水文學(xué)西華師范大學(xué)資源共享課程

課程名稱水文學(xué)課程編號101000107課程性質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)課6464教學(xué)時數(shù)教學(xué)對象地理科學(xué)專業(yè)許武成授課教師許武成教授西華師范大學(xué)國土資源學(xué)院2009年8月（一）課程教學(xué)目的和要求目的：通過該課程的教學(xué)，使學(xué)生掌握地球上各種水體的分布、性質(zhì)及其運(yùn)動規(guī)律，并運(yùn)用水文學(xué)理論對水文現(xiàn)象予以分析， 構(gòu)建學(xué)生可持續(xù)的水資源利用觀及為學(xué)生今后從事地理教學(xué)、科研、參與國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)打下一定的基礎(chǔ)。要求：掌握各種水體的組成、性質(zhì)、現(xiàn)象、運(yùn)動變化及其時空分布規(guī)律、水資源及其利用；掌握水文學(xué)研究的基本方法以及實(shí)踐意義（二）課程教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1重點(diǎn):2、難點(diǎn):（三）教學(xué)方法講授法（四）課時安排（一）總課時：64課時。（二）課時安排：課程 內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)時分配講課習(xí)題課實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)緒論2地球上水的性質(zhì)與分布6地球上水的循環(huán)14陸地表面水的組成與運(yùn)動14課程中期小結(jié)與練習(xí)2海洋的結(jié)構(gòu)與海水的運(yùn)動10地下水的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動10人類活動對水環(huán)境的影響4課程終期小結(jié)與練習(xí)2總計(jì)（學(xué)時）604（五）考核方式1、 考核方式本課程考試采用筆式、閉卷的方式。2、 成績構(gòu)成課堂成績10%；課外成績10%；期終考試80%。六）參考教材1）丁蘭璋.水文學(xué)與水資源基礎(chǔ).河南大學(xué)出版社.19872）胡方榮.水文學(xué)原理.水利電力出版社.19913）天津師范大學(xué)地理系.水文學(xué)與水資源共概論.華中師范大學(xué)出版社.1987

教師姓名：羅熙教研室：地理科學(xué)教研室教師姓名：羅熙課程名稱水文學(xué)授課專業(yè)及班次地理科學(xué)專業(yè)2007級授課內(nèi)容緒論授課方式及學(xué)時講授法，學(xué)時：2課時目的要求（1） 掌握水文學(xué)研究的對象、內(nèi)容、任務(wù)及學(xué)科體系；（2） 了解水文學(xué)發(fā)展簡史和水文學(xué)的地理研究方向；（3） 理解水文現(xiàn)象的主要特點(diǎn)；初步認(rèn)識水文學(xué)研究的主要方法 .重點(diǎn)與難點(diǎn)（1） 教學(xué)重點(diǎn)：水文學(xué)研究的對象；水文現(xiàn)象的主要特點(diǎn)；水文學(xué)的研究方法。（2） 教學(xué)難點(diǎn)：水文現(xiàn)象的主要特點(diǎn)。講授內(nèi)容及時間分配（1） 水文學(xué)研究的對象。（2） 水文學(xué)發(fā)展簡史。（3） 水文學(xué)體系。（4） 水文學(xué)的地理研究方向一一地理水文學(xué)。（5） 水文現(xiàn)象的主要特點(diǎn)。（6） 水文學(xué)研究的主要方法。（7） 水文學(xué)的課程性質(zhì)及教學(xué)目的要求。課的類型講授課參考資料（1） 丁蘭璋.水文學(xué)與水資源基礎(chǔ).河南大學(xué)出版社.1987（2） 胡方榮.水文學(xué)原理.水利電力出版社.1991（3）天津師范大學(xué)地理系.水文學(xué)與水資源共概論.華中師范大學(xué)出版社.1987教學(xué)過程:、水文學(xué)的研究對象及主要內(nèi)容（一）研究對象1、水文學(xué)一一研究地球上水的性質(zhì)、分布、循環(huán)、運(yùn)動變化規(guī)律及其與地理環(huán)境、人類社會之間相互關(guān)系的科學(xué)

二）水文學(xué)研究的主要內(nèi)容及本課程的內(nèi)容結(jié)構(gòu)1、主要內(nèi)容二）水文學(xué)研究的主要內(nèi)容及本課程的內(nèi)容結(jié)構(gòu)1、主要內(nèi)容（1）（2）（3）（4）（5）水分循環(huán)及水量平衡（水文學(xué)的核心內(nèi)容）水的數(shù)量、質(zhì)量及分布各種水體的性質(zhì)（物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)）各種水體的類型結(jié)構(gòu)及運(yùn)動規(guī)律水在地理環(huán)境中的作用（與生態(tài)系統(tǒng)、地理環(huán)境、人類活動之間的關(guān)系）（6）水資源開發(fā)利用及人類活動的水文效應(yīng)2、本課程的內(nèi)容結(jié)構(gòu)、水文學(xué)的發(fā)展簡介水文學(xué)經(jīng)歷了從萌芽到成熟、從經(jīng)驗(yàn)到理論、從定性到定量的歷史發(fā)展過程。（一）水文現(xiàn)象定性描述階段1、時期：遠(yuǎn)古——14世紀(jì)未2、標(biāo)志（1）世界上最早的水文觀測：中國和埃及（大禹冶水、隨山刊木）（2）水經(jīng)注呂氏春秋定性描述各大河流的源流、水情、水文循環(huán)的初步概念（3）特點(diǎn)水文觀測定性描述經(jīng)驗(yàn)積累（二）水文科學(xué)的形成階段1、時期：15世紀(jì)初——19世紀(jì)未2、特點(diǎn)：（1）概念描述進(jìn)入定量描述（2）水文理論的形成1674年p.1674年p.佩羅提出了水量平衡概念1775年謝才提出了謝才公式（明渠暢流等流速公式）1802年道爾頓提出蒸發(fā)公式1856年達(dá)西定律形成（三）應(yīng)用水文學(xué)階段（1）（2）（3）（4）1、 時期：20世紀(jì)—20世紀(jì)五十年代2、 特點(diǎn)（1）水文觀測理論體系進(jìn)一步完善（2） 應(yīng)用水文學(xué)發(fā)展3、標(biāo)志（1） 工程水文學(xué)成為應(yīng)用水文學(xué)的主要分支（2） 產(chǎn)匯流理論計(jì)算公式（3） 森林水文學(xué)、城市水文學(xué)的形成四）現(xiàn)代水文學(xué)階段1、時期：20世紀(jì)50年代以來2、特點(diǎn)（1）（2）（3）（4）3、標(biāo)志（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）三、水文學(xué)體系（一） 按水體的分類（對象）（傳統(tǒng)分類法）（二） 系統(tǒng)水文學(xué)體系1、 水文學(xué)的學(xué)科體系2、 普通水文學(xué)：水文學(xué)基本理論、方法3、水文測驗(yàn)學(xué)4、區(qū)域水文學(xué)（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）5、 應(yīng)用水文學(xué)（1）（2）（3）（4）（5）6、 新技術(shù)方法（1）（2）（3）（4）（5）水文技術(shù)科學(xué)的發(fā)展分支科學(xué)不斷誕生研究方法趨向綜合水資源開發(fā)利用、管理、評價成為重點(diǎn)雷達(dá)測雨中子散射法測土壤含水量放射性示蹤測流同位素測沙衛(wèi)星遙感及GIS的利用水文模擬、隨機(jī)分析、系統(tǒng)分析方法水文研究自動化水資源的評價、管理、優(yōu)化利用流域水文學(xué)河口水文學(xué)山地水文學(xué)平原水文學(xué)坡地水文學(xué)干旱區(qū)水文學(xué)巖溶區(qū)水文學(xué)工程水文學(xué)城市水文學(xué)森林水文學(xué)農(nóng)業(yè)水文學(xué)土壤水文學(xué)隨機(jī)水文學(xué)模糊水文學(xué)系統(tǒng)水文學(xué)遙感水文學(xué)同位素水文學(xué)四、水文學(xué)地理研究方向及其與其它學(xué)科的聯(lián)系（一）、水文學(xué)的地理研究方向1、水文學(xué)的三個研究方向（1）地理學(xué)方向（2）地球物理學(xué)方向（3）工程學(xué)方向2、水文學(xué)地理方向（地理水文學(xué)）（1）水文學(xué)與地理學(xué)共同隸屬、分別分支（2）側(cè)重水體運(yùn)動變化的自然規(guī)律，總體演化趨勢，與其它地理要素相互關(guān)系的綜合研究；水體差異的區(qū)域性研究（3）特點(diǎn)：宏觀性、區(qū)域性、綜合性（二）、水文學(xué)在地理學(xué)中的地位1、地理學(xué)的學(xué)科體系2水文學(xué)是地理學(xué)自然地理的學(xué)科分支學(xué)科自然地理包括氣候?qū)W、地貌學(xué)、水文學(xué)、土壤地理學(xué)、生物地理學(xué)等。五、水文現(xiàn)象的基本特點(diǎn)一）水文現(xiàn)象——水循環(huán)過程中，水的存在和運(yùn)動的各種形態(tài)，統(tǒng)稱為水文現(xiàn)象。（二）水文現(xiàn)象的特點(diǎn)1、水循環(huán)永無止境2、周期性與隨機(jī)性（時間變化上）（1）、周期性：年周期、季周期、月周期、日周期（2）、隨機(jī)性：不重復(fù)性3、地區(qū)頒布上的相似性和特殊性（1）相似性：地帶性規(guī)律（2）特殊性：區(qū)域性（差異性）六、水文學(xué)的研究方法（一）、傳統(tǒng)研究方法1、成因分析法（物理學(xué)原理為基礎(chǔ)進(jìn)行水文解釋）2、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法相關(guān)分析——經(jīng)驗(yàn)性模型3、地理綜合防治法——等值線法（地帶性規(guī)律、非地帶性規(guī)律）（二）、新技術(shù)方法七、水文學(xué)課程性質(zhì)及教學(xué)目的要求（一）水文學(xué)的學(xué)科性質(zhì)1、學(xué)科性質(zhì)：綜合性學(xué)科2、部門自然地理學(xué)分支學(xué)科（二）課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課程（必修）（三） 教學(xué)目的1、掌握水分循環(huán)與水量平衡2、掌握各種水體的運(yùn)動、變化相互轉(zhuǎn)化的理論及計(jì)算方法（四）、本課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)邵陽學(xué)院城市建設(shè)系

