水文学(考试重点)

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.研究对象：地球上的水.（1）水本身性质.（2）水与地理环境、人类的联系水文学的特点：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。

水文学：地球物理水文学、工程水文学、地理水文学地理水文研究的特点：宏观性：水体运动变化的自然规律、总体演化趋势综合性：与其它自然地理因素间的相互影响研究区域性：各水体的区域差异性水文现象的主要特点（水文现象：水循环过程中，水的存在和运动的各种形态。

）水循环永无止尽，水文现象在空间或时间上存在一定的因果关系。

水文现象在时间上既有周期性又有随机性。

水文现象在地区分布上既存在相似性，又存在特殊性。

水文效应:由于自然或认为因素，使地理环境发生改变，从而引起水循环要素、过程、水文情势发生变化，成为水文效应。

水资源的特性自然属性1,.可再生性2水循环过程具有无限性的特点，水资源具有可再生性。

但这种可更新的水量又是有限的。

3.时空分布的不均匀性4年内与年际变化大；地区分布不均衡社会属性1利用的广泛性和不可代替性2利与害的两重性世界水资源水资源是指全球水量中可为人类生存、发展所利用的水量，主要是指逐年可以得到更新的那部分淡水量。

.最能反映水资源数量和特征的是年降水量和河流的年径流量。

区域水资源总量：为当地降水形成的地表水和地下水的总和=地表水资源量+地下水资源量—重复量水循环基本过程：水循环是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，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。

水循环机理：第一，水循环服从于质量守恒定律；第二，太阳辐射与重力作用，是水循环的基本动力；第三，水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩石圈及生物圈。

第四，全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统。

第五，地球上的水分在交替循环过程中，总是溶解并携带者某些物质一起运动。

水循环的实质水循环就是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、水气输送、凝结降水、下渗及径流等环节，不断的发生相态转换和周而复始运动的过程。

试述水循环的作用与效应1 水循环与地球圈层构造：在地球表层系统中，水圈处于主导地位，水圈中的水通过周流不息的循环运动，积极参与了圈层之间的界面活动，并深入4大圈层内部，将它们耦合在一起。

2 水循环与全球气候:首先，水循环是大气系统能量的主要传输、储存和转化者；其次，水循环通过对地表太阳辐射能的重新再分配，使不同经纬度热量收支不平衡得到缓解；再次，水循环的强弱及路径，还会直接影响到各地的天气过程，甚至可以决定地区的气候基本特征。

3 水循环与地貌形态及地壳运动：4 水循环与生态平衡5 水循环与水资源开发利用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间－衡。

I.Q=ΔS水量平衡与水循环的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，是水循环持续不断的基本前提。

水循环是地球上客观存在的自然现象，水量平衡是水循环内在的规律水量平衡方程式的通式I.Q=ds/dt，式中收入项I和支出项Q，可视具体情况进一步细分。

其简繁程度与所研究的对象以及时段长短有关。

例如，对于多年平均来说，Δs→0，可忽略不计；但对于短时段水量平衡方程式而言，蓄水变化量Δs非但不可忽略，而且必须细分为地表水体蓄水变量、土壤蓄水变量、地下水蓄水变量等。

陆地水量平衡方程通用方程：I.Q=ΔS陆地水量平衡方程：P陆－R地表－R地下－E陆.－T=ΔS陆多年平均：P陆-R = E陆蒸散发蒸散发包括蒸发散发蒸发：水从液态转化为气态的过程。

