第一章 水文效应
水文效应的概念
水文效应的概念水文效应是指降水对地表径流的影响,包括降水的多少、强度、持续时间和分布等因素对地表径流的形成和排泄造成的影响。
它是地下水循环中重要的一环,对水资源管理和生态环境保护具有重要意义。
水文效应主要通过降水的补给作用和径流的产生来体现。
当降水发生时,一部分降水透过土壤表面进入地下,补充地下水资源。
这种补给作用对于维持地下水位、支撑农业灌溉、城市供水和生态系统稳定具有重要作用。
另外,降水也会在地表形成径流,通过河流、湖泊等水域进入大海。
这种径流过程也对维持水文循环具有重要意义。
水文效应的具体表现形式有降雨补给、地表径流和河川径流。
降雨补给是指在降雨过程中,一部分降水渗入土壤、地下水层以及湖泊、河流等水域,增加其储备和补给。
这种降雨补给对维持地下水位和水资源的可持续利用具有重要意义。
特别是在干旱地区或缺水地区,降雨补给可以有效增加地下水储量,缓解水资源短缺问题。
地表径流是指降水无法在土壤中渗透,直接流入河流、湖泊等水域的过程。
地表径流的形成受降水的多少、强度、土壤的渗透性、坡度等因素影响。
在排水系统不完善的区域,地表径流可能会导致洪涝灾害。
而在排水系统较好的区域,地表径流可以被合理利用,减轻城市排水压力,降低城市洪涝风险。
河川径流是指地表径流通过河流进入大海的过程。
河流径流量的大小受到各种因素影响,包括降水、流域地形特征、土壤类型、地质条件以及植被覆盖等。
河川径流对维持河流生态系统和保护水资源具有重要作用。
河川径流也是供给城市用水、农业灌溉等重要水资源。
水文效应对于水资源管理和生态环境保护具有重要意义。
合理管理水文效应可以实现水资源的可持续利用,确保供水安全,降低洪涝风险。
另外,水文效应对维护生态系统稳定也具有重要作用。
通过合理管理水文效应,可以维护湿地、河流和湖泊的生态功能,保护物种多样性和生物栖息地。
因此,我们应该加强对水文效应的研究和认识,制定科学的水资源管理和生态保护政策。
通过优化排水系统、加强水土保持措施和合理利用水资源,实现水资源的高效利用和生态环境的可持续发展。
水土保持林学-重点
水土保持林学-重点水土保持林学复习重点绪论1、水土保持林学:是根据林学和生态学原理,结合山地丘陵区水土保持和资源综合利用,主要阐述造林基本原理与培育技术,水土保持林规划设计与体系配置建设技术,以及水土保持林体系多种功能与效益的一门应用学科。
2、水土保持林:是指在水土流失地区,调节地表径流,防治土壤侵蚀,减少河流、湖泊和水库泥沙淤积,改善山地丘陵区的农牧业生产条件,提供一定林副产品的天然林和人工林。
3、水土保持林目前存在的几个问题(1)数量少,发展速度慢,不能满足水土保持的要求(2)成活率、保存率低。
这是目前水土保持林发展最关键和最难解决的问题(3)生长缓慢,小老林面积大,既无生态效益,又无经济效益(4)科学研究跟不上生产要求,对生产上提出的问题解决不了(5)树种单一,可替换树种研究较少(6)造林所用苗木质量低(7)对现有林分缺乏管理,重造轻管第一章水文效应1、水土保持林的水文效应:指水土保持林对一个流域或区域的水文要素的影响。
水土保持林对这些要素(如降水、蒸发和径流)进行改变、调控,最终改变地下水与地表水的分配比例,从而改变水文过程,调节地表径流,保持水土。
2、对降雨的三次分配林冠层截留:泛指所有森林植物的地上部分(乔木、灌木和活地被物)枯枝落叶截留(死地被物)枯枝落叶层下的土壤:下渗吸收或产生径流3、林内降雨量包括(林冠通过雨量)和(林冠滴下雨)4、影响林冠截留量的因素(看一眼得了)(1)林冠特性林冠结构:重叠多、孔隙少,截留量多;枝叶量:多>少;湿润程度:干>湿(2)林分特征树种:针叶>灌木>软阔>硬阔;郁闭度;林龄:同一树种因林龄不同,枝叶茂密程度不同,截留率也不相同。
(3)雨量、雨的性质雨量与截留量:正相关关系、非直线性(当林冠截留量IC< C林冠贮水量时)林冠贮水量C:一次降雨中林冠所能容纳的最大降水量。
降雨性质与截留量:雨强越大,降雨越集中,截留量越小;雨强越小,历时越长,有利于林冠充分吸水和吸水后蒸发,截留量越大。
水文效应的名词解释
水文效应的名词解释水文效应是指气候、地形、土壤等自然要素对水循环的影响。
它是一种研究水在地球上的循环过程以及与其他地球系统相互作用的科学,涉及到水的蓄水、输送和分布等方面。
水文效应对于我们理解和预测水资源利用、水灾和干旱等重要问题具有重要意义。
水文效应可以分为多个方面进行解释。
首先,它包含了降水形式和分布的影响。
降水是水文效应的起点,不同地区的降水形式和分布方式对水资源利用和生态系统的发展起到决定性的作用。
例如,热带常年降雨,会导致热带雨林丛林生态系统的繁茂,而地中海气候则会导致干旱地区的荒漠化。
其次,水文效应还涉及到地下水和地表水的关系。
地下水是地球上最大的淡水来源之一,在水文效应中起到了重要的作用。