教案尾頁一、復(fù)習(xí)思考題1、 名詞解釋水文學(xué)、水體、水文現(xiàn)象2、 簡述水文學(xué)的研究對象及主要內(nèi)容3、 簡述水文學(xué)的發(fā)展簡史4、 簡述水文學(xué)的學(xué)科體系地理學(xué)中的地位5、 簡述水文現(xiàn)象的特點(diǎn)二、 參考文獻(xiàn)1、 鄧綬林《普通水文學(xué)》高等教育出版社19852、 天津師范大學(xué)地理系合編《水文學(xué)與水資源概論》華中師范大學(xué)出版社1986三、 課后分析第一章 地球上水的性質(zhì)與分布教師姓名：羅熙教研室：地理科學(xué)教研室教師姓名：羅熙課程名稱水文學(xué)授課專業(yè)及班次地理科學(xué)專業(yè)2007級授課內(nèi)容地球上水的性質(zhì)與分布授課方式及學(xué)時講授法，學(xué)時：6課時目的要求（1） 掌握天然水的主要理化性質(zhì)；了解地球上水的分布、水資源涵義與特性；（2） 了解世界及我國水資源的特點(diǎn)。重點(diǎn)與難點(diǎn)（1） 教學(xué)重點(diǎn)：水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化、水溫、水的密度；天然水的礦化過程及天然水的分類；世界水資源、我國水資源。（2） 教學(xué)難點(diǎn)：水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化；天然水的礦化過程。講授內(nèi)容及時間分配（1） 地球上水的物理性質(zhì)：水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化；水的熱學(xué)性質(zhì)；水溫；水的密度；水色與透明度。（2課時）（2） 地球上水的化學(xué)性質(zhì)：天然水的化學(xué)成分；天然水的礦化過程；天然水的分類；水體的化學(xué)性質(zhì)。（2課時）（3） 地球上水的分布與水資源：地球上水的分布；水資源涵義與特征；世界水資源；我國水資源。（2課時）課的類型講授課參考資料（1） 丁蘭璋?水文學(xué)與水資源基礎(chǔ).河南大學(xué)出版社.1987（2） 胡方榮.水文學(xué)原理.水利電力出版社.1991（3）天津師范大學(xué)地理系.水文學(xué)與水資源共概論.華中師范大學(xué)出版社.1987教學(xué)過程:第一節(jié)地球上水的物理性質(zhì)第一節(jié)地球上水的物理性質(zhì)地球上水的物理性質(zhì)包括：水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化、水的熱力學(xué)性質(zhì)、水溫、水的密度、水色及透明度」、 水質(zhì)形態(tài)及其轉(zhuǎn)化地球上的水以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形式存在，在常溫條件下三相可以互相轉(zhuǎn)化。水分子的結(jié)構(gòu)1、 單水分子結(jié)構(gòu)單水分子結(jié)構(gòu)圖氧原子附近形成負(fù)極，氫原子附近形成正極；水分子具有極性2、 水分子聚合體由于水分子具有極性，故有聚合體雙水分子聚合體三水分子聚合體水的三態(tài)及其轉(zhuǎn)化1、 冰點(diǎn)與沸點(diǎn)在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，純水0C為冰點(diǎn)，100C為沸點(diǎn)2、 水的三態(tài)與水溫(1)不同水溫水分子聚合體的分布(％)(2)三個結(jié)論隨著水溫的升高，單水分子比例升高，聚合體比例下降，當(dāng)溫度高于100(2)三個結(jié)論隨著水溫的升高，單水分子比例升高，聚合體比例下降，當(dāng)溫度高于100C以上時，主要為單水分子。當(dāng)溫度高于100C呈氣態(tài)時，水主要由單水分子組成。隨著溫度的降低，水分子聚合體不斷增多，單水分子不斷減少。水溫達(dá)到0C結(jié)冰時，單水分子為零，三水分子增多，因三水分子結(jié)構(gòu)特性,使液態(tài)水變成固態(tài)冰時，體積膨脹10%，若冰變成液態(tài)水時，體積減小10%。水溫在3.98C時，二水分子占比重大，而二水分子結(jié)合緊密，故密度最大，其為1。a)b)c)溫度類型、冰(0C)水(0C)4C38C98C單水019202936雙水4158595051三水5923212113固態(tài)水(冰)的結(jié)構(gòu)1、 冰的結(jié)構(gòu)的形成：氫鍵起著強(qiáng)烈的締合作用每個氫鍵以等鍵距與另外四個氧原子相連結(jié)，在冰晶中的水分子則具有比較完整的正四面體結(jié)構(gòu)形態(tài)鍵角增為109°28，鍵距亦增至1.01A。2、 冰晶中的內(nèi)在矛盾主要表現(xiàn)為氫鍵的凝聚力和氫核的振動、水分子的熱運(yùn)動，前者為吸引因素，后二者為排斥因素。液態(tài)水結(jié)構(gòu)的主要理論模型1、 連體理論2、 混合體理論3、 閃動簇團(tuán)”模型

二、 水的熱學(xué)性質(zhì)（一）概念1、水的熱學(xué)性質(zhì)：水的三態(tài)轉(zhuǎn)化時的吸熱與放熱2、 潛熱：三態(tài)轉(zhuǎn)化過程中吸收和放出的熱量稱為潛熱3、 水的蒸發(fā)：水的溶解潛熱大于其它液體4、 水的熱容量及潛熱特點(diǎn)對地球上的熱量變化有調(diào)解作用三、 水溫（一）海水水溫?zé)崃康氖杖雭碜蕴柡吞炜盏亩滩ㄝ椛鋪碜源髿獾拈L波輻射地殼內(nèi)熱通過海底傳給海水的熱量海面水汽凝結(jié)時放出的熱量洋流帶來的熱量海水運(yùn)動產(chǎn)生的熱量化學(xué)的、生物的和放射性物質(zhì)放出的熱量海水垂直交換中所得的熱量熱量的支出海面輻射放出的熱量海水蒸發(fā)時所消耗的熱量洋流帶走的熱量1熱量的收入來自太陽和天空的短波輻射來自大氣的長波輻射地殼內(nèi)熱通過海底傳給海水的熱量海面水汽凝結(jié)時放出的熱量洋流帶來的熱量海水運(yùn)動產(chǎn)生的熱量化學(xué)的、生物的和放射性物質(zhì)放出的熱量海水垂直交換中所得的熱量熱量的支出海面輻射放出的熱量海水蒸發(fā)時所消耗的熱量洋流帶走的熱量（1）a）b）c）d）e）f）g）h）（2）a）b）海水垂直交換中耗掉的熱量（海水垂直交換中耗掉的熱量（3）熱量平衡a）多年平均情況各海區(qū)的收支不平衡2、海水溫度的分布（1）海水溫度的水平分布a）三大洋表面年平均水溫約為17.4C,其中太平洋最高，達(dá)19.1r；印度洋17.0C；大西洋16.9C。b)三大洋表面年平均水溫的分布特點(diǎn)是：北半球高于南半球，在南北緯b)0°—30°之間以印度洋水溫最高，在南北緯50°—60°之間大西洋水溫相差懸殊。c)世界大洋表面水溫分布的總趨勢是：水溫從低緯向高緯遞減；在南北回歸線之間的熱帶海區(qū)水溫最高；大洋東西兩側(cè)，水溫分布有明顯差異；在寒暖流交匯處等溫線特別密集，水溫水平梯度很大；夏季大洋表面水溫普遍高于冬季，而水溫的水平梯度則冬季大于夏季。c)（2）水溫的垂直分布a） 從海面向海底呈不均勻遞減的趨勢b） 南北緯40C之間海水垂直結(jié)構(gòu)海水溫度的時間變化（1）日變化a） 變化總體上小b） 隨緯度增加，日變化減小

c)d)近海區(qū)水溫日變化大于遠(yuǎn)海區(qū)(深海區(qū))最低與最高水溫各地出現(xiàn)的時間有差異最高：14時—c)d)近海區(qū)水溫日變化大于遠(yuǎn)海區(qū)(深海區(qū))最低與最高水溫各地出現(xiàn)的時間有差異最高：14時—16時最低：4時—6時日變深度一般可達(dá)10—20米最高可過60—70e)2)水溫的年變化影響水溫年變的因素有：太陽輻射、洋流性質(zhì)、季風(fēng)和海陸位置水溫年變的地理分布規(guī)律a)b)c)d)a)b)從赤道和熱帶海區(qū)向中緯海區(qū)增大，然后向高緯海區(qū)減小在同一熱量帶，大洋西側(cè)較東側(cè)變幅大，靠近海岸地區(qū)更大南北兩半球相比，北半球各緯度帶的年較差大于南半球水溫年變深度，一般可達(dá)100—150米，最大深度可達(dá)500米左右。4、海冰(1)冰點(diǎn)和最大密度溫度都隨鹽度的增加而降低，但降低的數(shù)值不同a)b)c)當(dāng)海水的鹽度大于24.695X10-3時，冰點(diǎn)溫度低于最大密度溫度；當(dāng)鹽度小于24.695X10-3時，冰點(diǎn)溫度高于最大密度溫度；只有鹽度在24.695X10-3時，海水的冰點(diǎn)溫度與最大密度溫度相同，為-1.332a)b)c)a)b)c)d)2)海水難以結(jié)冰的原因a)b)c)d)二)河水溫度1二)河水溫度1、影響河水水溫的因素1)2)3)太陽輻射氣溫補(bǔ)給來源冰水補(bǔ)給雨水補(bǔ)給地下水補(bǔ)給2、 水溫的分布(1)水平分布：大體上與氣溫分布一致(2)垂直變化：具有成層性和日變性3、 水溫的時間變化：與氣溫的時間變化一致三)湖泊、水庫水溫1、影響因素界面蒸發(fā)、凝結(jié)垂直紊流對流熱交換大氣輻射太陽輻射水平分布垂直分布：水溫垂直分布梯度正溫層分布：上層水溫高，下層低，但不低于水平分布垂直分布：水溫垂直分布梯度正溫層分布：上層水溫高，下層低，但不低于4C逆溫層：上層水溫低，下層水溫高，但不高于4C同溫層：上下水溫一致(1)(2)a)b)c)

