水文学重点

绪论

水文学的研究对象与概念。

对象：自然界的水

概念：研究地球表面水体的形成，演化，分布和运动规律，与自然环境和人类社会的关系以及相互作用的学科。

水文现象的主要特点：

1.成因上的自然性和人为性，水文现象由人类和自然环境的共同作

用与影响而形成。

2.时程上的周期性和随机性，随时间变化而表现出有规律的周期性

和不规则的随机性，即必然性和偶然性。

3.地域上的相似性和差异性，在不同区域的表现既有相似之处，也

有独特之处。

4.运动的同在性和独立性，水分的运动方式同时进行并且各自有独

立进行。

水文学的研究方法：

1.成因分析法，以确定性水文模型模拟为基础的揭示水文现象成因

机制的概念型水文研究方法。

2.数理统计法，以随机水文模型为基础的揭示水文现象统计规律的

经验型水文研究方法。

3.地理综合法，运用地理比拟方法研究水文现象基本规律的水文研

究方法。

水文学的发展阶段的时间段以及阶段的特点：

1.知识积累时期；公元16世纪末以前；开始了原始观测，水文现象

的的定性描述以及经验的积累。

2.学科形成时期；公元17世纪—19世纪末；水文现象有概念性描述

进入定量的表达，水文理论逐渐形成。

3.应用水文时期；20世纪初—20世纪60年代；水文观测进一步发

展，水文学以服务社会的应用性分支学科大发展为特色。

4.现代；公元20世纪60年代以来；新理论，新方法，新技术的大

量引进。

第一章地球上的水循环与水量平衡

水循环的定义：

地球上各种形态的的水，在太阳辐射，地球引力等的作用下，通过水分的蒸发、水汽的输送、凝结降落、水分下渗、地表和地下径流五个环节，不断发生的周而复始的运动过程。

水循环对自然环境的作用：

1.促进自然地理环境中物质和能量的迁移转换功能；最活跃最重要

的物质循环模式之一。

2.影响地壳运动和塑造地貌形态的功能；下渗和径流过程中，水与

地表固体物质直接发生接触，对地质构造和地形塑造有着重要作用。

3.对天气现象和气候特征具有重要的影响；蒸发、水汽输送、降水

都是在大气中进行，程度强弱及经过路线都会影响到区域的天气过程。

4.具有形成区域水文现象和水资源的功能；区域水循环状况决定了

区域的干湿状况，决定了区域的蒸发、径流、下渗等特征，进而产生局部水文现象。

水体的水分交换更新周期：

水体在参与水分循环的过程中，全部的水量被交换更新一次所需的时间，在数值上等于静储量与年动态水量之比。（年动态水量即水体一年内向外排出的水量）

水量平衡：

任意区域在任意时间段内，其收入水量与支出水量的差额，必然等于

储水量的变化量。

第二章水循环的基本环节

蒸发与散发：

简称蒸散发，水在有水分子物体的表面上由液体或固态转化为气态向大气逸散的现象。

蒸发面：

具有水分子的物体表面。

自然界蒸发面类型：

水面蒸发，土壤蒸发，植物散发或蒸腾。

水面蒸发蒸发率或蒸发量的大小取决于三个条件：

1.供水条件；蒸发面上的水分多少。

2.能量供给条件；蒸发面上水分子获得的能量，使其脱离蒸发面向

逸散。

3.动力条件；蒸发面上空水汽输送速度，保证大气逸散的水分子数

量大于返回到蒸发面的。

a.水汽分子的扩散作用；水分子沿梯度方向扩散，加快蒸发。

b.上下空气层之间的对流作用；使暖湿空气上升到空中，干冷空

气下降，促进蒸发。

c.空气紊动扩散作用；使蒸发面上空的空气混合作用加快，冲淡

水汽含量，加快蒸发。

水面蒸发的影响因素:

1.太阳辐射

2.水面温度

3.饱和水汽压差

4.气温

5.湿度

6.气压

7.风速

8.水面大小与形状

水面蒸发的确定方法：

1.器测法

2.理论模型法

a.热量平衡法

b.水汽输送动力学法

c.彭曼法

3.经验公式法

土壤蒸发的物理机制：

1.定常蒸发率阶段；水分通过毛细管作用输送到土壤表层蒸发，蒸

发率相对稳定，近似等于相同条件下的水面蒸发，主要受气象条件影响。

2.蒸发率下降阶段；水分随蒸发减少到第一个临界点，毛细管作用

减弱，蒸发减弱，主要受土壤含水量的影响。

3.蒸发率微弱阶段；水分减少到第二个临界点，毛细管作用完全被

破坏，水分子靠扩散作用而运动，蒸发十分微弱。

土壤蒸发的影响因素：

1.土壤含水量；

2.土壤孔隙性

3.地下水位

4.土壤温度梯度

土壤蒸发的确定方法：

1.器测法

2.经验公式法

植物散发的影响因素；

1.气象因素；温度和日照的影响很重要。

2.土壤含水量；蒸发量随土壤含水量减少而减小，含水量至凋萎系

数，散发趋近于零，此时由植物类型决定蒸发量。

3.植物生理条件；植物的种类和植物在不同时段上的生理条件，散

发率有一定差别。

区域蒸散发的研究方法：

1.水量平衡法；

2.水热平衡法

3.经验公式法

水气扩散：由于物质，粒子群等的随机运动而扩展到给定空间的一种不可逆现象。

1.分子扩散；大气中的水汽和液态分子不断运动并相互碰撞的过程。