水文学原理(1-3章).ppt

课程介绍 一、水文学原理的主要内容 1. 各种水体的形成、演变； 2. 水体形成的成因、演变的规律； 3. 研究水体形成成因、演变规律的方法。 二、学习目的 1.掌握水文现象的基本规律和研究方法； 2.本课程为专业基础课，为后继课程的学习做准备。 三、主要参考书 山坡水文学，刘新仁译 径流形成原理，芮孝芳编著 土壤和水—物理原理和过程，D·希勒尔著 华孟译 普通水文学，邓绶林编著 工程水文学，（美）林斯莱著 城市水文学，朱元甡、金光炎著 第一章 绪论 第一节 水文学的内容和任务 一、水文学的定义 研究水的科学，核心——水文循环。 二、传统水文学的内容 1.水文测验 (或水文信息采集) 2.水文预报 3.水文水利计算 第二节 水文学的发展 第三节 水文现象的基本特点及研究方法 一、水文现象的基本特点 1.时程变化上的周期性与随机性 2.空间变化上的相似性与特殊性 日潮位变化过程线 年最大流量变化过程 年降水量变化过程 二、水文现象的研究方法 成因分析法 以质量守恒、能量(动量)守恒等定理为基础，揭示水文现象运动变化的机理、规律。 数理统计法 水文现象具有随机性，从而以概率理论为基础，研究水文现象特征值的统计规律。 地理综合法 水文现象具有地区性，从而通过建立地区经验公式、绘制各种特征值等值线图，揭示水文特征值的地区规律。 第四节 自然界的水循环 水文循环的原因（外因、内因） 第四节 自然界的水循环（续） 大循环和小循环 大循环：海洋→大气→大陆→海洋（纵向+横向） 小循环：海洋→大气→海洋（海洋小循环） 大陆→大气→大陆（内陆小循环） 水文循环的规律 海洋的蒸发量多于降水量； 大陆的降水量多于蒸发量； 大陆外流区输入水汽量与输出水量基本平衡； 大陆内流区降水量与蒸发量基本相等。 第四节 自然界的水循环（续） 水文循环的作用和意义 地球上总水量13.86亿Km3，参与循环的约57.7万Km3，占0.0416%。1、调节气候； 2、塑造了地球表面； 3、形成了巨大的水利资源； 4、形成一切水文现象。 第五节 地球上的水资源 水资源的概念（广义水资源、狭义水资源） 地球上水的分布 第五节 地球上的水资源(续） 水资源问题 原因 水资源量时空分布不均匀； 水资源分布与人口、耕地分布不相适应； 水环境污染； 水资源浪费。 第二章 水文现象及过程的物理基础 第一节 水的物理性质 水是仅次于空气的最活跃的物质之一； 水有三态变化，是自然界水文循环的基础； 同其他氢化物相比，水有特别高的溶点和沸点； 水有特别大的比热和蒸发潜热； 水有反常的密度变化（4?C时密度最大）； 水有较大的表面张力； 水是各种盐类很好的溶剂； 水具有几乎不可压缩性。 第二节 水文平衡 一、水量平衡 1. 通用水量平衡方程 一、水量平衡（续） 2. 河流流域水量平衡方程 （1）闭合流域（没有流域来水）的水量平衡方程 记Px=P，RI=0，qa=0，RO=R ： 某 时 段：P=E+R ±?W 3. 全球水量平衡方程 二、热量平衡（续） 第一节 降雨的类型 一、按降雨的成因分类 锋面雨的形成 气团——物理属性水平分布比较均匀的大范围空气团。 峰面——两种性质不同的气团之间狭窄而倾斜的过渡带。 峰在空间是倾斜的，且向冷空气一侧倾斜。 暖锋雨：冷暖气团相遇时，暖湿气团推动锋面向冷气团一侧移动。峰后暖空气一方面向冷空气方向推进，同时又沿锋面缓慢上升，在上升过程中冷却而产生降雨。因暖锋坡度很小，一般为1:150，故暖锋雨降雨面积大、雨强小、历时长。 暖锋雨的形成示意图 冷锋雨的形成 冷锋雨：冷暖气团相遇时，冷燥气团楔入到暖湿气团之下，使暖湿气团上升冷却而产生降雨。 根据移动速度可分为缓行冷锋和急型冷锋。 缓行冷锋的降水与暖锋相似； 急行冷锋移动较快，坡度较大，约为1:70，故降水范围小、雨强大、历时短。 冷锋雨的形成示意图 对流雨 地面受热升温，下层空气膨胀上升和上层空气形成对流运动。下层暖湿空气上升到高空遇冷凝结形成降雨。多发生在夏季午后，强度大、面积小、历时短。 地形雨 暖湿气团在运动过程中遇山岭障碍时，在沿山坡上升过程中逐渐变冷凝结成雨。地形雨多在迎风坡上。 台风雨 由热带海洋上的风暴带到大陆的雨。灾害性天气，常发生在浙、闽、粤、台湾等沿海省份。 二、按降雨强度及过程特征分类 暴雨——历时短、强度大、笼罩面积不大。