水文與水資源教材

PAGE1PAGE2《水文與水資源學(xué)》知識(shí)點(diǎn)Ch01緒論1水文&水資源水文——泛指自然界中水的分布、運(yùn)動(dòng)和變化規(guī)律以及與環(huán)境的相互作用水資源——廣義上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)值的水狹義上指在一定經(jīng)濟(jì)技術(shù)下，人類可以直接利用的淡水水文與水資源的基本特征時(shí)程變化的必然性（周期性）和偶然性（隨機(jī)性）地區(qū)的相似性與特殊性水資源的循環(huán)性、有限性及不均一性（4）利用的多樣性--農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活，發(fā)電、水運(yùn)、水產(chǎn)、旅游和環(huán)境改造等2水文學(xué)&水資源學(xué)水文學(xué)——是研究地球上水的分布、運(yùn)動(dòng)、變化規(guī)律及其與環(huán)境相互作用的一門學(xué)科。水文學(xué)研究方法——水文試驗(yàn)/數(shù)理統(tǒng)計(jì)/物理與數(shù)學(xué)模型水資源學(xué)——是研究地球水資源的形成、分布和演變規(guī)律，以及應(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)境問題的一門科學(xué)（中國資源科學(xué)百科全書.水資源）。其核心是淡水供應(yīng)與利用。水資源學(xué)研究方法——經(jīng)濟(jì)學(xué)/人文方法滲透水文學(xué)與水資源學(xué)的關(guān)系水文學(xué)與水資源學(xué)相互交融。水文學(xué)是水資源學(xué)的基礎(chǔ)，側(cè)重研究水的分布和變化規(guī)律。水資源學(xué)是水文學(xué)研究對(duì)象的拓展，側(cè)重研究水的供應(yīng)與利用3水文與水資源學(xué)的研究對(duì)象、任務(wù)與內(nèi)容任務(wù)：全面深入了解水資源形成、分布特征、開發(fā)利用狀況，并系統(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)。內(nèi)容：地表水和地下水的分布變化規(guī)律及計(jì)算評(píng)價(jià)的方法；天然水的水質(zhì)及其形成變化；水質(zhì)評(píng)價(jià)和水資源保護(hù)的基本方法；水資源管理等。4水文學(xué)的發(fā)展水文學(xué)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力——人類社會(huì)發(fā)展需要（認(rèn)識(shí)水、了解水以達(dá)到興利避害和興利除害的需求目的。）水文學(xué)的發(fā)展可歸納為四個(gè)階段萌芽階段（公元16世紀(jì)末前）奠基階段（公元17世紀(jì)~19世紀(jì)末）工程水文學(xué)興起階段（20世紀(jì)初—20世紀(jì)50年代）現(xiàn)代水文學(xué)階段（20世紀(jì)60年代至今）5水資源現(xiàn)狀我國水資源特征空間分布不均（空間分布極不平衡，與人口和耕地的分布不相適應(yīng)）時(shí)間分布不均（年際變化不穩(wěn)定、年內(nèi)變化大）中國水環(huán)境面臨的三個(gè)嚴(yán)重問題水資源虧缺、洪澇災(zāi)害、水體污染世界水資源概況水資源分布不均、供需矛盾尖銳（人口的增加，現(xiàn)代化水平的提高，氣候的變化）、水資源污染嚴(yán)重Ch02水循環(huán)及其要素1水分循環(huán)水圈——各種水體共同組成了一個(gè)連續(xù)而不規(guī)則的圍繞地球表層的水殼水分循環(huán)定義——地球表面的水體在太陽輻射作用下通過蒸發(fā)上升至空中，然后被氣流輸送到各地，水汽在上升和輸送過程中遇冷凝結(jié)以降雨的形式回到地面或水體上，再以河流或地下水的形式匯入海洋，水分這樣往復(fù)不斷地轉(zhuǎn)移交替的現(xiàn)象叫做水分循環(huán)水分循環(huán)內(nèi)外因內(nèi)因：水的氣、液、固三態(tài)變化外因（動(dòng)力條件）：太陽輻射、地球引力（重力）水分循環(huán)基本環(huán)節(jié)水分循環(huán)類型大循環(huán)（外循環(huán)）：海陸間的水分循環(huán)過程。小循環(huán)（內(nèi)循環(huán)）：海洋與大氣之間或陸地與大氣之間的水分循環(huán)過程。

水分循環(huán)周期水分循環(huán)周期決定淡水補(bǔ)充量、水體自凈能力！更新周期較快的大氣水和河流水成為人們主要的淡水來源影響水循環(huán)的因素氣候因素：濕度、溫度、風(fēng)速、風(fēng)向等/（最主要因素）下墊面因素：地理位置、地形、地表覆蓋等/影響蒸發(fā)和徑流人為因素：通過改變下墊面性質(zhì)、形狀來影響水分循環(huán)/調(diào)節(jié)徑流、加大蒸發(fā)、增加降水等（改變小循環(huán)）水循環(huán)的作用和意義實(shí)現(xiàn)物質(zhì)遷移和轉(zhuǎn)化促進(jìn)能量流動(dòng)和交換直接影響地球的氣候和生態(tài)形成和更新淡水資源成為塑造地表形態(tài)的重要?jiǎng)恿χ皇堑厍蛏习l(fā)生洪、澇、旱災(zāi)害的根本原因2水量平衡水量平衡原理——根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在水分循環(huán)過程中，對(duì)于任一區(qū)域在任一時(shí)段內(nèi)收入水量和支出水量之間的差額，必等于該區(qū)域在該時(shí)段內(nèi)的蓄水變化量。水量平衡的基本形式水量平衡必須具備：1)給定時(shí)段；2)給定區(qū)域；3)水分收入、支出和變化列水量平衡方程需要注意時(shí)段：長、短時(shí)間尺度區(qū)域：全球、海洋、陸地、流域、森林、草原、農(nóng)田、湖泊、水庫、地塊等?？臻g尺度人為：輸入或輸出水分（開采、回注、灌溉、排水、蓄阻…）單位：各要素的單位常用平均水深非閉合流域——地面分水線與地下分水線不完全重合的流域，即地面集水區(qū)和地下集水區(qū)不相重合閉合流域——地面分水線與地下分水線完全重合的流域，即地面集水區(qū)和地下集水區(qū)重合多年平均徑流系數(shù)和多年平均蒸發(fā)系數(shù)非閉合流域水量平衡方程閉合流域水量平衡方程全球陸地水量平衡方程輸入:陸地上空的降水P輸出:陸地輸出的徑流R、陸面的蒸散發(fā)E全球海洋水量平衡方程輸入:海洋上空的降水P來自大陸的徑流R輸出:海洋的蒸發(fā)E全球多年平均的水量平衡方程3河流與流域河流——指在重力的作用下，沿著陸地表面上的線形凹地流動(dòng)，并匯集于各級(jí)河槽上的水流，是一種天然水道河流組成要素——水流、容納水流的河槽（河床）干流——直接流入海洋或湖泊的河流。