地下水的充沛程度和分布对地表水的补给起着决定性的作用。
在一些河流干涸的地区,地下水可以通过渗漏与地表水相互作用,提供生存所需的水资源。
另外,水文效应还包括与人类活动相关的水循环影响。
随着人类活动的不断增加,水文效应也发生了变化。
城市化进程导致了大量建筑、道路和人工地表的形成,这些人造地表会影响水的渗透能力和径流速度,从而影响水循环的过程。
农业灌溉和水库蓄水等人类活动也会改变水文效应,对水资源的分布和利用产生影响。
在水文效应的研究中,还有一些具体的概念和技术方法被广泛应用。
例如,降水量计算是水文效应研究的重要组成部分之一。
通过气象观测和数学模型的分析,可以估算出不同地区的降水量,并预测其未来的变化趋势。
流域水文模型是另一个常用的研究工具,它可以模拟水文过程,并对水资源的管理和利用提供依据。
除了研究方法和技术,水文效应的意义也是值得探讨的。
水文效应的研究可以帮助我们更好地了解水资源的分布和利用情况,为水资源管理提供科学依据。
同时,它还可以提供对洪涝、干旱和水灾等自然灾害的预测和应对措施。
此外,水文效应的研究也对气候变化的评估和预测具有重要意义。
总结起来,水文效应是一个综合性的科学概念,涉及到多个方面的研究内容。
新高考地理城市水文效应
考点城市水文效应城市水文效应城市化的过程增大了人类社会与周围环境间的相互作用。
城市兴建和发展后,大片耕地和天然植被为街道、工厂和住宅等建筑物所代替,下垫面的滞水性、渗透性、热力状况均发生明显的变化,集水区内天然调蓄能力减弱,这些都促使市区及近郊的水文要素和水文过程发生相应的变化。
城市的热岛郊应、凝结核效应、高层建筑障碍效应等的增强,使城市的年降水量增加5%以上,汛期雷暴雨的次数和暴雨量增加10%以上。
地表不透水面积比重很大,地下满布着排水管道的市区,截留、填洼、下渗的损失水量很少,水流在地表及下水道中汇流历时和滞后时间大大缩短,径流系数和集流速度增大,使城市及其下游的洪水过程线变高、变尖、变瘦,洪峰出现时刻提前,城市地表径流量大为增加。
城市迅速膨胀,人口高度集中,工业迅速发展,城市需水量也急剧增加。
城市居民用水的消耗定额平均为农村居民的5~8倍,新兴工业的耗水量更多,对水质的要求更高,故城市用水量的增长速度大大超过了人口增长的速度。
城市供水日益紧张,原来的地表水源和供水设施不能适应发展的要求,许多城市超量开采地下水,使地下水资源日趋枯竭,不仅带来了水资源危机,甚至造成地面沉降的危害。
为此,不少城市采取远距离引水的途径,以解决城市供水不足的问题。
城市工业废水和生活污水向河流排放,工业废气向大气排放后形成的酸雨,使天然水体受到污染,生态平衡遭到破坏,严重危及工业生产和人民生活。
通常在枯水季节,河川径流减少,稀释能力削弱,水质更趋恶化。
在城市化水平较高的地区,其下游水体一般都受到污染。
天然水体水质恶化更加剧了城市水资源的紧缺。
【拓展提升】城市渠化是指将城市内河河道取直,硬化河堤、河底,改造岸坡为直立砌墙或混凝土墙,把天然河道变成人工明渠(下图)。
读图,据此完成下面小题。
1.我国各地在城市化过程中均存在不同程度的城市渠化现象,其主要作用是()A.改善城市供水条件B.增强排污排涝能力C.提升内河航运能力D.降低城市空气污染2.城市渠化对地理环境的负面影响是()A.河流流速减慢,泥沙淤积加重B.河道取直、水质恶化C.底栖生物生存环境变化,生物多样性减少D.加强与地下径流的联系,地下水位上升【答案】1.B 2.C【解析】1.由所学知识可知,天然河道供水能力更强,A错误;城市渠化现象,通过裁弯取直和硬化河堤、河底,改造岸坡为直立砌墙或混凝土墙,把原来蜿蜒多变、流动缓慢的天然河流,改造成为外形归顺、水流顺畅的人工河道,以达到稳定河势,加大过流能力,尽快宣泄洪水的目的,能及时排除地表积水到渠中,增强排污排涝能力,B正确;城市渠化把天然河道变成人工明渠,增强河道排水能力,主要作用不是提升航运能力,C错误。
水文学原理——精选推荐
⽔⽂学原理第⼀章1. ⽔⽂循环现象: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”的永⽆休⽌的循环运动过程称为⽔⽂循环。
2发⽣原因:内因:⽔在常温下能实现“三态”转化;外因:太阳辐射地⼼引⼒3影响⽔⽂循环的因素:⽓象因素:风向、温度、湿度等;⾃然地理条件:地形、地质、⼟壤、湿度等;⼈类活动:农业措施、⽔利措施等;地理位置4.科学意义:1.形成各种地貌,塑造地球表⾯;2众多物质循环中最重要的物质循环,地球上⽣命⽣⽣不息,能千秋万代延续下去;3.形成⼀切⽔⽂现象,调节⽓候;4提供巨⼤的⽔利资源,⽔资源和⽔能资源具有再⽣性。
第⼆章1.⽔量平衡原理:针对⼀定长度的时间段,针对某⼀空间尺度2全球⽔量平衡(陆地、海洋)3. 流域⽔量平衡4. ⽔⼟植被系统的⽔量平衡⽅程式第三章1. 流域⼭峰、⼭脊、鞍部的连接线称分⽔线流域: 地⾯分⽔线包围的区域地⾯分⽔线与地下分⽔线重合的流域称为闭合流域;地⾯分⽔线与地下分⽔线不重合的流域称为⾮闭合流域。