3、湖水水溫的變化日變化年變化：年較差較氣溫差小1、1、1)2)3)地下水的埋藏深度不同，溫度變化規(guī)律也不同。近地表的地下水的水溫受氣溫的影響，具有周期性變化一般在日常溫層以上，水溫有明顯的晝夜變化在年常溫層以上，水溫具有季節(jié)性變化。在年常溫層中，地下水溫度變化很少，一般不超過0.1C。而在年常溫層以下，地下水溫則隨深度的增加而逐漸升高，其變化規(guī)律決定于一個地區(qū)的地?zé)嵩鰷丶?。地?zé)嵩鰷丶壥侵冈诔貙右韵?，溫度每升高「C所需增加的深度，單位為m/C。各處地?zé)嵩鰷丶壊煌话銥?3m/C。2、地下水溫度分類狀態(tài)非常冷水極冷水冷水溫水熱水極熱水沸水溫度<0C0C—4C—20C—37C—42C—>4C20C37C42C100C100C3、地下熱水分類相類型熱水名稱水溫液相熱水低溫?zé)崴?0C-40C中溫?zé)崴?0C—60高溫?zé)崴?0C—100C液氣相過熱水低溫過熱水>100C高溫過熱水>374C四、水的密度(一)純水的密度1、1、1)2)3)2、四面體結(jié)構(gòu)類石英晶體結(jié)構(gòu)溫度-20C溫度-20C-10C0C的冰0C的水3.98C10C50C密度0.94030.91860.91670.99991.0000.99970.9584(二)海水密度1、概念1)2)海水密度：單位體積內(nèi)所含海水的質(zhì)量，其單位為g/cm3。海水的比重：即指在一個大氣壓力條件下，海水的密度與水溫 3.98C時蒸餾水密度之比3)4)5)現(xiàn)場密度：在現(xiàn)場溫度、鹽度和壓力條件下所測定的海水密度條件密度：在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(P=03)4)5)p(s,t,p)= P(s,t,0)/[1-10P/k(s,t,p)2p(s,t,p)= P(s,t,0)/[1-10P/k(s,t,p)2、海水密度的分布(1)a)b)2)a)b)垂直分布總趨勢：密度向下遞增在南北緯20°之間液體海底（50—100米）深度上密度垂直梯度最大，密度的突變層（躍層），對聲波有折射作用五、水色與透明度（一）水色1、影響水色的因素：（1）水體的光學(xué)性質(zhì)（吸收、反射、折射、散射）（2）水中懸浮物質(zhì)、浮游生物的顏色（3）天空狀況、水體底質(zhì)的顏色2、海水呈藍(lán)色的原因：光的散射作用3、水水色的測定（1）測量：水色計(jì)（2）度量：號碼1-21代表水色。號碼越小，水色越高，號碼越大，水色越低。（二）透明度透明度：表示各種水體能見程度的一個量度測量方法：透明度板（白色圓盤直徑為30厘米）能見深度水色與透明度的關(guān)系水色越高，透明度越高1、1、2、3、一、天然水的化學(xué)性質(zhì)水的化學(xué)性質(zhì)包括：化學(xué)物質(zhì)成分、礦化過程、礦化度、硬度等（一）天然水的化學(xué)成分1、天然水中的各種物質(zhì)按性質(zhì)通常分為三大類：1）懸浮物質(zhì)：粒徑大于100納米的物質(zhì)顆粒例如泥沙、粘土、藻類、細(xì)菌等不溶物質(zhì)。2）膠體物質(zhì)：粒徑為100—1納米的多分子聚合體其中無機(jī)膠體主要是次生粘土礦物和各種含水氧化物。有機(jī)膠體主要是腐殖酸。3）溶解物質(zhì)：粒徑小于1納米的物質(zhì)包括各種鹽類、氣體和某些有機(jī)化合物。2、天然水中形成各種鹽類的主要離子（1）主要陽離子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+（2）主要陰離子（3）其它陰陽離子3、礦化度：天然水中，各種元素的離子、分子與化合物的總量（（2）礦化過程：各種溶解質(zhì)在天然水中的累積和轉(zhuǎn)化（二）礦化過程的類型1、溶濾作用（1）概念：土壤和巖石中某些成分進(jìn)入水中的過程（2）類型：a）全等溶解礦物，例如，氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽b） 不全等溶礦物，主要是硅酸鹽和鋁硅酸鹽。2）吸附性陽離子交替作用（1）概念：天然水中離子從溶液中轉(zhuǎn)移到膠體上，是吸附過程。同時膠體上原來吸附的離子，轉(zhuǎn)移到溶液中是解吸過程。（2）特征：a）離子交換是可逆反應(yīng)，處于動態(tài)平衡b）離子交換以當(dāng)量關(guān)系進(jìn)行c） 離子交換遵守質(zhì)量作用定律。（3）吸附容量：膠體吸附的飽和容量（4）膠體對各種陽離子的吸附能力不同，并有如下順序：H+>Fe3+>AI3+>Ba2+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>Li+3、 氧化作用（1）天然水中的氧化作用，包括使圍巖的礦物氧化和使水中有機(jī)物氧化。（2）實(shí)例a） 2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO412FeSO4+3O2+6H2O=4Fe（SO4）3+2FeC3H2Ob） CaCO3+H2SO4=CaSO4+C+2HI2O4、 還原作用（1）在還原環(huán)境里，天然水若與含有機(jī)物的圍巖（油泥、石油等）接觸，或受到過量的有機(jī)物污染，碳?xì)浠衔锟梢允顾械牧蛩猁}還原。（2）實(shí)例CH4+CaSO4=CaS+CO+2H2OCaS+CO2+H2O=CaQOH2S5、 蒸發(fā)濃縮作用6、混合作用（1）概念：兩種或幾種礦化度不同，成分各異的天然水相遇，混合以后的礦化度和化學(xué)組成都要發(fā)生變化。（三）、天然水的分類天然水分類的意義1、能反映天然水水質(zhì)的形成條件和演化過程2、水資源評價、利用和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)特點(diǎn)按照水中各種主要離子成分的相對含量等指標(biāo)以公式的形式來表示水的基本化學(xué)性質(zhì)實(shí)例：北京小湯山溫泉1特點(diǎn)按照水中各種主要離子成分的相對含量等指標(biāo)以公式的形式來表示水的基本化學(xué)性質(zhì)實(shí)例：北京小湯山溫泉（1）a）b）2、按礦化度分類3、阿列分類法3、阿列分類法(1)a)b)(2)a)b)c)I型:

n型:礦化度水的名稱礦化度大小低礦化淡水<1弱礦化微咸水1-24中礦化咸水24-35強(qiáng)礦化鹽水35-50高礦化鹵水>50特點(diǎn)按離子成分分類地表水分類方法按占優(yōu)勢的陰離子將天然水分為三類： 重碳酸鹽類（C）、硫酸鹽類（S）、氯化物類（Cl）按占多數(shù)的陽離子分為鈣質(zhì)（Cs）、鎂質(zhì)（Mg、鈉質(zhì)（Na）三組在每一組內(nèi)又按各種離子摩爾的比例關(guān)系，分為四個水型：[HCO3->[Ca2++Mg2J。1型水是低礦化水[HCO3-<[Ca2++Mg23-<[HCO3-+SO42-n型水是低礦化和中等礦化水:[HCO3-+SO42-<[Ca2++Mg2-或[Cl-]>[Na+]。川型水包括高礦化度的地下水、湖水和海水。[HCO3-=00W型水是酸性水，pH<4.5時，水中游離的CO2和H2CO3CO3-的濃度為零。（3）例如，表示n271-9CCa重碳酸鹽類、鈣組、n型水。4、C.A.舒卡列夫的分類方法（1）特點(diǎn)a） 按主要離子成分的摩爾百分?jǐn)?shù)地下水分類b） 考慮了水的礦化度。、水體的化學(xué)性質(zhì)（一） 天然水的化學(xué)組成及其特性溶解氣體含量近于飽合降水普遍呈酸性溶解質(zhì)含量低，礦化度低，未達(dá)到飽合（二） 海水的化學(xué)組成及特點(diǎn)1、 化學(xué)組成（1） 含有80多種化學(xué)元素：主要化學(xué)元素是氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、硅、氟等12種，其含量約占全部海水化學(xué)元素含量的99.8—99.9%（2） 海水組成的恒定性2、 海水的鹽度（1）概念a）單位質(zhì)量海水中所含溶解物質(zhì)的質(zhì)量，叫海水鹽度。

b）絕對鹽度（SA定義為海水中溶解物質(zhì)的質(zhì)量與海水質(zhì)量的比值實(shí)用鹽度（S）在溫度為15C、壓強(qiáng)為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的海水樣品的電導(dǎo)率，與質(zhì)量比為32.4356X10-3的標(biāo)準(zhǔn)氯化鉀（KCI）溶液的電導(dǎo)率的比值K15來定義（2）影響鹽度在時間上與空間上的因素a）b）c）d）a）b）c）d）e）與高鹽海水渦動、對流混合含鹽沉積物的溶解a)b)c)d)e)3） 世界大洋鹽度分布a、 a)b)c)d)e)3） 世界大洋鹽度分布a、 水平分布（大洋表面）a）b）c）d）世界大洋平均鹽度34.69%0。紅海41%0，波羅的海＜10%0b、 b、 鹽度的垂直分布a）b）c）4）a、b、（二亞熱帶海區(qū)高鹽度延伸800—1000米中緯度地區(qū)變化復(fù)雜高緯度地區(qū)向下漸增，1500米以下鹽度值不變鹽度的變化日變化日變化的幅度很小1.2.3.4.四)年變化河水化學(xué)成分的特點(diǎn)河水的礦化度普遍低一般河水礦化度小于1克/升，平均只有0.15—0.351.2.3.4.四)河水中各種離子的含量差異很大河水化學(xué)組成的空間分布有差異性河水化學(xué)組成的時間變化明顯湖水化學(xué)成分的特點(diǎn)1.湖水的礦化度有差異按照礦化度，通常將湖泊分為淡水湖、微咸水湖、咸水湖、鹽湖2、 湖中生物作用強(qiáng)烈各地的淡水湖泊都有不同程度的富營養(yǎng)化的趨勢。3、 湖水交替緩慢，深水湖有分層性（五）地下水的化學(xué)特征土壤和巖石圈各種元素及化合物都可能存在于地下水中礦化度變化范圍大

3.地下水的化學(xué)成分的時間變化極為緩慢，常需以地質(zhì)年代衡量。地下水與大氣接觸有很大的局限性第三節(jié)地球上水的分布與水資源、地球上水的分布一）地球上各種水體構(gòu)成水圈，海洋是水圈子的主體1、大氣水1）隨高度增加，含量減少，1500—2000米的空氣含水量減少為地表的一半，5000米的高空減少為1/10。2、3、2）大氣水最高可達(dá)平流層頂部，約5500米。地下水地表以下2、3、4、5、6、7、4、5、6、7、8、9、10、生物水二）各種水體在地球上的分布、水資源的含義及特點(diǎn)（一）水資源的含義1、廣義水資源：地球上的一切水體狹義水資源2、狹義的水資源：它僅僅指在一定時期內(nèi)，能被人類直接或間接開發(fā)利用的那一部分動態(tài)水體。1）1）2）3）1.2.1.2.3.4.5.6.自然資源與自然條件的雙重性水資源的循環(huán)再生性與有限性時空分布的不均勻性利用的廣泛性和不可代替性利與害的兩重性供需的矛盾性三、世界水資源（一）衡量水資源量的指標(biāo)1、年降水量2、年徑流量、多年平均徑流量3、世界陸地年徑流量總量（包括南極水）：4.68萬平方千米，折合平均水深314毫米

