水文学重点1.doc

水文学重点 - 6 -P10海水温度 水热量的收支2.海水温度的分布（1）海水温度的水平分布（2）海水温度的垂直分布：从海面向海底呈不均匀递减趋势世界大洋表面水温分布的总趋势：水温从低纬向高纬递减，在南北回归线之间的热带海区水位最高，大洋东西两侧，水温分布有明显差异，在寒暖流交汇处等温线特别密集，水文水平梯度很大，夏季大洋表面水温普遍高于冬季，而水温的水平梯度则冬季大于夏季3. 海水温度的时间变化：影响水温日变的因素：太阳辐射、季节变化、天气状况（风、云）、潮汐和地理位置影响水温年变的因素：太阳辐射、洋流性质、季风和海陆位置变化趋势：大洋西侧大于东侧，北半球大于南半球4.P15湖水温度的变化 P19矿化度：天然水中各种元素的离子、分子与化合物的总量称为矿化度P25海水盐度：单位质量海水中所含溶解物质的质量，叫海水盐度,其单位为10-3。P25海水盐度不同的成因：在低纬海区降水、蒸发，洋流和海水紊流、对流混合等起主要作用降水大于蒸发，使海水冲淡，盐度降低，蒸发大于降水，则盐度升高盐度较高的洋流流经一海区时，可使盐度增加，反之可使盐度降低在高纬海区除受上述因素影响外，结冰和融冰也能影响盐度在大陆沿海地区，因河流等淡水注入，使盐度降低P25水资源的涵义：广义：世界上一切水体，包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、土壤水、地下水及大气中的水分，都是人类宝贵的财富，即水资源侠义：它不同于自然界的水体，它仅仅指在一定时期内，能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体。P31世界各国通常采用多年平均流量来表示水资源量（填空）P33-39中国水资源时空变化1. 地区分布：因受海陆位置，水汽来源。地形条件等因素的影响，我国水资源的地区分布很不均匀，总趋势是由东南沿海向西北内陆递减。1）多雨丰水带 2）湿润丰水带 3）半湿润过渡带 4）半干旱少水带 5）干旱干涸带2.多年变化：1）丰枯变化规律 2）极值比3.季节变化：全国降水量以夏季最多，冬季最少，春季和秋季介于冬夏之间。春雨和秋雨各地不同，多气旋过境春雨较多，多台风过境的地方秋雨较多。水资源条件和问题1.水资源总量不少，但人均、亩均水量较少，合理利用和保护水资源应作为我国长期坚持的国策 2.水资源的地区分布很不均匀，与人口、耕地的分布不相适应，进行水量的地区调配是水资源开发利用的重要课题 3.水量的年内、年际变化大，水旱灾害频繁，抗旱防洪始终是一项艰巨的任务 4.水土流失和泥沙淤积严重，破坏了生态平衡，增加了江河防洪困难，降低了水利工程效益 5.地下水是我国重要水资源，要合理开发利用，防止过量开采 6.天然水质相当良好，但人为污染相当严重，防止水质恶化，保护水源已是当务之急。P41水循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断的发生相态转换和周而复始运动的过程。 水循环的三个阶段：蒸发，降水，径流P41水循环的基本过程：水汽蒸发、水气输送、凝结降水、水分入渗、地表地下径流。水循环的基本类型1.大循环（全球海陆之间大循环）：发生于全球海洋与陆地之间的水分交换过程，由于广及全球，故名大循环，又称外循环2.小循环（海洋小循环和陆地小循环）（外流区小循环和内流区小循环）：小循环是指发生于海洋与大气之间，或陆地与大气之间的水分交换过程，又称内部循环。小循环可分为海洋小循环和陆地小循环。