还可以为水资源的合理利用和保护提供科学依据。
其次，水文过程是水文学原理的具体体现。
水文过程是指水文要素在时间和空
间上的变化过程，包括降水过程、蒸发过程、径流过程等。
这些水文过程受到气候、地形、土壤等多种因素的影响，因此具有一定的复杂性和不确定性。
研究水文过程可以帮助我们更好地理解水的运动规律，为水资源管理和水灾防治提供科学依据。
总之，水文学原理是水文学研究的基础和核心，它对于我们理解水的运动、分
布和变化规律具有重要意义。
通过对水文学原理的深入研究，我们可以更好地认识水资源的特点和变化趋势，为水资源的合理利用和保护提供科学依据。
希望本文的介绍能够对水文学原理有所了解，并对相关领域的研究和实践有所帮助。
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流域水文学的研究内容。
流域和水系特征:水系和流域特征是认识河川径流形成和水情的一个重要方面。
流域水文特性:指降水、蒸发、地表径流、地下径流、冰雪径流的季节特征，以及在流域内的空间分布等。
水文特征反映了流域基本水情和径流变化规律，是水资源评价的重要依据。
流域产汇流规律:降雨达到流域表面后，经产流、山坡汇流、河道汇流等水文过程，最后达到流域出口，这一过程决定了流域的洪水特性。
认识流域产汇流规律是进行流域洪水预报的基础。
河川径流的化学成分形成过程及其地理分布规律:河川径流是重要的淡水资源，河流是水生物的生长场所，河水中天然形成的化学成分及其含量和河水的污染状况，也是流域水文的基本要素之一。
人类活动和气候变化对流域水循环及水文情势的影响是流域水文学面临的一个新课题。
全球水循环:地球上的水在太阳辐射作用下不断蒸发，变成水汽上升到空中，被气流带动输送到各地;在输送过程中，水汽遇冷凝结形成降水降落到地面和洋:降至地面的那部分水直接进入河流或渗入地下并补给河流，再流入海洋。
水分这种往返循环、不断转移交替的现象称为水循环。
全球水循环的基本规律1)在垂直方向:大气与地球表面之间通过降水和蒸发进行垂向水分交换，在全球尺度降水等于蒸发。
2)在横向，即海洋和陆地之间的水分交换，包括:海洋向陆地输送水汽而陆地也向海洋输送水汽(是双向交换)，总的结果是水分以水汽形式由海洋向陆地输送; 陆地以地表径流和地下径流的形式向海洋输送;上述二者是相等(平衡)的。
全球水循环的基本规律:水循环的范围:水文循环的范围为从地面以上约11km的对流层顶到地面以下1-2km深处的广大空间，参与循环的水量:据估算，地球上每年参加水文循环的总水量平均为577000km3(折合地球表面的水深为1130mm)水循环的速度:大气水分在降水一蒸发过程中，每年平均更换约45次，即更新期约8天;河川径流的更新期约16天;土壤水约1年;湖泊和地下水的更新期则更长。
水量平衡概念在水文循环中，任一地区(可以是流域，区域、湖泊、海洋、大陆或全球)在一定时段内(可以是日月、年或更长)的输入和输出水量之差，等于该地区蓄水量的变化量(即该地区在时段始木的蓄水量之差)。
水量平衡是水文学最基本的原理之一，是应川质量守恒定律对水文循环的方第描述。
【来水量-出水量＝区域内蓄水量的变化】【陆地降水量-陆地流入海洋径流量-陆地蒸发量＝陆地蓄水变化量】【海洋降水量+陆地流入海洋径流量-海洋蒸发量＝海洋蓄水变化量】地球表面多年平均能量平衡关系净辐射＝潜热（蒸散发）+显热（感热）地表辐射(长波辐射，波长>4μm):如地表也能产生辐射，因其波长较长故称长波辐射。
大气辐射:大气吸收太阳和地面辐射能后气温升高，会向宇宙空间和大地发射辐射能，合称为大气辐射。
其中，投向地表的大气辐射称为大气逆辐射。
河流:指接受一定区域内的地表和地下水补给，经常或间歇地沿着狭长凹地流动的水流。
河流是地球上水文循环的重要路径，也是泥沙和其他物质等进入湖泊、海洋的主要通道。
