从土壤水动力学到流域生态水文学

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岩土工程中的水文特性与利用技术研究与应用

岩土工程中的水文特性与利用技术研究与应用一、引言岩土工程是土木工程的一个重要分支，涉及到土壤和岩石的力学性质及其与水分的相互作用。

水文特性在岩土工程中起着至关重要的作用，对于工程设计和施工具有重大影响。

本文将探讨岩土工程中水文特性的研究与应用，以及相关的水文利用技术。

二、岩土工程中的水文特性1. 土壤和岩石的渗透性土壤和岩石的渗透性是指水分在其内部流动的能力。

渗透性的研究对于工程设计和防水处理非常重要。

工程师需要了解土壤或岩石的渗透性，以便在设计中考虑水的影响，并采取有效的防水措施。

2. 孔隙水压力孔隙水压力是指土壤或岩石孔隙中水分的压力。

孔隙水压力的变化对于岩土工程结构的稳定性有重要影响。

例如，当孔隙水压力增加时，土体的稳定性会降低，可能导致滑坡或坍塌。

因此，对孔隙水压力的监测和控制是岩土工程中的关键任务之一。

3. 地下水位地下水位是指地下水体的高度。

地下水位的变化与降水量、季节等因素密切相关，对于工程地下水管理和排水设计至关重要。

合理地控制地下水位可以避免工程施工和使用过程中的水问题。

4. 地下水动力学地下水动力学研究地下水的流动规律和运动特性。

了解地下水的流动路径和速度对于岩土工程项目的设计和施工具有重要意义。

地下水动力学分析可以用于模拟地下水流动，并预测可能的影响。

三、水文特性的利用技术1. 排水与防水技术在岩土工程中，排水和防水技术的应用非常重要。

排水技术可以有效将地下水排出，并维持较低的地下水位。

常见的排水技术包括井点降水、水平排水和垂直排水等。

防水技术则是防止水分渗入到地下结构中，以保证结构的安全和稳定。

2. 水文监测与预警系统为了保证岩土工程项目的安全运行，水文监测与预警系统起着关键作用。

通过安装水位计、流速计和压力传感器等设备，可以及时监测地下水位变化、土壤湿度、孔隙水压力等参数的变化，提前预警可能出现的问题，采取相应的措施。

3. 地下水资源的开发与利用岩土工程中的水文特性研究还可以为地下水资源的开发与利用提供科学依据。

农业水文模型的研究进展及其效应分析

农业水文模型的研究进展及其效应分析王新源;王姗姗【摘要】文章简要论述了农业水文模型在农业水文过程模拟、农业用水效率评估以及农业水文效应三个方面的应用研究,并简要概括了上述三个研究方面在目前研究中的不足和可以改进之处,总结并展望了农业水文模型在未来发展中应该重点关注的问题.【期刊名称】《黑龙江水利科技》【年(卷),期】2018(046)010【总页数】4页(P42-44,76)【关键词】研究进展;农业水文模拟;农业用水效率;农业水文效应【作者】王新源;王姗姗【作者单位】黑龙江大学水利电力学院,哈尔滨150080;黑龙江大学农业资源与环境学院,哈尔滨150080【正文语种】中文【中图分类】P3340 引言我国是一个严重干旱缺水的国家。

人口急剧增长和经济的迅猛发展对我国水资源的分配和利用造成了巨大挑战，我国水资源本就存在着时间和空间分配不均的问题，降水量从东南沿海向西北内陆递减，同时，我国大部分地区属于温带季风性气候，降水量呈现明显的夏季多、冬季少的特点。

纵然大江大河数量众多，淡水资源总量为28000亿m3，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大。

而我国的农业用水消耗量竟然占据了全国耗水总量的60%，因此，发展农业高效用水，节水灌溉，实施农业节水对我国水资源的高效利用和可持续发展有重大意义。

下面我们将详细论述水文模型在农业水文过程模拟、农业用水效率评价以及农业水文效应中的应用及不足。

1 农业水文过程模拟研究进展为了水资源的长期可持续发展，灌区农业水循环过程及其所驱动的生态水文过程研究已成为近年来的研究热点之一，生态环境在节水灌溉和高效用水中受到的影响也受到越来越多的关注。

随着水资源内涵的进一步扩大，农业水文循环研究已从较单一的田间水资源转化研究扩展至灌区农田水文过程、生态环境、地下水文等不同领域的相互融合，向着多学科交叉的综合研究模式发展。

