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水文学 大纲 制作人：孙义飞 绪 论 第一节 水文学的研究对象及其学科体系 一、水文现象及其特点 定义：水循环过程中，水的存在和运动的各种形态，称为~。 特点：水文现象永无止境；时间变化上的周期性与随机性；空间分布上的相似性与特殊性。 二、水文学（Hydrology）及其研究对象 1、定义：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。 2. 研究对象：江、河、湖、海、地下水等的水循环、水资源的开发利用、人类活动对水环境的反馈效应。 三、水文学的学科体系 （按研究对象分类；按研究手段分类；从应用角度分类；水文学与自然地理学相结合分类） 四、地理水文学及其特点 第二节 水文学发展简史 （一）萌芽时期（公元1600年以前）：原始观测、定性描述阶段 （二）奠基时期（公元1600-1900年）：定量表达，科学体系形成阶段 （三）实践时期（公元1900-1950年）：应用水文学阶段 （四）现代化时期（公元1950-现在）：现代水文学阶段 第三节 水文学的研究方法 一、传统方法：成因分析法；数理统计法；地理综合法 二、现代观测与分析手段的运用：随机分析法；同位素分析法；遥感分析法；计算机模拟分析与综合等。 第一章 地球上水的性质与分布 第一节 地球上水的物理性质 一、水的形态及其转化 1、水分子的结构 参数：H2O, 键角104.5°，O－H键长0.9568?，单个水分子为等腰三角形。有单水分子，双水分子(H2O)2、三水分子(H2O)3。 2、水的三态及其转化 3、液态水结构的主要模型：连体理论；混合体理论；闪动团簇理论 二、水的热学性质 1、热容量和潜热 定义：水在发生相变过程中都要发生热量变化，吸收或放出的热量叫水的潜热。 水在0℃时直接蒸发的潜热为2500J/g,100 时的汽化潜热为2257J/g；冰在0℃时的溶解潜热为1401J/g，冰直接升华时的潜热是1401＋2500＝3901（J/g）。 意义：调节地球上热量变化，维持地球上的热量平衡。 2、水温 热源：太阳辐射、地热、生物（包括人类）活动等。 不同水体水温变化有各自的规律。 三、水的密度(density)：1、纯水的密度 2、海水的密度 四、水的光学性质 1、水色2、透明度：用透明度板（直径３０ｃｍ的白色板）测量。 第二节 地球上水的化学性质 一、天然水的物质成分 悬浮物质：粒径100nm。 胶体物质：1～100nm，包括次生粘土矿物、含水氧化物、腐殖酸。 溶解物质：100nm，盐类、气体及某些有机化合物。盐类包括八大离子和微量元素，前者占溶解物质总量的95～99％。八大离子：K＋、Na＋、Ca2+、Mg2+、Cl－、SO42－、HCO3－、CO32－。微量元素：Fe、Mn、Cu、Ni、P、I、F等。溶解气体：O2、CO2、N2、H2S、CH4。 二、天然水的矿化过程 1、矿化度：是指天然水中各种元素的离子、分子和化合物的总量。 天然水的矿化过程：是指各种溶解物质在天然水中的累积和转化。 2、天然水的矿化作用和影响因素 矿化作用机制： 溶滤 吸附性阳离子交换 氧化－还原 蒸发浓缩 混合作用 影响因素：元素及化合物的性质，环境因素。 三、天然水的分类 （一）分类的意义：科学地认识天然水的形成及演化过程，为水资源利 用、评价和保护提供依据。 （二）分类方法 1、按化学成分分类——用库尔洛夫式表示2、按矿化度分类 3、按主要离子成分比例分类：（1）地表水分类——阿列金分类法（2）地下水分类——舒卡列夫分类法 第三节　地球上水的分布与水资源 地球上水的分布 水的类型 分布面积 （×104km2） 水量 （×104km3） 水深 （m） 世界水储量的（%） 占总储量 占淡水储量 一、海洋水 36130 133800 3700 96.5 - 二、地下水（重力水和毛管水） 其中地下淡水 13480 13480 2340 1053 174 78 1.7 0.76 - 30.1 三、土壤水 8200 1.65 0.2 0.001 0.05 四、冰川与永久雪盖 1、南极 2、格林兰 3、北极岛屿 4、山脉 1622.75 1.398 180.24 22.61 22.4 2406.41 2160 234 8.35 4.06 1463 1546 1298 369 181