河系:河源→上游→中游→下游→河口流域:河流某断面以上汇集地表水和地下水的区域(分别称为地面集水区和地下集水区)统称为该断面以上的部分流域。
河流入海口( 内陆河的尾闾湖)以上所有集水区域统称为流域，集水区域的面积称为流域面积。
分水线是河流周围高程最高点的连线。
地面分水线和地下分水线:前者是汇集地表水的界线，后者是汇集地下水的界线。
-般把地面分水线作为流域的分水线，把地表水的集水面积称为流域。
闭合流域:若流域的地面水和地下水分水线在位置上重合，即地面和地下集水区相重合，则称这种流域为闭合流域。
一般的大中流域可视为闭合流域。
非闭合流域:若地面分水线与地下分水线在位置上不完全重合，即地面和地下集水区不相重合常称这种流域为非闭合流域。
如岩溶地区的河流和一些很小的流域。
雨量器的四个构件:承雨器，漏斗，储水瓶，雨量杯。
自动雨量计:虹吸式自记雨量计，翻斗式自记雨量器天气雷达:雷达测雨基于雷达反射率与降雨率之间的经验关系:R＝aZ的b次方（R 降雨率Z反射率）点降雨量:由于雨量观测站观测到的降雨量仅代表其周围小范围内的降水量，故称为点降水量。
流域面平均雨量:根据雨量站的观测值推算得到的流域平均雨量。
降雨面积:降雨笼罩的水平面上的面积，反映雨区的大小;降雨中心:指降雨面积上降雨量最为集中且范围较小的局部地区。
流域平均降水量:通常指面平均雨量，一般由已知的各点雨量来推求面雨量。
由点雨量估算面平均雨量的常用方法有:1)算术平均法2)泰森多边形法3)降雨量等值线法等值线法的优点:1.求流域平均降水量精度较高，适合于地形变化显著的流域;2.能反映出降雨量在空间的实际分布情况。
等值线法的不足点:绘制等雨量线需较多站点雨量资料;不同时段的等值线图需重绘，工作量大。
降雨的时空分布特性:降雨的时间空间分布直接影响到流域的径流特征，尤其洪水的特征。
通常采用面平均雨深~面积曲线和面平均雨深~面积~历时曲线。
年平均降水:648（我国）800（全球）740（亚洲）降水量的季节变化受季风影响，我国全年降水主要集中在夏季，各地雨季的迟早及历时的长短有所不同。
长江以南:雨季在3~6月或4~7月华北与东北地区:雨季为6~9月(大部分集中在7、8两个月) 西南地区:雨季在5~10月(11~4月为旱季) 新疆西部地区:年降水量不大，但四季较均匀我国降水量的年际变化特点我国年降水量年际变化很大，且有连续多年雨量偏多或连续多年雨量偏少的现象。
年降水量越少的地区，其年际之间的变化越大。
降水的年际变化可用各地历年最大年降水量(Pmax)与最小年降水量(Pmin)之比值K来表示:南方多雨地区: K=1.5-3.0说明年际间降雨相对均匀北方少雨地区: K=3.0-6.0说明丰枯变化较大西北地区: K>8.0说明丰枯变化很大暴雨:50-100 大暴雨:100-200 特大暴雨:＞200我国大陆暴雨主要集中在三个时期:4-6月:东南季风登陆，大暴雨主要出现在长江以南地区，是华南地区汛前暴雨和江南梅雨期暴雨出现的季节;6-7月:季风南移，暴雨区主要发生在江淮流域，是长江中下游的梅雨期;7-8月:由于西南与东南季风盛行，暴雨区主要发生在华北、川西、东南沿海多热带气旋暴雨。
蒸发是指液态水变为气态水的物理现象，蒸发需要两个条件:第一、必须有能量供给，使水分子具备足够的动能从而离开液体表面;第二、有一些些机制使水分子运动至远离液体表面的地方，防止其被重新液化。
蒸发能力:在一定气候/气象条件下，当水分充分时某一-地点的最大蒸发量，称为该地的蒸发能力。
实际蒸发:在一定气候/气象条件下，某一地点实际发生的蒸发量，称为该地的实际蒸发。
实际蒸发:一方面，受到主要来自太阳辐射能量和水汽扩散能力(干燥能力)控制;另一方面，也受到流域水分条件(即可供蒸发的水分多少)的制约。
