水文学的研究对象

1、一 水文学的研究对象1、 定义 水文学是研究地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律及其与地理 环境、人类社会之间相互关系的科学。2、研究核心 水循环 现代研究。水资源的开发利用和人类活动对水环境的反馈效应的研究，也已成为现代水文学研究的重要内容 大气中的水大气中的水 海洋中的水海洋中的水 陆地的水（地表水、地下水、土壤水等）陆地的水（地表水、地下水、土壤水等） 水圈与大气圈、岩石圈和生物圈等地球水圈与大气圈、岩石圈和生物圈等地球 自然圈层的相互关系自然圈层的相互关系 不同尺度（地区和全球）的水文循环不同尺度（地区和全球）的水文循环 水量和水质水量和水质 水资源利用对自然环境的反馈效应水资源利

2、用对自然环境的反馈效应 水情动态变化及其未来的变化趋势水情动态变化及其未来的变化趋势水文现象的基本规律及水文学的研究方法水文现象的基本规律及水文学的研究方法1 1）水文现象的基本规律：）水文现象的基本规律： 水文现象的周期性变化；水文现象的周期性变化；水文现象的因果关系。水文现象的因果关系。水文现象在时间和数量上不重复。水文现象在时间和数量上不重复。2 2） 水文学的基本研究方法：水文学的基本研究方法： 主要以数学和物理学原理为基础，通常建主要以数学和物理学原理为基础，通常建立某种形式的确定性模型，研究水文要素与影立某种形式的确定性模型，研究水文要素与影响因素之间定量关系。响因素之间定量关系。

3、 以概率论和数理统计学为基础，通常建立以概率论和数理统计学为基础，通常建立某种概率模型，探讨水文现象的统计规律。某种概率模型，探讨水文现象的统计规律。 根据气象要素和其它地理要素的地区性分根据气象要素和其它地理要素的地区性分布规律，来探讨受其影响的某些水文特征值的布规律，来探讨受其影响的某些水文特征值的地区变化规律。地区变化规律。水文循环的定义：水文循环的定义： 地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下蒸发变成水汽，上升到空中，被气流带动输送蒸发变成水汽，上升到空中，被气流带动输送到各地，在这过程中，水汽遇冷凝结，以降水到各地，在这过程中，水汽遇冷凝结，以降水的

4、形式降落到地面和海洋，降至地面的那部分的形式降落到地面和海洋，降至地面的那部分水，再从河道以地表水或渗入地下以地下水形水，再从河道以地表水或渗入地下以地下水形式补给河流，最终流入海洋。水分这种往返循式补给河流，最终流入海洋。水分这种往返循环、不断转移交替的现象称为水文循环或水循环、不断转移交替的现象称为水文循环或水循环环(Water Circulation/Cycle)。1. 水文循环水文循环(Hydrologic Cycle)水循环的外因：水循环的外因： 太阳辐射能和地球引力的存在。太阳辐射能和地球引力的存在。水循环的内因：水循环的内因： 水物理三态水物理三态(气、液、固气、液、固)之间的相

5、互转化。之间的相互转化。水循环的四个主要过程：水循环的四个主要过程：蒸发蒸发 (Evaporation) 径流径流(Runoff)降水降水 (Precipitation)入渗入渗(infiltration)海海 洋洋 上上 空空大大 陆陆 上上 空空海海 洋洋地地 下下陆陆 面面降降水水蒸蒸发发返返回回大大气气地面径流地面径流汇入汇入河川河川海海洋洋蒸蒸发发降降水水气流输运气流输运大循环：大循环：小循环小循环：自然界水循环据其规模及涉及的地域可分为二类：自然界水循环据其规模及涉及的地域可分为二类：地下径流地下径流1) 天空、地面和地下之间通过降水、蒸发和天空、地面和地下之间通过降水、蒸发和入渗