对于干旱引水灌区而言，实施农业节水在解决流域水资源短缺问题的同时，可能对灌区农业和生态水文过程带来系列的负面效应。

水文水利类相关SCIEI期刊汇总

水文水利类相关SCI、EI期刊汇总国内：水利学报、水科学进展、水力发电学报、水动力学研究与进展(A辑中文版EI收录，B辑英文版SCI收录)International Journal of Sediment Research（《International Journal of Sedi ment Research》(译名《国际泥沙研究》)是国际泥沙研究培训中心主办的纯英文版科技期刊,为季刊。

自2007起成为SCI源刊,被SCI-E收录。

）国外主要期刊有：主要期刊有：Journal of Hydraulic Engineering, ASCEJournal of Hydraulic Research, IAHRJournal of Engineering Mechanics, ASCEJournal of Fluid Mechanics, CambridgeWater Resources Research, AGUWater Management, ICE UKAdvances in Water Resources, ElsevierEarth Surface Processes and Landforms, WileyRiver Research and Applications, Wiley (formerly Regulated Rivers: Research & Management)相关机构有：IAHR: International Association of Hydraulic Engineering and ResearchIAHS: International Association of Hydrological ScienceIWA: International Water AssociationIWRA: International Water Resources AssociationAWRA: American Water Resources AssociationICOLD: International Commission on Large DamsASCE: American Society of Civil EngineersAGU: American Geophysical UnionUSGS: United States Geological SurveyICE: Institution of Civil Engineers, UKWASER: World Association of Sedimentation and Erosion ResearchCHES: Chinese Hydraulic Engineering Society相关期刊详细介绍：1 Journal of HydrologyISSN: 0022-1694IF=网址： ... ription#descriptionThe Journal of Hydrology publishes original research papers and comprehensive reviews in all the subfields of the hydrological sciences including water based management and policy issues that impact on economics and society. These comprise, but are not limited to the physical, chemical, biogeochemical, stochastic and systems aspects of surface and groundwater hydrology, hydrometeorology and hydrogeology. Relevant topics incorporating the insights and methodologies of disciplines such as climatology, water resource systems, hydraulics, agrohydrology, geomorphology, soil science, instrumentation and remote sensing, civil and environmental engineering are included. Social science perspectives on hydrological problems such as resource and ecological economics, environmental sociology, psychology and behavioural science, management and policy analysis are also invited. Multi-and interdisciplinary analyses of hydrological problems are within scope.期刊简介：期刊发表有关水文科学领域的原创研究论文和全面性的综述，包括水管理和水政策对社会经济的影响，涉及内容包括地表和地下水水文、水文气象和水文地质的物理、化学、生物学、随机性和系统方面，但不仅限于此，相关主题包含各学科（气候学、水资源系统、水力学、农业水文学、地形地貌学、土壤科学、仪器仪表、遥感、土木和环境工程）的方法论和前瞻性研究。

水文水利类相关SCI和EI期刊汇总

水文水利类相关SCI、EI期刊汇总(2012-03-21 17:02:26)国内：水利学报、水科学进展、水力发电学报、水动力学研究与进展(A辑中文版EI收录，B辑英文版SCI收录)International Journal of Sediment Research（《International Journal of Sedi ment Re search》(译名《国际泥沙研究》)是国际泥沙研究培训中心主办的纯英文版科技期刊,为季刊。

