近代水文学结课论文

近代水文学结课论文

0 前言

水文学作为地球科学的一门分支科学，主要研究地球系统中水的存在、分布、运动、循环变化规律，以及水圈与大气圈、岩石圈和生物圈的相互关系，它可为洪涝干旱灾害的防治、水资源的开发利用和水生态与环境保护提供科学依据。

1 水文学的基本研究方法

水文学的基本研究方法分为五大类：一是观测与调查。观测与调查是水文学从起源一直沿用至今最基础和最有效的方法，如对降雨、蒸发、入渗、径流、水质、泥沙等诸多水文要素和过程进行直接观测，对暴雨、洪水、枯水等不连续的水文现象进行调查。二是水文实验和物理模型。水文工作中经常借用相似性原理进行水文实验，或构建物理模型来模拟水文现象。三是统计与分析。由于水文事件发生具有随机性和不确定性，在很多情况下用统计方法解决水文问题。四是数值模拟方法。目前利用数学方法和计算机技术建立模拟和预测水文过程的数字模型的方法应用十分广泛。五是假设与推理。此方法是自然科学的基础方法论，在水文中也得到广泛应用。

2 水文循环

水循环大体上分为大循环（外循环）和小循环（内循环）两种，水分由海洋输送到大陆，又回到海洋的循环称为大循环或外循环；水分由陆地输送到陆地，又回到陆地，或者由海洋输送到海洋，又回到海洋的循环称为小循环或者内循环。水循环之所以能够永不终止是因为水量平衡原理即W I-W O=ΔW S

W I：给定时段内进入系统的水量；

W O：给定时段内从系统中输出的水量

ΔW S：给定时段内系统中水量的变化；

3 径流形成过程

径流过程是指流域上，从降雨开始到水流从流域出口断面流出的整个物理过程。其过程大致分为渗流过程、坡面汇流过程、河网汇流过程。

渗流过程又称产流过程，分为五种，分别为地面径流、地下径流、壤中水径流、饱和地面径流、回归流。

霍顿产流理论认为均匀气质带降雨产流控制于两个条件：一是降雨强度超过稳定下渗率；二是包气带的土壤耗水量超过田间持水量。当降雨强度大于稳定下渗率时产生超渗地面径流；当包气带土壤含水量大于田间持水量时产生地下径流。霍顿理论只适用于均匀气质带，对于非均匀气质带则不适用，对于层次气质带，如果包气带中存在相对不透水层，且上层土壤质地比下层粗，并且上层土壤的含水量达到田间持水量则产生壤中水径流。如果上层土壤的透水性强，下层土壤的透水性弱，且上层土壤含水量达到饱和

含水量则产生饱和地面径流。在山坡地区，经常坡脚处于饱和含水量状态，而坡顶则处于含水量较小的状态，坡地上形成的壤中流，在坡度作用下，在到达坡脚附近就会钻出地面称为饱和地面径流，此种径流称为回归流。

4 水文预报

水文预报可以事先提供洪水的发生和发展变化的信息，提前采取蓄洪、分洪措施、将洪灾降到最低。按照预报的项目，预报可分为:径流预报、冰情预报、沙情预报和水质预报。按照预见期的长短，水文预报可分为：短期洪水预报、中长期洪水预报。

5 水文模型

水文模型是为模拟水循环过程而建的，为水资源管理和决策提供了重要依据。

SWAT模型

该模型中对流域的水文模拟分为两个部分：第一部分为水文循环的陆地阶段，控制进入河道的水、泥沙、营养物和杀虫剂的量；第二部分为水、泥沙等在河道中运动至出口的过程。SWAT模型用于模拟地下水和地表水的水质和水量，预测土地管理措施对有多种土壤、土地利用和管理条件的大面积复杂流域的水文、泥沙和农业化学物质产量的影响。

VIC模型

该模型可同时进行陆—气间能量平衡和水量平衡的模拟，也可以只进行水量平衡的计算，输出每个网格上的径流深和蒸发量，再通过汇流模型将网格上的径流深转化成流域出口断面的流量过程，弥补传统水文模型对热量过程描述的不足。

SHE模型

该模型主要的水文物理过程均采用质量、能量或动量守恒的偏微分方程的差分形式来描述。考虑了蒸散发、植物截留、坡面和河网汇流、土壤非饱和流和饱和流、融雪径流、地表水和地下水交换的水文过程。

6 总结

水文学的研究领域广泛，研究内容非常复杂，其成果对人类的生活有很大帮助。