支流——匯入干流的河流（一級(jí)支流、二級(jí)支流…）外流河——流入海洋的河流內(nèi)流河——流入內(nèi)陸湖泊或消失于沙漠中的河流河流的分段特征（劃分依據(jù)：流經(jīng)地區(qū)的地形、地質(zhì)特征及其所引起的水動(dòng)力特性）河源是河流開始的地方（溪澗、泉水、湖泊、沼澤、冰川、平原等）。特點(diǎn)：1）坡降陡，流速大，強(qiáng)烈侵蝕。2）河道狹窄，多瀑布，水流湍急，有巨大石塊。3）自然條件嚴(yán)酷，生態(tài)環(huán)境脆弱，應(yīng)以保護(hù)為主。上游連著河源，峽谷地形（多高山、兩岸陡峻）。持點(diǎn)：1）坡降大，流量小，流速大，沖刷為主。2）河槽多為基巖或礫石，多淺灘、急流和瀑布。3）水利資源&水土保持。中游從高原進(jìn)入丘陵區(qū)的河道。特點(diǎn)：1）河面加寬，坡降較上游緩，河道彎曲。2）流速小，流量加大，沖刷與淤積平衡。3）河槽多為粗砂，有灘地，河床較穩(wěn)定。4）加強(qiáng)水土保持。下游位于河流的最下一段，進(jìn)入平原的河道。特點(diǎn)：1）坡降極緩，河槽寬淺，河曲發(fā)育。2）流速慢，淤積占優(yōu)勢。3）多淺灘沙洲，河槽多為細(xì)沙或淤泥。4）易發(fā)生洪澇災(zāi)害，可大力發(fā)展航運(yùn)、養(yǎng)殖等河口是河流的終點(diǎn)，也是流人海洋、湖泊或其他河流的出口處。特點(diǎn)：常有大量泥沙淤積，形成多汊的河口和三角洲地形。水系及其幾何特征樹枝狀水系特點(diǎn)：支流較多，干支流及支流之間呈銳角相交，排列如樹枝狀。主要發(fā)育在：地殼較穩(wěn)定、巖性較均一的緩傾斜巖層分布地區(qū)。例子：中國的長江、珠江和遼河，北美的密西西比河、南美的亞馬遜河等扇形水系特點(diǎn)：各支流較集中地匯于干流，流域呈扇形。水情：降雨時(shí)，各支流的洪水幾乎同時(shí)到達(dá)流域出口處，很容易發(fā)生危害性洪水例子：新安江支流的練江水系羽狀水系特點(diǎn)：干流較長，支流從左右岸相間呈羽毛狀匯入干流。水情：由于干流較長，各支流到達(dá)干流出口的時(shí)間有先有后，河網(wǎng)匯流時(shí)間較長，調(diào)蓄作用大，洪水過程線較平緩。例子：灤河水系、太湖水系平行水系特點(diǎn)：近似平行的支流匯入干流。水情：洪水狀況與暴雨中心的走向、分布關(guān)系密切。1）流域內(nèi)降雨均勻，各支流的洪水同時(shí)匯入干流；2）當(dāng)暴雨中心由上游向下游移動(dòng)時(shí)，易造成大洪水，反之則比較平緩。例子：淮河蚌埠以上地區(qū)的水系環(huán)形水系放射狀水系——河流在穹窿山地或火山地區(qū)，從高處順坡流向四周低地，呈放射狀（或輻散)分布。輻合狀水系——河流由四周山嶺或高地向中心低洼地匯集，多發(fā)育在盆地中，如中國新疆的塔里木水系交織狀或網(wǎng)狀水系特點(diǎn)：交錯(cuò)排列，猶如網(wǎng)狀例子：河漫灘和三角洲上的水系混合狀水系是指由兩種以上的水系復(fù)合而成的水系。例子：長江在金沙江近似于平行排列，宜賓以下為羽毛狀排列河長——從河口到河源，沿河道溪線量得的距離為河長（溪線是指河槽中各斷面最低點(diǎn)的連線）河長是確定單位河長的落差、匯流時(shí)間和流量的重要參數(shù)河網(wǎng)密度——指流域內(nèi)單位面積的干、支流總長度，單位是km/km2。河網(wǎng)密度＝干、支流總長度/流域面積河網(wǎng)密度是流域徑流發(fā)展的標(biāo)志之一河網(wǎng)密度是表示一個(gè)地區(qū)河網(wǎng)的疏密程度和集流條件，能綜合反映一個(gè)地區(qū)的地理?xiàng)l件河網(wǎng)密度越大——流域被洪水切割程度越大，徑流匯集越快；河網(wǎng)密度越小——徑流匯集慢，流域排水不暢。河流的彎曲系數(shù)——指某河流的實(shí)際長度與河流直線長度之比。特點(diǎn)：彎曲系數(shù)越大，表明河流越彎曲，徑流排放相對(duì)較慢，對(duì)本區(qū)域的航運(yùn)及排洪不利。河道級(jí)別在水系中位于水系網(wǎng)頂端不再分支的河道稱為一級(jí)河道；兩條一級(jí)河道匯合而成的河道稱作二級(jí)河道；…直到把該水系的全部河道劃分完畢。級(jí)序分叉比Rb越大，流域越狹長。Rb可以反映流域形狀河流的斷面形態(tài)（縱斷面、橫斷面）縱斷面：是指沿河流中線或溪線的剖面，即河底高程沿河長的變化情況橫斷面：是指垂直于流向的斷面，兩邊以河岸為界，下面以河床為界，上面以水面線為界。河流的比降（縱比降、橫比降）縱比降：指河段高程落差與相應(yīng)河段長之比（單位河長的落差）橫比降：河流表面橫向水面的傾斜分水嶺（線）當(dāng)?shù)匦蜗騼蓚?cè)傾斜，使雨水分別匯集到兩條河流中去，起著分水作用的山脊為分水嶺（地下水分水嶺不是這樣定義的）。它可以是劃分相鄰流域的山嶺或河間高地，也可能是高原、平原、或湖泊。分水嶺最高點(diǎn)的連線稱為分水線。流域河流出口斷面以上匯集地表水和地下水的區(qū)域，即分水嶺包圍的區(qū)域(特征：不同尺度、嵌套)。流域的幾何特征：流域面積——流域分水嶺和出口斷面所包圍的面積（單位為km2）其它因素相同時(shí)，流域面積越大，則1）流域的流量越大2）流域的調(diào)節(jié)作用越大→徑流變化小，洪水過程線平緩。流域長度(L)——流域長度為河源到河口幾何中心的長度，單位為km。（若流域左右岸對(duì)稱的可用干流長度代替；若不對(duì)稱的取流域幾何長度。）流域平均寬度(B)——流域面積與流域長度的比值。特點(diǎn)：1）寬度大，流域接近圓形，水的流程短，徑流易集中，洪峰流量較大。2）寬度小，流域比較狹長，水的流程長、徑流不易集中，洪峰流量較小流域的形狀系數(shù)(Ke)——流域分水線的實(shí)際長度與流域同面積圓的周長之比，當(dāng)流域概化為矩形時(shí)特點(diǎn)：（1）Ke值接近于1時(shí)，說明流域的形狀接近于圓形,這樣的流域易造成大的洪水；（2）Ke值也越小，說明流域形狀與圓的形狀相差越大，越狹長，徑流變化越平緩流域的不對(duì)稱系數(shù)(Ka)——表示流域左右岸面積分布的不對(duì)稱程度（左右岸面積之差與左右岸面積之和的比值）。特點(diǎn)：當(dāng)Ka愈大時(shí)，流域愈不對(duì)稱，左、右流域面積內(nèi)的來水愈不均勻，徑流不易集中，調(diào)節(jié)作用大流域的地形特征：流域平均高度——指流域范圍內(nèi)地表平均高程流域平均坡度——影響坡地匯流過程的主要因素，在小流域洪水匯流計(jì)算時(shí)，是一個(gè)重要參數(shù)流域自然地理特征：地理位置——決定了流域的氣候特征，反映了水文現(xiàn)象的區(qū)域性特點(diǎn)。以流域中心或流域邊界的地理坐標(biāo)的經(jīng)緯度來表示。說明離海洋的距離以及與其他較大山脈的相對(duì)位置。影響水汽的輸送和降雨量的大小。