水文水资源基础.ppt

三个层次： 掌握：理解准确、透彻的基础上，能熟练自如地运用并分析解决实际问题； 熟悉：能说明其要点，并解决实际问题； 了解：概略知道其原理及应用范畴。 第一讲 水文水资源基础（上） 主要内容 一、水文循环与水量平衡 二、降雨、蒸发 三、入渗、土壤水、地下水 四、河川径流 五、水文测验与水文资料整编 六、水文统计 一、水文循环及水量平衡 水文学： 研究地球上江河、湖泊、冰川、地下水和海洋等各种水体的存在数量、分布及变化规律的科学。 与气象学、地理学、生态环境学等关系密切。 1.1 水文循环： （1）地球上水的存在形式： 汽态、液态、固态 （2）存在位置： 空气中、地表、地下、生物体内 水文循环的概念： 地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下蒸发变成水汽，上升到空中，被气流带动输送到各地，在这过程中，水汽遇冷凝结，以降水的形式降落到地面和海洋，降至地面的那部分水，再从河道或渗入地下以地下水形式补给河流流入海洋。水分这种往返循环、不断转移交替的现象称为水文循环或水循环。 水文循环的意义： 1.2 水量平衡： 指地球任一区域(可以是某个流域、湖泊、沼泽、海洋或某个地区，也可以是整个地球)，在一定时段内(时段可以是日、月，也可以是一年、数十年或更长的时间)，收入的水量与支出的水量之差等于该区域内的蓄水变量(蓄水变量指时段始末区域内蓄水量之差)。 水量平衡是水文循环的定量描述，是质量守恒定律在水文循环中的特定表现形式。 （1）地球上的水量平衡 在多年平均的情况下， △Wc→0， △Ws →0，则 （2）河流流域的水量平衡 非闭合流域/闭合流域： ? 对于不闭合流域，其水量平衡方程为： ? 对于闭合流域: 对于多年平均的情况，闭合流域的水量平衡方程式为： 二、降水与蒸发 2.1 降水： 是指液态或固态的水汽凝结物，从天空下降至地面而成的液态水或固态水的现象。降水是气象要素之一，也是水循环中重要的一个环节。 （2） 降水的成因： （3）降雨的分类及其特性 ? 按气流上升运动的原因，常把降雨分成四种类型： 1）对流雨： ? 对流雨发生的特点： 2）地形雨 3）锋面雨: 气团的分类： 在北半球的主要气团有： 冷锋雨: ?急行冷锋： 准静止锋: 锢囚锋： 4）气旋雨 气旋按其生成的地理位置不同，可分为热带气旋和温带气旋 热带气旋的危害： 按热带气旋地面中心附近风速大小，可分为： 温带气旋雨（锋面气旋） 温带气旋的特点： (4) 降雨的观测 按降雨强度大小，降雨可分为暴雨、大雨、中雨、小雨四种： 2、自记雨量计：虹吸式/翻斗式 （5）降雨的特性分析 ?点降雨特性可用以下几个特征值描述: ? 降雨量在时间上的变化特性的图形表示： ② 累积降雨过程线 ③ 降水强度 - 历时曲线： ?流域降雨量的计算 ? 由点雨量估算面雨量的常用方法： 1) 算术平均法： 2) 泰森多边形法（面积加权平分法或垂直平分法） 3) 降雨量等值线法 等值线法的优点： ? 面降雨量特性分析 2）面平均雨深~面积~历时曲线 （6）中国降雨特性 按年降水量多少划分为五个降水量带： 降水量的年内变化 中国降水量的多年变化特点 中国暴雨的时空分布特点 中国大陆上暴雨主要集中在三个时期： 2.2 蒸散发 ? 蒸散发 （1）水面蒸发 水面蒸发的测定： 折算系数法： 计算法（建立蒸发量与地面观测得到的气象要素特征值的经验关系） (2) 土壤蒸发 土壤蒸发持续进行的条件： 土壤蒸发量的测定： 根据所测定的有关数据，按水量平衡对土壤蒸发建立公式计算求得： ② 根据热量平衡及土壤水动力学原理对土壤蒸发 建立理论或半经验公式计算求得 ③ 空气动力学法(剖面法，应用紊流传导方程) （3）植物散发(蒸腾) （4）流域总蒸发量 流域总蒸发量估算方法：　 水量平衡法求流域蒸发量的公式： 蒸发能力E0 ： 而水面蒸发量可根据E601型蒸发皿观测到的蒸发量E601间接估算求到： ② 根据辐射平衡值估算： （5）中国蒸发的特点 中国多年平均水面蒸发量最低值＝400mm，最高值＝2600mm，相差悬殊，可分为几个区： 陆面蒸发的地区分布： 年蒸发量的年内变化 干旱指数 ? ： 干旱指数与降水分带的关系： 三、土壤水、入渗及地下水 土壤水 入渗 地下水 3.1 土壤水 3.1.1土壤水的不同形式 ② 薄膜水（弱结合水） ③ 毛管水/毛细水 ④ 重力水: 3.1.2 几个常用的水分常数 ⑷ 田间持水量 3.1.3 土壤含水量的表示方法 (3) 土壤容积含水率θ 3.2 入渗 3.2.2 下渗的定量描述 ?入渗率fi /入渗强度