工程地質(zhì)與水文第一章

石河子大學(xué)建筑工程學(xué)院工程水文學(xué)第一章緒論第一節(jié)水文學(xué)一、水文學(xué)(hydrology)水體：大氣中的水汽、地面上的江河、湖沼、海洋和地下水等，統(tǒng)稱水體。水文學(xué)：研究各種水體的存在、循環(huán)和分布，物理和化學(xué)特性，以及水體對(duì)環(huán)境的影響和作用，包括對(duì)生物特別是對(duì)人類的影響。冰川水體冰山水體海洋水體湖泊水體水庫水體積云水體河流水體水源總量（103km3）占總量（%）占淡水（%）更新所需時(shí)間海洋133800096.5

2650年冰川與永久雪24064.11.7468.7

地面冰（永凍）3000.0220.86

10000年地下水咸水128700.94

地下水淡水105300.7630.1

咸水湖85.40.006

17年淡水湖

91

0.007

0.26

17年沼澤

11.47

0.0008

0.03

5年

河流

2.12

0.00002

0.006

16日

土壤水

16.5

0.001

0.05

1年

大氣水

12.9

0.001

0.04

8日

地球上各種水體的水量

工程水文學(xué)水情

海洋

陸地

降水

458000

119000

蒸發(fā)

505000

72000

入海地面徑流

44800

入海地下徑流

2200

總徑流

47000

地球水量平衡

單位：km3/a工程水文學(xué)二、水資源

地球表層可供入人類利用的水稱為水資源。水資源的特征包括水量、水質(zhì)、水能、水域。按水量角度，實(shí)用水資源通常指逐年可以得到恢復(fù)和更新的淡水，主要是江河湖庫和淺層地下水水量

，大氣降水是補(bǔ)給源。工程水文學(xué)

全球陸地上多年平均年降水量約為800mm，中國為628mm，其中轉(zhuǎn)換為江河年徑流量的水量折合水深284mm。我國水資源量僅次于巴西、前蘇聯(lián)、加拿大、美國及印尼，居世界第六位。但因?yàn)槿丝诒姸?，只有世界人均占有量?/4。耕地平均分?jǐn)偹繛槭澜缙骄鶖?shù)的3/4。

工程水文學(xué)

中國降水量的地區(qū)分布不均勻，南部和東南平均年降水量大于1600mm；華北和東北為400~800mm；西北大部分地區(qū)200~400mm；沙漠邊緣地區(qū)少于100mm；新疆塔里木盆地和青海柴達(dá)木盆地小于25mm。各地降水量和江河徑流量，在各年之間和年內(nèi)各月之間都不均衡，使水資源利用困難，并造成洪澇和干旱災(zāi)害。工程水文學(xué)三、工程水文學(xué)進(jìn)入20世紀(jì)以后，大量興起的防洪、灌溉、水電、航運(yùn)、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、林業(yè)及城市建設(shè)，向水文科學(xué)提出了許多新課題，并率先形成最重要的分支學(xué)科

—工程水文學(xué)。工程水文學(xué)

工程水文學(xué)課程將揭示水的循環(huán)，徑流形成、水資源再生能力等水文規(guī)律，預(yù)估當(dāng)?shù)匚磥硭Y源可能補(bǔ)充量的大小，為水利工程，水資源開發(fā)與利用，以及城鄉(xiāng)建設(shè)提供合理的水情依據(jù)。1．水資源開發(fā)及利用

工程水文學(xué)河塘干旱景象草原干旱景象湖泊干旱景象河流干旱景象工程水文學(xué)研究洪水形成原因和規(guī)律，通過各種途徑預(yù)估未來可能出現(xiàn)的洪水情勢。研討城市與鄉(xiāng)村防洪與排水的工程與非工程措施的合理性和可行性。2．防洪與排水工程水文學(xué)洪水內(nèi)澇潰堤水環(huán)境中水質(zhì)的演變是與水體中水的運(yùn)動(dòng)和變化緊密聯(lián)系的。工程水文學(xué)這門課程有助于解和掌握這方面的理論和方法，也可就水利工程對(duì)環(huán)境的影響作出正確而深入評(píng)價(jià)與處理。3．水質(zhì)問題工程水文學(xué)河流污染第二節(jié)工程水文學(xué)的研究方法一、水文現(xiàn)象的基本規(guī)律1.水文現(xiàn)象的確定性規(guī)律——成因規(guī)律水文現(xiàn)象的發(fā)生都有其客觀的原因和具體的形成條件——因果關(guān)系。例如徑流的豐枯變化（周期性），降雨徑流關(guān)系等。工程水文學(xué)2.水文現(xiàn)象的隨機(jī)性規(guī)律——統(tǒng)計(jì)規(guī)律水文現(xiàn)象又受偶然因素的影響，在一定程度上表現(xiàn)出非確定性——隨機(jī)性。例如河流某斷面每年出現(xiàn)最大洪峰流量的大小和出現(xiàn)的時(shí)間。工程水文學(xué)3.水文現(xiàn)象的地區(qū)性規(guī)律氣候因素的地區(qū)性規(guī)律對(duì)水文現(xiàn)象的影響。例如我國河川徑流量的分布受降雨量分布的影響，呈現(xiàn)出自東南沿海向西北內(nèi)陸逐漸減少的地區(qū)性規(guī)律。它綜合反映了確定性和隨機(jī)性規(guī)律。工程水文學(xué)二、水文研究的基本方法1.成因分析法利用水文現(xiàn)象的確定性規(guī)律來解決水文問題。通過觀測資料和實(shí)驗(yàn)資料研究，建立水文現(xiàn)象與其影響因素之間的定量關(guān)系。在水文現(xiàn)象基本分析和水文預(yù)報(bào)中應(yīng)用廣泛。工程水文學(xué)2.數(shù)理統(tǒng)計(jì)法根據(jù)水文現(xiàn)象的隨機(jī)性，以概率論為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，可以求取長期水文特征值系列的概率分布，從而得出工程規(guī)劃設(shè)計(jì)所需要的設(shè)計(jì)水文特征值。在水文計(jì)算中運(yùn)用廣泛。工程水文學(xué)3.地區(qū)綜合法根據(jù)氣候要素和其它地理要素的地區(qū)性規(guī)律，可以按地區(qū)研究受其影響的某些水文特征值的地區(qū)變化規(guī)律，繪制成等值線或建立地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式，利用它們可以求出資料短缺地區(qū)的水文特征值。工程水文學(xué)第三節(jié)水文學(xué)的發(fā)展水文學(xué)的發(fā)展，就是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水工程發(fā)展的需要，從萌芽到成熟、由經(jīng)驗(yàn)到理論逐步發(fā)展起來的。今后的發(fā)展仍將遵循這一規(guī)律更快地向前發(fā)展，以滿足社會(huì)繼續(xù)發(fā)展的需求。水文學(xué)的發(fā)展，大體可分為以下幾個(gè)階段：工程水文學(xué)一、萌芽時(shí)期（1400年以前）

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。工程水文學(xué)二、奠基時(shí)期（1400～1900年）

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)。工程水文學(xué)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。美國1900年J.A.塞登提出著名的塞登定律、1932年L.R.K.謝爾曼提出單位線法、1935年G.T.麥卡錫建立了馬斯京根河道洪水演算法，1924年H.A.福斯特完整地建立了P-Ⅲ水文頻率曲線計(jì)算方法等等，這一時(shí)期我國則比較落后。工程水文學(xué)四、現(xiàn)代水文學(xué)時(shí)期