東西方向較長的流域，流域上各處的水文特征，有較大程度的相似性（同緯度地區(qū)氣候較一致）地形特征——是決定河流水情（水量、匯流速度、匯流時(shí)間、流量過程線形狀）的重要因素之一，亦即流域地形特征反映了流域產(chǎn)流和匯流的條件。包括：平均海拔高度、平均坡度、坡降、坡向等。氣候條件——是河流形成和發(fā)展的主要影響因素，決定流域水文特征的重要因素。降水量的大小及分布，直接影響徑流的多少，蒸發(fā)量對(duì)年月徑流量也有重大影響。氣溫、濕度、風(fēng)速、氣壓、風(fēng)速等主要通過影響降水和蒸發(fā)而對(duì)徑流產(chǎn)生間接影響。流域的影響因素流域自然地理特征是影響水文現(xiàn)象的主要因素包括：地理位置、地形特征、氣候條件、土壤、巖石性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造、植被、水系、人類活動(dòng)4降水及其特征降水定義——大氣中的水以液態(tài)或固態(tài)的形式到達(dá)地面的現(xiàn)象。降水類型：按降水性質(zhì)連續(xù)性降水：歷時(shí)較長，強(qiáng)度變化小，降水面積較大。陣性降水：歷時(shí)較短，強(qiáng)度大，降水范圍小且分布不均。間歇性降水：強(qiáng)度較弱，伴有一定時(shí)間的斷續(xù)現(xiàn)象。毛毛狀降水：強(qiáng)度很小、落在水面無波紋、落在地面無濕斑按降水強(qiáng)度降水強(qiáng)度（雨強(qiáng)）：單位時(shí)間的降雨量小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨，小雪、中雪、大雪按降水形態(tài)雨：自空中降落至地面的液體水滴。雪：從云層中降落至地面的固態(tài)水。霰：從云層中降落至地面的白色不透明的細(xì)小球狀晶體（直徑2~5mm），落地后會(huì)反跳，常見于降雪之前。雹：由透明和不透明的冰層相間組成的固體降水，呈球形，常降自積雨云。按降水成因(1)氣旋雨(cyclonicprecipitation)--氣旋或低氣壓過境而產(chǎn)生的降雨非鋒面雨：氣旋中水平氣流向低氣壓區(qū)輻合而引起的氣流上升所致特點(diǎn)：天氣劇烈變化，水平向幾百公里--三四千公里是人們最關(guān)心和最早研究的天氣系統(tǒng)。鋒面雨：冷暖氣團(tuán)相遇而形成的降雨冷鋒雨：冷氣團(tuán)向暖氣團(tuán)推進(jìn)，契入暖氣團(tuán)下方，暖氣團(tuán)沿鋒面爬升，冷卻凝結(jié)成雨。冷鋒面較陡，降水強(qiáng)度大，歷時(shí)短，雨區(qū)小，降雨多在鋒后。暖鋒雨：暖氣團(tuán)向冷氣團(tuán)移動(dòng)，暖氣團(tuán)沿鋒面在冷氣團(tuán)上滑行，成云致雨。暖鋒面較平緩，雨強(qiáng)小，歷時(shí)長，雨區(qū)大，降雨多在鋒前。對(duì)流雨(convectiveprecipitation)：冷暖空氣上下對(duì)流形成的降雨。地形雨(orographicprecipitation)：由于受地形的抬升，濕暖空氣團(tuán)爬升后冷卻形成降雨。臺(tái)風(fēng)雨（熱帶風(fēng)暴）：臺(tái)風(fēng)（產(chǎn)生于熱帶洋面上的一種強(qiáng)烈的熱帶氣旋）過境形成的降雨，即臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)將大量的濕熱空氣帶到大陸，造成狂風(fēng)暴雨。特點(diǎn)：雨強(qiáng)大、雨量大，易造成大的洪水災(zāi)害降水的基本要素：降水量——是指一定時(shí)段內(nèi)降落在某一面積上的總水量(mm)。（次、日、月、年/最大、最小、平均)降水歷時(shí)——是指一場降水從開始到結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)間，一般以小時(shí)、分表示。降水時(shí)間——是指對(duì)應(yīng)于某一降水量的時(shí)間長。一般是人為劃定的，如“一日最大降水量”的“一日”即為降水時(shí)間區(qū)別：降水歷時(shí)內(nèi)的降雨一定是連續(xù)的，而降水時(shí)間內(nèi)的降水不一定連續(xù)降水強(qiáng)度——是指單位時(shí)間內(nèi)的降水量（簡稱雨強(qiáng)），單位為mm/h，mm/min降水面積——是指某次降水所籠罩的水平面積，單位為km2為了充分反映降水隨時(shí)間的變化規(guī)律和空間分部規(guī)律，常用降水過程線（降水量隨時(shí)間的變化曲線）、降水累計(jì)曲線（反映降水隨時(shí)間變化的規(guī)律）、降水強(qiáng)度歷時(shí)曲線（反映降水強(qiáng)度隨降水歷時(shí)的變化曲線）、等降水量線（區(qū)域內(nèi)降水的空間分布與變化規(guī)律）、降水特性綜合曲線表示降水的特性。影響降水的因素：地理位置（低緯&高緯、沿海&內(nèi)陸）地形（山脈迫使氣流抬升（坡度、氣流通道））氣旋、臺(tái)風(fēng)路徑（梅雨、暴雨；長江流域、淮河流域、華北、東南沿海）森林（蒸發(fā)散→林區(qū)空氣濕度→內(nèi)陸水分的小循環(huán)）水面（蒸發(fā)散→水分的內(nèi)陸循環(huán)）人類活動(dòng)（改變下墊面（地形、植被、土壤、地質(zhì)、湖泊率與沼澤率）→水分循環(huán)（次數(shù)、蒸發(fā)散、降水））我國降水特征：地理特征（空間分布不均）；時(shí)間特征（年內(nèi)分配不均、年際變化大）降水觀測：是水文觀測的主要內(nèi)容，降水量的精確測定是水文計(jì)算、水文模型研究、洪水預(yù)測預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)?？諘绲亟涤炅康臏y定：標(biāo)準(zhǔn)雨量筒、虹吸式自計(jì)雨量計(jì)、翻斗式自計(jì)雨量計(jì)。大范圍降水的測定：雷達(dá)測雨、衛(wèi)星遙感測雨。平均降水量的計(jì)算（點(diǎn)降水量→流域面降水量）見PPT5蒸發(fā)散蒸發(fā)散定義——液態(tài)水或固態(tài)水表面水分子的能量足以超過分子間的吸力時(shí)，水分子不斷地從水體表面逸出的現(xiàn)象水面蒸發(fā)散過程——太陽輻射等能量的作用→水分子的運(yùn)動(dòng)加快→動(dòng)能增加→突破水面而躍人空中（蒸發(fā)散）→水溫降低；水面水分子的吸力作用→空氣中能量較低的水分凝結(jié)重新返回水體。水面蒸發(fā)的測定器測法：用一定口徑的蒸發(fā)散器測一定時(shí)間間隔內(nèi)的失水層厚度（ｍｍ），即水面蒸發(fā)散量?60蒸散發(fā)器：測針或水位計(jì)日蒸發(fā)散量＝前日水深＋降水量－測量時(shí)水深?20蒸發(fā)散器：前一天的20:00用量杯量20mm清水（原量）注入，24h后用雨量杯測剩余的水量（余量）。