自2007起成为SCI源刊,被SCI-E收录。

）国外主要期刊有：主要期刊有：Journal of Hydraulic Engineering, ASCEJournal of Hydraulic Research, IAHRJournal of Engineering Mechanics, ASCEJournal of Fluid Mechanics, CambridgeWater Resources Research, AGUWater Management, ICE UKAdvances in Water Resources, ElsevierEarth Surface Processes and Landforms, WileyRiver Research and Applications, Wiley (formerly Regulated Rivers: Research & Mana gement)相关机构有：IAHR: International Association of Hydraulic Engineering and ResearchIAHS: International Association of Hydrological ScienceIWA: International Water AssociationIWRA: International Water Resources AssociationAWRA: American Water Resources AssociationICOLD: International Commission on Large DamsASCE: American Society of Civil EngineersAGU: American Geophysical UnionUSGS: United States Geological SurveyICE: Institution of Civil Engineers, UKWASER: World Association of Sedimentation and Erosion ResearchCHES: Chinese Hydraulic Engineering Society相关期刊详细介绍：1 Journal of HydrologyISSN: 0022-1694IF=2.305网址：/wps/find ... ription#descriptionThe Journal of Hydrology publishes original research papers and comprehensive revi ews in all the subfields of the hydrological sciences including water based managem ent and policy issues that impact on economics and society. These comprise, but ar e not limited to the physical, chemical, biogeochemical, stochastic and systems aspe cts of surface and groundwater hydrology, hydrometeorology and hydrogeology. Rele vant topics incorporating the insights and methodologies of disciplines such as climat ology, water resource systems, hydraulics, agrohydrology, geomorphology, soil scienc e, instrumentation and remote sensing, civil and environmental engineering are inclu ded. Social science perspectives on hydrological problems such as resource and ecol ogical economics, environmental sociology, psychology and behavioural science, man agement and policy analysis are also invited. Multi-and interdisciplinary analyses of h ydrological problems are within scope.期刊简介：期刊发表有关水文科学领域的原创研究论文和全面性的综述，包括水管理和水政策对社会经济的影响，涉及内容包括地表和地下水水文、水文气象和水文地质的物理、化学、生物学、随机性和系统方面，但不仅限于此，相关主题包含各学科（气候学、水资源系统、水力学、农业水文学、地形地貌学、土壤科学、仪器仪表、遥感、土木和环境工程）的方法论和前瞻性研究。

土壤水动力学1(77)

二、土壤水的研究概况
研究概况
古希腊：构成自然界的2个元素：土壤，水
但真正的土壤水科学作为研究土壤中物质和能的状态和运转的科学，却是非常年轻的。它比起土壤学其它分支的发展，如土壤发生学和土壤化学要晚1或2个世纪。从1856年达西（Darcy)公式的提出算起，土壤水分的试验研究也就是150年的历史。如同其它学科一样，它也经历了一个由经验到理论，由静态到动态，由定性到定量（数值计算，电子计算机的发展），由宏观到微观的研究发展过程。
吸湿系数(Hygroscopic Coefficient): 吸湿水达到最大时的土壤含水率。最大分子持水率：薄膜水达到最大时的土壤含水率。
凋萎系数（Wilting Point）：
作物产生永久凋萎时的土壤含水率。田间持水率（Field Capacity）：悬着毛管水达到最大时的土壤含水率。饱和含水率（Saturation）：
重量含水量
GRAVIMETRIC WATER CONTENT (GWC)
•GWC = Mw / Ms100%
qg
体积含水量
VOLUMETRIC WATER CONTENT (VWC)
qv
• VWC = Vw / Vt 100% • = Vw / (Vs + Vf) • = GWC BD / DW
第一章土壤水分研究的回顾和展望
一、土壤水系统简介
土壤水(Soil water, Soil moisture)：存在于土壤孔隙里的水。饱和水(Saturated water) ：水全部充满土壤孔隙。非饱和土壤水(Unsaturated water) ：部分土壤孔隙被水占据。隔离水（不动水）(Insulate water or Immobile water)：存在于土壤中封闭孔隙中的水分。

《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。

水文学(黄锡荃) 第二章地球上的水循环

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2.2 水量平衡
2.2.1 水量平衡概述 • 定义
o 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差额必等于该时段区域（或水体）内蓄水的变化量，即水在循环过程中，从总体上说收支平衡。
I
S
I−Q=∆S
Q
质量守恒原理
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2.2.1 水量平衡概述
水量平衡与水循环的关系：水量平衡是质平衡方程
区域水量平衡方程： P陆+R’地表 + R’地下 − R地表 − R地下− E− T =∆S
闭合外流流域平衡方程： P陆− R地表 − R地下− E− T =∆S
闭合内流流域平衡方程： P陆− E− T =∆S
34
作业
• 结合水循环示意图，分别写出鄱阳湖及鄱阳湖流域的水量平衡方程，并注明方程中各符号的含义。
桦树
9
43
2.3.2 影响蒸发的因素
供水条件
蒸发
土壤特性
动力学及热力学因素
44
供水条件
• 不充分供水 • 充分供水
o 水面蒸发 o 含水量达到田间持水量以上的土壤蒸发
o 蒸发能力，又称潜在蒸发量或最大可能蒸发量
45
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
o 水汽分子的垂向扩散 o 大气垂向对流运动 o 大气的水平运动和湍流扩散
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2.3 蒸发
• 蒸发是水由液体状态转变为气体状态的过程，亦是海洋与陆地上的水返回大气的惟一途径。
o 2.3.1 蒸发的物理机制 o 2.3.2 影响蒸发的因素 o 2.3.3 蒸发量的计算
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2.3.1 蒸发的物理机制
• 蒸散发（Evapotranspiration，简写为ET）包括蒸发（Evaporative，简写为E）和散发（蒸腾，Transportation，简写为T）。

