水文学原理第五章习题
河海大学811水文学原理第五章 土壤水与下渗123
第三节 土壤水分运动基本方程
教学目标： 土水势中各分势和总势。 滞后现象 分析质地和结构对土壤水分特征曲线影响。
一、土水势
1、土水势：土壤水的势能称土水势。 它是土壤水与标准参照状态下的水相比较所具有的
特定势能。 说明：标准参照状态：一定高度处，与土壤同温度
下承受一个标准大气压或当地大气压的状态。 土水势是一个表示土壤水势能的相对指标。
毛管力的方向，因土壤颗粒的排列十分复杂，故可能具 有任何方向。
H不大于3~4米
毛细管的直径在0.1~0.001mm最明显。
（三）重力
重力 土壤中水分受到的地心引力称为重力，其 作用方向总是指向地心，近似地可认为垂直向下。
二、土壤水类型
土壤中存在的液态水分，根据作用力的情况，可 分为束缚水和自由水两类。
1. 当土壤含水量大于此值时，毛管悬着水就能向土
壤水分的消失点或消失面转移，
2. 当土壤含水量小于此值，连续输移水分就会遭到
破坏，并将变为以薄膜水和水汽的形式进行。
3. 一般来说，毛管断裂含水量约为田间持水量的65
％。
Hale Waihona Puke 6、饱和含水量饱和含水量：土壤中所有孔隙均被水充满时的土壤含水量。 特点：
1. 若用容积含水率表示饱和含水量，则此时也等于孔隙度。 2. 饱和含水量与田间持水量之差即为受重力支配的自由重
1、最大吸湿量
在水汽达到饱和的空气中，干燥土壤的吸湿水达到 最大数量时的土壤含水量称为最大吸湿量，又称吸 湿系数。 （1）被吸附的水分子层的厚度相当于15—20个 水分子厚，约4—5um，其最外层的水分子所受到 的土壤颗粒的分子引力为31个大气压。 （2）不同粒径的土壤颗粒的最大吸湿量不同。
2、最大分子持水量
水文学原理智慧树知到课后章节答案2023年下西安理工大学
水文学原理智慧树知到课后章节答案2023年下西安理工大学西安理工大学第一章测试1.学习水文学原理课程，不应该仅仅停留在对水文现象的一般性了解，而应在水文气象学、自然地理学、水力学等课程基础上，进一步理解水文现象的（），并能用水文专业术语加以阐述和分析。
A:成因B:机理C:成因和机理D:过程答案:成因;机理2.地球上的海洋、湖泊、沼泽、河流，以及地球上空的大气水、地表以下的地下水等等，都称之为（）。
A:水体B:水文现象C:陆地水和大气水D:大气水、地表水和地下水答案:水体3.存在于地球表面的河流、湖泊、湿地、海洋、冰川等水体中的水称为（）。
A:水体B:地表水C:地下水D:大气水答案:地表水4.降水与蒸发是最常见的自然现象，只是在水文领域里，将其统一归类为（）。
A:自然现象B:水文现象C:水文要素D:水文循环答案:水文现象5.我国钱塘江大潮被誉为天下第一潮，从水文现象特点角度分析诗句“八月十八钱塘时，潮头搅海雷怒飞”反映了潮汐现象具有（）。
A:确定性B:随机性C:周期性D:地区性答案:周期性6.大江大河的洪水主要是由暴雨形成，暴雨越大，洪水越大。
这种现象反映的是水文现象的（）规律。
A:周期性B:随机性C:地区性D:确定性答案:确定性7.我国的年降水量从东南沿海向西北内陆逐渐递减的规律，可以用水文现象的（）规律解释。
A:确定性B:随机性C:地区性D:周期性答案:地区性8.对于水文循环认识，有据可考的最早的出处是（）。
A:希腊哲学家，公元前450年前B:《吕氏春秋》，公元前239年C:安阳甲骨文，公元前1200年前D:意大利科学家，1452~1519年答案:安阳甲骨文，公元前1200年前9.地球上的水体，根据存在的空间位置不同，可以分为（）。
A:地表水B:地下水C:大气水D:海洋水答案:地表水;地下水;大气水10.水文学不仅要研究地球上水体的存在、运动、循环和分布，还要研究水体的物理与化学性质，也要研究水体与环境的相互作用。
水文学习题集与答案精修订
