水文学与水文地质学重点总结

1、水文学与水文地质学第一章1、 水文学概念：水文学是研究自然界中各种水体的形成、分布、循环和与环境相互作用的一门科学。2、 水文循环（1）水的这种既无明确的“开端”，有无明确的“终了”的无休止的循环运动过程称为水文循环。（2）水分由海洋输送到大陆又回到海洋的循环称为大循环或外循环。水分在陆地内部或海洋内部的循环称为小循环或内循环。为区分这两种小循环，将前者叫做陆地小循环，后者叫做海洋小循环。（3）内因水的三态在常温条件下的相互转化 外因太阳辐射和地心引力（4） 四个环节：水分蒸发水汽输送凝结降水径流3、水文循环的时空分布变化特点（简答扩展）（1）水循环永无止境（2）水文现象在时间上既有具周期性又

2、具有随机性（3）水文现象在地区分布上既具有相似性又具有特殊性4、水量平衡原理概念：水量平衡是指在自然水循环过程中，任意区域在一定时间内，输入水量与输出水量之差等于该区域的蓄水变化量。第二章1、河流基本特征（看透书P15P17、小题）（1）河流长度(L)自河源沿主河道至河口的长度。深泓线（中泓线）：河槽中沿流向各最大水深点的连线。（2）河流的弯曲系数()河流的弯曲系数等于河流长度与河源到河口之间的直线距离之比。（3）河槽特征 1）河流的断面 河流横断面 河谷 河槽：基本河槽 洪水河槽 过水断面 河流的纵断面 2）河流平面形态（4）河流纵比降(J)河流纵比降指任意河段首尾两端的高程差与其长度之比河

3、段纵断面近于直线： J=(Z1-Z2)/L河段纵断面呈折线： J=(Z0+Z1)L1+(Z1+Z2)L2+(Zn-1+Zn)Ln-2Z0L/L2 （5） 河流分段1条 河流按照河段不同的特征，沿水流方向可划分为河源、上游、中游、下游和河口5段。2、 流域的概念：流域是指汇集地表径流和地下径流的区域，是相对河流的某一端面而言。 闭合流域的概念：当流域的地面分水线与地下分水线相重合，则地面和地下集水区域也相重合，相邻的流域不发生水量交换，此种流域称为闭合流域。 非闭合流域的概念：由于地质构造等原因，当地面分水线与地下分水线并不完全重合，此时邻近两个流域会发生水量交换，此种流域称为非闭合流域。 （了

4、解上面三个流域间的相互关系P18）3、流域的几何要素 （看书P19P20、小题） （1）流域面积（F） 单位：km2 分水线所包围的面积 流域面积效应：流域面积大小对河流水质的影响（2）流域长度(l)与平均宽度(B) 单位km B=F/l（3）流域形状系数(K) K=B/l（4）河网密度(D) 单位km/km2 D=L/F（5） 流域的自然地理特征：地理位置、地形、植被覆盖、土壤、地质构造、沼泽与湖泊等。4、 降水三要素包括降水量、降水历时和降水强度。 降水量(h) ：指一定时段内降落在某一面积上的总水量。 单位：mm 降水历时(t) ：即降水所经历的时间。 单位: 年、月、日、时 （某一降水

5、量必须同时指明历时和区域）降水强度(i) ：单位时间的降水量，简称雨强。 单位：mm/min或mm/h (根据雨强可对降水分级）5、 观测降雨量的仪器：雨量器、自记雨量计6、 降水特征的表示方法 依据降水观测资料，可以整理出常用的降水过程线、降水累积曲线和等雨量线来反映降水的空间分布与时间变化规律。7、 流域平均降水量常用的方法有：算术平均法、等雨量线法和泰森多边形法等3种。 （P23各自的概念及公式）8、 下渗（看P23P24、小题） （一次降雨的主要损失量） 下渗是指水从地表渗入土壤和地下水的运动过程。 下渗强度（下渗率）：单位时间内下渗的水量，单位mm/h 供水充分时：下渗率称为下渗力（

6、下渗容量） 供水不充分时：下渗率下渗能力9、河川径流量的表示方法（简答） （1）流量（Q） 流量指单位时间内通过河流某一过水断面的水量，常用单位为m3/s。 流量可分为瞬时流量、日平均流量、月平均流量 、年平均流量、多年平均流量。流量随时间变化过程，可用流量过程线表示。 （2）径流总量（W） 径流总量指在一定时段内通过河流某一过水断面的总水量，常用单位m3, 108m3 径流总量等于计算时段总秒数T乘以该时段的平均流量即W=QT（3）径流深度（Y） 径流深度指将计算时段内的径流总量均匀地铺在控制断面以上整个流域面积F（km2）上，所得平均水层深度，常用单位mm。 （4）径流模数(M) 径流模数