生态水文与水环境关系研究

生态水文与水环境关系研究随着人类社会的发展，水资源的利用和污染日益加剧，水环境和生态系统受到了严重的影响。

生态水文学是一门研究水环境和生态系统相互作用的学科。

它不仅关注水的数量、水质和水动力学过程，也关注与生态系统的相互作用和影响。

本文将重点介绍生态水文与水环境的关系。

生态水文是一种系统性、综合性的学科。

它包括了水文学、地理学、生态学、生物学、化学、物理学等多个学科的知识体系。

水环境是指由水介质组成的自然环境和人工环境，包括地下水、地表水、河流、湖泊、海洋等水域和水边地区。

环境水文是指研究水环境中水文过程、流域水文、湖泊水文、河流水文、地下水水文等方面的科学，而生态水文则是在此基础上，针对生态系统，探讨水文过程和生态系统相互作用的科学。

生态水文与水环境关系紧密，主要表现为以下几个方面。

首先，水资源是生态系统内的重要组成部分。

生态水文研究水资源的获取、分配、运动、储存、消耗等方面的规律，为水资源的合理开发和利用提供基础数据和理论支持。

在科学利用水资源的同时，还要达到保护生态系统的目的，防止水资源过度开采、浪费和污染等现象，以保障水资源的可持续利用。

其次，水环境对生态系统具有重要影响。

水环境影响生态系统主要表现在两个方面：一是水的生理、化学、物理属性，如水温、pH值、溶解氧、营养盐含量等，对生态系统内的生物生态环境产生影响。

二是水的量和水流动态影响了不同类型生态系统及其内部生物的生存与繁殖。

因此，通过对水环境的监测和调控，可以减轻对生态系统的影响，促进生态系统的健康发展。

再次，生态系统对水文过程亦有影响。

生态系统与水环境之间存在着复杂而相互联动的关系，其中水量、水质和水动力学的变化对生态系统具有重要影响。

比如：正常的水循环可以促进土壤的湿度、植物的生长；地表水的快速下降会影响土壤中微生物的生长和枯亡；水体中某些化学物质的含量变化会影响水中的生物生态环境。

因此，生态水文研究水文过程和生态系统相互作用的规律，可以深入认识生态系统的特点和运行机理，促进生态系统的恢复和保护。

流域水动力学模型

流域水动力学模型流域水动力学模型是一种用来研究流域内水的运动规律和水资源管理的工具。

它可以帮助我们更好地理解和预测水资源的分布、变化和利用，从而为流域的水资源管理和保护提供科学依据。

流域水动力学模型的主要任务是模拟流域内水的运动过程，包括降雨、蒸发、入渗、径流等各种水文过程。

通过建立一系列数学方程，模型可以模拟流域内水的流动、水位的变化和水质的演变等情况。

这些方程的具体形式和参数需要根据研究对象和目的来确定，通常需要根据现场观测数据和实验结果进行校验和调整。

在流域水动力学模型中，流域被划分为一系列离散的单元，每个单元代表一个小区域，包括地表和地下水系统。

通过对每个单元进行水量平衡的计算，可以得到流域内水的总体运动情况。

模型还可以考虑地形、土壤类型、植被覆盖等因素对水文过程的影响，从而更准确地模拟真实的流域水循环过程。

流域水动力学模型的应用范围非常广泛。

在水资源管理方面，模型可以帮助决策者制定合理的水资源利用方案，优化水资源配置，保护生态环境。

在洪水预报和防洪工程设计方面，模型可以提供洪水的预测和防洪措施的评估。

在水质管理方面，模型可以模拟水体中污染物的扩散和转化过程，为水环境保护和污染治理提供参考。

然而，流域水动力学模型也存在一些挑战和限制。

首先，模型的建立需要大量的观测数据和参数，数据的不确定性和不完整性会影响模型的准确性和可靠性。

其次，模型的计算复杂度较高，需要大量的计算资源和时间。