（二） 世界水資源的分布1、 各大洲水資源的分布2、 主要國家水資源量（1） 年徑流量超過1000億立方米的國家：巴西、俄羅斯、加拿大、美國、印度尼西亞、中國、印度（2） 人均徑流量情況（最多的國家為加拿大）（三） 世界水資源的問題與對策四、我國的水資源陸地多年平均降水量多年平均地表水資源量多年平均地下水資源量多年平均徑流量平均產(chǎn)水模數(shù)（一） 水資源的總量及人均量陸地多年平均降水量多年平均地表水資源量多年平均地下水資源量多年平均徑流量平均產(chǎn)水模數(shù)1.2.3.4.5.（二） 水資源的利用分區(qū)東北諸河海河黃河淮河和山東半島諸河黃河?xùn)|北諸河海河黃河淮河和山東半島諸河黃河內(nèi)陸河1）2）3）4）2、 南方區(qū)2、 南方區(qū)1）2）3）4）（二、長江華南諸河西南諸河?xùn)|南諸河水資源的空間分布1、 地區(qū)分布總趨勢與降水一致，由東南沿海向西北內(nèi)陸遞減2、 山地風(fēng)坡相對高值區(qū)，平原盆地山地背風(fēng)坡相對低值區(qū)3、 五個徑流帶帶名年降水量年徑流量年徑流系數(shù)多雨-豐水帶大于1600毫米超過800毫米0.5以上濕潤-多水帶800—1600毫米200—800毫米0.25—0.5半濕潤-過渡帶400—800毫米50—200毫米0.1—0.25半干旱-少水帶200—400毫米10—50毫米0.1以下干旱-干涸帶小于200毫米不足10毫米0.1以下（四）時間分配1、年際變化（1） 極值比中國大多為2—8（2） 徑流變差系數(shù)2、季節(jié)變化（1） 年內(nèi)分配系數(shù)（2） 與補(bǔ)給關(guān)系密切a）雨水補(bǔ)給區(qū)

b)雨水與冰雪融水補(bǔ)給區(qū)冰川融水補(bǔ)給區(qū)地下水補(bǔ)給區(qū)五)水資源條件和問題1、水資源問題1)2)3)4)5)水資源總量不少，但人均、畝均水量較少水資源的地區(qū)分布很不均勻與人口、耕地的分布不相適應(yīng)水土流失、泥沙淤積、生態(tài)破壞嚴(yán)重水體污染及地下水超采2、對策水資源總量不少，但人均、畝均水量較少水資源的地區(qū)分布很不均勻與人口、耕地的分布不相適應(yīng)水土流失、泥沙淤積、生態(tài)破壞嚴(yán)重水體污染及地下水超采a)水環(huán)境的保護(hù)b)水資源的合理利用邵陽學(xué)院城市建設(shè)系

教案尾頁一、 復(fù)習(xí)思考題1名詞解釋當(dāng)場密度、條件密度、液體海底、礦化度、礦化過程、絕對密度、實(shí)用鹽度、溶濾作用、陽離子吸附交替作用2、 簡述水分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、水溫、水的密度三者之間的關(guān)系3、 簡述海洋表面的水溫分布特點(diǎn)及規(guī)律4、 簡述海洋表面密度分布規(guī)律5、 簡述海洋表面鹽度分布規(guī)律6、 簡述地下水、地下熱水按水溫的分類7、 簡述天然水礦化作用的類型8簡述天然水按礦化度的分類9、 簡述庫爾洛夫、阿列金、舒卡列夫?qū)μ烊凰诸惙椒ǖ奶攸c(diǎn)10、 簡述我國五個徑流帶劃分的依據(jù)二、 參考文獻(xiàn)1南京大學(xué)、中山大學(xué) 《普通水文學(xué)》人民教育出版社19782、顧慰祖《水文學(xué)基礎(chǔ)》水利電力出版社198三、 課后分析

課程名稱水文學(xué)授課專業(yè)及班次地理科學(xué)專業(yè)2007級授課內(nèi)容地球上水的循環(huán)授課方式及學(xué)時講授法，學(xué)時：14課時目的要求（1） 掌握水循環(huán)的基本含義、基本環(huán)節(jié)及地理意義；（2） 掌握水循環(huán)的類型與層次結(jié)構(gòu)；掌握水體的更替周期；（3） 掌握水量平衡的概念、通用水量平衡方程、全球水量平衡方程；（4） 掌握降水要素、面降水的計(jì)算、下滲的物理過程以及徑流的形成過程；（5） 了解蒸發(fā)、水汽擴(kuò)散與輸送的物理機(jī)制、影響因素、度量指標(biāo)及測度方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)（1） 教學(xué)重點(diǎn)：水循環(huán)的基本過程；水循環(huán)的類型與層次結(jié)構(gòu)；水量平衡；徑流的形成過程及影響徑流的因素。（2） 教學(xué)難點(diǎn)：蒸發(fā)的物理機(jī)制；蒸發(fā)量的計(jì)算；水汽擴(kuò)散與輸送；面降水的計(jì)算；下滲理論與下滲經(jīng)驗(yàn)公式。講授內(nèi)容及時間分配（1） 水循環(huán)的概述：水循環(huán)基本過程；水循環(huán)的類型與層次結(jié)構(gòu)；水體的更替周期；水循環(huán)的作用與效應(yīng)。（2課時）（2）水量平衡：水量平衡概述；通用水量平衡方程；全球水量平衡方程。 （2課時）（3）蒸發(fā)：蒸發(fā)的物理機(jī)制；影響蒸發(fā)的因素；蒸發(fā)量的計(jì)算。 （2課時）（4）水汽擴(kuò)散與輸送：水汽擴(kuò)散；水汽輸送。 （2課時）（5）降水：降水要素；面降水的計(jì)算；影響降水的因素；可能最大降水。 （2課時）（6）下滲：下滲的物理過程；下滲理論與下滲經(jīng)驗(yàn)公式；影響下滲的因素（ 2課時）（7）徑流：徑流的涵義及其表示方法；徑流的形成過程；影響徑流的因素。 （2課時）課的類型講授課參考資料（1） 丁蘭璋?水文學(xué)與水資源基礎(chǔ).河南大學(xué)出版社.1987（2） 胡方榮.水文學(xué)原理.水利電力出版社.1991（3）天津師范大學(xué)地理系.水文學(xué)與水資源共概論.華中師范大學(xué)出版社.1987第二章地球上的水循環(huán)教研室：地理科學(xué)教研室教師姓名：羅熙第二章地球上的水循環(huán)教研室：地理科學(xué)教研室教師姓名：羅熙教學(xué)過程：第一節(jié)水循環(huán)概述一、 水循環(huán)基本過程（一）定義：水循環(huán)是指地球上各種形態(tài)的水，在太陽輻射、地心引力等作用下，通過蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降水、下滲以及徑流等環(huán)節(jié)，不斷地發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)換和周而復(fù)始運(yùn)動的過程。（二） 水循環(huán)成因：外因：太陽輻射，地球引力內(nèi)因：水的三態(tài)轉(zhuǎn)化（三） 水循環(huán)基本過程（環(huán)節(jié)）二、 水循環(huán)機(jī)理（一） 水循環(huán)服從于質(zhì)量守恒定律。（二） 太陽輻射與重力作用，是水循環(huán)的基本動力。（三） 水循環(huán)廣及整個水圈，并深入大氣圈、巖石圈及生物圈。（四） 全球水循環(huán)是閉合系統(tǒng)，但局部水循環(huán)卻是開放系統(tǒng)。（五） 地球上的水分在交替循環(huán)過程中，總是溶解并攜帶著某些物質(zhì)一起運(yùn)動。三、 水循環(huán)的類型與層次結(jié)構(gòu)（一）水循環(huán)的基本類型大循環(huán)發(fā)生于全球海洋與陸地之間的水分交換過程，由于廣及全球，故名大循環(huán)，又稱外循環(huán)。iiiiiiv2.小循環(huán)（1）（2）（3iiiiiiv2.小循環(huán)（1）（2）（3）（4）a發(fā)生于海洋與大氣之間，陸地與大氣之間水分交換過程。概念發(fā)生于海洋與大氣之間，陸地與大氣之間水分交換過程。海洋小循環(huán)，陸地小循環(huán)特點(diǎn)a海洋小循環(huán)。陸地小循環(huán)。特點(diǎn)海洋小循環(huán)：垂直交換。b大陸外流小循環(huán)；垂直交換和水平交換C內(nèi)陸小循環(huán)二）全球水循環(huán)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)如前所述，全球水循環(huán)是由海洋的、陸地的以及海洋與陸地之間的各種不同尺度，不同等級的水循環(huán)所組合而成的動態(tài)大系統(tǒng)。由于這些分子水循環(huán)系統(tǒng)既緊密聯(lián)系，相互影響，又相對獨(dú)立。所以對這個全球性的動態(tài)大系統(tǒng)，可以根據(jù)海陸分布，各分子系統(tǒng)的尺度、規(guī)模不同，以及相互之間上下隸屬關(guān)系，建立如圖2-3所示的水循環(huán)分子等級系統(tǒng)。陸地水循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比海洋水循環(huán)系統(tǒng)要復(fù)雜，而且在四級以下還可進(jìn)一步區(qū)分，例如長江流域?yàn)樗募壦h(huán)系統(tǒng)，漢江作為長江的一級支流，就屬于五級水循環(huán)系統(tǒng)，而丹江是漢江的支流，是長江的二級支流，因而屬于六級水循環(huán)系統(tǒng)。四、水體更替周期（一）概念：水體的更替周期，是指水體在參與水循環(huán)過程中全部水量被交替更新一次所需的時間，通常可用下式作近似計(jì)算：T=W^^W式中，T為更替周期（年或日、時）；W為水體總貯水量（米3）;△W為水體年平均參與水循環(huán)的活動量（米3/年）。舉例：大洋更替周期W=13.68X10（二）各種水體更替周期（教材P44表2—1）五、水循環(huán)的作用與效應(yīng)（地理意義）（一） 水文循環(huán)與地球圈層構(gòu)造水循環(huán)量地球基本物質(zhì)循環(huán)過程地球圈層的聯(lián)結(jié)紐帶地質(zhì)大循環(huán)'生物大循環(huán)的動力（二） 水循環(huán)與全球氣候水循環(huán)是大氣系統(tǒng)能量的主要傳輸、儲存和轉(zhuǎn)化者。水循環(huán)通過對地表太陽輻射能的重新再分配，使不同緯度熱量收支不平衡矛盾得到緩解。水循環(huán)的強(qiáng)弱、路徑直接影響各地天氣過程及天氣特征。（三） 水循環(huán)與地貌形態(tài)及地殼運(yùn)動流水作用塑造地貌影響地殼內(nèi)引力的變化（四） 水循環(huán)與生態(tài)平衡水是生命之源生態(tài)平衡、生物多樣性影響因素洪澇、旱災(zāi)等的致害因素（五） 水循環(huán)與水資源開發(fā)利用水循環(huán)與水資源的特點(diǎn)水資源的合理利用（六） 水循環(huán)與水文現(xiàn)象以及水文學(xué)科的發(fā)展1.是水文現(xiàn)象的根源水文學(xué)科研究的出發(fā)點(diǎn)第二節(jié)水量平衡、水量平衡概述一）水量平衡概念所謂水量平衡，是指任意選擇的區(qū)域（或水體），在任意時段內(nèi)，其收入的水量與支出的水量之間差額必等于該時段區(qū)域（或水體）內(nèi)蓄水的變化量，即水在循環(huán)過程中，從總體上說收支平衡。二）研究意義