根据蒸发面的不同，蒸发又可分为水面蒸发和土壤蒸发。

蒸散发不仅是水的交换过程，亦是热量的交换过程，是水和热量的综合反映水面蒸发是充分供水条件下的蒸发，即某一地区最大的可能蒸发量，也称为潜在蒸发或蒸发能力。

水面蒸发的大小受气象条件的控制。

影响蒸发的因素（供水条件、土壤特性、动力学及热力学因素）1供水条件.（不充分供水，充分供水)水面蒸发含水量达到田间持水量以上的土壤蒸发蒸发能力，又称潜在蒸发量或最大可能蒸发量2动力学和热力学因素(动力学因素：影响蒸发面上的水汽分布梯度)a水汽分子的垂向扩散b大气垂向对流运动.热力学因素：(蒸散发的能量源泉) a 太阳辐射 b 平流时的热量交换水汽运输指大气中水分因扩散而由一地向另一地运移，或由低空输送到高空的过程。

水汽运输过程中，水汽的含量、运动方向与路线，以及输送强度等会发生改变，对沿途的降水以重大影响。

水汽输送主要有大气环流输送和涡动输送两种形式，并具有强烈的地区性特点和季节变化,时而环流输送为主，时而以涡动输送为主。

水汽输送主要集中于对流层的下半部。

我国水汽输送基本特点1存在三个基本的水汽来源，三条输出入路径，并有明显的季节变化。

2.水汽输送既有大气平均环流引起的平均输送，又有移动性涡动输送。

.3地理位置、海陆分布与地貌上总体格局，制约了全国水汽输送的基本态势。

.4水汽输送场垂直分布存在明显差异降水是水循环过程的最基本环节，是水量平衡方程中的基本参数，决定一个区域水资源的多少。

.形成降水的必要条件是水汽和冷却凝结。

这空气的垂直上升运动是促使水汽冷却凝结的主要条件。

面降水的计算把实测的点降水量转化为全区域的降水量a算术平均法b垂直平分法（太森多边形法）c等雨量线法d客观运行法（算术平均法优点）方法简单易行，适合于区域内地形起伏不大，雨量站网稠密且分布较均匀的地区。

垂直平分法（太森多边形法）优点：适用于雨量站分布不均匀的地区。

缺点是把各雨量站所控制的面积在不同的降水过程中都视作固定不变，这与实际降水情况不符。

等雨量线法优点：.适用于面积较大，地形变化显著而有足够数量雨量站的地区。

计算精确度较高，并有利于分析流域产流、汇流过程。

下渗.下渗又称入渗，是指水从地表渗入土壤和地下的运动过程。

影响下渗的因素1.土壤特性的影响a土壤的透水性能和前期含水量b有机质含量2.降水特性的影响a下渗率随雨强增大而增大b强雨点击碎土粒，充填土壤空隙，减小下渗率. 3流域植被、地形的影响影响下渗时间；植被根系增加裂隙.4人类活动的影响径流的表示方法1.流量Q，m3/s 单位时间内通过某一断面的水量2.径流总量W，m3 T时段内通过某一断面的总水量。

W=QT3.径流深度R，mm 指将径流总量平铺在整个流域面积上所求得的水层深度。

R=W/F=QT/F4.径流模数M，L/s·km2 流域出口断面流量与流域面积F的比值；流域内单位面积单位时间内的产生的径流量。

M=Q/F5.径流系数α，无单位比值某一时段的径流深及与相应的降水量之比值。

α=R/P河川径流是怎样形成的？1 降雨时形成径流的前提条件2 流域蓄渗过程降雨初期，大部分降水并不立即产生径流，而消耗于植被截留、下渗、填洼与蒸发。

在降雨过程中，当降雨强度小于下渗能力时，雨水将全部深入土壤中；当降雨强度大于下渗能力时，超出下渗强度的降雨，形成地面积水，蓄积于地面洼地，称为填洼。

随着降雨继续进行，满足填洼后的水开始产生地面径流。

流域上继续不断降雨，渗入土壤的水使包气带含水量不断增加，土层中的水达到饱和后，在一定条件下，部分水沿坡地土层侧向流动，形成壤中径流；下渗水流达到地下水面后，以地下水的形式沿坡地土层汇入河槽，形成地下径流。