水文学习题集与答案 GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-北京建筑工程学院教材建设项目《水文学》习题集参考答案环能学院市政工程系北京建筑工程学院2010.12目录第一章绪论 ...................................................... 第二章水文学的一般概念与水文测试 ............................... 第三章水文统计基本原理与方法 .................................... 第四章年径流及洪、枯径流 ........................................ 第五章降雨资料的收集与整理 ...................................... 第六章小流域暴雨洪峰流量的计算 ..................................第一章绪论一、填空题1.水文现象是指（地球上的水受外部作用而产生的永无休止的运动形式）。
2.水文学是研究自然界各种水体的（存在）（分布）（循环）（物理化学性质）及（环境因素）的变化规律，预测、预报各水文现象变化情势的一门水利学科。
3.水文循环的重要环节有（降水）、（蒸发）、（渗流）和（径流）。
4.按水文循环的规模和过程不同，水文循环可分为（大）循环和（小）循环。
5.自然界中，海陆之间的水文循环称（大循环），海洋或陆面局部的水循环称（小循环）。
6.工程水文学是水文学的一个重要分支，为（工程规划设计）、（施工建设）和（运行管理）提供水文依据的一门科学。
工程水文学的内容，根据在工程设计、施工、管理中的作用，基本可分为两个方面（水文分析与计算）和（水文预报）。
7.水资源是水文循环使陆地一定区域内平均每年产生的淡水量，通常用（多年平均年降雨量）和（多年平均年径流量）描述。
工程水文学题库及题解(全)
工程水文学题库及题解宋星原雒文生赵英林魏文秋张利平编著内容提要本书分为题库、题解和考研试题三大部分,题库中的题目按工程水文学基本内容分为概念题和计算题两大题型，概念题又划分填空题、选择题、判断题和问答题四类题型，题目中有易、中、难三个难度档次，分别考核不同的知识结构和知识层次。
题库中有的题目在于了解学生对基本概念、基本理论和基本计算方法的掌握程度，有的则是了解学生分析问题与解决问题的能力以及对学科前沿知识的理解程度，所有的题目都给出了解题过程和结果，以便于学习和理解。
为了便于学生报考研究生的参考，本书还选编了武汉大学以及原武汉水利电力大学近年来的考研试题及题解。
本书涵盖了工程水文学基本内容，可作为高等院校水利水电类、土木工程类和环境工程类各专业本科生的辅助教材，尤其适用于立志报考研究生的同学使用，也可供上述专业的成人教育、函授教育、网络学院的学生以及专业技术人员的学习和参考。
前言为使考试规范化，保证教师按教学大纲教学、学生按教学大纲学习，全面、系统和有重点地掌握工程水文学的基本概念、原理和方法，提高学生分析问题与解决问题的能力， 1994年11月，由原武汉水利电力大学水文试题库编写组编印了《工程水文学试题库》，并在我校工程水文学教学中得到广泛应用，受到老师和同学们的一致好评。
随着教学改革的深入，在前期题库研究工作的基础上又积累了大量的资料，为本书的出版奠定了一定的基础。
作者通过多年的教学研究及实践，对原有的资料进行了编辑与加工，重新修改并补充了大量题目，对所有题目给出了解题过程，以便于读者学习。
本书题量大、内容新颖，并配有全部题解及近年考研试题。
书中难、中、易题型有机结合，有益于学生深刻理解工程水文学的基本理论、提高分析与解决有关工程水文学问题的能力。
同时，本书的出版对高校教师出题组卷也具有一定的借鉴作用。
本书分为题库、题解和考研试题三大部分，题库中的题目覆盖了水文循环与径流形成、水文信息采集与处理、水文统计、年径流及年输沙量分析与计算、由流量资料推求设计洪水、由暴雨资料推求设计洪水、流域产汇流计算、水文预报等工程水文学的基本内容。