水量平衡研究是水文、水資源學(xué)科的重大基礎(chǔ)研究課題，同時又是研究和解決一系列實(shí)際問題的手段和方法。因而具有十分重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價值。1.理論意義（1）通過水量平衡的研究，可以定量地揭示水循環(huán)過程與全球地理環(huán)境、自然生態(tài)系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系、相互制約的關(guān)系；（2）是研究水循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)在結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制，分析系統(tǒng)內(nèi)蒸發(fā)，降水及徑流等各個環(huán)節(jié)相互之間的內(nèi)在聯(lián)系，揭示自然界水文過程基本規(guī)律的基本方法（3）水文學(xué)科的核心內(nèi)容2.實(shí)踐意義（1）揭示水循環(huán)與人類活動之間的聯(lián)系（2）水文測驗(yàn)站網(wǎng)的布局，觀測資料的代表性、精度及其系統(tǒng)誤差等分析判斷的指標(biāo)（3） 水量平衡分析又是水資源現(xiàn)狀評價與供需預(yù)測研究工作的核心（4） 流域規(guī)劃，水資源利用規(guī)劃二、通用水量平衡方程（一）瞬時通用水量平衡方程—Q=ds／dt（二）某一時段水量平衡方程I△t-Q△t=△s對于陸地上任一垂直柱體，以地表作為柱體的上界，以地面下某深度處的平面為下界，則可在上述水量平衡基本表達(dá)式的基礎(chǔ)上，列出如下方程式：p+E1+R表+R地下+S仁E2+R'表+R地下+q+s2即（P+R表+R地下）-（E+R表+R地下+q）=△sP為時段內(nèi)降水量；E1、E2分別為時段內(nèi)水汽凝結(jié)量和蒸發(fā)量；R表和R'表分別為時段內(nèi)地表流入與流出的水量；R地下、R地下分別為時段內(nèi)從地下流入與流出的水量；q為時段內(nèi)工農(nóng)業(yè)及生活凈用水量；s1、s2分別為時段始末蓄水量三、全球水量平衡方程全球水量平衡系由海洋和陸地水量平衡聯(lián)合組成，分別闡釋如下：（一） 海洋水量平衡方程式如以全球海洋為研究對象，則任意時段內(nèi)的水量平衡方程為：P海+R-E海=△s海多年平均狀態(tài)下△s海f0,所以上式改寫為：P海+R-E海=0+0.73X+0.73X1013m3+0.53X1013m3-1.1X1013m3-0.15X1013m3北冰洋太平洋大西洋印度洋（二）陸地水量平衡方程式外流區(qū)水量平衡方程P外-E外-R地表-R地下=△s外對于多年平均而言s外70

P外-E外-R=0內(nèi)流區(qū)P內(nèi)-E內(nèi)=0陸地水量平衡方程多年平均狀況P夕卜+P內(nèi)-（E外+E內(nèi)）-R=0即P陸一E陸一R=0三） 全球水量平衡方程式（P陸+P海）-（E陸+E海）=0即P全球=E全球冰川—2500.7湖泊—800.2地下水—3000.8水庫+50-0.1海洋+5801.6水體四） 世界各種水體動態(tài)變化儲水量變化海平面變化值水體第三節(jié)蒸發(fā)、蒸發(fā)的物理機(jī)制一）蒸發(fā)類型按供水條件蒸發(fā)界面不同進(jìn)行分類1.水面蒸發(fā)（1） 供水充分（2） 發(fā)生界面：水面土壤蒸發(fā)：發(fā)生在土壤孔隙中水的蒸發(fā)現(xiàn)象（1）供水條件（充分或不充分）（2）發(fā)生界面（土壤表層及內(nèi)部）3.植物散發(fā)二）物理機(jī)制水面蒸發(fā)物理機(jī)制（1）從分子運(yùn)動論的觀點(diǎn)來看，水面蒸發(fā)是發(fā)生在水體與大氣之間界面上的分子交換現(xiàn)象（2）從能態(tài)理論觀點(diǎn)看，既是水分子交換過程，亦是能量的交換過程蒸發(fā)潛熱：單位質(zhì)量的水，從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時所吸收的熱量。L=2941—2.177T（J／g）c.凝結(jié)潛熱（3）影響水面蒸發(fā)因素、氣象條件a.風(fēng)b.飽和氣壓差供水條件的差異克服水分子之間的內(nèi)聚力和土壤顆粒對水分子的吸附力蒸發(fā)使土壤干化根據(jù)土壤供水條件的差別以及蒸發(fā)率的變化，可將土壤的干化過程劃分為如下三個階段：土壤蒸發(fā)是發(fā)生在土壤孔隙中的水的蒸發(fā)現(xiàn)象供水條件的差異克服水分子之間的內(nèi)聚力和土壤顆粒對水分子的吸附力蒸發(fā)使土壤干化根據(jù)土壤供水條件的差別以及蒸發(fā)率的變化，可將土壤的干化過程劃分為如下三個階段：（1）（2）（3）（4）定常蒸發(fā)率階段a.完全潮濕表層（充分供水）b.水通過毛管作用，源源不斷地輸送C.蒸發(fā)快速進(jìn)行，蒸發(fā)率相對穩(wěn)定d.影響因素：氣象因素蒸發(fā)率下降階段a供水條件W含VW田,b蒸發(fā)率逐漸減小C毛管水上升能力達(dá)不到表土。土壤水主要以薄膜水的形式，由水膜厚的地方向水膜薄的地方運(yùn)動d蒸發(fā)速度明顯低于第一階段e影響因素：土壤含水量蒸發(fā)率微弱階段a.供水條件：W含VW凋b.薄膜運(yùn)動亦基本停止，下層水汽化向外擴(kuò)散C.影響因素：上下層水汽壓梯度和水汽所通過的路徑長短和彎曲程度植物散發(fā)：90％以上的水分在葉片的氣腔中汽化而向大氣散逸（1）作用勢a根土滲透勢：根系中溶液濃度和四周土壤中水的濃度存在梯度差b散發(fā)拉力：植物散發(fā)作用而拉引根部水向上傳導(dǎo)的吸力（2）影響因素a植物類型：葉片氣孔差異b土壤含水量C氣象條件（氣溫、濕度、風(fēng)）二、影響蒸發(fā)的因素（一） 供水條件1.充分供水：WWB蒸發(fā)能力（潛在蒸發(fā)量或最大可能蒸發(fā)量）：特定的氣象環(huán)境中，具有充分供水條件的可能達(dá)到的最大蒸發(fā)量（Ep）Ep=R\t/LR:輻射平衡值 △t時段長L蒸發(fā)潛熱蒸發(fā)能力要隨著太陽輻射、溫度、水汽壓差以及風(fēng)速等條件的變化而不同E實(shí)際〈Ep（二） 動力學(xué)和熱力學(xué)因素動力學(xué)因素（1）水汽分子的垂向擴(kuò)散與水汽含量垂向梯度和水汽壓梯度有關(guān)（2）大氣垂向?qū)α鬟\(yùn)動擴(kuò)大了大氣和水面飽和水汽壓差（3）大氣中的水平運(yùn)動和湍流擴(kuò)散影響水汽的水平和垂向交換，影響蒸發(fā)面上的水汽分布，而且也影響溫度和飽和差，進(jìn)而影響蒸發(fā)面的蒸發(fā)速度2.熱力學(xué)因素（1）太陽輻射（2）平流時的熱量交換主要指大氣中冷暖氣團(tuán)運(yùn)行過程中發(fā)生的與下墊面之

間的熱量交換土壤特性和土壤含水量的影響不同質(zhì)地的土壤含水量與土壤蒸發(fā)比之間的關(guān)系。a砂土b表土c下層土對植物散發(fā)的影響三、蒸發(fā)量的計(jì)算測度指標(biāo)1.蒸發(fā)量E蒸發(fā)率e測算思路實(shí)測2.經(jīng)驗(yàn)推求理論推導(dǎo)水的蒸發(fā)量測定器測法儀器：陸地蒸發(fā)器 蒸發(fā)池水面漂浮蒸發(fā)器(2)原理E=aE' (E'測量值，a折算系數(shù))2.經(jīng)驗(yàn)公式法(1)原理：利用飽和水汽壓、風(fēng)速推測E=kf(u)(e0-ez)(2)幾個經(jīng)驗(yàn)公式E=0.35(1+0.2u2)(e0-e2)E=6.0(1+0.21u8)(e0-e8)EE=0.35(1+0.2u2)(e0-e2)E=6.0(1+0.21u8)(e0-e8)E=022e-e1+031u0200200.().2Kuzmin公式華東水利學(xué)院重慶蒸發(fā)站公式E=0.14n(e0-e200)(1+0.64u200)3.熱量平衡法(1)原理：水量平衡熱量平衡(2)公式推求Rn-H-He+Ha=HsRn為太陽凈輻射(為太陽輻射、反射輻射、水體長波輻射三者之間的平衡值)；H為傳導(dǎo)感熱損失；He為蒸發(fā)耗熱量；Ha為出入水流帶進(jìn)帶出的熱量平衡值；Hs為水體儲熱變量。He=LEH=pHe其中P=H/He土壤蒸發(fā)量的確定器測法(1)儀器：土壤蒸發(fā)器以及蒸滲儀原理a直接稱重或靜水浮力稱重的方法測出土體重量的變化b利用土壤含水量與土壤水吸力的關(guān)系來測定土壤的含水量變化c應(yīng)用丫射線和中子測定土壤含水量的變化經(jīng)驗(yàn)公式法E±=As(e0'-ea)E±為土壤蒸發(fā)量；As為反映氣溫、濕度、風(fēng)等外界條件的質(zhì)量交換系數(shù)；e0'為土壤表面水汽壓，當(dāng)表土飽和時e0'等于飽和水汽壓)；ea為大氣水汽壓