2.⽔系流域中⼤⼤⼩⼩河道交汇形成的树枝状或⽹状结构称为⽔系3.坡地: 流域中除⽔系以外的部分称为坡地4 Strahler分级(1)直接发源于河源的⼩河流为⼀级河流;(2)两条同级别的河流汇合⽽成的河流级别⽐原来⾼⼀级(ω*ω= ω+1 );(3)两条不同级别的河流汇合⽽成的河流的级别为两条河流中的较⾼(ω*n=n,n>ω);(4)整个河⽹中所有河流的级别的最⼤值取为整个河⽹的级别,也称流域级别。
5霍顿三⼤定律河数定律何长定律⽐降定律6.地形地貌与洪⽔关系第四章1降⾬(⽔)基本要素降⾬量(深):指⼀定时段内降落在某⼀点或某⼀⾯积上的总⾬量,⽤深度表⽰,以mm计。
水土保持林学-重点
水土保持林学复习重点绪论1、水土保持林学:是根据林学和生态学原理,结合山地丘陵区水土保持和资源综合利用,主要阐述造林基本原理与培育技术,水土保持林规划设计与体系配置建设技术,以及水土保持林体系多种功能与效益的一门应用学科。
2、水土保持林:是指在水土流失地区,调节地表径流,防治土壤侵蚀,减少河流、湖泊和水库泥沙淤积,改善山地丘陵区的农牧业生产条件,提供一定林副产品的天然林和人工林。
3、水土保持林目前存在的几个问题(1)数量少,发展速度慢,不能满足水土保持的要求(2)成活率、保存率低。
这是目前水土保持林发展最关键和最难解决的问题(3)生长缓慢,小老林面积大,既无生态效益,又无经济效益(4)科学研究跟不上生产要求,对生产上提出的问题解决不了(5)树种单一,可替换树种研究较少(6)造林所用苗木质量低(7)对现有林分缺乏管理,重造轻管第一章水文效应1、水土保持林的水文效应:指水土保持林对一个流域或区域的水文要素的影响。
水土保持林对这些要素(如降水、蒸发和径流)进行改变、调控,最终改变地下水与地表水的分配比例,从而改变水文过程,调节地表径流,保持水土。
2、对降雨的三次分配林冠层截留:泛指所有森林植物的地上部分(乔木、灌木和活地被物)枯枝落叶截留(死地被物)枯枝落叶层下的土壤:下渗吸收或产生径流3、林降雨量包括(林冠通过雨量)和(林冠滴下雨)4、彩响林冠截留量的因素(看一眼得了)(1)林冠特性林冠结构:重叠多、孔隙少■截留量多;枝叶量:多〉少;湿润程度:干〉湿(2)林分特征树种:针叶〉溝木〉软词〉硬阔;郁闭度;林龄:同一树种因林龄不同,枝叶茂密程度不同,截留率也不相同。
(3)雨量、雨的性质雨量与截留量:正相关关系、非直线性(当林冠截留量IC< C林冠贮水量时)林冠贮水量C:一次降雨中林冠所能容纳的最大降水量。
降雨性质与截田童:雨强越大,降雨越集中,哉留量越小:雨强越小,历时越长,有利于林冠充分吸水和吸水后蒸发,截留量越大。
人类活动的 水文效应
人类活动的水文效应由于自然或人为因素,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,称为水文效应。
人类活动对水文情势的影响可分直接与间接两类,直接影响是指人类活动使水循环要素的量或质、时空分布直接发生变化,如兴建水库、跨流域引水工程、作物灌溉、城市供水或排水等。
均直接使水循环和水资源的量、质发生变化;间接影响指人类活动通过改变下垫面状况、局地气候,以间接方式影响水循环各要素。
例如植树造林、发展农业、城市化等。
不同的人类活动,其水文效应的影响规模、变化过程及变化性质上的可否逆转等均各异。
例如跨流域引水、大型水库等水利工程措施,这类活动时间短、范围小,但可突然改变水循环要素,而且一旦改变,将发生持久变化,长期而不可逆转地存在下去。
而植树造林、城市化等长期的人类活动,其水文效应是渐变的,且对水文要素的影响也是逐渐加重的。
我国于1988年10月,在武汉召开了“人类活动对水文要素影响的研究”学术交流会,拟定了今后进一步开展研究的3个专题:1.水利工程、农业措施对水文要素的影响;2.森林的水文效应;3.城市化的水文效应。
从而进一步推动了我国开展人类活动水文效应的研究工作。
人们在与陆地上径流时空分布不均匀的斗争中,通常采用拦河筑坝建水库、跨流域远距离调水等水利工程措施,以调节和调剂水源不足的季节和地区的用水问题。
这就是使河道中原来的自然水文状态改变成为人工控制的水文状态,导致水循环和水量平衡发生重大的改变。
其中包括水库水文效应、跨流域引水效应、小型农田水利措施效应,及农业、水保措施的水文效应。
水库建成后,河川水文情势发生明显的变化,首先是水库拦蓄地表径流、减少入海流量,从而改变了流域内水量平衡要素的对比关系。
其次筑坝拦水后。
坝上游库区水位拥高,使流速逐渐减缓,引起泥沙淤积,水体由河流变成人工湖泊,求的流动状态改为波浪,湖流及异重流等,坝下游河流径流完全在人为的控制中,洪水期拦蓄以防洪蓄水,枯水期泄水,增大流量,以利于灌溉航运。
城市水文效应课件
年
水浸稀都
北京市城市规划局 北京市交通管理局
