水文学：第一章 地球上水的性质与分布

1、绪 论一、水文学的研究内容123 研究地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律 研究水与地理环境之间相互关系 研究水与人类社会之间相互关系 二、水文学的研究对象12 水体是水文学的主要研究对象 水循环的研究是水文学的核心内容 二、水文学的研究对象123 水体是水文学的主要研究对象 水循环的研究是水文学的核心内容 水资源的开发利用和人类活动对水环境的反馈效应的研究，也已成为现代水文学研究的重要内容 三、水文现象的主要特点123 水循环永无止尽 水文现象在时间变化上既具有周期性又具有随机性 水文现象在地区分布上既存在相似性，又存在特殊性 水循环过程中，水的存在和运动的各种形态，统称为水文现象 四、

2、水文学课程简介123 水文循环 水量平衡 本教材的主导思想 （一）教材的主导思想第1章 地球上水的性质与分布 第2章 地球上的水循环第3章 陆地表面水的组成与运动第4章 海洋的结构与海水运动第5章 地下水的结构与运动水及各种水体的物理、化学性质，水及水资源的空间分布水文循环基本过程、影响因素，各要素的物理机制和分析计算方法，水量平衡原理以及水文循环的作用、效应等。陆地表面、海洋、地下三个水文循环亚系统的水文循环具体过程及其理论，并阐明亚系统之间和亚系统内的子系统之间相互转化的关系。（二）本教材的组成第6章 人类活动对水环境的影响人类活动对水循环、水环境的影响第一节 地球上水的物理性质一、水温

3、一个很重要的物理特性，它影响到水中生物，水体自净和人类对水的利用。（一）海水温度1.海水温度的分布 1）海水温度的水平分布 2）海水温度的垂直分布第一章 地球上水的性质与分布第一节 地球上水的物理性质2）海水温度的垂直分布第一节 地球上水的物理性质2.海冰海水的冰点和最大密度温度都随盐度的增加而降低，但降低的数值不同海水最大密度的温度比结冰温度低（二）湖泊、水库水温 1.水温的分布第一节 地球上水的物理性质（二）湖泊水温 2.湖水温度的变化第一节 地球上水的物理性质（三）地下水的水温 近地表的地下水的水温受气温的影响，具有周期性变化：一般在日常温层以上，水温有明显的昼夜变化；在年常温层以上，水

4、温具有季节性变化。在年常温层中，地下水温度变化很少。而在年常温层以下，地下水温则随深度的增加而逐渐升高。第一节 地球上水的物理性质二、海水密度 海水的密度与温度、盐度和压力的关系比较复杂，凡是影响海水温度和盐度变化的地理因素，都影响密度变化。三、水色与透明度第一节 地球上水的物理性质第二节 地球上水的化学性质一、天然水的化学成分二、天然水的矿化过程三、天然水的分类四、水体的化学性质第二节 地球上水的化学性质（一）海水的盐度第二节 地球上水的化学性质（二）河水化学成分的特点（三）湖水化学成分的特点（四）地下水的化学特征第三节 地球上水的分布与水资源一、地球上水的分布 3700m，2640m，3/

5、4，水的行星二、水资源涵义与特性 0.32%第三节 地球上水的分布与水资源水资源的循环再生性与其有限性时空分布的不均匀性利用的广泛性和不可替代性 水资源的特性利与害的两重性三、我国水资源条件和问题水资源总量不少，但人均、亩均水量较少，合理利用和保护水资源应作为我国长期坚持的国策。 水量的年内、年际变化大，水旱灾害频繁，抗旱防洪涝始终是一项艰巨任务利用的广泛性和不可替代性 水土流失和泥沙淤积严重，破坏了生态平衡，增加了江河防洪困难，降低了水利工程效益 天然水质相当良好，但人为污染日趋严重，防止水质恶化，保护水源已是当务之急。水资源的地区分布很不均匀，与人口、耕地的分布不相适应，进行水量的地区调配

6、是水资源开发利用的重要课题。 地下水是我国重要水资源，要合理开发利用，防止过量开采第二章 地球上的水循环第一节 水循环概述一、水循环基本过程蒸发水汽输送下渗凝结降水 水循环径流水循环机理水循环服从于质量守恒定律。 水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩石圈及生物圈。利用的广泛性和不可替代性 全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统。太阳辐射与重力作用，是水循环的基本动力。 地球上的水分在交替循环过程中，总是溶解并携带着某些物质一起运动。二、水循环的类型与层次结构1.大循环2.小循环 海洋小循环 陆地小循环 外流区小循环 内流区小循环3.水循环的层次结构三、水体的更替周期 是反映水循环强度的

7、重要指标，亦是反映水体水资源可利用率的基本参数。水循环与水资源开发利用水循环与水文现象以及水文学科的发展水循环与地貌形态及地壳运动水循环与全球气候 四、水循环的作用与效应水文循环与地球圈层构造水循环与生态平衡是大气系统能量的主要传输、储存和转化者使不同纬度热量收支不平衡矛盾得到缓解 水循环与全球气候没有水循环就没有各类天气现象还会直接影响到各地的天气过程，甚至可以决定地区的气候特征水循环与水资源开发利用水循环与水文现象以及水文学科的发展水循环与地貌形态及地壳运动水循环与全球气候 四、水循环的作用与效应水文循环与地球圈层构造水循环与生态平衡蒸发水汽扩散与输送下渗、地下径流降水 水循环地表径流第二