3.理論推求五）植物散發(fā)量的計(jì)算實(shí)測法（1）器測法（2）坑測法（3）顆粒稱重法分析計(jì)算方法（1）水量平衡法（2）熱量平衡法（3）散發(fā)模型（六）區(qū)域（或流域）總蒸發(fā)量的估算1．概念2．方法：（1）水量平衡法Ei=Pi-Ri W（2）水熱平衡法E/P=a?R/LPR/LP:輻射干燥指數(shù)3.經(jīng)驗(yàn)公式史拉別爾模型奧里杰科普模型希德科模型第四節(jié)水汽擴(kuò)散與輸送、水汽擴(kuò)散一）概念特點(diǎn)類型水汽擴(kuò)散:物質(zhì)、粒子群等的隨機(jī)運(yùn)動而擴(kuò)展于給定空間的一種不可逆現(xiàn)象存在于大氣和液體中擴(kuò)散過程中伴隨著質(zhì)量轉(zhuǎn)移，還存在動量轉(zhuǎn)移和熱量轉(zhuǎn)移結(jié)果：是使不均勻的氣團(tuán)或水團(tuán)趨向一致結(jié)果，是使得質(zhì)量、動量與能量不均的氣團(tuán)或水團(tuán)趨向一致存在于大氣和液體中擴(kuò)散過程中伴隨著質(zhì)量轉(zhuǎn)移，還存在動量轉(zhuǎn)移和熱量轉(zhuǎn)移結(jié)果：是使不均勻的氣團(tuán)或水團(tuán)趨向一致結(jié)果，是使得質(zhì)量、動量與能量不均的氣團(tuán)或水團(tuán)趨向一致（1）（2）（3）（4）類型（1）分子擴(kuò)散（又稱分子混合）（2）紊動擴(kuò)散（又稱紊動混合）二）分子擴(kuò)散概念:水分子由于熱運(yùn)動結(jié)果，脫離水面進(jìn)入空中并向四周散逸的現(xiàn)象，就是典型的分子擴(kuò)散液體水分子擴(kuò)散示意圖擴(kuò)散方程；:單位時間內(nèi)通過單位面積上的擴(kuò)散物質(zhì)-?c/:單位時間內(nèi)通過單位面積上的擴(kuò)散物質(zhì)-?c/?X:X方向上的濃度梯度（2）EX=-KX?c/?XKX：擴(kuò)散系數(shù)（常數(shù)）（3）擴(kuò)散過程方程（一維空間）流入量:EX流出量Ex+?EX/?x?Ax沿X方向上濃度在時間的變化率 ？c/?x^x質(zhì)量守衡定理：流入—流出=濃度的變化率EX—(Ex+?Ex/?x?Ax)=?c/?x\x?Ex/?x—?c/?x=0(4)三維空間分子擴(kuò)散方程(5)動量、能量平衡方程紊動擴(kuò)散概念：外力作用下，水分子原有的運(yùn)動規(guī)律受到破壞，呈現(xiàn)“雜亂無章的動”特點(diǎn)：速度的空間分布和時間變化過程都沒有規(guī)律(2)引起大小不等的渦旋。這些渦旋也象分子運(yùn)動一樣，呈現(xiàn)不規(guī)則的運(yùn)動。這種渦旋運(yùn)動又稱為湍流運(yùn)動(3)導(dǎo)致質(zhì)量、動量、熱量趨向均勻3．紊動擴(kuò)散方程在一個單元空間內(nèi)，濃度不隨時間變化(?c/?x=0)(2)恒定情況u?c/?x=Dx?2c/?x2+Dy?2c/?y2+Dz?2c/?z2(3)不恒定情況；?c/?t+u?c/?x=Dx?2c/?x2+Dy?2c/?y2+Dz?2c/?z2、水汽輸送一)概述水汽輸送：大氣中水分因擴(kuò)散而由一地向另一地運(yùn)移，或由低空輸送到高空的過程形成：水平輸送垂直輸送渦動輸送大氣環(huán)流輸送水汽輸送平衡分析(W1+E1-(W2+P=△W水汽輸送集中于對流層的下半部，最大輸送量： 850—900百帕左右水汽輸送通量與水汽通量散度水汽輸送通量：單位時間內(nèi)流經(jīng)某一單位面積的水汽量水汽通量有水平輸送通量和垂直輸送通量之分。通常說的水汽輸送主要是指水平方向的水汽輸送水汽輸送通量方程E=1/gqv單位為克水汽通量散度(1)定義：單位時間匯入單位體積或從該體積輻散出的水汽量單位為克每百帕平方厘米秒)(2)計(jì)算公式V(qv/g)=1/F?(qvL)i/q影響水汽輸送的主要因素1.大氣環(huán)流流量場和風(fēng)速場直接影響全球水汽的分布變化：路徑強(qiáng)度地理位置(緯度)影響輻射平衡值，影響氣溫、水溫的緯向分布，進(jìn)而影響蒸發(fā)以及水汽含量的緯向分布水汽分布：隨緯度增高而遞減c.海陸分布 距海遠(yuǎn)近直接影響空中水汽含量的多少d.海拔高度和地形屏障作用影響四）我國水汽輸送基本特點(diǎn)1.存在三個基本的水汽來源，三條輸出入路徑，并有明顯的季節(jié)變化（1）三個來源是極地氣團(tuán)的西北水汽流、南海水汽流及孟加拉灣水汽流（2）路徑2.水汽輸送既有大氣平均環(huán)流引起的平均輸送，又有移動性渦動輸送3.地理位置、海陸分布與地貌上總體格局，制約了全國水汽輸送的基本態(tài)勢4.水汽輸送場垂直分布存在明顯差異第五節(jié)降水、概述一） 概念：水以固態(tài)和液態(tài)形式降落至地面。包括雨、雪、霜、霰、雹等1.物理過程:（1）云滴增長過程a.云滴凝結(jié)或凝華增長b.云滴相互沖并增長（2）降水過程二） 降水要素a.降水要素1.降水（總）降水特征量:（1）降水量（2）年降水量，日降水量，次降水量降水時間2.降水歷時（1）降水歷時：一場降水自始至終所經(jīng)歷的時間（2）降水時間：對應(yīng)于某一降水而言，其時間長短通常是人為劃定的3.降水強(qiáng)度（1）概念：單位時間內(nèi)的降水量以毫米/分或毫米/時計(jì)（2）等小中大暴大降水強(qiáng)度分級級12小時降水量24小時降水量雨0.2—5.0雨5—15雨15—30雨30—70暴雨70—140特大暴雨>1404.降水面積b.降水特征的表示方法1.降水過程線：一定時段的變化過程（1）曲線圖（2）粒狀圖2.降水累積曲線3.等降水量線（等雨量線）<1010—2525—5050—100100—200>200時、日、月或年）為單位所表示的降水量在時間上降水特性綜合曲線（1） 強(qiáng)度-歷時曲線（2）平均深度-面積曲線（3） 雨深-面積-歷時曲線二、面降水的計(jì)算（一）算術(shù)平均法原理P=1/n?Pi運(yùn)用范圍：（1）地形起伏大（2）雨量站網(wǎng)稠密且分布較均勻（二）垂直平分法（太森多邊形法）原理：P=1/?fi?fipi=1/F?fipi運(yùn)用范圍：雨量站分布較均勻（三）等雨量線法原理（1）繪等雨量線（2 ）測相鄰等雨量線間的面積（fi）（3）求出兩等雨量線間平均雨深（4 ）P=1/F?fipi適用范圍（1）面積較大（2）地形變化顯著（3）有足夠數(shù)量雨量站（四）客觀運(yùn)行法原理（1）區(qū)域網(wǎng)格分割（2）格點(diǎn)雨量求算（3）求出平均雨量適用范圍三、 影響降水的因素（一）大氣環(huán)流（二） 地理位置（三） 下墊面狀況地形地面物質(zhì)組成（四） 人類活動影響四、 可能最大降水（一）概念意義概念：可能最大降水（PMP或可能最大暴雨（PMS，系指在現(xiàn)代的地理環(huán)境和氣候條件下，特定的區(qū)域在特定的時段內(nèi)，可能發(fā)生的最大降水量（或暴雨）意義：水利工程安全二）估算方法（當(dāng)?shù)乇┯攴糯蠓ǎ?.原理（1）PxW

咼效暴雨y=P/W對于某一氣象條件下的Wm=nW=P/WWbWn通過比較求出第六節(jié)下滲．下滲的物理過程一）概念下滲—水從地表滲入土壤和地下的物理過程。下滲的作用力：分子作用力、毛管力、重力。土壤吸收并能保持的水：吸濕水、薄膜水、懸著毛管水。土壤最大持水量：（田間持水量）土壤保持吸濕水、薄膜水、毛管水的最大能力。二）下滲的階段劃分按照作用力的組合變化及其運(yùn)動特征可分為滲潤、滲漏、滲透三個階段。1.滲潤階段初始土壤為干燥土壤（2）分子力作用（初始土壤為干燥土壤（2）分子力作用（3）土壤含水為吸濕水，薄膜水，最大含為最大分子持水量2.滲漏階段（4）（5）（6）（7（7）3.滲透階段（8）（9）（10）（11）最大土壤含水量：田間持水量（非飽和水運(yùn)動）含水量＞田間持水量重力作用運(yùn)動穩(wěn)定若水分充分可達(dá)潛水而補(bǔ)充地下水（飽和水運(yùn)動）三）下滲水的垂向分布（圖2-24，教材P75）1.供水充分情況下（積水條件下，（5mm））:包德曼、考爾曼實(shí)驗(yàn)飽和帶：持續(xù)供水條件下，土壤含水量處于飽和狀態(tài)厚度：1.5cm過渡帶:土壤含水量隨深度增加，急劇減少,過渡帶厚度一般為5cm水分傳遞帶：土壤含水量沿垂線均勻分布含水量約為飽和含水量的60?80%專遞運(yùn)行主要為重力作用均值土壤中，帶內(nèi)下滲率接近常值濕潤帶：含水量隨深度迅速遞減末端為濕潤鋒面（四）下滲要素1.下滲率f：單位面積上單位時間內(nèi)滲入土壤中水量（毫米/分,毫米/小時）,又稱下滲強(qiáng)度。下滲能力fp：指在充分供水條件下的下滲率，又稱下滲容量。穩(wěn)定下滲率fc：（穩(wěn)滲）當(dāng)下滲鋒面推進(jìn)到一定深度后，下滲率趨于穩(wěn)定的常值。此時下滲率稱為“穩(wěn)定下滲率”。初滲（f0）

累積下滲量（F）、下滲理論與下滲經(jīng)驗(yàn)公式一）下滲理論非飽和下滲理論（1）非飽和帶（包氣帶）（2）水動力條件：水動力平衡，負(fù)壓力（水和土壤表面的吸附力與重力平衡）a.水的運(yùn)動受控于b.服從達(dá)西定律：（在考慮垂向一維水流情況下）（3）質(zhì)量守恒定理（水量平衡）（4）菲利普近似公式飽和下滲理論公式二）下滲經(jīng)驗(yàn)公式1.霍頓公式f=fc+ （fO-fc）e-pt2.霍爾坦公式f=fc+a（s-F）na-系數(shù)s-表層土壤可能最大含水量F：累積下滲量或初始含水量N:指數(shù)、影響下滲的因素（一）土壤特性1.透水性能差異:土壤質(zhì)地、孔隙大小、孔隙多少。土壤前期含水量（二）降水特性1. 降水強(qiáng)度2.降水歷時降水時程分配12.12.四）第七節(jié)徑流徑流的含義及其表示方法一）徑流的含義1.徑流:流域的降水，由地面與地下匯入河網(wǎng)，流出流域出口斷面的水流。徑流的形成:降雨徑流，冰雪融水徑流徑流的組成及類型:地面徑流地下徑流—壤中流、淺層地下徑流、基流