联合出品
②
新闻网
· 北京的一场暴雨给城市交 通带来的不便,实际上是 一个现在我国许多城市都
遇到的问题。这场降雨提
醒人们注意快速城市化本
身所带来的不利的生态后
果,并采取相应的措施。
产生的原因
· 1、城市化的过程增大了人类社会与周围环境间的相互作用。城市兴 建和发展后,大片耕地和天然植被为街道、工厂和住宅等建筑物所 代替,下垫面的滞水性、渗透性、热力状况均发生明显的变化,集 水区内天然调蓄能力减弱,这些都促使市区及近郊的水文要素和水 文过程发生相应的变化。
cRJnlinel 在线
2、 巴黎:古老的排水道
· 对国外游客来说,巴黎似乎意味着繁华、浪漫、灯红酒绿 一般的快乐生活。可是很多人或许都不知道,就在繁灯初 放的夜市中,仅仅隔着一层薄薄的柏油马路和泥土,巴黎 的地下世界——下水道,却是另外一番样子。
·作为一个具有悠久历史的欧洲名城,巴黎的下水道系统, 就想埃及的金字塔一样,是一个绝世的伟大工程,这里没 有黑水横流的垃圾,也没有臭气熏天的各种腐烂物体。
聪明的巴黎人就利用这些有着100 多年历史的下水道建成了 下水道博物馆。人们在这里游览,可以全面了解巴黎的地下 排水系统。
下水道博物馆:
·下水道博物馆位于塞纳河阿尔玛桥畔,这里没有显眼的建 筑,只有一个很不起眼的售票亭,掏3.8欧元购票后即可从 旁边狭窄的旋梯进入地下6米的深处,探究巴黎的“五脏六 腑”。据介绍,每年面把 本应渗入土中的一部分雨水给截留了,从而 更易产生洪灾。
· 2012 年7月21日,北京遭遇特大暴雨。 一天内,市气象 台连发五个预警,暴雨级别最高上升到橙色。全市平均 降雨量164毫米,为61年以来最大。
水文学复习 重点
第一章复习参考题一、名词解释水资源:广义:世界上一切水体;狭义:仅仅指在一定时期内,能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体,这种开发利用,技术上可行、经济合理、且对生态环境影响是可以接受。
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、水气输送、凝结降水、下渗及径流等环节,不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。
径流的特征值:流量:流量Q指单位时间内通过某一断面的水量,常用单位为立方米/秒;径流总量:径流总量W是指T时间段内通过某一断面的总水量,常用单位为立方米;径流深度:径流深度R是指将径流总量平铺在整个流域面积上所求得的水层深度,以毫米为单位;径流模数:径流模数M是流域出口断面流量与流域面积F之比;径流系数:径流系数a是某一时段的径流深度R与相应的降水深度P之比,a<1。
蓄满产流:降雨在补足包气带中的水分亏缺之后,所余的水量全部形成地表径流和地下径流,即蓄满产流。
超渗产流:当降雨强度超过下渗率时,未渗入土壤的水分便形成地表径流,即超渗产流。
河岸调节作用:当河网水位上升至高于其两岸地下水位,且河水与两岸地下水之间有水力联系时,一部分河水补给地下水,增加两岸的地下蓄水量;当河网水位低于地下水位时,一部分地下水补给河水,这种调节称为河岸调节。
二、简答题1、水资源的特性1.水资源的循环再生性与其有限性;2, 时空分布的不均匀性;3, 利用的广泛性和不可替代性;4 利与害的两重性2、水循环的发生机理第一,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。
3、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,不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。
4、蓄满产流与超渗产流的区别蓄满产流:降雨在补足包气带中的水分亏缺之后,所余的水量全部形成地表径流和地下径流,即蓄满产流。
水土保持林学01水文效应
第一章水文效应第一节对降雨的再分配第二节土壤水文性质改良作用第三节消减洪峰涵养水源我国水资源状况:1、水资源总量:2.8万亿m3,居世界第六位;2、人均占有量2300m3,是世界人均水平的1/4,列153个国家的121位;3、世界上13个贫水国家之一;4、全国600多个城市中,300多个缺水,严重缺水108个;5、北京年人均水资源量<400m3,居国内严重缺水城市之首,只有全国平均水平的1/7,世界平均水平的1/25;6、农业缺水量为农业用水量的30.6%;7、工业缺水量为工业用水量的44%。
地球总水量 13.86亿km3,大陆降水总量 11.9万km3。
水资源:短缺←→过剩。
调节方法:水库、森林、水源涵养、水土保持。
水土保持林的水文效应:指水土保持林对一个流域或区域的水文要素的影响。
水土保持林与水的关系实质:是水土保持林的水量平衡,即水土保持林对水分循环各要素的影响。