此外，模型对输入数据的要求较高，需要准确的降雨数据、土壤水分数据、地形数据等。

对于一些数据缺乏或不可靠的地区，模型的应用可能存在困难。

为了克服这些挑战，研究人员不断改进和发展流域水动力学模型。

他们通过改进模型的算法、优化参数估计方法、引入遥感和地理信息系统等新技术，提高了模型的准确性和适用性。

同时，研究人员也在努力提高数据的采集和处理能力，提供更可靠的输入数据。

流域水动力学模型是研究流域水资源管理和保护的重要工具。

水文学整理（完整版）

⽔⽂学整理（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。

水文学重点

含量（土水势或土壤水吸力达到一定数值），表征土植物恢复正常生长，植物开始发生永久萎蔫时的土壤含水
壤保持水分的能力，是大多数植物可利用的土壤水上量称为萎蔫系数，亦称凋萎系数或者凋萎点。
限。不同土壤质地田间持水量存在差异。田间持水量
长期以来被认为是土壤所能稳定保持的最高突然含水饱和含水量。当土壤全部空隙被水分充满时，土壤便处于
流的表示指标有：是任意时段内的径流深度y（或径流总量 W）与同时段内的降水深度x（或降水总量）的比值。径流系数说明在降水量中有多少水变成了径流，它综合反映了流域内自然地理要素对径流的影响。其计算公式为a=y/x。径流总量W。时段Δt内通过河流某一断面的总水量。以所计算时段的时间乘以该时段内的平均流量,就得径流总量W, 即W＝QΔt。它的单位是立方米(m3)。以时间为横坐标，以流量为纵坐标点绘出来的流量随时间的变化过程就是流量过程线。流量过程线和横座标所包围的面积即为径流量。
水文学的研究方法
水循环的环节、驱动力、参与的水体类型和基本特征
水循环是多环节的自然过程，全球性的水循环涉及蒸发、大气水分输送、地表水和地下水循环以及多种形式的水量贮蓄降水、蒸发和径流是水循环过程的三个最主要环节，这三者构成的水循环途径决定着全球的水量平衡，也决定着一个地区的水资源总量。蒸发是水循环中最重要的环节之一。由蒸发产生的水汽进入大气并随大气活动而运动。大气中的水汽主要来自海洋，一部分还来自大陆表面的蒸散发。大气层中水汽的循环是蒸发－凝结—降水—蒸发的周而复始的过程。海洋上空的水汽可被输送到陆地上空凝结降水，称为外来水汽降水；大陆上空的水汽直接凝结降水，称内部水汽降水。一地总降水量与外来水汽降水量的比值称该地的水分循环系数。全球的大气水分交换的周期为10天。在水循环中水汽输送是最活跃的环节之一。径流是一个地区（流域）的降水量与蒸发量的差值。多年平均的大洋水量平衡方程为：蒸发量=降水量径流量；多年平均的陆地水量平衡方程是：降水量=径流量+蒸发量。但是，无论是海洋还是陆地，降水量和蒸发量的地理分布都是不均匀的，这种差异最明显的就是不同纬度的差异。中国的大气水分循环路径有太平洋、印度洋、南海、鄂霍茨克海及内陆等 5个水分循环系统。它们是中国东南、西南、华南、东北及西北内陆的水汽来源。西北内陆地区还有盛行西风和气旋东移而来的少量大西洋水汽。陆地上（或一个流域内）发生的水循环是降水－地表和地下径流－蒸发的复杂过程。陆地上的大气降水、地表径流及地下径流之间的交换又称三水转化。流域径流是陆地水循环中最重要的现象之一。地下水的运动主要与分子力、热力、重力及空隙性质有关，其运动是多维的。通过土壤和植被的蒸发、蒸腾向上运动成为大气水分；通过入渗向下运动可补给地下水；通过水平方向运动又可成为河湖水的一部分。地下水储量虽然很大，但却是经过长年累月甚至上千年蓄集而成的，水量交换周期很长，循环极其缓慢。地下水和地表水的相互转换是研究水量关系的主要内容之一，也是现代水资源计算的重要问题。