海洋小循环就是从海洋表面蒸发的水汽，在空中凝结，以降水形式降落海洋上的循环过程。陆地小循环，就是从陆地上蒸发的水汽，在空中凝结，以降水形式降落陆地上的循环过程。水分循环的地理意义水分循环对于全球性水分和热量的再分配起着重大的作用，这种作用与大气循环相互联系而发生，从而影响了一地气候的主要方面降水与气温。水分循环具有物质“传输带”的作用，而且又是岩石圈表层机械搬运作用以及自然地理环境中无机成分和有机成分化学元素迁移的强大动力。在水分循环过程中伴随产生了各种常态地貌和河流、地下水、湖泊等等。水分循环也是生物有机体维持生命活动和整个生物圈构成复杂的水胶体系统的基本条件，起着有机界和无机界联系的纽带作用。总之，水分循环有如自然地理环境的“血液循环”，它沟通了各基本圈层的物质交换，促使各种联系的发生。水分循环过程同时起着水文过程、气候过程、地形过程、土壤过程、生物过程以及地球化学过程等作用。P47水量平衡：所谓水量平衡，是指任意选择的区域（水体）在任意时段内，其收入的水量与支出的水量之间差额必等于该区域内的蓄水变化量。即水循环过程中，从总体上说收支平衡。研究水量平衡的重要性 （1）通过水量平衡研究，可以对研究地区的自然地理特征做出评价。（2）水量平衡分析是水资源研究的基础。通过水量平衡研究，可了解各地区的水资源总量，为水资源的开发利用提供依据。（3）水量平衡法是现代水文学研究的基本理论之一。水量平衡分析，是揭示自然界水文过程基本规律的主要方法，亦能校核水文计算成果。（4）水量平衡法是揭示人与环境间相互影响的方法之一。通过水量平衡的研究，可以定量地揭示水循环过程对人类社会的深刻影响，以及人类活动对水循环过程的消极影响和积极控制的效果。水量平衡方程：通用水平衡方程: I-Q=S各地区的水平衡方程 1） 海洋水量平衡方程:P海+R-E海=02） 外流区水量平衡方程：P外-E外-R=03） 内流区水量平衡方程：P内=E内 （注意每个字母上面要加“-”） 4） 全球水量平衡方程：P53影响蒸发的因素：供水条件：蒸发现象的先决条件是蒸发面存在水，通常将蒸发面的供水条件区分为充分供水和不充分供水两种。影响蒸发的动力学和热力学因素：动力学因素分为：水汽分子的垂直扩散。大气垂向对流运动。大气中的水平运动和湍流扩散。热力学因素分为：太阳辐射。平流时的热量交换。土壤特性和土壤含水量的影响：对土壤蒸发的影响。对植物蒸发的影响。P64影响水汽输送的主要因素：大气环流的影响：大气环流决定着全球流场和风速场关系，进而影响水汽全球的分布。地理纬度的影响：影响了辐射平均值，气温，水温的纬向分布进而影响了蒸发。海陆分布的影响：海洋是水汽主要源地，因而沿海水汽多，向内陆减少。海拔高度的和地形屏障作用的影响：随高度增加，水汽含量相应减少，垂直于气流运动方向的山脉，常常成为阻隔暖湿气流运行的屏障。P66降水总量：指一定时段内降落在某一面积上的总水量降水历时是指一次降水过程自始至终所经历的时间。以分、小时、日、月、年计。降水时间是指对应于某一降水量的时间长度，如最大1天降水量，其中一天即为降水时间。降水强度：指的是单位时间内的降水量，用来划分降水等级。降水面积：降水所笼罩的面积。P75下渗阶段：包括渗润阶段，渗漏阶段，渗透阶段1.渗润阶段：降水初期，若土壤干燥，下渗水主要受分子力作用，被土粒所吸附形成吸湿水，进而形成薄膜水，当土壤含水量达到岩土最大分子持水量时，开始向下一阶段过渡。2.渗漏阶段：随着土壤含水率的不断增大，分子作用力渐由毛管力和重力作用取代，水在岩土孔隙中作不稳定流动，并逐渐充填土壤孔隙，直到基本达到饱和为止，下渗过程向第三阶段过渡。