它对这些要素进行改变、调控,最终改变地下水与地表水的分配比例,从而改变水文过程,调节地表径流,保持水土。
按水文过程的顺序讲述:降雨、水分贮存、径流、水分消耗第一节对降雨的再分配一、对降雨的三次分配*1、林冠层截留泛指所有森林植物的地上部分(乔木、下木、灌木和活地被物)2、枯枝落叶截留(死地被物)3、枯枝落叶层下的土壤:下渗吸收或产生径流(一)林冠对降雨的截留作用1.有关概念(1)林冠截留作用*:指降水到达林冠层时,有一部分被林冠层枝叶和树干所临时容纳,而后又蒸发返回大气中去的作用。
(2)林冠截留量:在降雨过程的某一时段内,从林冠表面通过蒸发返回大气中的降水量和降水终止时林冠层还保留的降水量。
(3)截留率:该时段内林冠截留量与林外降水量之比。
(4)干流量:大气降水过程中,有一部分雨量从林冠枝叶体转到树干流入地表形成树干径流,称为干流量。
(5)林内降雨量:林外降雨量去除林冠截留量和干流量后的雨量。
由林冠间隙直接降落到地面的林冠通过雨量和从林冠枝叶体表面降落至地面的林冠滴下雨两部分雨量组成。
水文学原理(水文水资源绪论及第一章)PPT课件
%
淡水亿 km3
%
96.54
0
0
地表水
0.242541
1.75
0.2417
69.0
地下水
0.23700
1.71
0.1083
30.916
土壤水
0.000165
0.001
0.000165
0.047
大气水
0.000129
0.0009
0.000129
0.037
生物水
0.0000112
0.00001
0.0000112
承压水
大气降水
水汽水平运动
地面 蒸发 根系吸收
蒸腾 内陆
海陆间
海上
滴落 地表径流
根系吸收 地下径流
蒸腾
滴落 根系吸收
水面蒸发 海洋
2.水文学的研究内容:
水文学作为地球物理科学的一个分 支,主要研究地球系统中水的存在、分 布、运动和循环变化规律,水的物理性 质、化学性质,以及水圈与大气圈、岩 石圈和生物圈的相互关系。
各省会城月市份 分月降雨量
400 350 300 250 200 150 100
50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份
降雨量(mm)
北 京 天 津 石家庄 太 原 呼和浩特 哈尔滨 长 春 沈 阳
上 海 南 京 合 肥 杭 州 福 州 南 昌 武 汉 长 沙 南 宁
香 港 澳 门 台 北
年径流量(亿m3) 牋巴西 牋俄联邦 牋加拿大 牋美国 牋印度尼西亚
中国 牋印度 牋日本
各主要国家的年径流总量
60000 50000 40000 30000 20000 10000
水文学原理第一章绪论
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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•.
人类面临的主要水问题
水的自然属性 水借助于大气运动和蒸发、降水、径流等现象在由岩石圈、水圈、大气圈
和生物圈组成的地球系统中作周而复始的水文循环。 水是良好的溶剂,许多物质都容易溶解于水 水具有势能、动能、压力能和化学能等,这是驱使水发生流动、溶解物质、
携带泥沙和其他物质的动力。 水的社会属性 水是维持生命的不可替代的物质。 水多、水少、水污染都给人民的生活生产等都带来不良影响。 水资源可再生,但有时空变化。 水问题处理不好,会成为社会问题。
•.
面临的水问题
水旱、水涝灾害是人类面临的主要自然灾害(水旱灾害 造成的损失占各种自然灾害的总损失比例的55%,水灾占40%)
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世界在研究水资源和水文时,采用了大量先进科技手段,如: ①遥感与空间技术的应用.如航片、卫星、雷达等. ②在地下水文学中应用类推式计算机,模拟难以观测的地下水情况. ③核和放射性技术应用. ④随机水文学. ⑤确定的线性水文数学模式,确定的非线性水文数学模式. ⑥确定的线性水文系统,确定的非线性水文系统. ⑦水文学与水资源学的系统方法. 目前又增加: ①模拟与模型.主要是各种水文过程的复杂模拟和参数多的模型. ②系统方法.将水文和水资源看成一个系统进行研究,是模型化理论的基础,
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,大规模的水利水电和交通事业建设蓬勃发展, 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。
水土保持林学(水土保持林业工程)重点复习题
水土保持林学(水土保持林业工程)重点复习题绪论水土保持林学:是根据林学和生态学原理,结合山地丘陵区水土保持和资源综合利用,主要阐述造林基本原理与培育技术,水土保持林规划设计与体系配置建设技术,以及水土保持林体系多种功能与效益的一门应用学科。
