水文學(xué)課件-第1章緒論

水文與水資源學(xué)

授課教師：周俊菊授課時(shí)間：2005.08-2006.01第一章緒論內(nèi)容簡介世界與中國水資源概況研究對(duì)象研究方法研究目的

（1）水文：自然界中水的分布、運(yùn)動(dòng)和變化規(guī)律以及與環(huán)境的相互作用.

海洋水文學(xué)：主要研究海溫、洋流、風(fēng)浪、潮汐等（3）根據(jù)水體分布情況，水文學(xué)可分為1.1水文學(xué)的研究對(duì)象及其發(fā)展1.1.1水文學(xué)的研究對(duì)象

水文氣象學(xué)：主要研究降水、蒸發(fā)、溫度、濕度、風(fēng)、氣壓

陸地水文學(xué)：主要研究地表水、地下水，又可分為河流水文學(xué)、湖泊水文學(xué)、沼澤水文學(xué)、冰川水文學(xué)、地下水文學(xué)、森林水文學(xué)等（2）水文學(xué):研究水文規(guī)律的學(xué)科1.1.2水文學(xué)發(fā)展簡介四、現(xiàn)代水文學(xué)時(shí)期（1950年后）

隨著計(jì)算機(jī)、遙感等高新技術(shù)的應(yīng)用，使水文學(xué)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代，流域數(shù)學(xué)模型、水資源學(xué)、水環(huán)境學(xué)、隨機(jī)水文學(xué)相繼形成。一、萌芽時(shí)期（1400年以前）

水文現(xiàn)象定性描述階段.這一時(shí)期中國的水文知識(shí)居于世界領(lǐng)先地位，如2000年前建成的都江堰，至今仍在發(fā)揮巨大作用，其中就體現(xiàn)著成功的水文知識(shí)；又如527年的《水經(jīng)注》，是早于歐洲1000多年的水文地理巨著；公元前239年的《呂氏春秋》最先提出水文循環(huán)的概念。二、奠基時(shí)期（1400～1900年）

水文現(xiàn)象由概念性描述進(jìn)入定量表達(dá).該時(shí)期，西歐的產(chǎn)業(yè)革命促進(jìn)了水利事業(yè)的發(fā)展，在水文觀測方面，發(fā)明制造了雨量器、蒸發(fā)器、流速儀等，系統(tǒng)的水文測驗(yàn)為水文定量計(jì)算及預(yù)報(bào)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。三、應(yīng)用水文學(xué)的形成（1900～1950年）

進(jìn)入20世紀(jì)，大規(guī)模的水利水電建設(shè)蓬勃發(fā)展，需要科學(xué)的水文計(jì)算和水文預(yù)報(bào)，使應(yīng)用水文學(xué)迅速發(fā)展起來。這一時(shí)期我國則比較落后。1.2水資源學(xué)1.2.1水資源

廣義：水資源是指能夠直接或間接使用的各種水和水中物質(zhì)，對(duì)人類活動(dòng)具有使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水

狹義：水資源是指在一定經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，人類可以直接利用的淡水。

水資源包含水量和水質(zhì)兩個(gè)方面,是人類生產(chǎn)、生活及生命生存不可替代的自然資源和環(huán)境資源，是在一定的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下能夠?yàn)樯鐣?huì)直接利用或待利用，參與自然界水分循環(huán)，影響國民經(jīng)濟(jì)的淡水。（姜文來等，水資源管理學(xué)導(dǎo)論，2005，化學(xué)工業(yè)出版社）

研究地球水資源的形成、分布、運(yùn)動(dòng)和演變規(guī)律及應(yīng)用這些規(guī)律解決人類對(duì)水的需求和由此引起的環(huán)境問題的科學(xué)(中國資源科學(xué)百科全書)1.2.2水資源學(xué)1.3水文學(xué)和水資源學(xué)的關(guān)系

IHP-Ⅰ(1975-1980年),IHP-Ⅱ(1981-1983),IHP-Ⅲ(1984-1989),IHP-Ⅳ(1990-1995),IHP-Ⅵ(1996-2000)（1）水文學(xué)是水資源學(xué)的基礎(chǔ)

在水資源學(xué)發(fā)展的過程中,水文學(xué)的內(nèi)容一直貫穿在水資源學(xué)的始終,是水資源學(xué)的基礎(chǔ).

水文學(xué)通過模擬和預(yù)報(bào)自然界中水量和水質(zhì)的變化及發(fā)展動(dòng)態(tài),為開發(fā)利用水資源,控制洪水和保護(hù)水環(huán)境等方面的水利建設(shè)提供科學(xué)依據(jù).（2）水資源學(xué)是水文學(xué)的發(fā)展和深化1.4水文與水資源學(xué)的基本特征及研究方法1.4.1水文與水資源學(xué)的基本特征(4)利用的多樣性

(1)時(shí)程變化的必然性和偶然性

必然性：水文與水資源的基本規(guī)律是一定條件下的必然現(xiàn)象

偶然性：不能作出解釋或難以預(yù)測的部分(2)地區(qū)變化的相似性和特殊性

相似性：氣候及地理?xiàng)l件相似的流域，其水文與水資源現(xiàn)象則具有一定的相似性

特殊性：不同下墊面條件產(chǎn)生不同的水文和水資源的變化規(guī)律

(3)水資源的循環(huán)性、有限性及分布的不均一性1.4.2水文與水資源學(xué)的研究方法

按照水文現(xiàn)象地帶規(guī)律和非地帶性的地域差異,用各種水文等直線圖表示水文特征的分布規(guī)律,或建立地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式,以揭示地區(qū)水文特征1.4.2.1水文研究的基本方法:(1)成因分析法