蒸发与土壤水分的关系湿润土壤表面的水分蒸发过程可概化为三个阶段:第一阶段:土壤表面水量充分，蒸发量最大且近似为常数，其大小受蒸发能力控制;第二阶段:随着土壤含水量降低，毛细管中水分陆续中断，则通过毛管水可供给地表蒸发的水分逐渐减少，蒸发速率随表层土壤含水量变小而变小;第三阶段:当土壤毛细管全部断裂，毛管水不再上升，水分只能以气态水或薄膜水的形式向地表移动，但速率非常小，导致蒸发趋于停止。
蒸发量:某一时间内，从单位面积上蒸发的水量蒸发率:单位时间内，从单位面积上蒸发的水量蒸发能力:特定气候条件下，当水分充分时，某地在某一时段内可以达到的最大蒸发量。
潜在蒸发率:在当地的气候条件下，单位时间和单位面积内从理想的广阔自由水面蒸发的水量，通常用于反映某一地区的蒸发能力。
水面蒸发:指在充分开阔的自由水面条件下的蒸发，水面蒸发也就是潜在蒸发。
我国的蒸发概况我国多年平均的年总蒸散发量约为360mm,占多年平均年降水量的55.6%。
年总蒸散发量的地区分布与年降水量的地区分布大体相当，总趋势由东南向西北递减。
干旱指数:年蒸发能力与年降水量之比，反映气候干湿程度的指标。
（大于1干旱，小于1湿润）下渗的物理过程下渗(入渗)一般是指大气降雨(或灌溉水)通过土壤表面进入土壤孔隙中，从而改变土壤内部水分状况的过程。
水在土壤孔隙中运动时，受到分子力、毛细管引力和重力的综合作用。
下渗过程:当初期土壤干燥时，下渗过程按水分所受的主要作用力及运动特征差异，下渗过程大致可分为三个阶段。
(1)渗润阶段:由于初期土壤干燥，水分主要在分子力作用下，迅速被土壤颗粒吸附而成为结合水(吸湿水和薄膜水)渗润阶段士壤吸力非常大，故初始下渗率很大。
(2)渗漏阶段:下渗进入土壤孔隙中的水，主要受毛细管引力和重力共同作用，在土壤孔隙中形成不稳定运动,并逐步充填空隙，直到充满孔隙之前，该阶段通常称为渗漏阶段。
(3)渗透阶段/稳定下渗阶段:当士壤孔隙被水充满达到饱和时，土壤水在重力作用下(向下)运动，这时下渗率维持稳定，这一阶段称为渗透(稳定下渗)阶段。
下渗可以用三个特征值描述:下渗总量、下渗率、下渗能力。
下渗总量:指下渗开始到某一指定时刻，渗入土壤中的累计水量。
下渗率/下渗强度:指单位时间内从单位面积上渗入土壤中的水量。
下渗能力的概念:在充分供水条件下的土壤最大下渗率称为下渗能力。
土壤下渗能力与土壤物理性质(取决于土壤类型)、土壤含水率(湿度)密切相关。
下渗能力随时间的变化过程线称为下渗能力曲线。
下渗能力随时间递减，初期土壤含水率很低时，fp很大;后期土壤含水率趋于饱和时，fp趋于稳定。
土壤初期下渗能力与土壤物理性质、土壤含水率都密切相关;土壤的稳定下渗率则主要取决于土壤的物理性质。
(2)下渗能力的测量①直接测定法:在流域中选择若干具有代表性的场地进行现场试验，由此推求土壤下渗能力曲线。
按供水方式不同可分为注水型和人工降雨型。
前者采用单管下渗仪或同心环下渗仪，后者采用人工降雨设备在小面积上进行降雨下渗实验。
②水文分析法:利用实测的降雨、蒸发、径流等资料，根据水量平衡原理，间接推求流域平均下渗率。
下渗在流域中的空间变异性造成空间变异性的原因:（1）土壤特性在空间上的差异、植被、坡度，土地利用情况，以及人类活动(如水土保持、植树造林、平整土地、农田基本建设和都市化等)影响;（2）士壤含水率在空间上的差异(干土和湿土)（3）降雨量在空间上分布不均匀，降雨强度在空间上也存在差异(雨强小于入渗能力)土壤水形态土壤固体颗粒与水分子相互作用的主要作用力有分子力、毛细管引力和重力。
土壤颗粒与水分子之间的相互作用决定了土壤水的形态和运动。
根据作用力，可将土壤水划分为不同的形态。
①吸湿水(也称为强结合水/吸着水)土壤颗粒表面分子对水分子具有很强的吸引力(称分子力)，故土壤颗粒表面能吸附大气中的水分子，这部分水称为吸湿水(厚度:1-10个分子层)吸湿水的特点:土粒表面对它的吸力很大，紧贴土粒的第一层水分子受到的吸力可达到约1万个大气压(1大气压= 1.01 X 105N/m2 =1.03kg/cm2 )。