二）徑流表示方法（要素）流量（Q）:單位時間內(nèi)通過某一斷面的水量，（立方米/秒）徑流總量（W:是指T時段內(nèi)通過某一斷面的總水量。（立方米）W=QT徑流深度（R）:（伽）R=W立方米）/F（平方千米）=QT/100F徑流模數(shù)：流域出口斷面流量與流域面積的比值.（升/秒?平方千米）M=1000Q/F徑流系數(shù)（a）:a=R/P（0<a<1）模比系數(shù):Ki=Mi/M徑流的形成過程1.2.3.4.5.蒸散發(fā)流域蓄滲過程（停蓄過程）降水量（P）植物截留（1.2.3.4.5.蒸散發(fā)（二）坡地匯流（坡地產(chǎn)流漫流）1.坡地產(chǎn)流（1）坡地漫流：片流，細(xì)溝流-坡地地面產(chǎn)流與匯流。（2）壤中流、地下徑流產(chǎn)流與匯流2.坡地匯流（三）河網(wǎng)匯流過程概念：各種徑流成分經(jīng)過坡地匯流注入河網(wǎng)后，沿河網(wǎng)向下游干流出口斷面匯集的過程。河岸調(diào)蓄作用：河網(wǎng)調(diào)蓄作用（1）河岸容蓄：河水補(bǔ)給地下水，增加兩岸的蓄水量。河網(wǎng)容蓄：河網(wǎng)本身可以滯蓄的水量。（2） 落洪時，河岸地下水補(bǔ)給河流。（3） 出口斷面的流量過程線較降水過程線平穩(wěn)。．影響徑流的因素（一）氣候1.降水：降水量、降水強(qiáng)度、降水歷時、降水空間分布。2.蒸發(fā)3.氣溫4.風(fēng)5.濕度（二） 流域下墊面因素：（下墊對徑流的效應(yīng)）1.地理位置2.面積、形狀3.地貌特征：地形、坡度、地面物質(zhì)組成4.地質(zhì)條件5.植被條件（三） 人類活動的影響流域?qū)涤暝俜峙涞墓δ埽ń滩腜87，圖2-38）（一）流域垂向運(yùn)行的水的再分配形成了不同的徑流成分。P:In,Sd,f,S,Fg,Fd.（二）對側(cè)向運(yùn)行的水的再分配形成了出口斷面的流量過程。rs,rss,rg

邵陽學(xué)院城市建設(shè)系

教案尾頁研究意義，通用水量平衡，全球水量平衡。類型，要素，計(jì)算方法，影響因素。物理過程，類型，要素，測算，影響因素。降水要素，降水量的計(jì)算， 研究意義，通用水量平衡，全球水量平衡。類型，要素，計(jì)算方法，影響因素。物理過程，類型，要素，測算，影響因素。降水要素，降水量的計(jì)算， PMP,PM的計(jì)算。下滲：物理過程，垂直分布，要素，測算，影響因素。徑流：物理過程，類型，要素，影響因素。二、 參考文獻(xiàn)（1） 丁蘭璋.水文學(xué)與水資源基礎(chǔ).河南大學(xué)出版社.1987（2） 胡方榮.水文學(xué)原理.水利電力出版社.1991（3） 天津師范大學(xué)地理系.水文學(xué)與水資源共概論.華中師范大學(xué)出版社.1987三、 課后分析第三章陸地表面水的組成與運(yùn)動教研室：地理科學(xué)教研室 教師姓名：羅熙課程名稱水文學(xué)授課專業(yè)及班次地理科學(xué)專業(yè)2007級授課內(nèi)容陸地表面水的組成與運(yùn)動授課方式及學(xué)時講授法，學(xué)時：14課時(1)了解陸地表面水的組成與結(jié)構(gòu)；掌握四種產(chǎn)流方式的機(jī)制、匯流的分析及匯流計(jì)算的方法；掌握河流水位、流速、流量等主要水情要素的分布特征、謝才公式的推導(dǎo)、目的要求流量的測定方法；(4)掌握河水的縱向運(yùn)動、環(huán)流運(yùn)動；了解河流的泥沙運(yùn)動;(5)了解冰川運(yùn)動與補(bǔ)給、湖水的運(yùn)動與調(diào)蓄、徑流向海匯集及其效應(yīng)。重點(diǎn)與難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：流域產(chǎn)流與匯流；河流的水情；河水的運(yùn)動。教學(xué)難點(diǎn)：流域產(chǎn)流理論及計(jì)算；洪水波的變形；河流的泥沙運(yùn)動。課程名稱水文學(xué)授課專業(yè)及班次地理科學(xué)專業(yè)2007級授課內(nèi)容陸地表面水的組成與運(yùn)動授課方式及學(xué)時講授法，學(xué)時：14課時(1)了解陸地表面水的組成與結(jié)構(gòu)；掌握四種產(chǎn)流方式的機(jī)制、匯流的分析及匯流計(jì)算的方法；掌握河流水位、流速、流量等主要水情要素的分布特征、謝才公式的推導(dǎo)、目的要求流量的測定方法；(4)掌握河水的縱向運(yùn)動、環(huán)流運(yùn)動；了解河流的泥沙運(yùn)動;(5)了解冰川運(yùn)動與補(bǔ)給、湖水的運(yùn)動與調(diào)蓄、徑流向海匯集及其效應(yīng)。重點(diǎn)與難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：流域產(chǎn)流與匯流；河流的水情；河水的運(yùn)動。教學(xué)難點(diǎn)：流域產(chǎn)流理論及計(jì)算；洪水波的變形；河流的泥沙運(yùn)動。(1)陸地表面水的組成與結(jié)構(gòu)：陸地表面水的組成；陸地表面水的結(jié)構(gòu)。(2課時)(2)流域產(chǎn)流與匯流：流域產(chǎn)理論；流域匯流分析；流域產(chǎn)、匯流計(jì)算與模型簡介。(2課時)(3)河流的水情：水情要素；年徑流的有關(guān)概念；正常年徑流量的計(jì)算；徑流的年際變化；徑流的年內(nèi)變化；洪水與枯水。 (2課時)講授內(nèi)容

及時間分配(4)河水的運(yùn)動：河水的運(yùn)動狀態(tài)；河水的縱向運(yùn)動；河水的環(huán)流運(yùn)動；河流的泥沙運(yùn)動。(2課時)(5)冰川運(yùn)動與補(bǔ)給：冰川的形成及類型；冰川的物質(zhì)平衡與運(yùn)動；冰川積雪融水對河流的補(bǔ)給作用；冰川與大氣、海洋的相互轉(zhuǎn)換。(2課時)(6)湖水的運(yùn)動與調(diào)蓄：湖泊概述；湖泊、水庫水的運(yùn)動；湖泊、水庫水量平衡與調(diào)節(jié)作用；湖泊的演化；沼澤。 (2課時)(2課時)(7(2課時)課的類型講授課課的類型講授課(1)丁蘭璋?水文學(xué)與水資源基礎(chǔ).河南大學(xué)出版社.1987參考資料(2)胡方榮.水文學(xué)原理.水利電力出版社.1991參考資料(3)天津師范大學(xué)地理系.水文學(xué)與水資源共概論.華中師范大學(xué)出版社.1987

教學(xué)過程：第一節(jié)陸地表面水的組成與結(jié)構(gòu)、陸地表面水的組成（一）組成（教材P89表3-1）1、 冰川與永久積雪：（1）南極（2）格陵蘭（3）冰島（4）山地冰川2、 湖泊（1）淡水湖（2）咸水湖3、沼澤4、河槽（二）水量12%、陸地表面水的結(jié)構(gòu)（一） 地表水系統(tǒng)在水循環(huán)中的功能、冰川（1、冰川（1）（2）（3）、湖泊、沼澤（1）（2）（3）、河流（1）（2）（3）地表水系——大水體水循環(huán)動力機(jī)制：熱力機(jī)制儲存補(bǔ)給作用穩(wěn)定、少變、更替周期長、活力弱第二大地表水水動力機(jī)制：動力和熱力調(diào)蓄傳遞功能暢流液態(tài)水更新周期短、活力強(qiáng)地表水循環(huán)亞系統(tǒng)中主干支系統(tǒng)第二節(jié)流域產(chǎn)流與匯流流域產(chǎn)流理論流域匯流分析流域產(chǎn)、匯流計(jì)算與模型簡介一、流域產(chǎn)流理論流域產(chǎn)流與匯流理論是水文學(xué)重要理論產(chǎn)流是徑流各成分生成過程，也是對降雨的再分配（一）產(chǎn)流的機(jī)制1、產(chǎn)流機(jī)制的概念和類型（1）產(chǎn)流機(jī)制：水在沿土層的垂向運(yùn)行中，供水與下滲矛盾在一定介質(zhì)條件下的發(fā)展機(jī)理和過程a、超滲地面徑流、壤中徑流的產(chǎn)流機(jī)制、地下徑流的產(chǎn)流機(jī)制a、超滲地面徑流、壤中徑流的產(chǎn)流機(jī)制、地下徑流的產(chǎn)流機(jī)制、飽和地面徑流產(chǎn)流機(jī)制2、產(chǎn)流機(jī)制分析（1）超滲地面徑流

a、概念：指供水與下滲矛盾發(fā)生在包氣帶上界面(地面)的產(chǎn)流機(jī)制。b、 產(chǎn)流分析：c、 a、概念：指供水與下滲矛盾發(fā)生在包氣帶上界面(地面)的產(chǎn)流機(jī)制。b、 產(chǎn)流分析：c、 特點(diǎn)：(a)(b)(c)(d)2)a、b、c、壤中徑流的產(chǎn)流機(jī)制壤中徑流：非均質(zhì)或?qū)哟涡酝寥乐械耐杆畬优c相對不透水層界面上，它可以發(fā)生在飽和水流情況下，也可以發(fā)生在非飽和水流情況產(chǎn)流分析：2)a、b、c、壤中徑流的產(chǎn)流機(jī)制壤中徑流：非均質(zhì)或?qū)哟涡酝寥乐械耐杆畬优c相對不透水層界面上，它可以發(fā)生在飽和水流情況下，也可以發(fā)生在非飽和水流情況產(chǎn)流分析：特點(diǎn)：(a)(b)發(fā)生界面：不透水層土壤的上界面發(fā)生條件：必要條件：供水充分條件:fa>fbw>wt-wo動力條件：坡度歸槽水帶：飽和水帶，臨時飽和水帶rss=fa-fb(3)a、b、c、(c)(d)地下徑流的產(chǎn)流機(jī)制概念：指包氣帶較薄、地下水位較高時的地下水產(chǎn)流機(jī)制。產(chǎn)流分析：特點(diǎn)：(a)(b)c)d)發(fā)生界面：飽和水帶上界面發(fā)生條件：必要條件：供水充分條件:供水量》wt-wo動力條件：坡度水帶：飽和水帶均質(zhì)土壤：rg=fc非均質(zhì)土壤：rg=fc-rss4)4)a、b、c、特點(diǎn)：(a)發(fā)生界面：飽和水帶上界面(b)發(fā)生條件：必要條件：降水動力條件：p》wt-wo充分條件:坡度(c)水帶：全程飽和(d)rsat=i-fb-rss(二)產(chǎn)流方式1、流域產(chǎn)流方式自然情況下，一個流域產(chǎn)流機(jī)制的組合稱產(chǎn)流方式(1)超滲流域產(chǎn)流方式a、 超滲產(chǎn)流機(jī)制(i>f)b、 發(fā)生在地下水埋藏深、包氣帶厚度大、土壤透水性差、植被也較差的丘陵區(qū)或干旱地區(qū)。

