工程水文学课件九

面对滔滔黄河水，李白曾写一首诗《将进酒》叹曰：“黄河之水天上来，奔流到海不复回！”黄河水到了大海真的不回去了吗？

第二章水文循环与径流形成第一节水文循环与水量平衡教学目标1.

能够陈述水文循环定义、水文循环的分类。2.能用示意图表示出水循环的过程，能用水平衡原理解释全球水平衡状况。3、说出河流、水系的基本概念，掌握主要河流特征的计算方法

4、掌握流域、闭合流域、非闭合流域的基本概念和流域特征对径流的影响一、水文循环

定义：存在于地球上的各种水体中的水，在太阳辐射与地心引力的作用下，以蒸发、降水、入渗和径流等方式进行的往复交替的运动过程。亦称为水分循环、水循环。

一、水文循环运动形式：包括四种，有降水、蒸发、渗流、径流等。①降水（Precipitation）：大气中水汽凝结后以液态水或固态水降落到地面的现象。如雨、雪、雾、雹等。②蒸发（Evaporation）：水分子从水面、陆面（岩石、土壤）或植物的茎叶面以水汽形式逸出的现象。包括地面蒸发、叶面蒸发、水面蒸发等。③径流（Runoff）：陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、含水层或沙漠的水流。包括地面径流和地下径流。④渗流（Seepageflow）：水从地表渗入地下及在地下流动的现象。包括入渗和渗透两种现象。蒸发蒸发蒸发蒸发蒸发蒸发蒸发蒸发一、水文循环1、原因内部作用:水在常温下能实现液态,气态,固态相互转化而不发生化学变化外部作用：主要指太阳辐射、地心引力，还有其它如周围行星的作用力。2分类：

大循环：发生在海洋与陆地之间的水文循环。

空间分布小循环：仅仅发生在海洋或陆地上的水文循环。一、水文循环二、水文循循环3水循环速速度一、水文循循环4、水循环的意意义使淡水资源源不断更新新。使地球各个个圈层之间间，海陆之之间实现物物质迁移与与能量交换换它影响全球球的气候和和生态，并并不断雕塑塑地表形态态。它维护了全全球水量平平衡。二、地球上上的水量平平衡(一)、水水量平衡原原理水量平衡定定量表达式式：给定时段进进入系统的的水量给定时段从从系统输出出的水量给定时段系系统中蓄水水量的变化化量P(二)、区区域水量平平衡(二)、区区域水量平平衡进入水系统统的时段内的降降水量P时段内地表表流入本地地区水量时段内地下下流入本地地区水量流出水系统统的时段内本地地区蒸发量量时段内地表表流出本地地区水量时段内地下下流出本地地区水量时段内用水水量(三)、流流域水量平平衡一般流域闭合流域：：多年闭和流流域因因为

中国主要河流流域的多年水量平衡方程式各要素值流域流域面积降水量径流量蒸发量

（万KM2）（MM）（MM）（MM）辽河21.09472.664.5408松花江55.68526.8136.8390海河26.34558.786.5447.2黄河75.2464.687.5387.1淮河26.9888.7231657.7长江180.851070.5526544.5珠江44.21469.2751.3718雅鲁藏布江24.05949.4687.8261