水文学

第一章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。

其核心研究内容：水循环。

其主要研究对象包括自然界的各种水体形态如江河、湖泊、海洋、地下水、冰川等。

水文学的发展经历了从萌芽到成熟、定性到定量、经验到理论的发展过程。

大体分为以下4个阶段：（1）14世纪以前：水文学现象的定性描述阶段。

其特点是原始的观测和水文现象的定性描述。

（2）从15世纪初到约19世纪末：水文学体系形成阶段。

其特点是水文现象由概念性描述进入定量表达，水文理论逐渐形成。

（3）从20世纪初到50年代：应用水文学兴起阶段。

这一阶段的特点是水文观测理论体系进一步成熟，应用水文学进一步发展。

（4）从20世纪50年代至今：现代水文学阶段。

其特点是引进遥感、计算机等技术；重点开展水资源及人类活动水文效应的研究；分支学科不断派生。

水文现象(水循环过程中，水的存在与运动的各种形态)及其特点。

传统的水文学研究方法。

河流水文学地理水文学第二章地球上水的性质及分布水的潜热水的比热海水热量直接来源的主要部分是太阳的短波辐射和大气的长波辐射。

海水热量支出中海面辐射和蒸发最为重要。

世界大洋表面水温总体分布趋势。

海水温度的垂直分布正温层/逆温层。

地下水水温变化特点。

海水密度是盐度、温度和压力的函数。

在垂直方向上，海水的结构总是稳定的，密度向下递增。

50~100m深度上密度垂直梯度最大，出现密度的突变层，它对声波有折射作用。

海水密度垂直分布水色是水体对光的选择吸收和散射作用的结果。

但自然界水体的水色，是由水体的光学性质以及水中悬浮物质、浮游生物的颜色所决定的。

透明度是表示各种水体能见程度的一个量度，也是各种水体浑浊程度的一种标志。

天然水中的各种盐类主要包括四种阳离子（K+、Na+、Ca2+、Mg2+ ）和四种阴离子（Cl-、HCO3-、SO42-、CO32- ）。

合称天然水中的八大离子（95~99%以上）。

天然水中各种元素的离子、分子与化合物的总量称为矿化度。

生态系统和生态环境的动力学分析

生态系统和生态环境的动力学分析生态系统是指生物群落和非生物环境的相互作用和演变的完整系统。

它包括了生物群落、生境和功能组成部分，以及生态过程、生物和非生物成分之间相互作用的关系。

生态环境则是指生态系统所处的环境，包括了物理和化学环境等。

从长期来看，生态系统和生态环境是相互联系相互作用的，任何一个方面的变化都会影响到其他方面，形成一个不断演化的动态平衡系统。

因此，为了保护环境和生态系统，我们需要对其动力学进行深入分析。

生态系统动力学分析生态系统的动力学是指生态系统如何随时间而变化的研究。

生态系统是一个开放系统，因此很难预测其演变过程。

但是，通过对环境变量和生物群落之间的相互作用、相互反应和相互制约关系的理解，并结合定量模型和统计方法进行研究，我们可以预测和模拟生态系统的演化过程。

生态系统的动力学可以分为三个部分：演替过程、物种的多样性和生态系统的耗散结构。

演替过程是指，随时间的推移，物种的组成和丰度在生态系统中发生变化的过程。

在生态系统中，不同的演替阶段呈现不同的生物群落组成和不同的生态功能。

因此，演替是生态系统学的核心。

物种的多样性是指生态系统中存在大量不同的物种，这种多样性可以促进生态系统的稳定性和生态功能。

而生态系统的耗散结构是指，在能量和物质的流动中，生态系统具有能够稳定和吸收能量和物质的结构，从而形成一个具有稳定性的系统。

生态环境动力学分析生态环境的动力学是指环境变量和生态群落之间的相互作用和反馈关系的研究。

生态环境是一个复杂的系统，包括了气候、水文、土壤、地形等，与生态系统相互作用影响。

环境变量的变化会影响到生态系统中的生物群落分布和演替过程，从而影响到生态系统的稳定性和生态功能。

生态环境动力学的研究可以分为两个部分：环境变量和生物群落之间的关系以及环境变量的变化和生态系统的演化。

环境变量和生物群落之间的关系是指，不同的环境变量会影响到不同的生物群落分布和丰度。

例如，气候的变化会影响到不同植被类型的分布和演替过程，从而影响到整个生态系统的稳定性。

陆地植被生态水文过程前沿进展从植物叶片到流域

陆地植被生态水文过程前沿进展从植物叶片到流域一、本文概述随着全球气候变化和人类活动的不断加剧，陆地植被生态水文过程的研究已成为生态学、水文学、地理学等多个学科交叉的前沿领域。

本文旨在全面综述近年来从植物叶片到流域尺度的陆地植被生态水文过程的前沿进展，以期为深入理解陆地生态系统对全球水循环和气候变化的响应与反馈机制提供科学依据。

文章首先简要介绍了生态水文过程的基本概念和研究意义，然后从植物叶片尺度出发，探讨了气孔导度、蒸腾作用等生理过程对水文循环的影响；接着，文章从冠层、林分和流域尺度，分析了植被结构、分布和动态变化对水文过程的影响机制；文章总结了当前研究的不足和未来发展方向，以期为推动陆地植被生态水文过程研究提供新的思路和方法。