3.渗透阶段：渗透阶段的特点是，在土壤孔隙被水充满达到饱和状态时，水分主要受重力作用呈稳定流动。P79影响下渗的因素：土壤的特性的影响：主要取决于土壤的透水性和土壤的前期含水量。通常来讲，土壤颗粒越粗，孔隙直径越大，透水性越好，下渗能力越大。降水特性的影响：包括降水强度，历时，降水时程分配及空间分布等。其中降水强度直接影响土壤下渗强度及下渗水量，在相同土壤水分条件下，下渗率随雨强度增大而增大。降水的时程分布对下渗也有一定的影响，如在相同条件下，连续性降水的下渗量小于间歇性下渗量。流域植被，地形条件的影响：通常有植被的地区，由于植被及地面上的枯枝落叶具有滞水作用，增加了下渗时间，从而减少了地表径流，增大了下渗量。在相同条件下，地面坡度大漫流速度快，历时短，下渗量就小。人类活动的影响。有增大的影响，也有抑制的影响。P82径流：流域的降水，由地面与地下汇入河网，流出流域出口断面的水流河川径流由地面径流、地下径流及壤中流三种径流组成径流的表示方法流量-Q-单位时间内通过某一断面的水量，用立方米/秒径流总量-W-指T时段内通过某一断面的总水量，用立方米 W=QT径流深度-R-将径流总量平铺在整个流域面积上所得的水层深度，用毫米 R=QT/1000F径流模数-M-流域出口断面流量与流域面积F的比值，用升/秒.平方千米 M=1000Q/F径流系数-a-某一时段的径流深度R与相应的降水深度P之比值 a1P82径流的形成过程：1.河川径流的形成径流形成过程是一个极为错综复杂的物理过程：降雨径流的形成过程总的说来，是降雨经植物截留、填洼和下渗等损失后，剩余的雨水（即净雨水）在流域上形成地表和地下径流，再经过河槽汇聚，形成出口断面的流量过程。其实质是水在流域的再分配与运行过程。 l）流域蓄渗阶段 ：植物截留、下渗、填洼与蒸散发 2）坡地汇流阶段 ：在径流形成过程中，该过程起着对各种径流成分在时程上的第一次再分配。地面径流，壤中径流，地下径流构成了坡地径流的全部过程。 3）河网汇流阶段：坡地汇流的雨水到达河网后，沿着河网向下游干流出口断面汇集的过程，称为河网汇流阶段。 河岸调节作用和河槽调蓄作用。P85影响径流的因素：气候因素：降水，蒸发，气温，风，湿度等。流域下垫面因素:地理位置，地貌特征，地形特征，地质条件，植被特征。人类活动的影响。河流：陆地表面经常或间歇有水流动的泄水凹槽，称为河流。即为流动的水与凹槽的总称，它主要是由于水流侵蚀作用的结果。 P110水情要素：水位是指水体的自由水面高出某一基面以上的高程。流速指河流中水质点在单位时间内移动的距离流量指单位时间内流经某一过水面断面的水量P120洪水：大量降水或积雪融水在短时间内汇入河槽，形成特大的径流。P123枯水：是河流断面上较小流量的总称P125层流：全部水流呈平行流速运动，即水质点运动额轨迹线（流线）平行，在水流中运动方向一致，流速均匀。紊流：水流中每个水质点流动速度与方向均随时随地变化，而且其变化时围绕一个平均值上下跳动的，拥有紊动扩散的作用。P126洪水波：若雨前河道原有一稳定水面，降水后流域地表径流大量注入河槽形成的水波。P140冰川的形成：新雪堆积粒雪化冰川冰冰川1）新雪沉积：新雪一经落地就开始自动圆化。圆化的趋势是大晶体合并小晶体，使得雪层内晶体数目减少，单个晶体体积增大，形成圆球状的雪粒。这就是粒雪化的基本过程。2）当在低温干燥的环境下，积雪不断增厚的情况下，下部雪层受到上部雪层的重压，进行塑性变形，排出空气，从而增大了密度，使粒雪紧密起来，形成重结晶的冰川冰。