水文学原理第五章习题
一、名词解释题1.土壤质地2.土壤结构3.土水势4.土壤水分特性曲线 5.土壤水分剖面 6.下渗7. 下渗率 8.下渗强度（容量）下渗曲线9.累积下渗曲线二、填空题1. 组成土壤的固体颗粒的主要粒径或粒径范围称为土壤的_________________。
2.图5-1 土壤质地三角形目前使用的土壤名称基本上都是根据土壤中的_______、_______和_______的比重来命名的。
3. 某种土壤中砂粒占10%、粉粒占70%、粘粒占20%，根据图5-1的土壤质地三角形，则该土壤为_________________。
4. 土壤中固体颗粒的排列方式、排列方向和团聚状态，或者土壤孔隙的几何形状与大小称之为__________________。
5. 土壤的固体密度是指__________________________________________________。
6. 土壤的干容重是指__________________________________________________。
7. 土壤的孔隙度是指__________________________________________________。
8. 土壤的容积含水率是指________________________________________________。
9. 土壤中的水主要受____________、____________和__________三种力的作用。
10. 毛管上升高度与毛管的内径有关，其近似计算公式为_____________________。
11. 土壤水存在的液态水分，根据作用力的情况，可分为束缚水和自由水两类。
束缚水又可分为__________和____________，而自由水又可分为__________和________。
12. 土壤水分常数主要是指___________、___________、____________、_________、______________和_________________。
水 文 学 原 理(五土壤水)
第五章
土壤水
本 章 内 容
1 2 3 4
土壤的质地结构及“三相”关系
土壤水的存在形态 土壤水的能量状态
土壤水运动的控制方程
“土壤”是指地球表面风化的散碎外壳。是一种 由大小不同的固体颗粒集合而成的具有空隙或孔 隙的散粒体，属多孔介质。 “土壤水”则是指包含在土壤孔隙中的水分。地 球表面的土壤覆盖层是一个巨大的“蓄水库”， 全球蓄于土壤中的水量估计有16500km3 ，约为河 道蓄水量的8倍。 在水文循环中，土壤起着十分重要的调节和分配 水量的作用。 问题：水分是怎样被吸收到土壤中去的?进入土壤 中的水分是怎样储存、变化和运动的?
2 土壤水分特性曲线
——吸力与土壤含水量的关系，称为土壤水分特性曲线
土壤水分特性曲线
获得土壤水分特性曲线可以有两种做法：一是从干燥土壤
开始，在土壤吸收水分的过程中测定；二是从饱和土壤开 始，在土壤脱水过程中测定。
实验表明，在脱水过程中测定的土壤水分特性曲线位于上
方，在吸水过程中测定的土壤水分特性曲线位于下方，两 条曲线首尾大体重叠，但中间差别明显，犹如一个绳套。
3 非饱和水流运动的基本微分方程
V K ( )
V t
[ K ( ) ] [ K ( ) ] [ K ( ) ] t x x y y z z
只考虑垂向时：
[ K ( ) ] t z z
毛管断裂含水量： 毛管悬着水的连续状态开始断裂时的土壤含水量 田间持水量： 土壤中毛管悬着水达到最大时的土壤含水量
饱和含水量： 土壤中全部孔隙都被水充满时的土壤含水量
最大吸湿量
在水汽达到饱和的空气中，干燥土壤的吸湿水达
到最大数量时的土壤含水量称为最大吸湿量，又