二、植物叶片生态水文过程植物叶片作为生态水文过程的基本单元，在陆地植被生态系统中扮演着至关重要的角色。

叶片不仅是植物进行光合作用的主要器官，也是水分传输和蒸腾作用的关键节点。

在植物叶片生态水文过程中，叶片结构、气孔行为、光合作用和蒸腾作用等因素共同影响着植物的水分利用效率和生态系统的水文循环。

叶片结构对生态水文过程具有重要影响。

叶片的形态、叶脉分布和表皮特性等结构特征决定了叶片对水分的吸收、传输和释放能力。

例如，叶片的表面积和厚度直接影响水分蒸腾速率，而叶脉的排列和密度则影响水分在叶片内的传输效率。

气孔行为是植物叶片生态水文过程的核心。

气孔是植物叶片进行气体交换的主要通道，也是水分蒸腾的出口。

气孔的开闭受到多种环境因素的调控，如光照、温度、湿度和土壤水分状况等。

气孔行为的变化不仅影响植物的水分蒸腾和光合作用，还对生态系统的水文循环和能量平衡产生重要影响。

光合作用和蒸腾作用是植物叶片生态水文过程中的两个关键过程。

光合作用是植物利用光能合成有机物质的过程，而蒸腾作用则是植物通过叶片气孔释放水分的过程。

这两个过程紧密相连，共同影响着植物的水分利用效率和生态系统的水文循环。

光合作用的强度和蒸腾作用的速率受到环境因素和植物生理状态的共同调控，是植物叶片生态水文过程研究的重要内容。

水文学黄锡荃复习资料

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。

水体：即水的载体。

实际上是指地表被水覆盖地段的自然综合体，包括河流、湖泊、沼泽、水库、冰川、地下水和海洋等。

水体含有多种物质，其中包括悬浮物、水生生物以及基底等。

水文学发展简介水文学定性描述阶段水文科学体系形成阶段应用水文学兴起阶现代水文学阶段水文学的体系①传统水文学按研究的水体来进行划分：河流水文学、湖泊水文学、沼泽水文学、冰川水文学、海洋水文学、地下水水文学、土壤水文学、大气水文学等。

②由水文学采用的实验方法，派生出三个分支学科：水文测验学、水文调查、水文实验。

③由水文研究内容分为：水文学原理、水文预报、水文分析与计算、水文地理学、河流动力学等。

④作为应用科学，水文学分为：工程水文学、农业水文学、土壤水文学、森林水文学、城市水文学等。

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、同位素水文学等。

水文现象的研究方法成因分析。

数理统计法。

地理综合法水资源概念：人类长期生存、生活和生产活动中所需要的既具有数量要求和质量前提的水量。

水资源的涵义：1.按社会需要供给或有可能提供的水量2.有可靠来源且可通过水循环得以更新补充3.这个水量可由人工加以控制4.水量及水质能适应人类用水要求水文现象：指地球上的水受外部作用而产生的永无休止的运动形式。

作用：主要指太阳辐射、地心引力，还有其它如周围行星的作用力。

运动形式：主要包括四种，有降水、蒸发、渗流、径流等。

降水：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、雾、雹、霰等。

蒸发：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、叶面蒸发、水面蒸发等。

径流：陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、含水层或沙漠的水流。

包括地面径流和地下径流。

渗流：水从地表渗入地下及在地下流动的现象。

水利水电工程中的水力学与水文学研究进展

水利水电工程中的水力学与水文学研究进展水利水电工程作为现代社会基础设施建设的重要组成部分，对于水资源的合理利用、能源供应以及防洪减灾等方面发挥着至关重要的作用。

而水力学与水文学作为水利水电工程的基础学科，其研究进展对于工程的规划、设计、施工和运行管理具有重要的指导意义。

水力学主要研究液体在各种流动状态下的力学规律，包括水流的运动特性、能量转换、阻力特性等。

在水利水电工程中，水力学的应用广泛，如大坝泄洪、渠道输水、水电站引水和尾水系统等。

近年来，随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，水力学的研究取得了显著的进展。

计算流体动力学（CFD）技术的应用使得对复杂水流现象的模拟更加精确和高效。

通过建立数学模型，能够对水流在水工建筑物中的流动情况进行详细的预测和分析，为工程设计提供了有力的支持。

例如，在大坝泄洪过程中，CFD 可以模拟不同泄洪方案下的水流形态、流速分布和压力变化，从而优化泄洪设施的设计，确保大坝的安全运行。

此外，实验研究方法也在不断创新和改进。

新型的测量仪器和技术，如粒子图像测速技术（PIV）、激光多普勒测速技术（LDV）等，能够更准确地测量水流的速度场和湍流特性，为水力学理论的验证和发展提供了更可靠的数据。