根據(jù)水文變化的成因規(guī)律，由其影響因素預(yù)報(bào)、預(yù)測水文情勢的方法。如降雨徑流預(yù)報(bào)法、河流洪水演算法等。(2)數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

根據(jù)水文現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)水文觀測資料統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行水文情勢預(yù)測、預(yù)報(bào)的方法。如設(shè)計(jì)年徑流計(jì)算、設(shè)計(jì)洪水計(jì)算、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式等。

(3)地理綜合法1.4.2.2水資源利用和管理理論和方法方面的研究進(jìn)展(1)水資源模擬與模型化(2)水資源系統(tǒng)分析(3)水資源信息管理系統(tǒng)(4)水環(huán)境研究水環(huán)境(waterenvironment)是指圍繞人群空間及可直接或間接影響人類生活和發(fā)展的水體，其正常功能的各種自然因素和有關(guān)的社會(huì)因素的總體。[中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50095-98]1.5水文與水資源學(xué)的任務(wù)與內(nèi)容

（2）系統(tǒng)學(xué)習(xí)地表水和地下水資源形成規(guī)律,掌握水資源評(píng)價(jià)的基本方法以及管理水資源的基本知識(shí)1.5.1主要任務(wù)

（1）使學(xué)生全面深入了解水資源形成、分布特征、開發(fā)利用狀況,(5)有關(guān)水資源開發(fā)利用以及科學(xué)管理的基本知識(shí)、內(nèi)容和措施1.5.2主要內(nèi)容(1)水文循環(huán)及地表徑流形成及調(diào)查、分析和計(jì)算的基本知識(shí)(2)地表水形成、分布和運(yùn)動(dòng)規(guī)律

(3)地下水資源及其基本特征及計(jì)算評(píng)價(jià)的方法(4)各種水體的水質(zhì)組成和評(píng)價(jià)?能否說水資源學(xué)已經(jīng)代替了水文學(xué)？為什么？[思考題1-1]1.6世界和中國水資源概況1.6.1世界水資源概況

資料來源:德國環(huán)境部地球上的淡水總量約為3.8億億噸，是地球總水量的2.8%,而地球可供陸地生命使用的淡水量不到淡水總水量的0.3%

目前全球人均供水量比1970年減少了1/3，這是因?yàn)樵谶@期間地球上又增加了18億人口。世界銀行1995年的調(diào)查報(bào)告指出：占世界人口40%的80個(gè)國家正面臨著水危機(jī)，發(fā)展中國家約有10億人喝不到清潔的水，17億人沒有良好的衛(wèi)生設(shè)施。聯(lián)合國預(yù)計(jì)，到2025年，世界將近一半的人口會(huì)生活在缺水的地區(qū).世界銀行的官員預(yù)測，在未來的5年內(nèi)“水將像石油一樣在全世界運(yùn)轉(zhuǎn)”。

據(jù)衛(wèi)生學(xué)家估計(jì),目前世界上有1/4人口患病是由水污染引起的.發(fā)展中國家每年有2500萬人死于飲用不潔凈的水,占所有發(fā)展中國家死亡人數(shù)的1/3.(1)水量短缺嚴(yán)重,供需矛盾尖銳(2)水源污染嚴(yán)重,“水質(zhì)型缺水”突出河南民謠“河流污染”——

50年代淘米洗菜，

60年代洗衣灌溉，

70年代水質(zhì)變壞，

80年代魚蝦絕代，

90年代身心受害。廣東民謠“水源污染”——

50年代淘米洗菜，

60年代水質(zhì)不壞，

70年代也還可愛，

80年代魚蝦絕代，

90年代不洗馬桶蓋。沙穎河(5月)水污染造成腫瘤村驚人的“人間罪惡”恐怖的沙穎河地下水受到嚴(yán)重污染2.2我國水資源概況2.2.1我國水資源基本國情

圖1-2世界部分國家年徑流量、每公頃平均水量和耕地面積的對(duì)比(1)水資源總量相對(duì)比較豐富:全國河川年平均總徑流量約2700km3,僅次于巴西、前蘇聯(lián)、加拿大、美國、印度尼西亞，居第6位(2)人均和每公頃平均水資源量比較貧乏:我國人均淡水資源僅為世界人均量的1／4，居界第109位，13個(gè)貧水國之一。2.2.2我國水資源特征(1)水資源空間分布特點(diǎn)根據(jù)降水量空間的豐度和徑流深度將全國地域分為5個(gè)不同水量級(jí)的徑流帶①降水、河流分布的不均勻性。表1-1我國徑流帶、徑流深區(qū)域分布徑流帶年徑流量

(mm)徑流深(mm)

地區(qū)豐水帶>1600>900

福建省和廣東省的大部分地區(qū)、臺(tái)灣省的大部分地區(qū)、江西省和湖南省的山地、廣西壯族自治區(qū)南部、云南省南部、西藏自治區(qū)的東南部多水帶800-1600200-900

廣西壯族自治區(qū)、四川省、貴州省、云南省、秦嶺-淮河以南的長江中游地區(qū)過渡帶400-80050-200

黃、淮海平原、山西省和陜西省的大部、四川省西北部和西藏自治區(qū)東部少水帶200-40010-50

東北西部、內(nèi)蒙古自治區(qū)、寧夏回族自治區(qū)、甘肅省、新疆維吾爾自治區(qū)西部和北部、西藏自治區(qū)西部缺水帶<200<10

內(nèi)蒙古自治區(qū)西部地區(qū)和準(zhǔn)噶爾、塔里木、柴達(dá)木三大盆地以及甘肅省北部的沙漠區(qū)②地下水天然資源分布的不均勻性a.地下水資源在數(shù)量上的空間分布狀況我國地下水資源量的分布特點(diǎn)是南多