水文学原理 第五章 土壤水
土壤团聚体。
土壤 团聚体
5.1.3 土壤团聚体 团聚体是土壤结构的基本单位。 土壤团聚体有利于水分与养份的长久保持与稳定。
土壤团聚体内 和 团聚体 之间 是连通的毛细孔隙与非毛细孔隙， 构成土内水分传输的通道网络。
土壤结构(soil structure)
毛细管内上升高度 h
2 2 cos h gR g r
7.3 10 N / m
2
0
2 7.3 1 0.15 mm 1 9.8 r r
5.2.2 土壤水分存在的形式
束缚水（结合水） 吸湿水（强结合水）
薄膜水（弱结合水）
毛细上升水 毛 管 水
2
分子吸附力（ Adhesion force）
土壤颗粒表面附近的液态水受到土颗粒 分子吸附力：
静电场的作用而受到的力，即粘附力， 在水文学里称为分子吸附力。
粘 附 力：液体分子与固体分子之间的相互引力
称为粘附力 或附着力（ Adhesion force） 。
2 分子吸附力大小
分子吸附力的大小及依靠这个力所保持的水量
称为土壤基质（ soil matrix）。
矿物颗粒的化学组成
土壤矿物： 由土壤原生矿物和土壤次生矿物构成，
矿物的化学组成与岩石类型有关。
土壤有机质：包括 生命体 和 非生命的有机质。 土壤腐殖质： 是 扣除 未分解和半分解动植物残体
及 微生物体 以外的 有机物质的总称。
胡敏酸 、富敏酸 、胡敏素
超过最大毛管悬着水量之后，
也就是毛细管网络恰好充满水后，
则后续下渗补给的土壤水分
不能被毛细管再吸持保留，
多余的水分就在重力的作用下，
《水文学原理》复习思考题
水文学原理》复习思考题D《水文学原理》思考题第一章绪论1. 水文学主要研究那些内容？水文学是研究地球上水的分布、循环、运动变化规律及其与地理环境、人类社会活动之间的相互关系的学科。
（研究地球上的各种水体的形成、循环和分布，探讨水体的化学和物理性质以及它们队环境的反应，包括它们与生物的关系。
）2. 人类面临的主要水问题有哪些？如何解决？水资源缺水问题：水多了，水少了，水脏了；3. 什么是水文现象？水文现象有哪些基本规律和特性？水文现象；降水，蒸发径流以及河流的结冰封冻等基本规律；1确定性规律；2随机性规律特性；1时程变化的周期性与随机性对立统一；2地区分布的相似性与特殊性对立统一4. 水文学有哪些主要分支学科?1、按应用范畴分：工程水文学、农业水文学、城市水文学、森林水文学2、按研究方法分：水文统计法、随机水文法、地理水文学、实验水文学、同位素水文学，实验水文学，动力水文学，数值水文学，水文测验学；3、按研究对象分：河流水文学、河口水文学、海洋水文学、河口水文学、地下水文学冰川水文学、湿地水文学，环境水文学，生态水文学5. 水文学经历了哪些发展阶段？1萌芽时期；2奠基时期；3时间时期；4现代化时期6. 简述水文学研究的特点水文现象的基本特点1、成因上的自然性和认为性2、时程上的周期性和偶然性3、地域上的相似性和差异性4、运动的同在性和独立性第二章水文循环1. 水有哪些自然属性？社会属性？2. 水循环有哪些环节?降水，蒸散发，下渗，地面径流与地下径流。
2. 研究水文循环有哪几种尺度？1全球水文循环，2流域或区域水文循环，3水—土壤—植物系统水文循环3. 水循环的主要表现形式（水文现象）有哪些？降水，蒸发，径流和下渗4. 全球和流域（区域）水量平衡及方程式。
.全球水量平衡方程：如研究区域为地球上的全部海洋，所取计算时段为年，则某一年的（1）水量平衡方程为：P 洋+R＝E 洋+△Ws 式中P 洋——海洋上某—年的降水量；R——大陆流入海洋的某年径流量；E 洋——海洋上某一年的蒸发量；△W ——海洋某一年的储水增量。
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一、名词解释题
1.土壤质地
2.土壤结构
3.土水势
4.土壤
水分特性曲线 5.土壤水分剖面 6.下渗 7.