7、指单位流域面积F（km2）上平均产生的流量，常用单位为L/(s.km2)。 公式: （5）径流系数（） 径流系数指流域上，同一时段的径流深度与降雨量之比值。无量纲 即: a1，它的多年平均值是一个稳定的数值，是具有一定的区域性。10、产流过程和初期损失（Io）（书P26P27） 初损：产流前的损失 净雨量：一次降雨所形成的地表径流量等于降雨量扣除损失量。 产流过程：降雨扣除损失形成净雨的过程。注意：净雨与它形成的径流在数量上是相等的，然而二者的过程完全不同，径流的来源是净雨，净雨的汇流结果是径流；当降雨停止时，净雨随之停止，而径流要延续很长时间(书P27图2-13)11、 河川径流的影响因素（

8、简答） （1）气象条件 （2）地理位置和地形 （3）地表植被覆盖 （4）面积和形状 （5）土壤地质 （6）湖泊与沼泽 （7）人类活动因素12、 水文测验：系统地收集和整理水文资料的全部技术过程。13、 水位（H）：河流某时刻在某断面的自由水面相对于某一基面的高程，称为该时刻此断面的水位，单位为m。观读水位的设备：水尺和自记水位计。14、 流量测验（论述） 流量测验的依据：Q=v，流量测验包括过水断面测量、流速测量与流量计算三部分。 （1）断面测量 大断面河道断面扩展至历年最高水位以上0.5-1.0m的断面。（水上、水下） 水道断面测量步骤： 1）河底高程测量 2）起点距测量 3）绘制过水断面

9、（2）流速测量与流量计算 步骤： 1）在断面上选定测速垂线n条，各垂线上选定的3个测点分别位于水面以下0.2H、0.6H、0.8H； 2）用流速仪测各点流速，取算术平均值计算各垂线平均流速 3）以测速垂线为界，计算部分面积 4）计算各面积上的平均流速 5）计算断面流量15、 水位流量关系曲线的延长 一般情况，要求高水部分延长不应超过当年实测流量所占水位变幅的30%。地水部分延长不应超过当年实测流量所占水位变幅的10%高水延长的三个方法：水位面积、水位流速关系曲线法和断面特征法。断流水位就是流量等于零时所对应的水位。第三章1、 水文统计分析的任务就是以实测水文系列资料为样本，应用数理统计方法，对

10、未来可能发生的水文情势作出概率预估（且考虑抽样误差），确定合理的工程设计值，以满足工程设计和运行决策的需要。2、 水文统计对水文资料的要求：可靠性、一致性、代表性3、 样本的特征在一定程度上可代表总体特征-水文统计的基本依据 用样本来推求总体必然存在抽样误差。4、 累积频率：指等量值和超量值累积出现的次数（m)与总观测次数（n）的比值。以百分数或小数表示。 5、 重现期（简答） 重现期指在长时期内随机事件重复出现的平均间隔时间，称为多少年出现一次，又称为多少年一遇。根据所研究问题的性质不同，频率与重现期的关系有两种表示方法。（1） 研究洪峰流量、洪水位、暴雨等最大值问题时，一般设计频率P50%

11、，有 6、 统计参数（简答） 常用的统计参数包括均值 、 均方差 、变差系数 、 偏态系数。 （1）均值：表示系列中变量的平均情况，表示系列数值的水平，是系列数值的分布中心。 设某水文变量的观测系列（样本）为x1，x2， ,xn ， 其总项数为n，则其均值为: （2）均方差：反映系列的绝对离散程度。 均方差越大，说明系列数值在均值两旁的分布越分散，系列数值的变化幅度越大。 总体均方差： （3）变差系数（Cv）：表示的是系列数值的相对离散程度 变差系数：一个系列的均方差与其均值之比。（无量纲） 总体上Cv值是南方小，北方大；沿海小，内陆大；平原小，山区大。 （4）偏态系数（Cs）：用来说明以均值

12、为中心的随机变量分布是否对称的特征。 变差系数反映系列的离散程度，但它不能反映系列在均值两边的对称特征。 Cs=0 对称系列 Cs0 正偏 Cs40个 其次（频率计算）对各历时的i系列作频率计算，统计等量超量值的累积频数m,计算出的频率为次频率p=m/s(%) 再次（绘图）以历时t为参数，根据整理出的i-t-p数据，在同一张概率纸上，以i为纵坐标、p为横坐标，绘制各历时的i-p曲线 最后（整理关系表）在横坐标上选定若干次频率p,将其转换为年重现期T,要求取T=0.25a，0.33a，0.5a，1a，2a，3a，5a，10a等年对应的不同历时i值，制成i-t-T关系表2、暴雨强度公式在双对数坐标

13、系中，以T为参数，取t为横坐标，i为纵坐标1)若i-t呈直线，则 式中 i任一时段t内的最大平均降雨强度（mm/min）； t暴雨历时(min)； n暴雨衰减指数； A一次暴雨过程中最大1h暴雨的平均强度，也称为雨力（mm/min或mm/h） 2)若i-t呈曲线，则 其中：b、n、A为地方性暴雨参数，b为时间参数，n为暴雨衰减指数，A为雨力 3）A为一次暴雨过程中最大1h暴雨的平均强度，亦称为雨力，此值随地区和重现期而变。 雨力A与重现期T的关系 式中，、C为地方性参数3、 等流时线概念：指将流域上汇流时间相等点连成的线，即每条线上的各水质点在一定时间同时到达出流断面。4、 流域汇流时间（）：