而当覆盖地面的粒雪层，在太阳照射下，气温较高接近0时，冰雪消融活跃，部分水分子由于升华作用，附着在另外冰粒上，部分融水下渗附着于粒雪表面，经过冻结再次结晶。这样，冰粒体积不断增大，在一个季节里，雪花即可转变成粒雪冰。粒雪冰积累增厚，下部受到压缩，排出粒间空气，冰粒融合结晶在一起，形成少空隙、密度达0.90-0.96之间、完全透明的天蓝色的冰川冰。3）冰川冰在积累区形成后，在定向应力的作用下沿坡向下移动，而形成了冰川。冰川的类型：根据冰川的形态、规模和发育条件可分：山岳冰川和大陆冰川。按冰川发育的水热条件和物理性质划分大陆型冰川和海洋型冰川冰川对自然地理环境的影响：冰川对自然地理环境的影响是显著的、多方面的。1）冰川是构成两极地区和中低纬高山地区自然地理环境的一个要素，它形成独特的冰川地理景观。也就是陆地总面积的近11是由冰川景观构成的。2）现代冰川的总储水量，仅次于海洋。如果这些冰川全部融化，海平面将升高60余米，约占陆地面积 1的地方会被淹没。可见，冰川在保持地球生态平衡方面所起的作用是重要的。 3）冰川变化直接反映了气候变化，目前全球冰川存在消退现象，反映了全球气候在变暖，其证据是：全球冰川面积减少和雪线上升 4）冰川发源于雪线以上，雪线高度是山地水热组合的综合反映，它是垂直带谱中的一条重要界线，对垂直地带的结构有重要影响。5）冰川的积累和消融，积极参与了地球的水分循环。冰川从积累区向消融区运动的结果，使长期处于固态的水转化为液态水。在低温而湿润的年份，冰川融水受到抑制；而高温干旱的年份，消融就加强，从而对河川径流起到调节作用。6）冰川是气候和地貌的产物，但冰川本身反过来对气候和地貌产生强烈影响。冰川覆盖的山区降水量要高于无冰川覆盖的山区。大陆冰川对气候影响的范围要广得多。作为特殊的下垫面，如果大陆冰川范围进一步扩展或缩小，将会增强或减弱地球的反射率，进而影响气团性质和环流特征，引起气候的变化。7）冰川推进时，将毁灭它所覆盖地区的植被，迫使动物迁移，埋没土壤，使上便形成过程中断，自然地带相应向低纬度和低海拔地区移动。冰川退缩时，植物和动物分布区重新分配，土壤形成过程在新的基础上发展，自然地带相应向高纬度和高海拔地区移动。P150湖泊的分类 湖盆的成因分类 ：（内力作用下形成的）构造湖、火山湖、堰塞湖；（外力作用下形成的）河成湖（牛轭湖）、冰成湖、海成湖（潟湖）、风成湖、溶蚀湖等。 按湖水补排情况分类 ：吞吐湖和闭口湖按湖水与海洋沟通情况分：外流湖与内陆湖按湖水矿化度分类 ：淡水湖、微咸水湖、咸水湖及盐水湖 按湖水营养物质分类 ：贫营养湖、中营养湖、富营养湖 湖泊的调蓄作用：湖泊作为天然水库，除了能拦蓄本流域上游来水，减轻下游洪水的压力外，还可分蓄江河洪水，降低于流河段的洪峰流量，滞缓洪峰发生的时间，发挥调蓄作用。P163沼泽：地表土壤层水过饱和地段沼泽的水文特征 （l）沼泽水的存在形式是以重力水、毛管水、薄膜水等形式存在于泥炭和草根层中。 （2）沼泽水量平衡-蒸发量大，径流量小（3）沼泽水的运动 -除了个别时段有表层流外，大都是孔隙介质中侧向渗透的沼泽表层流（4）沼泽的温度、冻结和解冻 （5）沼泽水水质特征-沼泽水含有机质和悬浮物，生物化学作用强烈沼泽的利用改造 ：沼泽的利用改造是多方面的，根据沼泽分布地区的自然条件、沼泽发育的不同阶段加以具体分析，研究其改造和合理利用的途径。 （l）利用沼泽地开垦成农田 （2）综合利用沼泽中的泥炭 （3）利用沼泽植物 （4）其他方面的利用 入海河口单位水文特征入海河口是指河流与海洋相结合的地段，它是地表液态水的输出通道，也是海洋液态水的输入进口，在海陆间的水循环过程中，入海河口起着重要的传递母带的作用。