水土保持林:是指在水土流失地区,调节地表径流,防治土壤侵蚀,减少河流、湖泊和水库泥沙淤积,改善山地丘陵区的农牧业生产条件,提供一定林副产品的天然林和人工林。
水土保持林学的主要内容(一)水土保持林的作用与功能调节地表径流作用水源涵养作用减灾作用固持土壤、防止地表侵蚀区域生态环境的改善作用(二)原理与营林技术立地条件与适地适树树种选择与林分组成造林密度与种植点配置整地技术及季节造林方法与季节幼林抚育管理三)水土保持林体系配置水土保持林规划设计水土保持林体系坡面配置沟道配置水边周围配置森林的作用森林的效益资源库、基因库、蓄水库、能源库;优化环境与促进发展,是环境与发展相统一的关键和纽带。
生态效益 A.水源涵养B.防风固沙 C.水土保持D.改善气候E.净化水质 F.净化大气G.重要的物种基因库经济效益社会效益第一章水文效应第一节对降雨的再分配第二节土壤水文性质改良作用第三节消减洪峰涵养水源水土保持林的水文效应:指水土保持林对一个流域或区域的水文要素的影响。
水文过程降雨水分贮存径流水分消耗对降雨的三次分配林冠层截留;泛指所有森林植物的地上部分(乔木、灌木和活地被物)枯枝落叶截留(死地被物);枯枝落叶层下的土壤。
下渗吸收或产生径流林冠截留作用指降水到达林冠层时,有一部分被林冠层枝叶和树干所临时容纳,而后又蒸发返回大气中去的作用。
林冠截留量在降雨过程的某一时段内,从林冠表面通过蒸发返回大气中的降水量和降水终止时林冠层还保留的降水量。
影响林冠截留量的因素(1)林冠特性林冠结构:重叠多、孔隙少,截留量多枝叶量:多>少湿润程度:干>湿树种:针叶>灌木>软阔>硬阔同一树种因林龄不同,枝叶茂密程度不同,截留率也不相同。
西北农林科技大学水土保持林学复习重点
水土保持林学复习重点绪论1、水土保持林学:是根据林学和生态学原理,结合山地丘陵区水土保持和资源综合利用,主要阐述造林基本原理与培育技术,水土保持林规划设计与体系配置建设技术,以及水土保持林体系多种功能与效益的一门应用学科。
2、水土保持林:是指在水土流失地区,调节地表径流,防治土壤侵蚀,减少河流、湖泊和水库泥沙淤积,改善山地丘陵区的农牧业生产条件,提供一定林副产品的天然林和人工林。
3、水土保持林目前存在的几个问题(1)数量少,发展速度慢,不能满足水土保持的要求(2)成活率、保存率低。
这是目前水土保持林发展最关键和最难解决的问题(3)生长缓慢,小老林面积大,既无生态效益,又无经济效益(4)科学研究跟不上生产要求,对生产上提出的问题解决不了(5)树种单一,可替换树种研究较少(6)造林所用苗木质量低(7)对现有林分缺乏管理,重造轻管第一章水文效应1、水土保持林的水文效应:指水土保持林对一个流域或区域的水文要素的影响。
水土保持林对这些要素(如降水、蒸发和径流)进行改变、调控,最终改变地下水与地表水的分配比例,从而改变水文过程,调节地表径流,保持水土。
2、对降雨的三次分配林冠层截留:泛指所有森林植物的地上部分(乔木、灌木和活地被物)枯枝落叶截留(死地被物)枯枝落叶层下的土壤:下渗吸收或产生径流3、林内降雨量包括(林冠通过雨量)和(林冠滴下雨)4、影响林冠截留量的因素(1)林冠特性林冠结构:重叠多、孔隙少,截留量多枝叶量:多>少湿润程度:干>湿(2)林分特征树种:针叶>灌木>软阔>硬阔郁闭度:林龄:同一树种因林龄不同,枝叶茂密程度不同,截留率也不相同。
(3)雨量、雨的性质雨量与截留量:正相关关系、非直线性(当林冠截留量IC< C林冠贮水量时)林冠贮水量C:一次降雨中林冠所能容纳的最大降水量。
降雨性质与截留量:雨强越大,降雨越集中,截留量越小;雨强越小,历时越长,有利于林冠充分吸水和吸水后蒸发,截留量越大。
水文学(第一章)
环境等提供科学依据。
研究存在于地球上的大气层中和地球表面以及地 壳内水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。
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国际水文计划(IHP)、世界气候研究计划 (WCRP)、国际地圈生物圈计划(IGBP) 关注焦点:气候变化的水文响应问题,无 资料区的水文预报(PUB)问题,参数的不 确定性问题、尺度问题、水文信息获取技 术问题,生态-水文反馈问题等等。
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。
44
3) 渗流(Seepage flow): 水从地表渗入地下及在地下流动的现象。包括 入渗(下渗)和渗透两种现象。 4) 径流(Runoff):
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。
为什么要学习水文学? 怎样学习和研究水文学?
42
什么是水文学?