下渗率8.下渗强度（容量）下渗曲线 9.累积下渗曲线
二、填空题
1. 组成土壤的固体颗粒的主要粒径或粒径范围称为土壤的
_________________。
2.
图5-1 土壤质地三角形
目前使用的土壤名称基本上都是根据土壤中的_______、_______和_______的比重来命名的。
3. 某种土壤中砂粒占10%、粉粒占70%、粘粒占20%，根据图5-1的土壤
质地三角形，则该土壤为_________________。
4. 土壤中固体颗粒的排列方式、排列方向和团聚状态，或者土壤孔隙的几
何形状与大小称之为__________________。
5. 土壤的固体密度是指
__________________________________________________。
6. 土壤的干容重是指
__________________________________________________。
7. 土壤的孔隙度是指
__________________________________________________。
8. 土壤的容积含水率是指
________________________________________________。
9. 土壤中的水主要受____________、____________和__________三种力的
作用。
10. 毛管上升高度与毛管的内径有关，其近似计算公式为
_____________________。
11. 土壤水存在的液态水分，根据作用力的情况，可分为束缚水和自由水两
类。
束缚水又可分为__________和____________，而自由水又可分为
__________和________。
12. 土壤水分常数主要是指___________、___________、____________、
_________、______________和_________________。
13. 土壤中毛管悬着水达到最大时的土壤含水量称为_____________，它是不
受地下水影响条件下土壤在田间或自然状况对所能保持水分的最高数量，也就是说，降雨或灌溉水进入土壤后，若超过它，则超过部分将不能为土壤保持而以自由重力水形式向下渗透。
因此，它是将土壤水划分为
__________和_____________的“门槛”。
14. 所谓___________________就是指土壤颗粒对水分子的吸力为15个大气
压时的土壤含水量。
15. 根据土壤水分作用的分类，土水势可分为_____________、
______________、___________、_____________、___________、
_____________、_____________。
16. 基模势是指由__________和_____________引起的土水势的总称。
在非饱
和土壤中，基模势总是____________大气压下纯自由水面的势能的，大气压下纯自由水面的势能一般赋予0值，故基模势总是一个___________，而在饱和土壤中，静水压力势总是_______大气压力下纯自由水面的势能的，故静水压力势总是一个______________值。
17. 饱和土壤：在饱和土壤中，由于基模势为零，故总势公式为
_____________；非饱和土壤：在非饱和土壤中，由于静水压力势为零，故总势公式为_______________。
18. 若在参照状态以上高度h处有一容积为V的水滴，那么该水滴的重力势
为__________。
19. 土水势的三种表示方法分别为______________、_____________、
______________。
20. 根据土壤水分作用的分类，纯水的土水势可化分为__________、
__________、_______。
21. 土壤含水量沿深度方向的变化曲线称为___________，又称
__________________。
22. 水分透过土壤层面（例如地面）沿垂直和水平方向渗入土壤中的现象称
为______。
单位时间通过单位面积的土壤层面渗入到土壤的水量称为下渗率，
23. 单位时间通过单位面积的土壤层面渗入到土壤的水量称为___________。