日蒸發(fā)散量＝原量＋降水量－余量土壤蒸發(fā)散及其過程根據(jù)土壤中水分含量（土壤供水能力）的高低，可將土壤蒸發(fā)散劃分為：穩(wěn)定蒸發(fā)散、蒸發(fā)散速率下降、蒸發(fā)散速率極緩慢3個(gè)階段。①穩(wěn)定蒸發(fā)散階段土壤含水量：大于田間持水量（土壤十分濕潤）水分類型：重力水，毛細(xì)管水（毛細(xì)管連通）水分運(yùn)動(dòng)：毛細(xì)管作用，下層土壤水分向上補(bǔ)充（毛細(xì)管水）蒸發(fā)散：可達(dá)到充分供水條件下的最大蒸發(fā)散速度，速率僅取決于近地面的氣象條件②蒸發(fā)散速率下降階段第一階段的蒸發(fā)——土壤水分含量逐漸降低土壤含水量：小于田間持水量，大于毛細(xì)管斷裂水量（萎蔫含水量）水分運(yùn)動(dòng)：由于毛細(xì)管連通狀態(tài)逐漸遭到破壞，部分毛細(xì)管斷裂，上升到土壤表層的毛細(xì)管水逐漸減少蒸發(fā)散：供水不足，表層土壤逐漸干化，蒸發(fā)散強(qiáng)度逐漸降低，主要取決于土壤含水量，氣象因素居于次位③蒸發(fā)散速率極緩慢階段土壤含水量：小于毛細(xì)管斷裂含水量（萎蔫含水量）水分運(yùn)動(dòng)：水分以薄膜水或氣態(tài)水的形式向土表移動(dòng)，然后通過擴(kuò)散作用從土表的干涸層進(jìn)入大氣蒸發(fā)散：在較深的土層中進(jìn)行，速度極緩慢，受氣象因素和土壤含水量的影響都很小土壤蒸發(fā)取決于兩個(gè)條件——土壤蒸發(fā)散能力和土壤供水條件土壤蒸發(fā)的影響因素（1）土壤含水量（關(guān)鍵因素）土壤含水量是決定土壤蒸發(fā)散供水量的重要因素。土壤含水量>田間持水量時(shí)，土壤的供水能力最大，相應(yīng)的土壤蒸發(fā)能力也最大（基本上能夠達(dá)到自由水面的蒸發(fā)速度）。田間持水量>土壤含水量>毛管斷裂含水量時(shí)，土壤蒸發(fā)散隨土壤含水量的降低而逐漸減小。毛管斷裂含水量>土壤含水量時(shí)，土壤的蒸發(fā)散速度很小。（2）地下水位通過影響地下水面以上土層含水量的分布來影響。地下水埋藏較淺，如果小于水在毛細(xì)管中的上升高度，地下水在毛細(xì)管作用下可源源不斷地上升到地表，使土壤蒸發(fā)散持續(xù)穩(wěn)定。地下水埋藏較深，地下水在毛細(xì)管作用下難以到達(dá)土表，對(duì)土壤蒸發(fā)散的作用較?。?）土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)決定了土壤孔隙的多少和分布特性，從而影響土壤的持水能力和輸水能力。砂土和有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤－－毛細(xì)管多數(shù)被割斷，水分不易上升，土壤蒸發(fā)散較小。（鋤地能減少土壤蒸發(fā)）無團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的細(xì)質(zhì)土－－毛細(xì)管作用旺盛，土壤蒸發(fā)散強(qiáng)烈。（4）土壤顏色主要影響吸收熱量和土表的反射率，即影響土壤表面吸收太陽輻射的量。一般情況下顏色越深，溫度升高越快，蒸發(fā)散量也越大。（5）土壤表面特征通過影響風(fēng)速、地表吸收的太陽輻射、地面溫度等因素產(chǎn)生影響。地表有植物覆蓋的土壤蒸發(fā)要小于裸露地；粗糙地表的蒸發(fā)量要大于平滑地面；坡向不同，地表吸收的太陽輻射不同，地表溫度不同。因此，陽坡土壤蒸發(fā)明顯大于陰坡。（6）植物使土壤不易受熱，降低地面風(fēng)速，土壤的蒸發(fā)散小。土壤蒸發(fā)散的測定土壤蒸發(fā)散器：通過直接稱重或靜水浮力稱重的方法測出土體的重量變化，進(jìn)而計(jì)算土壤蒸發(fā)散量。適用于單點(diǎn)測定。大型蒸滲儀：基于水量平衡原理。適于較長時(shí)段的測定。植物蒸發(fā)散——指植物在生長期內(nèi)，水分從葉面和枝干進(jìn)入大氣的過程。影響植物蒸發(fā)散的因素（1）植物的生理?xiàng)l件主要指植物的種類和生長階段在生理上的差別。例如，不同的植物，其葉片的大小、質(zhì)地、特別是氣孔的分布、數(shù)目及形狀有很大的差別。（2）氣候因素與影響水面蒸發(fā)和土壤蒸發(fā)的相同，主要是溫度、濕度、日照和風(fēng)速。對(duì)植物來講，更為重要的是溫度和光照。（3）土壤水分當(dāng)可用土壤水分有限時(shí)，植物類型就變?yōu)榭刂粕l(fā)的重要因素。例如，當(dāng)土壤干透，淺根樹種得不到水而枯萎，深根樹種則繼續(xù)散發(fā)直到較深層土壤水分減少到調(diào)萎含水量為止。蒸發(fā)散的計(jì)算方法熱量平衡—波文比法（EBBR法）根據(jù)能量不滅定律，森林林冠層接受的能量等于支出的能量。能量平衡方程為：Penman-Monteith方程Penman公式最早用于計(jì)算水面蒸發(fā)。Monteith在Penman公式的基礎(chǔ)上引入了冠層阻力的概念后，即可計(jì)算林冠的蒸發(fā)散。Thornthwaite公式該公式用于計(jì)算蒸散潛力，即最大蒸散量。Makkink公式該公式計(jì)算草地蒸散發(fā)。Priestley-Taylor公式Priestley-Taylor公式供水充分條件下的草地蒸發(fā)散。Morton公式用氣候資料計(jì)算地區(qū)的實(shí)際蒸散Ture公式計(jì)算年蒸散量。6下滲下滲——水分通過土壤表面垂直向下進(jìn)入土壤和地下的運(yùn)動(dòng)過程，又稱入滲，通常用下滲（速）率表示下滲能力——地面供水充分時(shí)的土壤穩(wěn)定下滲速率。下滲率——單位時(shí)間內(nèi)單位面積上進(jìn)入土壤或巖石中的水量（mm/h，mm/min），也叫下滲強(qiáng)度下滲的物理過程水分的下滲是在分子力、毛管力和重力的綜合作用下進(jìn)行的，其下滲過程就是這三種力的平衡過程。整個(gè)下滲過程按照作用力組合變化和水分運(yùn)動(dòng)特征，可以劃分為：滲潤階段土壤較干燥，分子力很大（10000個(gè)大氣壓）。落在干燥土面上的雨水，在分子力作用下很快被吸附在土粒周圍，形成吸濕水，進(jìn)而形成薄膜水。入滲繼續(xù)，薄膜厚度增大，分子力迅速衰減至消失（分子力與距離平方成反比）。當(dāng)土壤含水量達(dá)到分子力所能維持的最大量時(shí)（滿足了吸濕水需要），此階段結(jié)束。滲漏階段毛管力和重力的共同作用下滲水分在土壤空隙中作不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)；逐步充填毛管孔隙（細(xì)小的連通孔隙）和非毛管孔隙；最后使表層土達(dá)到飽和含水狀態(tài)。滲透階段毛管力消失了，只剩下重力作用。水分繼續(xù)向深層運(yùn)動(dòng)，下滲速率基本達(dá)到穩(wěn)定。