14、指净雨从流域最远点至其出口断面所经历的时间，又称为流域最大汇流时间。5、 不同净雨历时对流量过程和洪峰的影响（P135、小题） 为讨论问题方便，设流域此次降雨为均匀降雨，且h1=h2=h3,这样：（1）净雨历时小于流域汇流时间（tc）时,洪峰流量是由全部流域面积（F）上的部分净雨构成的，Qm值与tc=时求得的洪峰流量相同，但是多延续了tc-的时段。（4） 对上面任何一种情况的发生，地面径流总历时都等于与之和。总：就暴雨洪水而言，从工程最不利角度考虑，依据等流时线原理以全面汇流造峰的情形考虑，即有流域出口端面最大洪峰流量的公式形式为净雨强度（i）与流域面积（F）之乘积，即 （全面汇流造峰时洪峰流

15、量最大）第六章1、水文地质学 研究对象：地下水研究内容：地下水在周围环境影响下，数量和质量在时间和空间上的变化规律，以及如何应用这一规律有效地利用和调控地下水。第七章1、 内动力地质作用：促使岩石圈的岩层发生褶皱和断裂，形成海洋与大陆、高山与盆地以及地区性地面起伏。 外动力地质作用：对地面的起伏加以改造，总趋势是削高填低，使地面准平面化，同时造就表生的矿物和沉积岩。2、 地质年代和地层年代 地质时代： 代、纪、世 地层单位： 界、系、统3、 岩层的产状要素是指确定岩层产状的三个数值即走向、倾向、倾角。4、 断裂构造：地壳中的岩石（岩层或岩体），特别是脆性较大和靠近地表的岩石，在受力情况下容易产

16、生断裂和错动，总称为断裂构造。 根据断裂岩块相对位移的程度，把断裂构造分为节理和断层两大类。5、 地层接触关系（P190、简答） 地层的接触关系分为：整合接触、不整合接触(平行不整合、角度不整合)第九章1、地下水中主要气体成分：、等（1）氧：主要来自大气 地下水中溶解氧的含量通常在0-14mg/L之间。若其含量大于3.5mg/L，表明已处于氧化环境，可是许多有机物和无机物氧化。（2） 氮：主要来源于大气，还来自生物体分解或变质作用产生。 单独存在，通常表明地下水源于大气，并处于还原环境的条件下。 大气中惰性气体与的比值是恒定的为0.0118。（3）二氧化碳 地下水中CO2含量通常在15-40m

17、g/L，含量大小与地下水的温度、压力、pH值有关。（4）硫化氢、甲烷 地下水中出现硫化氢、甲烷，其意义与氧的出现相反，说明地下水处于有机质存在的还原环境中，并有微生物参加。2、地下水中主要离子成分：主要阴离子：Cl-、SO42-、HCO3- 主要阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 低矿化度水中的常见离子： HCO3-，Ca2+，Mg2+ 高矿化度水中的常见离子：Cl-，Na+，K+ 中等矿化度的常见离子： SO42-3、总矿化度指地下水中所含各种离子、分子及化合物的总量，以mg/L表示。也称总溶解固体。4、水的硬度是水中钙镁离子含量多少的指标。 硬度可分为总硬度、暂时硬度、永久硬度。5、

18、 地下水化学成分的形成作用（论述名词与结果） 地下水化学成分的形成作用主要有溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用等。（1）溶滤作用 1）水的溶滤作用指在水与岩土的相互作用下，岩土中的一部分可溶物质转入地下水中。 2）长期、强烈溶滤作用的结果： 早期：Cl-盐最易溶于水，地下水以Cl-为主 中期：水体中贫Cl-，继续作用，较易溶SO42-盐类被溶入水中，地下水中以SO42-为主 晚期：形成的SO42-随水流带走，持续作用，地下水以低矿化度的HCO3-型为特征。结果：一个地区经受的溶滤作用强度越大，时间越长，地下水的矿化度就会越低。（2） 浓缩作用 1）浓缩作用指地下水因蒸发失去水分，造成盐类积累浓缩的作用。 2）结果：往往形成高矿化度、以易溶离子为主的地下水（Cl-、Na+） （3）脱碳酸作用(石钟乳、石笋、泉华) 1）脱碳酸作用指由于CO2的溶解度随温度升高或压力下降而减小，水中部分CO2 从水中逸出，使水中的Ca2+、Mg2+和HCO3-形成碳酸盐沉淀的作用。 2）结果：地下水中Ca2+、Mg2+、HCO3- 、CO2减少；矿化度下降（4） 脱硫酸作用 1）脱硫酸作用指在还原环境中，当地下水中含有有机物时，微生物中脱硫细菌能将水中SO42-还原为H2S，使水中SO42- 减少或消失的作用。 2