水文循环与水量平衡.ppt

黄河上游贵德段湿地区 9月28日摄 新华社记者侯德强 清清黄河水流经青海省坎布拉国家地质公园 第二章水文循环与径流形成 watercycleandrunoffformation 第一节水文循环与水量平衡第二节水文循环的尺度第三节河流与流域第四节降水 第一节水文循环与水量平衡 一 自然界的水文循环水是在不断地运动变化和相互交换着 1 水文循环 水在太阳辐射和地心引力的作用下 不断地蒸发 凝结 降落 产流 汇流的往复循环过程 称为水文循环 也称为水分循环 水文循环是地球上最重要 最活跃的物质循环之一 基本概念 大循环 小循环 内陆小循环和海洋小循环 降水中 一部分在分子力 毛细力和重力作用下渗入地下 一部分形成地面径流主要在重力作用下 流入江 河 湖泊 再汇入海洋 还有一部分通过蒸发和散发返回大气中 2 水文循环运动规律 水文循环大致沿着海洋 或陆地 大气 陆地 或海洋 海洋 或地面 循环不已 水文循环有四个重要环节 即 降雨 下渗 径流 蒸发 以后将分章节讲述这四个要素 形成水文循环的内因是水的三态 固 液 气 在常温下可以相互转化 水文循环的外因是太阳辐射和地心引力 重力 因下垫面的不同 水文循环的强度 规律和路径也不同 水文循环的存在 不仅是水资源和水能资源可再生的根本原因 而且是地球上生命生生不息 能千秋万代延续下去的重要原因之一 水文循环是自然界众多物质循环中最重要的物质循环 3 水文循环的意义 1 直接影响气候变化 2 形成江 河 湖 沼泽等水体及各种地貌 3 造成巨大的水利资源 4 形成一切水文现象 二 地球上的水量平衡 在水文循环过程中 对任一区域 任一时段进入水量与输出水量之差额必等于其蓄水量的变化量 这就是水量平衡原理 水量平衡原理是水文学的基本原理 水量平衡法是分析水文现象 建立水文要素之间定性或定量关系 了解其时空变化规律等的主要方法之一 根据水量平衡原理 可列出水量平衡方程 对某一区域 有I O S式中I O 给定时段内输入 输出该区域的总水量 S 时段内区域蓄水量的变化量 可正可负 大陆的水量平衡方程 大陆多年平均水量平衡方程为 海洋的水量平衡方程 海洋的多年平均水量平衡方程为 从上面分析看 则全球多年平均水量平衡方程为 即说明全球多年平均降水量与多年平均蒸发量相等 第二节水文循环的尺度 水文循环具有全球水文循环 流域或区域水文循环和水 土壤 植物系统水文循环等三种不同的尺度 全球水文循环系统 是空间尺度最大的水文循环 也是最完整的水文循环 是水文学研究的核心 流域或区域水文循环 是流域水文学或径流形成学研究的核心 水 土 植物系统 是流域水文学的重要基础 而且是生态水文学的重要课题之一 第三节河流与流域 一 河流 一 河流的形成与分段一条河流沿水流方向 自高向低可分为河源 上游 中游 下游和河口五段 左岸 右岸 二 河流的基本特征包括河流的长度 河流断面 河道纵比降 几个基本概念 1 河流长度自河源沿主河道至河口的距离称为河流长度 2 河流断面河流断面有横断面和纵断面 垂直于水流方向的断面为横断面 沿中泓线的断面称为河流的纵断面 基本河床 主槽 滩地 水位 过水断面 单式断面 复式断面 中泓线 3 河道纵比降落差 纵比降比降计算公式 1 当河道纵断面近于直线时 比降计算式为 2 当河底高程沿程变化时 如下图 比降计算式为 二 流域 一 流域流域 汇集地面水和地下水的区域称为流域 也就是分水线包围的区域 闭合流域 不闭合流域 二 流域的基本特征1 流域面积 流域分水线包围区域的平面投影面积 2 河网密度 流域河流干支流总长度与流域面积的比值 3 流域的长度和平均宽度 流域的长度 流域的轴长 以流域出口为中心向河源方向做一组不同半径的同心圆 在每个圆与流域分水线相交处作割线 各割线中点的连线的长度就是流域的轴长 平均宽度 流域面积与流域长度之比 4 流域的形状系数 流域平均宽度与流域长度之比 扇形流域的形状系数大 狭长形流域则较小 所以流域形状系数在一定程度上以定量的方式反映流域的形状 5 流域的平均高度和平均坡度 采用格点法计算6