Hydrology
43
(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):
世界气候研究计划(WCRP)
两个目标:一是气候的可预报程度,二是 人类活动对气候的影响。
三个研究方向:为期数周的长期天气预报、 全球大气年际变率以及为期数年的热带海 洋的年际变率、长期变化。
两大试验:热带海洋和全球大气试验和世 界海洋环流试验
第一章 水文效应
3.影响枯落物截留量的因素
①枯落物的水容量*
单位干重枯落物所能吸收的水分的数量,一般用它干 重吸水的百分数或相当的降雨毫米数表示。
LC(%)=SL/WL×100% LC(mm)=SL/(ρ·AL)×10
Lc-水容量;SL-截留降雨量(g); WL-枯落物干重(g);ρ-水的密度(g/cm3); AL-样本面积(cm2)。
非饱和流:ψuf=ψm+ψg 饱和流:ψsf=ψg+ψp
土壤水吸力:S=-(ψm+ψs) PF= lg (S)
水分常数:
田间持水量: PF=2-2.52 1/10-1/3个大气压 100-333cm水柱高
凋萎湿度(系数): PF=4.18 15个大气压 15000cm水柱高
有效土壤含水量: PF=2-4.18
备注
中国科学院地理研究所水文室,陕西黄龙林区仙姑河上游寺沟流域, 单丛观测。
(2)雨量、雨的性质
雨量与截留量:正变关系、非直线性 IC<C时成立,否则不成立。
林内雨量观测
油松、山杨林冠截留
mm
截 留
4
量
2
0 0
10 20
30 40 50
降雨量mm
3.林冠截留的作用
增加大气湿度 直接消减径流量 改变林下降雨的雨滴动能 相对延长降雨历时
E0:叶面蒸发强度
参数值表
参数
橡树 松树 杉 幼树 苹果 刺槐 油松 白杨
C
20 17 20 15 23 21 20 16
φ(m.△ 0.20 0.17 0.20 0.18 0.21 0.20 0.20 0.18 t)
2.枯枝落叶层截留量If测定
长期无雨
If=Sl=Lc·WL
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地被类别
林地 草地 耕地 放牧地 裸露地
终期下渗
414 128 56
37
14
率
黄土地区(吉县)不同地类和地形 条件下30分钟土壤累积入渗量 (mm)
地类 灌木林 部位
油松林
刺槐林
荒草地 农耕地
阴坡 708.3 166.5 152.8 77.2 94.1
阳坡 179.2 61.5 78.4 94.8 28.4
非饱和流:ψuf=ψm+ψg 饱和流:ψsf=ψg+ψp
土壤水吸力:S=-(ψm+ψs) PF= lg (S)
水分常数:
田间持水量: PF=2-2.52 1/10-1/3个大气压 100-333cm水柱高
凋萎湿度(系数): PF=4.18 15个大气压 15000cm水柱高
有效土壤含水量: PF=2-4.18
林冠贮水量C:一次降雨中林冠所能 容纳的最大降水量。
林冠贮水容量的表达式
C=(1-α)P-T-S IC=P-T-S C=IC-αP IC=C+αP
水量平衡观测
土内径流测量
土壤水分观测
土壤入渗试验
树种 项目
树种与截留率
针叶
阔叶
灌木
油松
软阔叶 山杨 海棠
硬阔叶 辽东栎
沙柳
杭子梢 茶条槭
树冠投影面积 (m2)
入渗率:地表与处在大气压之下的水体 保持接触时,通过地表进入土 壤的水分通量。
导水率:土壤剖面内部水分的传导速率。 水容比: 单位吸力所能保持的水分量。
2.入渗过程*:
渗吸阶段(通量控制阶段) ψm ψg表层K(θ)=Ks
渗漏阶段(剖面控制阶段) t≥tp,ψm 0,ψg ∞; ψm=0,ψg为主
Pe=T+S-If Pe=P-Ic-If Pe净雨量; T林内降雨; S干流量; If枯落 物截留量; Ic林冠截留量
1.林冠层截留量Ic测定
实测法
– Ic=P-T-S
模型法
①统计:
IC=aP+b IC=alnR0+blnt+C R0平均雨强,t历时
(Jackson,1975)
②经验:
IC=C[1-e(-P/λ)] (崔起武,1982) λ=C/φ(m.△t) IC=C[1-e(-P/C)]+E0t (Merrian,1960)
第一章 水文效应
第一节 对降雨的再分配 第二节 土壤水文性质改良作用 第三节 消减洪峰 涵养水源
我国水资源状况
•水资源总量:2.8万亿m3,居世界第六位 •人均占有量2300m3,是世界人均水平的1/4,列153个国家的121位 •世界上13个贫水国家之一 •全国600多个城市中,300多个缺水,严重缺水108个 •北京年人均水资源量<400m3,居国内严重缺水城市之首,
(5)林内降雨量
– 林外降雨量去除林冠截留量和干流量后的雨 量。由林冠间隙直接降落到地面的林冠通过 雨量和从林冠枝叶体表面降落至地面的林冠 滴下雨两部分雨量组成。
林冠通过雨量 林冠滴下雨
2.影响林冠截留量的因素
(1)林冠特性 林冠结构:重叠多、孔隙少,截留量多 枝叶量:多>少 湿润程度:干>湿 树种:针叶>灌木>软阔>硬阔
①截留、吸收部分降雨; ②彻底消灭降雨动能; ③形成地表保护层,维持土壤结构稳定; ④增加土壤有机质,改良土壤结构,提高土壤肥力; ⑤增加地表粗糙度,分散、滞缓、吸收过虑地表径流; ⑥拦截过滤固体径流,沉积沙粒; ⑦防止土壤蒸发,稳定土壤湿度和温度,利于树木生长 ⑧提高土壤入渗能力,增加土壤入渗量,减少地表径流 ⑨提高土壤的抗蚀能力。