水文学则主要研究地球上水的发生、循环、分布和运动规律，以及水与环境、人类活动的相互关系。

在水利水电工程中，水文学的任务是为工程提供可靠的水文数据和分析成果，如设计洪水、径流过程、水资源量等。

在水文数据的采集和监测方面，现代技术的应用大大提高了数据的精度和时效性。

遥感技术（RS）和地理信息系统（GIS）的结合，使得能够对大范围的流域进行快速、准确的监测和分析。

通过卫星遥感图像，可以获取流域的地形、植被覆盖、土壤湿度等信息，为水文模型的建立和参数率定提供基础数据。

水文模型的发展是水文学研究的重要方向之一。

从传统的经验公式法到概念性水文模型，再到基于物理过程的分布式水文模型，模型的精度和适用性不断提高。

环境地学发展特点和趋向

环境地学发展特点和趋向一、前言环境地质学概念于本世纪60年代初期在国外书刊上出现，关于它的涵义和研究范畴，各国学者持有不同的理解。

国内学者从70年代以后对环境地质开始有所讨论，归纳起来国内外各家对环境地质学涵义有如下几点共同的认识:(1)环境地质学是地质科学中的一门新兴应用学科,是环境科学的重要组成部分；(2)环境地质学是应用地质科学的理论与方法，研究地质环境的基本特征、功能和自身演变规律的学科；(3)环境地质学侧重研究人类工程技术经济活动与地质环境相互作用、相互影响、相互制约的关系；(4)环境地质学着力为人类合理开发利用地质矿产资源和保护人类生存的地质环境提供地学方面的科学依据，在可持续发展战略中做出贡献。

可见环境地质学已经成国际地学界认同为地质科学中一门应用科学，并且已经成为环境科学和环境保护方面一个不可忽视的研究领域。

地质学以岩石圈为主要研究对象。

地质环境是自然环境一部分,是“四圈”之一的岩石圈的表层部分。

环境地质学则研究岩石、水、生物和大气四圈的相互作用和影响,研究地质环境系统与自然环境系统和社会环境系统相互间关系,地位十分重要。

环境地质学与其它地学研究领域很难严格界定，均属于地球系统科学的范畴。

因此，本文中采用的环境地质学是一个广义的概念。

本文的主体部分来源于张宗祜院士、袁道先院士和其他众多学者的论著,作为从事于环境地质学研究的科技工作者来说,我们在此重新提出此问题主要是为了引起部署我国环境地质调查、研究与规划的决策者们的重视,从地球系统科学的角度正确理解环境地质学，进而开展有关国计民生的前沿课题和目前迫切需要解决的环境地学问题的研究,以使我国的环境地质学研究工作再上一个新台阶。

二、当前世界环境地学发展的特点和趋向二十世纪中期以来全世界由于人口的剧增和经济的迅速发展以及自然资源的无序开发利用，工业化程度的提高，给人类生存的环境带来很大变化。

人们逐渐认识到发生于地球表部的环境和生态系统的全球性重大变化，正在直接影响到人类生存和社会发展。

基于动力学方程的流域社会生态水文演化过程模拟方法[发明专利]

专利名称：基于动力学方程的流域社会生态水文演化过程模拟方法
专利类型：发明专利
发明人：刘登峰,栾金凯,魏秀,张连鹏,杨倩,刘赛艳
申请号：CN201711157102.4
申请日：20171120
公开号：CN107908885A
公开日：
20180413
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于动力学方程的流域社会生态水文演化过程模拟方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，模拟单元划分；步骤2，建立社会生态水文演化模拟模型，包括：步骤2.1，设定建模单元中的状态变量；步骤2.2，建立系统动态过程方程；步骤3，确定模拟期和准备模型输入数据；步骤4，确定主要参数值；步骤5，求解模型并使用历史数据率定参数；步骤6，模拟得到演化过程。

解决了现有技术中存在的没有考虑社会对缺水条件的适应和随着生态环境问题的突出会更加重视生态环境的价值、没有考虑社会发展过程中社会经济‑生态环境‑水文的相互作用、不能得到社会经济‑自然环境‑水文状态演化过程的问题。

申请人：西安理工大学
地址：710048 陕西省西安市金花南路5号
国籍：CN
代理机构：西安弘理专利事务所
代理人：王珂瑜
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