c、c、Qt取決與｛(t)與f(t)(2)飽和產(chǎn)流(蓄滿產(chǎn)流)方式a、 包含飽和地面徑流、壤中徑流及地下徑流三種產(chǎn)流機(jī)制及三種組合b、 多發(fā)生在包氣帶較薄、植被較好、土壤透水性強(qiáng)、下滲強(qiáng)度大的地區(qū)。C、土壤比較濕潤，且接近地下水面有毛管水帶，土壤層缺水量較小，一次降水下滲鋒面很容易與毛管水建立水力聯(lián)系，包氣帶很容易達(dá)到飽和。d、產(chǎn)流條件：P》wm-woR=Rsat+Rss+Rg=p-(wm-wo)(3)超滲與飽和產(chǎn)流交替型方式a發(fā)生在包氣帶厚度約2—4米左右，土壤透水性中等，年內(nèi)及多年降水量很不均勻，且地下水位變幅較大的地區(qū)b、干旱期：超滲產(chǎn)流方式；汛期：蓄滿產(chǎn)流方式2、我國產(chǎn)流方式的地區(qū)差異(1)(2)(3)(4)(5)、流域匯流分析流域匯流過程與匯流時間1、流域匯流過程(1)流域出口斷面匯流過程框圖(p97圖3-9)(2)出口水流時間河槽水流出流時間最早坡地地面水流流出出口斷面時間次之地下水流出時間最遲2、匯流時間最大匯流時間：指流域中路徑最長的水質(zhì)點(diǎn)流到出口斷面的時間。流域滯時：指流域出口斷面洪水過程線的形心出現(xiàn)的時間與凈雨過程的形心出現(xiàn)時間的間隔，即滯后的時間(3)流域平均匯流時間k=L/V式中，L為流域形心到流域出口斷面的距離流域匯流系統(tǒng)分析1、流域匯流系統(tǒng)凈雨it—》流域調(diào)蓄—》徑流QtQ(t)=①[l(t)](2)流域的調(diào)蓄作用a、 I(t)dt>Q(t)dtb、 I(t)dt<Q(t)dt流域匯流系統(tǒng)流域蓄水量增加流域蓄水量減少a、 線性流域匯流系統(tǒng)：滿足疊加性，又滿足均勻性流域蓄水量增加流域蓄水量減少b、 非線性流域匯流系統(tǒng)2、疊加性原理3、均勻性原理（三）流域匯流的影響因素1.降水特性（1）暴雨中心的空間分布及其移動方向（2）降水強(qiáng)度（影響降水量、降水形態(tài)、降水時間）2、流域的地形坡度3、流域形狀的影響（1）狹長形：流域匯流時間較長，徑流過程平緩（2）扁形：匯流集中，洪水漲落急劇，峰形尖瘦（4）水力條件在暢流條件下，水位越高、流速越快，匯流歷時越短，峰量越大，因而峰形越尖瘦三、流域產(chǎn)、匯流計(jì)算與模型簡介（一）流域產(chǎn)匯流計(jì)算方法1.下滲曲線（1）運(yùn)用降雨過程和下滲曲線資料推求產(chǎn)流量的一種方（2）當(dāng)i>f時，△Rs=i△t-f△t當(dāng)i<f時，△Rs=0（3）評價a人為地劃分時段，降雨強(qiáng)度有時失真b沒有考慮面積的大小及變化2.徑流系數(shù)（1）a=R/P（2）徑流系數(shù)制成等值線圖供查用（3）粗略估算的方法，精度較差降雨徑流關(guān)系法（見教材P101）等流時線法（1）等流時線法原理a、 等流時線b、 原理：疊加原理（2）步驟：1、 確定降水時間及等流時線間隔△t=△t2、 繪制等流時線并計(jì)算各等流時線的面積3、 出口流量過程的計(jì)算4、 評價a、凈雨量都考慮為出口斷面流量，流量值偏大b等流時線的確定（流速的變化未考慮）單位線法（舒爾曼單位線）（1）單位線概念a單位線一一指單位時段內(nèi)，均勻分布的單位凈雨量在流域出口斷面形成的地面徑流過程線。b單位線法一一利用單位線來推求洪水匯流過程線的方法C、單位凈雨深：一般取10mr單位時段可取3小時、6小時、12小時或24小時

單位線法原理（假定）倍比定律疊加定律單位線的分析與推求單位線法原理（假定）倍比定律疊加定律單位線的分析與推求a、b、3）1、 選擇歷時較短的暴雨及該次暴雨所產(chǎn)生的明顯的孤立的洪峰作為分析對象。2、求出本次暴雨各時段的流域平均雨量，扣除損失，得出各時段的凈雨深 hi，凈雨時段^t03凈雨時段^t03、 由實(shí)測流量過程線上分割地下徑流及計(jì)算地面徑流深，務(wù)使凈雨深等于地面徑流深，即藝hi=y04、 要將流量過程線割去地下水以后得到的地面徑流過程線各時段縱坐標(biāo)值，以凈雨量的單位數(shù)（一個單位為10毫米）就可得出單位線。將該單位線代入其它多時段凈雨的洪水中進(jìn)行驗(yàn)算，將算得的流量過程與實(shí)測洪水進(jìn)行對比，如發(fā)現(xiàn)明顯不符，可將單位線予以修正最后由單位線推出的流量過程符合實(shí)際實(shí)例見教材存在問題a、（4）（5）a、 線性假定與實(shí)際不符b、 各次降水過程單位線不一定相同C、凈雨量分布的不均勻性瞬時單位線（自學(xué)）（1）含義（2）原理（二）流域產(chǎn)匯流模型簡介模擬徑流形成過程進(jìn)行產(chǎn)流匯流的定量計(jì)算斯坦福W模型（1）結(jié)構(gòu)（2） 根據(jù)對各成分模型進(jìn)行推求三水源新安江模型新安江模型（1） 初建的模型為兩水源（地表徑流與地下徑流）（2）三水源模型（地表徑流、壤中流及地下徑流）（3） 多水源模型水源新安江模型的流程圖（1）（2）（3）（4）蒸散發(fā)計(jì)算產(chǎn)流量計(jì)算分水源計(jì)算匯流計(jì)算第二節(jié)河流的水情要素蒸散發(fā)計(jì)算產(chǎn)流量計(jì)算分水源計(jì)算匯流計(jì)算河流水情要素：流量、水溫、冰情、（一）水位河流水情情勢及其變化的尺度，水情要素主要有水位、流速、水化學(xué)等。河流水情要素：流量、水溫、冰情、（一）水位1、水位的含義及類型1）2）a、b、水位：河流水面的高程類型絕對高程測站高程：測站最枯水位以下0.5—1米為基準(zhǔn)面2、影響水位的因素（1）（3）（5）（7）3、水位的月變化與年變化（1）月變化：與補(bǔ)給的月變化有關(guān)（2）年變化：與補(bǔ)給的年變化有關(guān)4、水位過程線與水位歷時曲線（1）水位過程線（2）水位歷時曲線5、特征水位（1）（2）（3）（4）（5）（6）（二）流速1、流速的垂線分布及推算（1）流速的垂線分布a、 一般情況下（a）由水面向下流速遞增至一定深度做遞減（b）最大流速深度：0.1-0.3h平均流速深度：0.6hb有冰清情況下（a） 水面流速下（b） 最大流速深度下移C、順風(fēng)情況下（a） 水面流速增大（b） 最大流速深度上移至水面（2）垂線平均流速的推算a積點(diǎn)法b、 兩點(diǎn)法增減水（補(bǔ)給）河道沖於風(fēng)潮汐2）4）6）8）冰清植物生長支流匯入人類活動最高水位、最低水位平均最高水位、平均最低水位平均水位中水位相應(yīng)水位防洪水位、警戒水位2、流速橫斷的分析1）無冰道情況等流速線圖2）有冰道情況等流速線圖3、謝才公式推求三）流量1、流量的概念及模型（1）流量：指單位時間內(nèi)流經(jīng)某一過水?dāng)嗝娴乃?，通常用Q表示，單位是立米/秒。（2）流量模型：單位時間流量曲面體2、流量特征曲線（1）流量過程線（2）流量歷時曲線（3）流量—水位、流速—水位、面積—水位關(guān)系曲線直線分割法簡單直線分割法修正直線分割法退水曲線法方法評價3、流量過程線的分割直線分割法簡單直線分割法修正直線分割法退水曲線法方法評價（1）a、b、（2）a、b、4、流量的測算（1）原理：Q=vF（2）步驟：1、 河道橫斷面布置側(cè)線n個，測量每個側(cè)線的深度及水平距離2、 測量垂線0.2h、0.8h深點(diǎn)流速，計(jì)算垂線平均流速3、 推算局部面積及局部面積的流速4、 計(jì)算過水?dāng)嗝媪髁考捌骄魉伲ㄋ模┠嗌?、概念2、類型：（1）懸移質(zhì)（2）推移質(zhì)（3） 河體質(zhì)含沙量輸沙量：某時間內(nèi)通過某過水?dāng)嗝娴哪嗌沉枯斏陈剩簡挝粫r間通過過水?dāng)嗝娴哪嗌沉壳治g模數(shù)：單位時間單位面積被侵蝕并匯入河流的泥沙量3含沙量輸沙量：某時間內(nèi)通過某過水?dāng)嗝娴哪嗌沉枯斏陈剩簡挝粫r間通過過水?dāng)嗝娴哪嗌沉壳治g模數(shù)：單位時間單位面積被侵蝕并匯入河流的泥沙量（1）（2）（3）（4）二、年徑流量及正常年徑流量（一）概念：1、年徑流量：一個年度內(nèi)通過河流某斷面的水量，稱為該斷面以上流域的年徑流量。2