水分在重力作用下向下運(yùn)動(dòng)，即滲透下滲過程中土壤含水量的垂直分布（1）飽和層（在土壤表層）在持續(xù)不斷地供水條件下，土壤處于飽和狀態(tài)；（2）過渡帶（在飽和層下方）土壤含水量隨深度的增加急劇減少。（3）水分傳遞帶（在過渡帶下方）厚度隨供水時(shí)間的增長而逐漸增加。含水量為飽和含水量的60％～80％。毛管勢梯度極小，含水量變幅較小，水分傳遞主要是靠重力作用（均質(zhì)土壤的下滲率接近一個(gè)常數(shù)，即達(dá)到穩(wěn)滲）（4）濕潤層（在水分傳遞帶下方）土壤含水量向深層遞減。前緣為下滲鋒面/濕潤鋒（濕土與下層干土間明顯的交接面。濕潤鋒兩邊土壤含水量突變，水分梯度很大。隨著時(shí)間的推移濕潤鋒不斷下移，坡度越來越緩。隨著下滲歷時(shí)的延長，濕潤鋒面向土層深處延伸，直至與地下潛水面上的毛管水上升帶相銜接。土壤水分再分配當(dāng)?shù)乇硗Ｖ构┧偷乇矸e水消耗了以后，水分入滲過程結(jié)束，但土壤剖面中的水分在水勢作用下仍繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，原先飽和層（在土壤表層）中的水分逐漸向下排出，含水量逐漸降低，而原先干燥層（濕潤鋒下方）中的水分逐漸增加，這就是土壤水分的再分配。再分配時(shí)間由土壤水力性質(zhì)決定，持續(xù)幾天或更長時(shí)間再分配的驅(qū)動(dòng)力對(duì)于均質(zhì)土壤：下滲停止后，土壤剖面中的水分在重力勢和基質(zhì)勢梯度的作用下，進(jìn)行再分配（剖面上部的水分不斷向下移動(dòng)，濕潤鋒以下較為干燥的土壤不斷吸收水分，濕潤鋒不斷下移，濕潤帶厚度不斷增加）土壤水的運(yùn)動(dòng)速度（1）土壤水的流動(dòng)速度決定于再分配開始時(shí)上層土壤的濕潤程度和下層土壤的干燥程度(水勢梯度）以及土壤的導(dǎo)水性質(zhì)；（2）再分配速度隨時(shí)間而減小，同時(shí)濕潤鋒的清晰度也越來越小，并逐漸消失，最終趨于均一影響下滲的因素土壤特性的影響、降水特性的影響、植被的影響、地形條件的影響、人類活動(dòng)的影響下滲速率的測定方法測定方法：雙環(huán)（刀）法、圓盤入滲儀法、Guelph入滲儀法7徑流徑流——是指沿地表或地下運(yùn)動(dòng)，匯人河網(wǎng)，向流域河流出口斷面匯集的水流是指沿地表或地下運(yùn)動(dòng)，匯人河網(wǎng)，向流域河流出口斷面匯集的水流徑流分析和計(jì)算中，常用的徑流表示方法：(1)流量Q（Discharge）是指單位時(shí)間通過某一橫斷面的水量（m3/s）。流量過程線：通過某斷面的流量隨時(shí)間的變化過程。(2)徑流總量W（Runoffvolume）T時(shí)段內(nèi)通過河流某一橫斷面的總水量，單位為m3或108m3。在流量過程線上，T時(shí)段內(nèi)的流量過程線以下的面積為該時(shí)段內(nèi)的徑流總量。(3)徑流深R（runoffdepth）將徑流總量平鋪在整個(gè)流域面積上而求得的水層厚度，即流域單位面積上產(chǎn)生的水量，單位為mm。(4)徑流模數(shù)M流域單位時(shí)間單位面積上產(chǎn)生的水量，單位mm/s。(5)徑流系數(shù)（runoffcoefficient）（α）指同一時(shí)段內(nèi)徑流深與降雨深的比值。它反映了流域降水轉(zhuǎn)化為徑流的比率，也綜合反映了流域自然地理因素和人為因素對(duì)降水徑流的影響。α→1，說明降水大部分轉(zhuǎn)化為徑流流。α→0，說明流域內(nèi)降水主要消耗于各種消耗（蒸發(fā)…）(6)模比系數(shù)（K）指某一時(shí)段徑流量與同時(shí)段多年平均經(jīng)流量之比。K>1，徑流量偏豐；K<1，徑流量偏枯。徑流的形成過程：是指由降水開始到水流流經(jīng)流域出口斷面的整個(gè)物理過程。根據(jù)各個(gè)階段的特點(diǎn)，劃分為流域蓄滲（也稱流域產(chǎn)流）、坡地匯流及河網(wǎng)匯流三個(gè)過程。流域蓄滲過程——降水開始時(shí)，除少部分降落在河床上的雨水直接形成河川徑流之外，大部分降水首先要消耗于植物截留、枯枝落葉吸水、下滲、填洼等。（1）植物截留及其相關(guān)概念植物截留——降雨過程中植物枝葉攔蓄（吸附）降水的現(xiàn)象截留過程1）在降雨開始階段，截留量隨降雨量呈正比增加，經(jīng)過一段時(shí)間后，截留量穩(wěn)定在最大截留量。2）截留在枝葉上的雨水部分滴到地面，同時(shí)又有新的雨水補(bǔ)充替代，降雨停止后截留的水分最終耗于蒸發(fā)。截留量——在降雨過程中植物枝葉吸附的雨水量。穿透降雨——在降雨過程中穿過植物枝葉空隙直接到達(dá)地面的降雨。滴下降雨——由枝葉表面滴下到達(dá)地面的降雨。植物截留量的影響因素降水量越大，植物截留量越大；降水強(qiáng)度越強(qiáng)，截留量越小。風(fēng)越大，截留量越小。植被的葉表面積越大，截留量越大。郁閉度越高，整個(gè)林分的截留量越大。（2）枯枝落葉吸水——林內(nèi)降雨（穿透降雨和滴下降雨）到達(dá)地表之前會(huì)遇到枯枝落葉層的阻攔和吸收。（3）下滲——雨水穿過枯枝落葉層到達(dá)土壤表面，當(dāng)?shù)孛嫔杏蟹e水時(shí)水分開始下滲（降雨期間、雨后都可能發(fā)生）（4）填洼——在出現(xiàn)產(chǎn)流的地方，雨水在地表流動(dòng)過程中填滿流路上的洼坑（洼坑積蓄的水量為填洼量）坡地匯流過程——是降雨第二次時(shí)程再分配和各種徑流成分的第一次時(shí)程分配徑流成分的區(qū)別：坡面漫流扣除植物截留、枯枝落葉吸收、填洼、入滲之后，多余降雨（凈降雨）在坡面上以片狀流、細(xì)溝流的形式沿坡面向溪溝流動(dòng)的現(xiàn)象（2）壤中流匯流壤中流主要出現(xiàn)在靠近地面透水性較弱的土層上部，它在臨時(shí)飽和帶內(nèi)的非毛管孔隙中側(cè)向運(yùn)動(dòng)，流速通常比地表徑流慢，但比地下徑流快得多。（3）地下徑流匯流埋藏較深，受地質(zhì)條件的影響。運(yùn)動(dòng)緩慢，變化也慢。對(duì)河流的補(bǔ)給時(shí)間長，補(bǔ)給量穩(wěn)定（是構(gòu)成河川徑流的主要成分，也稱作基流）。地下徑流是否完全通過本流域的出口斷面流出，取決于地質(zhì)構(gòu)造條件。河網(wǎng)匯流過程各種徑流成分沿河網(wǎng)向下游干流出口斷面匯集的過程（時(shí)間：自坡地匯流注入河網(wǎng)開始，直至將最后匯入河網(wǎng)的降水輸送到出口為止）。河槽調(diào)蓄作用當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)，河網(wǎng)通過其水位的上升或下降，使下游的流量、水位不會(huì)發(fā)生急劇變化的現(xiàn)象（使下游斷面的流量過程線變得平緩）河岸調(diào)蓄作用當(dāng)河槽中的水位發(fā)生變化時(shí)，河槽通過補(bǔ)給兩岸的地下水或從兩岸得到地下水補(bǔ)給，使下游的流量和水位不會(huì)發(fā)生急劇變化的現(xiàn)象。