如果供水强度充分大，则下渗率将达到同初始土壤含水量和同土壤质地、结构条件下的最大值，称此为___________。
24. 下渗容量随时间的变化曲线称为_____________，它是以____________为
参变量的一簇曲线。
25. 不同的土壤，尽管它们在下渗过程中，土壤水分剖面的具体变化不完全
相同，但都可以划分为四个有明显区别的水分带：___________、
___________、________________和___________。
三、判断题
1. 土壤是一种由大小不同的固体颗粒集合而成的具有空隙或孔隙的散粒体，属多孔介质。
2. 土块中的孔隙容积与土块总容积纸币称为孔隙比。
3. 土壤的质量含水率是指土块中水的质量与土块总质量之比值。
4. 土壤颗粒对水分子的作用不仅与孔隙度有关，更重要的是与土壤颗粒的大小有关。
5. 液体表面压力的存在是产生毛管现象的物理原因。
6. 吸湿水水分子与土粒表面分子之间的距离小于液态水分子之间的距离。
7. 吸湿水会表现固态水的性质，因此没有溶解能力，不能移动。
8. 土壤颗粒越小，所吸附的吸湿水越多。
汗有机质多的土壤比含有机质少的土壤吸湿水大。
9. 吸湿水和膜状水的密度都大于1g/cm3。
10. 膜状水是以湿润的方式从水膜较厚的土壤颗粒向水膜较薄的土壤颗粒移动，速度很慢。
四、证明题
1. 地下水埋深较浅时，在平衡条件下，地下水位以上任意一点的土壤基质势值等于该点到地下水位垂直距离的相反数。
2. 在非饱和土壤的相同高度处，土壤水分总是由土壤含水量高处向土壤含水量低处运动。
3. 试推导供水强度充分大条件下的下渗容量计算式。
五、简答题
1. 什么是土壤含水量它有那几种表示方法
2. 在干燥土壤吸收水分的过程中测定与在饱和土壤脱水过程中测定的土壤水分特性曲线会重合吗为什么
3. 下渗的物理机制怎样
4. 什么叫累积下渗曲线若某一供水充分的下渗试验得到如下结论：t时刻的累积下渗量F p(t)与该时刻的下渗能力f p(t)的关系为，其中a为常数，试导出该累积下渗曲线的表达式。
（若累积下渗量与下渗历时的平方根成正比）
5. 饱和下渗理论的基本假定是什么
6. 在降雨下渗条件下，降雨强度、下渗率和下渗能力三者之间的关系怎样
7. 考虑重力作用下渗和不考虑重力作用下渗的区别是什么
六、计算题
1.一湿土块重140g，烘干后重100g，该土壤的质量含水率是多少
2. 已知一土块的质量含水率为20%，容重为cm3，则该土块的容积含水率为多少
3. 野外利用体积为100cm3的环刀采回一土壤样品，称其湿重为255g，让其浸入水中充分吸水后，称重为280g，让其排出重力水后称重为265g，在1500kPa 时中为250g，烘干后中230g，环刀重100g。
试问根据以上数据能分析出哪些土壤水指标和孔隙指标，并进行计算。
4. 有一“U”形土柱，一端浸泡在水槽中（见图4-2）。
水槽的水面保持不变，且假定土柱处于平衡条件下。
试确定该土柱中A，B，C，D，E，F各点的基模势、重力势、静水压力势和总势。
（取水面为标准参照状态）
5. 根据非饱和下渗理论可导得下列形式的下渗曲线公式
f P=2
式中：f p为下渗能力（mm/min）；t为时间，S为土壤吸收度。
（1）在导出该式时考虑了哪些驱动下渗的作用力S的因次是什么
（2）某小流域适用该形式下渗曲线，一场空间分布均匀、强度始终大于下渗能力的降雨经历15min后，测得流域土壤含水量为30mm（假设这场降雨开始时的流域土壤含水量为0），试求该小流域的S值。
6. 已知某地面的下渗能力曲线为f(t)=+（mm/min）
（1）导出累积下渗量曲线F(t)的表达式；
（2）假设初始土壤含水量为零，求均匀雨强i=min时的产流开始时间。
7. .
P(mm) F(mm)
P(t)
F(t)
t(min)
某地面测得其累积下渗能力曲线F(t)=+，当F(0)=0时，均匀强度供水，供水累积过程方程为P(t)=。
（1）求下渗能力曲线fp(t)和供水强度过程线i(t)；
（2）示意给出下渗能力曲线fp(t)，降水强度过程i(t)和实际下渗过程f(t)；（3）计算开始产流时的累积下渗量F和产流开始时间t。