水文要素的影响。
水土保持林与水的关系实质
是水土保持林的水量平衡,即水土 保持林对水分循环各要素的影响。 它对这些要素进行改变、调控,最 终改变地下水与地表水的分配比例, 从而改变水文过程,调节地表径流, 保持水土。
按水文过程的顺序讲述
降雨 水分贮存 径流 水分消耗
第一节 对降雨的再分配
则干重为WL的枯落物截留量If :
If=WL×LC
影响水容量的因子:
枯落物的组成:叶90%以上 分解程度
②枯落物的数量
枯落物的数量决定于输入量和分解速度 输入量
– 阔>针,密度大>小,年龄大>小,旺盛> 衰弱
分解速度:微生物完成
– 阔>针,高温>低温,湿润>干燥
数量与厚度的关系
– 1cm以上有作用
③枯枝落叶的干燥程度
干燥>湿润 暴雨时明显,连续降雨不明显。
枯枝落叶的水容量
森 林 类 型
枯落物年 产量
(kg/hm2)
枯枝落叶层
厚度 (cm)
重量 (kg/hm2)
松 林
2030
3.5
2782
栎 林
2680
4.0
2865
特征 组成
枝 叶 半腐物
各组成物 重量
(kg/hm2)
162 1025 1600
林内观测
(二)枯落物对降雨的截留作用
1.枯枝落叶层*
– 由林木及林下植被凋落下来的茎、叶、枝条、 花、果实、树皮和枯死的植物残体所形成的 一层地面覆盖层。(地表特有的一个层次)
枯枝落叶层的两种分层方法
未分解层 半分解层 完全分解层
A00层:残体组织结构肉眼可辨 A0层:不可辨
2.枯枝落叶的水土保持作用*
1.有关概念
(2)林冠截留量
– 在降雨过程的某一时段内,从林冠表面通过蒸发返 回大气中的降水量和降水终止时林冠层还保留的降 水量。
(3)截留率
– 该时段内林冠截留量与林外降水量之比。
(4)干流量
– 大气降水过程中,有一部分雨量从林冠枝叶体转到 树干流入地表形成树干径流,称为干流量。
1.有关概念
坡底 131.8 85.2 82.2 59.9 64.5
坡顶 205.4 136.8 95.0 62.6 75.3
平均 306.2 112.5 102.1 73.6 65.6
I=5.7360t1/2+0.7340t I=4.1813t1/2+0.2015t I=3.1008t1/2+0.1220t (甘肃径川)
降雨的作用明显。
入渗率与土壤结构和植被的关系
土壤结构
粘土 粘壤土 壤土 沙壤土 沙土
入渗能力(mm/h)
裸土
植被覆盖的土壤
0~5 5~10 10~15 15~20 20~25
5~10 10~20 20~30 20~40 40~50
不同林地土壤水文性质平均值
处理 未扰动
容重 (g/cm3)
1.09
一、对降雨三次分配 二、地面净雨量
一、对降雨的三次分配*
林冠层截留
泛指所有森林植物的地上部分(乔木、下 木、灌木和活地被物)
枯枝落叶截留(死地被物) 枯枝落叶层下的土壤
下渗吸收或产生径流
(一)林冠对降雨的截留作用
1.有关概念
(1)林冠截留作用* 指降水到达林冠层时,有一 部分被林冠层枝叶和树干所 临时容纳,而后又蒸发返回 大气中去的作用
前期含水 量
(cm3/cm3)
29.15
吸力 (10-4m/s)
有效饱和导水 率
(m/s)
集水前时 间
(s)
1.164 5.145×10-5 34.3
集材道 1.16
28.00
0.949 0.545×10-5 19.1
碾 压 1.39
32.21
0.528 0.070×10-5 5.8
北海道各地不同地被的终期入渗率 (mm/h)
if、i0、k分别为稳渗率、初渗率和土壤特性 参数。
二、林地入渗特征
1.影响因子 土壤含水量: 土壤物理性质: 孔隙度、结构、质地、间层、结皮
2.入渗特征*
一般规律:林地>非林地 初始入渗率和稳渗率都升高,曲线上移; 入渗率随时间增加而平缓降低,曲线呈圆滑
形; 土壤的积水前时间tP明显延长; 单位时间内的入渗量提高,对暴雨、大强度
稳渗阶段 ψg,Ks
定强供水入渗
供水强度
f
积水
f0
0
tp
稳渗率
t0 t
入渗模型:
Phlip: I(t)=St1/2+At i(t)=S-1/2+A Green-Ampt: i= ic + b/I Kostiakove: i=Bt-n
霍顿:
I
it
i0
if k
[1 ekt ]
i i f (i0 i f )ekt
刺槐林地(8年生) 荒草地 农耕地
三、土壤水分贮存与评价
1.概念 重力持水量、吸收持水量 降雨的水分吸收、多余水分排出 暴雨吸收、林木生长
z
土壤含水量:W= (z)dz 0
吸收贮水量指标:水容比 C(θ),田间持水 量,毛管孔隙度
重力持水量指标:非毛管孔隙度
2.评价方法
土壤重力持水量: Wg=10000×Hd×Sf Wg=10000Hd×(W0-Wf)×rd Wg-土壤重力持水量,t/hm2 HD-土层厚度,m Sf-土壤粗孔隙度,% W0-土壤饱和含水量,% Wf-土壤田间持水量,% rd-土壤容重,g/cm3
E0:叶面蒸发强度
参数值表
参数
橡树 松树 杉 幼树 苹果 刺槐 油松 白杨
C
20 17 20 15 23 21 20 16
φ(m.△ 0.20 0.17 0.20 0.18 0.21 0.20 0.20 0.18 t)
2.枯枝落叶层截留量If测定
长期无雨
If=Sl=Lc·WL
前期有雨
If=(Lc-Ls).WL Ls为前期枯落物含水量
只有全国平均水平的1/7,世界平均水平的1/25 •农业缺水量为农业用水量的30.6% •工业缺水量为工业用水量的44%