徑流的形成過程小結(jié)：產(chǎn)流過程——是降雨的第一次時(shí)程分配和形成徑流的最初環(huán)節(jié)。水分以垂向運(yùn)動(dòng)為主坡地匯流過程——是降雨的第二次時(shí)程再分配和徑流的第一次時(shí)程分配。水分以側(cè)向運(yùn)動(dòng)為主河網(wǎng)匯流——是徑流的第二次時(shí)程再分配和徑流形成的最終環(huán)節(jié)影響徑流的因素流域的氣象因素降水：雨強(qiáng)、雨量、降雨歷時(shí)、時(shí)空分布雨后蒸發(fā)量：影響包氣帶前期含水量流域下墊面因素的影響地理位置（2）地形（3）流域面積（4）流域的形狀（5）地質(zhì)條件和土壤特性（6）植被（7）湖泊和水庫人類活動(dòng)因素的影響8徑流測定水位及其觀測的作用直接為水利、水運(yùn)、防洪、防澇提供具有單獨(dú)使用價(jià)值的資料，如確定堤防、壩高、橋梁、涵洞、公路路面標(biāo)高。為推求其他水文數(shù)據(jù)而提供間接運(yùn)用資料，如水資源計(jì)算，水文預(yù)報(bào)中的上、下游水位相關(guān)法等。

水位——是指河流、湖泊、水庫及海洋、地下水等水體自由水面的高程，以m計(jì)水位特征值——與水利工程有密切關(guān)系的水位值。如最高水位、最低水位、平均水位、警戒水位、防汛水位、相應(yīng)水位——一次水位漲落過程中，上下游水位過程線上相對(duì)應(yīng)（變化趨勢）的特征水位水位過程線——水位隨時(shí)間變化的曲線水位歷時(shí)曲線——水位歷時(shí)是指某斷面上一年中等于和大于某一水位所出現(xiàn)的天數(shù)。水位的觀測水流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)層流：水流中水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)呈直線。紊流：水流中水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)流速的大小和方向隨時(shí)間不斷變化。（占多數(shù)）影響流速分布的因素風(fēng)（風(fēng)向、風(fēng)速)、河槽粗糙率、河底地形、水面比降、水深、冰凍水力學(xué)方法計(jì)算河道中的平均流速河道中的流速分布用流速儀測流速流量：單位時(shí)間內(nèi)流過河流某一橫斷面的水量（m3/s）。河流斷面平均流量的測定和計(jì)算——流速面積法。（1）根據(jù)斷面確定垂線分布；（2）計(jì)算斷面部分面積；（3）測垂線點(diǎn)流速，計(jì)算垂線平均流速；（4）計(jì)算岸邊流速；（5）計(jì)算面積平均流速；（6）計(jì)算整個(gè)斷面流量。Ch03水文統(tǒng)計(jì)1水文現(xiàn)象與隨機(jī)性隨機(jī)現(xiàn)象——事前不可預(yù)言結(jié)果。在相同條件下重復(fù)試驗(yàn)，每次結(jié)果未必相同，或者知道事物的過去但卻不能完全肯定其未來。水文現(xiàn)象——自然現(xiàn)象（確定性&隨機(jī)性）水文變量——降雨量、蒸散發(fā)量、徑流量、水位…水文統(tǒng)計(jì)——將概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)應(yīng)用到水文分析與計(jì)算水文統(tǒng)計(jì)的任務(wù)研究和分析水文隨機(jī)現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)變化規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)對(duì)水文現(xiàn)象未來可能的長期變化作出在概率意義下的定量預(yù)估，以滿足工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營期間的需要水文統(tǒng)計(jì)的基本方法和內(nèi)容根據(jù)已有的資料（樣本），進(jìn)行頻率計(jì)算，推求指定頻率的水文特征值。研究水文現(xiàn)象之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，應(yīng)用這種關(guān)系延長、插補(bǔ)水文特征值和作水文預(yù)報(bào)。

根據(jù)誤差理論，估計(jì)水文計(jì)算中的隨機(jī)誤差范圍2隨機(jī)變量隨機(jī)變量——表示隨機(jī)事件結(jié)果的變量離散型隨機(jī)變量——隨機(jī)變量僅能取區(qū)間內(nèi)某些間斷的離散值。連續(xù)型隨機(jī)變量——隨機(jī)變量可以取區(qū)間內(nèi)的任何數(shù)值隨機(jī)變量是以一定概率來取某一可能值的，即隨機(jī)變量X的取值與其概率存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。3概率分布隨機(jī)變量的概率分布（隨機(jī)變量的分布律）——客觀地表示隨機(jī)變量的可能取值與其對(duì)應(yīng)概率之間的一種關(guān)系隨機(jī)變量X的概率分布函數(shù)F(x)隨機(jī)變量X的概率密度函數(shù)f(x)4分布參數(shù)位置特征參數(shù)平均數(shù)：分布的中心，刻畫集中的特征。中位數(shù)：將概率分布分成兩個(gè)相等部分的數(shù)。眾數(shù)：密度曲線上峰對(duì)應(yīng)的x軸上的值離散特征值標(biāo)準(zhǔn)差變差系數(shù)（Cv）離差系數(shù)Cv值的水文含義（以河流徑流量為例）Cv值大，表示年徑流的年際變化大，容易發(fā)生洪和旱災(zāi)，水利建設(shè)費(fèi)用大。Cv：降水量少的地區(qū)>降水量多的地區(qū)Cv：雨水補(bǔ)給為主>地下水補(bǔ)給為主>冰雪融水補(bǔ)給為主的Cv：流域面積小的>流域面積大的Cv：平原和盆地>相鄰的高山和高原區(qū)在我國，Cv值大致從南向北呈增大趨勢，與降水量變率的分布一致。對(duì)稱特征值：偏態(tài)（差）系數(shù)（Cs）——反映隨機(jī)變量取值在均值兩邊出現(xiàn)頻率的大小，即分布的對(duì)稱性5概率與頻率的區(qū)別經(jīng)驗(yàn)頻率公式經(jīng)驗(yàn)頻率曲線的繪制方法頻率密度圖/概率密度曲線重現(xiàn)期——重現(xiàn)期是指在許多試驗(yàn)里，某一事件重復(fù)出現(xiàn)的時(shí)間間隔的平均數(shù)，即平均的重現(xiàn)間隔期6水文隨機(jī)變量總體分布的線型皮爾遜三型分布曲線利用適線法繪制理論頻率曲線的步驟點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)選定總體分布線型初定參數(shù)據(jù)初定Cv和Cs值進(jìn)行適配選擇采用曲線，求總體參數(shù)的估值Ch04流域產(chǎn)流與匯流1包氣帶和飽水帶包氣帶（或非飽和帶）——地下水面以上，土壤含水量未達(dá)到飽和，固液氣三相共存，水壓力<大氣壓。