河流的动力是径流，海洋则是潮流、海流等，河口可称为径流与潮流相互作用的区域。根据径流和潮流对比程度的差异自上而下可把河口区划分为三段自潮区界到潮流界为近口段，近口段由于受潮水的顶托，水位虽有周期性的升降，但流向始终指向下游，径流作用占绝对优势，近口段的水文属性和河槽演变规律与河流基本一致。自潮流界至口门为河口段，河口段是径流和潮流作用势均力敌的区域，水流呈周期性复流，水位也有周期性的涨落变化，动力条件和河槽演变特别复杂。自口门至水下三角洲前缘为口外海滨段，其径流因素的影响逐渐消弱直至消失，潮流波浪等海洋因素则起主导作用，水文特征及演变规律与海洋相似波浪：海洋、湖泊、水库等宽敞的水面上常见的水体运动，其特点在于每个水质点作周期性运动，所有水质点相继振动，便引起水面呈周期性起伏。海洋波浪的分类（l）按成因分类风浪：在风力的直接作用下形成的波浪，称为风浪；涌浪：当风停止，或当波浪离开风区时，这时的波浪便称为涌浪。 内波：发生在海水的内部，由两种密度不同的海水作相对运动而引起的波动现象。潮汐波：是指海水在天体引力潮力作用下而产生的海面波动。海啸：由火山、地震或风暴等引起的巨浪。通常把风暴潮分为温带气旋引起的温带风暴潮和热带风暴（台风）引起的热带风暴潮两类。1.温带风暴潮多发生在春秋季节，中纬度沿海各地都可以见到。2.热带风暴潮热带风暴潮常见于夏秋季节，总伴有急剧的水位变化。凡是热带风暴影响的沿海地区均有热带风暴潮的发生。（2）按水深分类按水深相对波长大小可分为深水波和浅水波。深水波：是水深相对波长很大的波。这种波动主要集中在海面以下一个较薄的水层勺，又称为表面波或短波。浅水波：是水深相对波长很小的波，又称为长波。（3）按波形的传播性质分类前进波：波形不断地向前传播的波浪，称前进波或进行波。驻波：波形不向前传播，只是波峰和波谷在固定点不断地升降交替着的波浪，称驻波。 P192潮汐：海水的周期性涨退现象。潮汐的类型：潮汐的涨退现象是因时因地而异的，但从涨退周期来说，可分为4种类型：半日潮：在一个太阴日（24小时50分）内，有两次高潮和两次低潮，而且两相邻高潮或低潮的潮高几乎相等，涨落潮时也几乎相等，这样的潮汐称为半日潮。全日潮：半个月内，有连续7天以上在一个太阴日内，只有一次高潮和一次低潮，这样的潮汐称为全日潮。其中北部湾是世界上最典型的全日湖海区之一。不正规半日潮：在一个太阴日内，也有两次高潮和两次低潮，但潮差不等，涨潮时和落潮时也不等。不正规全日潮：在半个月内，较多天数为不规则半日潮，但有时一天里也发生一次高潮、一次低潮的现象，但全日潮不超过7天。P201潮流：潮流是海水在天体引潮力作用下所形成的周期性水平运动，它和潮汐现象同时产生。随着涨潮而产生的潮流，称涨潮流；随着落潮而产生的潮流，称落潮流。分类：运动形式：有旋转流（回转流）和往复流两种。洋流：洋流即海流，是指海洋中具有相对稳定的流速和流向的大规模海水运动。其规模常用宽度、流苏、流量拉描述。分类：洋流按成因可分风海流(漂流、吹流是海水在风的切应力作用下形成的水平运动)；密度流、补偿流含水介质的水理性：主要包括岩石的容水性、持水性、给水性、透水性、贮水性。容水性，指常压下岩石能够容纳一定水量的性能，通常以容水度来度量。持水性，饱水岩石在重力排水后，依靠分子力和毛管力仍能保持一定水分的能力。给水性，指饱水岩石在重力作用下能够自由排出水的性能。河流与自然地理环境的相互关系 河流是所在流域内自然地理要素综合作用的产物。其中起主导作用的是气候条件。 气候一方面控制着河流的地理分布，如湿润地区河网密布，