6、过程进行垂向水分交换。入渗过程进行垂向水分交换。2) 海洋和陆地之间水分交换特点：海洋和陆地之间水分交换特点： 陆地还以地面径流和地下径流的形式向陆地还以地面径流和地下径流的形式向海洋输送水分。海洋输送水分。 海洋和陆地之间的水汽输送是双向交换，海洋和陆地之间的水汽输送是双向交换，总的结果是由海洋向陆地输送的水分是正总的结果是由海洋向陆地输送的水分是正的；的；水文循环的范围、量及速度：水文循环的范围、量及速度： 范围：范围：水文循环的范围为从地面以上约水文循环的范围为从地面以上约11km的对流层顶面到地面以下的对流层顶面到地面以下1-2km深处的广大空深处的广大空间。间。 量：量：据估算，地球

7、上每年参加水文循环的据估算，地球上每年参加水文循环的总水量平均为总水量平均为577000km3( (折合水深为折合水深为1130mm) )，而大气对流层中的水分总量约为而大气对流层中的水分总量约为 12900km3（折合水深折合水深25mm）。）。 速度：速度：这些水分通过蒸发和降水每年平均更这些水分通过蒸发和降水每年平均更换约换约45次，即更新期约次，即更新期约8天天。河川径流的更新河川径流的更新期约期约16天天，土壤水约土壤水约1年年。42.0%23.5%22.5%12.0%中国多年平均年中国多年平均年降 雨 量 分 布 图降 雨 量 分 布 图400800200干旱带干旱带 0.5; 半

8、干旱地区：半干旱地区： 0 0.3; 干旱地区干旱地区: 00.1 指分水线划定的范围在水平面上投影面积。指分水线划定的范围在水平面上投影面积。4 4）流域的主要特征的描述）流域的主要特征的描述: :(1) (1) 流域的几何特征流域的几何特征 (Geometric features)(Geometric features) 指流域的轴长，可用指流域的轴长，可用作图法求到，见右示意图。作图法求到，见右示意图。主要从几何特征和地理特征二方面进行描述主要从几何特征和地理特征二方面进行描述: 以各种的气象因子来描述。以各种的气象因子来描述。B=A/L K=B/L=A/L2(2) (2) 流域的自然地

9、理特征流域的自然地理特征以地理的经度和纬度来表示。以地理的经度和纬度来表示。可用流域平均可用流域平均高程高程 & 平均坡度平均坡度S表征表征。 反映了流域下垫面的特征，影响到降水入渗反映了流域下垫面的特征，影响到降水入渗的多小，土壤的蓄水性及地下水运动等。的多小，土壤的蓄水性及地下水运动等。 可用流域地形图表征；可用流域地形图表征；北京市密云县地形图、高程图、坡度图等北京市密云县地形图、高程图、坡度图等PP/PL/PM 植被率植被率PP = AP /A 湖泊率湖泊率PL = AL /A 沼泽率沼泽率PM = AM /A式中，式中，PP、PL、PM 分别为流域内的植被、湖分别为流域内的植

10、被、湖泊和沼泽面积；泊和沼泽面积；P 流域总面积。流域总面积。降雨截留量降雨截留量通过调查或遥感信息通过调查或遥感信息提取提取【水文学习题】3人类开发利用活动（例如建库、灌溉、水土保持等）人类开发利用活动（例如建库、灌溉、水土保持等）通过改变下垫面的性质间接影响年径流量，一般说来，通过改变下垫面的性质间接影响年径流量，一般说来，上述这些开发利用活动的影响会使得上述这些开发利用活动的影响会使得 A、蒸发量基本不变，从而年径流量增加、蒸发量基本不变，从而年径流量增加 B、蒸发量增加，从而年径流量减少、蒸发量增加，从而年径流量减少 C、蒸发量基本不变，从而年径流量减少、蒸发量基本不变，从而年径流量减少 D、蒸发量增加，从而年径流量增加、蒸发量增加，从而年径流量增加5某闭合流域多年平均降水量为某闭合流域多年平均降水量为950mm，多年平均径，多年平均径流深为流深为450mm，则多年平均蒸发量为，则多年平均蒸发量为 A、450mm B、500mm C、950mm D、1400mm10水量平衡方程式水量平衡方程式P-R-E= W（其中（其中P、R、