飽水帶（或飽和帶）——地下水面以下，土壤處于飽和狀態(tài)，固液二相共存，水壓力>大氣壓包氣帶水分狀況2包氣帶對(duì)降雨的再分配作用產(chǎn)流過程——流域中各種徑流成分的生成過程，也是水分垂向運(yùn)動(dòng)中流域下墊面對(duì)降雨的再分配過程對(duì)于產(chǎn)流來說，包氣帶發(fā)揮著“篩子”和“門檻”作用?！昂Y子”作用是指包氣帶總是將地面承受的降雨分離成兩部分：滲入土中、暫留在地面（地面徑流）“門檻”作用：在土層對(duì)降雨量的再分配過程中，田間持水量是控制包氣帶是否有自由重力水的下限。3包氣帶水量平衡方程4霍頓產(chǎn)流霍頓認(rèn)為降雨徑流的產(chǎn)生受控于兩個(gè)條件：降雨強(qiáng)度超過地面下滲能力--“篩子”作用；包氣帶的土壤含水量超過田間持水量--“門檻”作用。它們實(shí)質(zhì)上是指自然界均質(zhì)包氣帶產(chǎn)流的兩種物理?xiàng)l件，即超滲地面產(chǎn)流和地下徑流產(chǎn)生的物理?xiàng)l件。1）超滲地面徑流產(chǎn)生的條件——降雨強(qiáng)度超過地面下滲能力。2）地下水徑流產(chǎn)生的條件。——整個(gè)包氣帶土壤含水量達(dá)到田間持水量以上時(shí)產(chǎn)生自由重力水3）超滲地面產(chǎn)流和地下徑流的組合出現(xiàn)：5山坡水文學(xué)產(chǎn)流多數(shù)情況下包氣帶的巖土結(jié)構(gòu)是非均質(zhì)的。因此，產(chǎn)生了一些新的產(chǎn)流機(jī)制，如壤中徑流與飽和地面徑流的形成機(jī)制，以及回歸流概念。山坡產(chǎn)流過程當(dāng)降雨到達(dá)山坡地面后，首先會(huì)遇到“篩子”作用（決定定山坡徑流形成機(jī)制）。當(dāng)時(shí)，不能被地面吸收的超滲雨成為地面徑流。超滲地面徑流被土壤吸收的那部分降雨可能儲(chǔ)蓄在土壤中，也可能以不同的路徑進(jìn)入河槽…….2）地下水徑流包氣帶深厚、均勻透水—降雨入滲水垂直向下運(yùn)動(dòng)到飽和帶，而后以曲線路徑進(jìn)入鄰近河道。地質(zhì)結(jié)構(gòu)不均勻（存在透水性好的巖石、斷裂系統(tǒng)、地下洞穴）--降雨入滲形成的地下徑流只有小部分貢獻(xiàn)給河流洪水，大不部分則貢獻(xiàn)給兩次暴雨之間的基流。壤中流在淺層處，滲透水遇到一阻水層，則一部分水將改變流向，以較短路徑到達(dá)河槽，對(duì)洪水過程線有重大貢獻(xiàn)?；貧w流（即飽和地面徑流）在山坡的某些部位，垂直和水平滲透可以使土壤飽和。此時(shí)，一部分沿淺層壤中流軌跡運(yùn)動(dòng)的水流將從土壤表層出露，以飽和地面徑流形式達(dá)到河槽，這種飽和地面徑流成分稱作回歸流?；貧w流在暴雨期間可以獲得非常大的流速，對(duì)暴雨洪水過程線有貢獻(xiàn)6四種產(chǎn)流機(jī)制共同規(guī)律水條件（首要條件）超滲地面徑流：降水地下水徑流、壤中徑流、回歸流：下滲水夠的供水強(qiáng)度（>下滲率）超滲地面徑流：雨強(qiáng)>上層土壤下滲率地下徑流：雨強(qiáng)>地下水的下滲率壤中徑流：上層土壤下滲率>下層土壤的下滲率飽和地面徑流：形成壤中流后的雨強(qiáng)>下層土壤下滲率有側(cè)向驅(qū)動(dòng)力存在水力坡度、具有水流歸槽的條件等，如山坡在飽和帶地下徑流：包氣帶以下飽和帶壤中流：包氣帶臨時(shí)飽和帶飽和地面徑流：表層飽和帶產(chǎn)流界面超滲地面徑流：包氣帶上界面（地面）飽和地面徑流：包氣帶上界面（地面）壤中流：包氣帶中地下徑流：包氣帶下界面7產(chǎn)流面積的變化產(chǎn)流區(qū)——在降雨過程中，對(duì)流域河流出口斷面徑流量有貢獻(xiàn)的區(qū)域流域產(chǎn)流面積的變化取決于？流域產(chǎn)流面積的變化取決于降雨特征（階段、雨量、雨強(qiáng)）和下墊面特性（包氣帶厚度、土質(zhì)、土壤含水量等）的空間不均勻性。產(chǎn)流面積變化特征a.降雨開始前，河流由包氣帶較厚的中、下游地區(qū)的地下水補(bǔ)給。b.降雨初期，易產(chǎn)流的地區(qū)（土層淺薄、河溝附近土壤含水量較大、雨強(qiáng)大）先產(chǎn)流，河溝向上游延伸、河網(wǎng)密度增加。c、d.降雨持續(xù)，河網(wǎng)密度和產(chǎn)流面積都在增加，組成流域出口斷面漲洪段不同時(shí)刻的流量。e.雨后，河網(wǎng)密度逐步減小，河流量進(jìn)入消退階段8兩種主要產(chǎn)流方式（模式）1.超滲產(chǎn)流——當(dāng)雨強(qiáng)大于土壤的入滲能力時(shí)，多余的雨水在地表形成地表徑流的一種產(chǎn)流方式2.蓄滿產(chǎn)流——當(dāng)雨強(qiáng)小于地面入滲能力時(shí)，降雨全部滲入土壤中，直至土壤達(dá)到飽和時(shí)多余的水分才在地表形成徑流。3.超滲與蓄滿產(chǎn)流交替型方式--在自然界較普遍存在發(fā)生條件: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，地下水位變幅較大的地區(qū)。9流域匯流過程流域匯流過程——在流域各點(diǎn)產(chǎn)生的凈雨，經(jīng)過坡地和河網(wǎng)匯流到達(dá)流域出口斷面的全部過程。坡地匯流特點(diǎn)徑流的主要貢獻(xiàn)者；無固定路線，水流不穩(wěn)定；路程短、匯流時(shí)間短。河網(wǎng)匯流特點(diǎn)徑流的最終環(huán)節(jié)；有固定路線；路程長、匯流時(shí)間長10匯流歷時(shí)流域匯流時(shí)間τm：流域最遠(yuǎn)點(diǎn)的凈雨到達(dá)出口斷面的歷時(shí)。匯流時(shí)間τ：流域各點(diǎn)形成的凈雨到達(dá)出口斷面的歷時(shí)。平均流域匯流歷時(shí)等流時(shí)線等流時(shí)面積——同一時(shí)刻產(chǎn)生且匯流時(shí)間相同的凈雨覆蓋區(qū)的面積。流域匯流的影響因素1、降水特性的影響暴雨中心接近下游，流量過程線尖瘦。雨強(qiáng)大，流量過程線尖瘦。降雨量大，流量過程線尖瘦。2、地形坡度坡度大，匯流速度快，匯流時(shí)間短，地面徑流的損失量小，流量過程線尖瘦。3、流域形狀扁形流域匯流集中，洪水過程線峰形尖；狹長形流域的匯流時(shí)間較長，徑流過程平緩。4、水力條件暢流條件下，流速快，匯流歷時(shí)短，峰量大，峰形尖瘦。流域匯流計(jì)算：等流時(shí)線法（表格、公式）。