8、节 水气输送一、水汽输送通量与水汽通量散度 水汽输送通量是表示在单位时间内流经某一单位面积的水汽量。 水汽通量散度是指单位时间汇入单位体积或从该体积辐散出的水汽量第二节 水气输送地理纬度的影响海陆分布的影响海拔高度与地形屏障作用的影响二、影响水汽输送的主要因素大气环流的影响第二节 水气输送水气输送既有大气平均环流引起的平均输送，又有移动性涡动输送地理位置、海陆分布与地貌上总体格局，制约了全国水汽输送的基本态势水汽输送场垂直分布存在明显差异三、我国水汽输送基本特点存在三个基本的水汽来源，三条输出入路径，并有明显的季节变化收支为正，净输入量为2660.5*109米3，与全国入海径流量很接近。从四方

9、边界来说，水汽主要从南部和西部边境进入，从东界输出。输入的水汽量中，经向的输入占55.8%，纬向的输入占44.2%；输出情况相反。 我国上空水汽的收支特点第三节 降水一、降水要素降水量降水历时降水时间降水强度对应于某一降水而言Text in hereText in here一场降水自始至终所经历的时间简称雨强，指单位时间内的降水量降水面积二、降水特征的表示方法200520042003 降水过程线 降水累积曲线 等降水量线降水特征综合曲线200520042003 200220012000 强度历时曲线 平均深度面积曲线 雨深面积历时曲线降水特征综合曲线200520042003 200220012

10、000 降水特征综合曲线200520042003 200220012000 三、面降水的计算200820072006 200520042003 算术平均值 垂直平分法 等雨量线法四、影响降水的因素200820072006 200520042003 200220012000 地形条件 森林对降水的影响 水体的影响四、影响降水的因素200820072006 200520042003 200220012000 四、影响降水的因素200820072006 200520042003 200220012000 四、影响降水的因素200820072006 200520042003 200220012000

11、五、最大可能降水量 可能最大降水的提出，主要是顺应水利工程建设的安全需要蒸发水汽扩散与输送下渗降水 水循环径流一、下渗的物理过程渗润阶段渗漏阶段渗透阶段第四节 下渗（二）下渗水的垂直分布第四节 下渗第四节 下渗（二）下渗水的垂直分布（三）下渗要素 下渗率f 下渗能力fp 稳定下渗率fc第四节 下渗二、下渗理论与下渗经验公式包气带：地面以下潜水面以上的地带。也称非饱和带，是大气水和地表水同地下水发生联系并进行水分交换的地带 二、下渗理论与下渗经验公式达西定律 Darcys Law反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。由法国水力学家 H.-P.-G.达西在18521855年通过大量实验得出。其表达

12、式为 Q=KFh/L式中Q为单位时间渗流量，F为过水断面，h为总水头损失，L为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度，K为渗流系数。关系式表明，水在单位时间内通过多孔介质的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比。下渗经验公式 霍顿公式 霍尔坦公式三、影响下渗的因素三、影响下渗的因素三、影响下渗的因素蒸发水汽扩散与输送下渗降水 水循环径流第五节 径流 流域的降水，由地面与地下汇入河网，流出流域出口断面的水流，称为径流。一、径流的涵义及其表示方法第五节 径流 流域的降水，由地面与地下汇入河网，流出流域出口断面的水流，称为径流。一、径流的涵义及其表示方法第五节 径流 流域的降水，由

13、地面与地下汇入河网，流出流域出口断面的水流，称为径流。一、径流的涵义及其表示方法第五节 径流径流的表示方法流量径流总量径流深度径流模数指将径流总量平铺在整个流域面积上所求得的水层深度Text in here指T时段内通过某一断面的总水量流域出口断面流量与流域面积F的比值径流系数指单位时间内通过某一断面的水量某一时段的径流深度与相应的降水深度之比值二、径流的形成过程流域蓄渗过程坡地汇流过程河网汇流过程第五节 径流二、径流的形成过程二、径流的形成过程流域蓄渗过程第五节 径流 降水首先消耗于植物截留、下渗、填洼与蒸散发 流域上的降水，经过蓄渗过程产生了地面径流、壤中径流和地下径流 水的运行均受制于垂向运行机制，构成了降雨在流域空间上的再分配，从而构成了流域不同的产流机制，形成了不同径流成分的产流过程。二、径流的形成过程坡地汇流过程第五节 径流 坡地汇流过程起着对各种径流成分在时程上的第一次再分配作用。降雨停止后，坡地汇流仍将持续一定时间。二、径流的形成过程河网汇流过程第五节 径流 河岸容蓄 河网容蓄 河网调蓄是对净雨量在时程上的又一次再分配，故出口断面的流量过程线比降雨过程线平缓得多。二、径流的形成过程二、径流的