中国主要河流流域的多年水量平衡方程式各要素值流域流域面积降水量径流量蒸发量E+R△W

（万KM2）（MM）（MM）（MM）（MM）（MM）辽河21.09472.664.5408472.50.1松花江55.68526.8136.8390526.80海河26.34558.786.5447.2533.725黄河75.2464.687.5387.1474.6-10淮河26.9888.7231657.7888.70长江180.851070.5526544.51070.50珠江44.21469.2751.37181469.3-0.1雅鲁藏布江24.05949.4687.8261948.80.6(四)、全全球水量平平衡对于某一时时段全球的整个个大陆：全球的整个个海洋：分别为大陆陆和海洋在在时段内内的的降水量分别为大陆陆和海洋在在时段内内的蒸蒸发量分别为大陆陆和海洋在在时段内内的蓄水变量为流入海洋洋的径流量量(三)、全全球水量平平衡对于多年平平均全球的整个个大陆：全球的整个个海洋：分别为大陆陆和海洋多多年平均的的降水量分别为大陆陆和海洋多多年平均的的蒸发量为流入海洋洋的径流量量全球年年水量量平衡衡从上表可以以看出：海陆降水量量之和等于海陆蒸发量量之和，说说明全球水水量保持平平衡，基本本上长期不不变；海洋蒸发量量提供了海海洋降水量量的85％和陆地降水水的89％，海洋是大气气水分和陆陆地水的主主要来源；；陆地降水量量中只有11％来自陆地蒸蒸发，说明明大陆气团团对陆地降降水的作用用远远不及及海洋气团团的作用；；海洋蒸发量量大于降水量，陆陆地蒸发量量小于降水量，海海洋和陆地地水最后通通过径流达达到平衡。。第二节河河流与流流域一、河流（一）河流流及其分段段河流：自然界中中脉络相通通的排泄降水径流的天然输水水通道。河流分段：河源、上上游、中游游、下游、、河口。河源是河流的发发源地,多多为泉水、、溪涧、冰冰川、湖泊泊或沼泽等等。上游紧接河源,多处于深深山峡谷中中,坡陡流流急,河谷谷下切强烈烈,常有急滩或瀑布布。中游河段坡度渐渐缓,河槽槽变宽,两两岸常有滩滩地,冲淤淤变化不明明显,河床较稳定定。下游是河流的最最下段,一一般处于平平原区,河河槽宽阔,河床坡度度和流速都都较小,淤淤积明显,浅滩和河河湾较多。。河口是河流的终终点,即河河流注入海海洋或内陆陆湖泊的地地方。这一一段因流速速骤减,泥沙大量淤淤积,往往往形成三角洲。长江上源1976年年考察结果果证实，长长江上源伸伸入于青藏藏高原腹地地的昆仑山山和唐古拉拉山之间，这里有有十几条河河流，其中中较大的有有3条，即即楚玛尔河河、沱沱河河和当曲。。这3条河中中，流域面面积和水量量都是当曲曲最大，但但根据“河河源唯远””的原则，，确定了沱沱沱河为长江江正源。沱沱沱河的最最上源，有有东、西两两支，东支支发源于各各拉丹冬雪山的西西南侧，西支源源于尕恰迪如岗岗雪山的西侧。。东支较西支略略长，故长江的最初源源头应是东支。。东支的上段是是一条很大的冰冰川，冰川融水水形成的涓涓细流，便便是万里长江的的开始。东、西西支汇合后叫纳纳钦曲，下行24公里与右岸的切苏美美曲汇合后才称称沱沱河。沱沱沱河继续自南向向北流动，在葫葫芦湖附近接纳了江塔塔.左岸、右岸：面对下游，左左边的河岸称为为左岸，右边的的河岸称为右岸岸，注入海洋的河流流,称为外流河,如长江、黄河等等;流人内陆湖泊或或消失于沙漠中中的河流,称为内流河或内陆河河,如新疆的塔里木木河和青海的格格尔木河等。（二）河流基本本特征河长L：自河源沿干流到流域出口的流程长度，以以km计。河流断面横断面：垂直于于水流方向的断断面。纵断面：河流中中沿水流方向各各横断面最大水水深点的连线称称为中泓线，沿中泓线的断断面称为纵断面面。二、河流基本特特征（续）(3)河道坡坡度（河道纵比比降）：任任意河段两端端的高差为落差差，单位河长的的落差称为河道道纵比降。用J表示按下式式计算：Ｊ——河段的的比降——

河段上下下断面水面或河河底高程ｌ——为河段段的全长二、河流基本特特征（续）其平均河道坡度度J按下式式计算：自下游到上游沿沿程各点河底高高程，m相邻两点间的距距离，mＬ河段的全长,m二、河系及河流流地貌律（一）基本概念念河系（水系或河河网）：脉络相通的大小小河流组成系统统。干流:水系中直接流流入海洋,湖泊泊的河流支流:流入干流的河河流（二）斯特拉勒勒(strahler)分级级法从河源出发的河河流为1级河流流；同级的两条条河流交汇形成成的河流的级比比原来增加l级级；不同级的两两条河流交汇形形成的河流的级级等于两者中较较高者。借助于数学符号号，后两条规则则还可以表达为为w*w=w+1w*n=n(n>w)w，n——河流流的级，M、n＝l，2,…….mm为为水系中最高级级河流的级””*——两条河流流相交汇的运算算符号。（三）河流地貌貌律河系在发育过程程中将遵循一定定的规律,总称称为河流地貌律律。包括：河数律：水系中中各级河流的河流数与该河流级别近似于反几何级数关系。级数的首首项为1,公比比近似于分叉比比。河长律：水系中中各级河流的平均长度与该河流级别近似于正几何级数关系，级数的首首项为第一级河河流的平均河长长，公比近似于于河长比。河流地貌律面积律：水系中中各级河流的平均流域面积与与该河流级别近似于正几何级数关系，级数的首首项为第一级河河流的平均河长长，公比近似于于面积比。比降律：水系中中各级河流的平均比降与与该河流级别近似于正几何级数关系，级数的首首项为第一级河河流的平均比降降，公比近似于于比降比。三、流域（一）流域及其其分类流域：河流某一断面面来水的集水区域，该断面一般指指流域出口断面面。分水线：当地形向两侧侧倾斜，使雨水水分别汇入两条条不同的河流中中，这一地形上上的脊线起着分水作用，，称为分水线。。闭合流域：在垂直方向地地面、地下分水水线重合，地面集水区上上降水形成的径径流正好由流域域出口断面流出出，一般的大中中流域均属此类类。非闭合流域：地面、地下分分水线不重合的流域，如岩溶溶地区的河流和和一些很小的流流域。三、流域闭合流域：在垂直方向地地面、地下分水水线重合，地面集水区上上降水形成的径径流正好由流域域出口断面流出出，一般的大中中流域均属此类类。非闭合流域：地面、地下分分水线不重合的流域，如岩溶溶地区的河流和和一些很小的流流域。（二）流域基基本特征1）几何特征征1、流域面积（F）：流域域的分水线包包围的面积，，即流域面积积，以km²计。2、河网密度：流域内河流流干支流总长长度与流域面面积的比值。。3、流域长度（LF）和宽度：从流域出口口到流域最远远点的流域轴轴线长度