因此，流域上的降水，经过蓄渗过程产生了地面径流，壤中径流和地下径流。

3 坡地汇流过程超渗雨水在坡面上呈片流，细沟流运动的现象，成坡面漫流。

满足填洼后的降水开始产生大量的地面径流，它沿坡面流动进入正式的漫流阶段。

坡面漫流在蓄渗容易得到满足的地方先进行，然后其范围不断扩大，地面径流经过坡面漫流而注入河网。

壤中流及地下径流在有空介质中运动。

4河网汇流过程各种径流成分经过坡地汇流注入河网后，沿河网向下游干流出口断面汇集的过程，即河网汇流过程，这一过程自坡地汇流注入河网开始，直至将最后汇入河网的降水输送到出口断面为止。

经过河岸调节和河槽调节过程，使出口断面的流量过程变缓，汇流历时延长，降低出口断面一下发生洪水的可能性。

径流形成过程实质上是水在流域的再分配与运行过程。

a产流过程中水以垂向运行为主，它构成降雨在流域空间上的再分配过程，是构成不同产流机制和形成不同径流成分的基本过程。

b汇流过程中水以水平侧向运行为主，水平运行机制是构成降雨过程在时程上再分配的过程，是构成流域汇流过程的基本机制。

影响径流的因素1.气候因素：A包括降水、蒸发、气温、风、湿度等。

B降水和蒸发的总量、时空分布、变化特性，直接导致径流组成的多样性、径流变化的复杂性。

C气温、湿度和风是通过影响蒸发、水汽输送和降水而间接影响径流的。

2.流域下垫面因素：下垫面是指与大气下层直接接触的地球表面地理位置、地貌特征、地形特征、地质条件、植被特征3.人类活动因素，人类活动对径流的影响主要是通过改变下垫面条件,从而直接或间接影响了径流的过程、径流的数量、质量的变化。

壤中流发生于非均匀质或层次性土壤中的透水层与相对不透水层界面上，她可以发生在饱和水流情况下，也可以发生在非饱和水流情况下，一般前者是主要的，是形成洪水径流的主要部分。

壤中流产流条件1、要有供水，即上层有下渗水（必要条件）2、要有比上层下渗能力小的界面（前提条件）3、供水强度要大于下渗强度（充分条件）4、产生临时饱和带，还有具有产生侧向流动的动力条件，即坡度及水流归槽条件（充分）壤中径流的产生与降雨强度没有直接关系，它只取决于上层的下渗率。

当降雨强度小于上层下渗率时，只要上层下渗率大一下层下渗率，形成临时饱和带，即可产生壤中径流，而且此时只有壤中径流而无地面径流。

当降雨强度为最大，上层下渗率次之，下层下渗率最小时，既有地面径流，又有壤中径流发生。

河流的水情：河流的水文情势主要指河川径流的分布与变化，洪水、枯水的特征等。

水情要素.水情要素是用以表达河流水文情势变化的主要尺度。

.它包括水位、流速、流量等。

充分掌握水情要素资料，是研究河流水文的重要基础。

水位.指水体的自由水面高出某一基面以上的高程。

流速指河流中水质点在单位时间呢移动的距离。

年径流量一个年度内通过河流某断面的水量，称为该断面以上流域的年径流量。

.实测各年径流量的平均值，称为多年平均径流量。

.实测资料年数增加到无限大时，多年平均流量将趋于一个稳定的数值，此称为正常年径流量。

可以用年平均流量Q（m3/s）或年径流总量W（m3）表示，也可以用年径流深R（mm）及径流模数M（L/s·km2）表示正常年径流量的推求1.资料充分时：算术平均法2资料不足时：利用参证变量的相关分析法延展资料系列（利用相邻流域的年径流量；.利用降水量) 3.缺乏实测资料时:等值线法;水文比拟法：利用参证流域的水文特征值年径流量的多年变化过程1河流各年年径流量的丰、枯情况，可按照一定保证率（P）的年径流标准划分。