等流時(shí)線法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：揭示了徑流形成過程的基本規(guī)律；符合徑流成因分析。缺點(diǎn)：沒有考慮徑流的二次時(shí)程再分配，需要進(jìn)一步分析徑流成分11河川徑流成分分析流量過程線分割：地下徑流→河流的基本流量→基流。Ch07水資源的計(jì)算與評(píng)價(jià)1地下水資源及其基本特征地下水基本概念廣義地下水是指賦存于地面以下巖石空隙中的水，包括包氣帶及飽水帶巖石空隙中的所有液態(tài)水和氣態(tài)水。狹義地下水是指賦存于飽水帶巖石空隙中的液態(tài)水地下水的賦存空間——巖石空隙空隙根據(jù)成因劃分為孔隙（pore）:松散巖石顆粒間的空隙裂隙（fissure）:堅(jiān)硬巖石破裂產(chǎn)生的空隙溶穴（cave）:可溶性巖石被溶蝕后產(chǎn)生的空隙2地下水與空隙的關(guān)系空隙特點(diǎn)孔隙連通良好，分布均勻，在不同方向上，孔隙通道的大小和多少很接近。地下水分布與流動(dòng)都比較均勻。裂隙具有一定的方向性，連通性較差。地下水分布不均勻，水力聯(lián)系差。溶穴空隙大小懸殊且分布極不均勻。地下水分布與流動(dòng)通常極不均勻。結(jié)合水——引力大于水分子自身重力的那部分水。它束縛于固相表面，不能在自身重力影響下運(yùn)動(dòng)重力水——遠(yuǎn)離固相表面，水分子受固相表面吸引力的影響極其微弱，主要受重力影響毛細(xì)水——毛細(xì)管中的水稱作毛細(xì)水3與地下水的儲(chǔ)容及運(yùn)移有關(guān)的巖石性質(zhì)容水度——指巖石完全飽水時(shí)所能容納的水的體積與巖石總體積的比值。給水度——飽和巖土單位體積所釋放的水的體積持水度——飽和巖土釋水后單位體積內(nèi)保持的水量孔隙度、與給水度、持水度關(guān)系透水性——是指巖石透水的能力，用滲透系數(shù)（K）表征。孔隙直徑愈小,透水性就愈差。孔隙通道愈彎曲，透水性就愈差4埋藏條件和巖層介質(zhì)地下水埋藏條件分帶巖層介質(zhì)的水文地質(zhì)分類：強(qiáng)透水層：K很大（砂層K=10－200m/d）弱透水層：K很小（粘土、頁巖K=0.01－1.0m/d）含水層：飽含水的透水層隔水層：新鮮致密結(jié)晶巖（相對(duì)意義）5地下水類型按含水介質(zhì)（空隙）類型，地下水分為孔隙水、裂隙水和巖溶水，按埋藏條件分為包氣帶水（包括土壤水和上層滯水）、潛水和承壓水。上層滯水——當(dāng)包氣帶存在局部隔水層(弱透水層)時(shí)，局部隔水層(弱透水層)上會(huì)積聚具有自由水面的重力水，為上層滯水。特征：季節(jié)性；易受污染；可以轉(zhuǎn)化為潛水或承壓水。潛水：包氣帶以下、第一個(gè)隔水層以上有自由水面的地下水。潛水面：地下的第一個(gè)自由水面。潛水埋深：潛水面上任意一點(diǎn)到地面的距離。潛水位：潛水面上任意一點(diǎn)到基準(zhǔn)面的距離。基本特征：（1）上部不存在完整的隔水或弱透水頂板，與包氣帶直接連通，埋藏淺，具有自由水面，因此與大氣、地表水密切聯(lián)系；（2）積極參與水循環(huán)；（3）潛水面的高低很容易受到地形、氣象、水文因素的影響；（4）容易受到污染。承壓水——兩個(gè)隔水層或弱透水層之間的飽和含水層的水承壓的含義:(1)含水層上下被頂板、底板封閉；(2)地下水測壓水位高于頂板。承壓水的特征：（1）埋藏深;（2）與大氣、地表水聯(lián)系差;（3）水循環(huán)緩慢；（4）不易污染。(5)當(dāng)測壓水位高于頂板時(shí)，可能出現(xiàn)自流區(qū)；(6)接受其它水體補(bǔ)給的條件：其它水體的水位大于承壓含水層測壓水位，而且具有聯(lián)系其它水體的通道6重力水運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律達(dá)西定律通過飽和土體斷面的流量Q與斷面面積ω和水力梯度I成正比虛擬水流（稱作滲流）滲流場——滲流所占據(jù)的空間區(qū)域，包括空隙和巖石顆粒所占的全部空間。流網(wǎng)——由一系列等水頭線與流線組成的網(wǎng)格7地下水的補(bǔ)給與排泄地下水補(bǔ)給——含水層或含水系統(tǒng)從外界獲得水量的過程補(bǔ)給過程的變化——水量、勢能、鹽分、熱量、理化性質(zhì)等發(fā)生變化研究補(bǔ)給的內(nèi)容——補(bǔ)給來源、補(bǔ)給條件與補(bǔ)給量補(bǔ)給來源——大氣降水、地表水、凝結(jié)水，其它含水層或含水系統(tǒng)的水、人類的相關(guān)補(bǔ)給（灌溉回歸水、水庫滲漏水、專門性的人工補(bǔ)給）大氣降水入滲機(jī)制—松散沉積物①活塞式入滲水的濕鋒面整體向下推進(jìn)，猶如活塞運(yùn)移的入滲方式。②捷徑式由于孔隙大小的差異，當(dāng)降水強(qiáng)度較大，入滲水將沿著滲透性良好的大孔隙通道優(yōu)先下滲，同時(shí)向下滲通道周圍擴(kuò)散。在接受連續(xù)入滲補(bǔ)給后，大通道的入滲水將優(yōu)先到達(dá)地下水面影響大氣降水入滲補(bǔ)給地下水的因素①降水特征間歇小雨只濕潤土壤表層而經(jīng)由蒸發(fā)及蒸騰返回大氣，不構(gòu)成地下水的有效補(bǔ)給。集中暴雨降水強(qiáng)度超過地面入滲能力而部分轉(zhuǎn)化為地表徑流，入滲系數(shù)偏低。連綿細(xì)雨不超過地面入滲速率，最有利于地下水的補(bǔ)給②降水量和包氣帶厚度降水的一部分首先補(bǔ)足包氣帶的水分虧損，然后補(bǔ)給地下水。年降水量和潛水埋深的影響很大③包氣帶巖性與滲透性④植被覆蓋率影響⑤地形的影響降水強(qiáng)度>入滲強(qiáng)度時(shí)，常發(fā)生超滲產(chǎn)流。因此，地形坡度越大，越不利于降水補(bǔ)給地下水河流與地下水之間的補(bǔ)給關(guān)系：不同地段①山區(qū)河谷深切，河水位一般低于地下水位，因此一般是地下水補(bǔ)給河流（河流排泄地下水）。洪水期由于河水位上升更快從而高于地下水位，因此補(bǔ)給地下水。②山前由于堆積作用，河床很高，河水位>地下水位，因此河流常年補(bǔ)給地下水。③沖積平原河床較低，而且河水位與地下水位很接近，二者的補(bǔ)給排泄關(guān)系具有季節(jié)性。④地上河河床很高，河水位常年高于地下水位，河流長期補(bǔ)給地下水。和山前河流（b）類似不同季節(jié)汛期開始，以垂直入滲為主，潛水面處形成水丘。水丘水位不斷抬高，與河水連成一體。汛期結(jié)束，河流斷流，潛水位普遍抬高。河流補(bǔ)給地下水的影響因素①河床面積②河床透水性③河床水位與地下水位之差人類對(duì)地下水補(bǔ)給的影響補(bǔ)給方式：建造水庫增加庫區(qū)地下水補(bǔ)給灌溉農(nóng)田抬高地下水位，導(dǎo)致土壤鹽漬化。工業(yè)生活廢水的排放地下水受污染。有計(jì)劃、有措施人工補(bǔ)給：－豐水年或雨季水資源儲(chǔ)存；－儲(chǔ)存冷源（空調(diào)用水）；－控制地面沉降；－防止海水倒灌或咸