水文水資源基礎(chǔ)課件

1、第一講 水文水資源基礎(chǔ)1主要內(nèi)容一、水文循環(huán)與水量平衡二、降雨、蒸發(fā)三、入滲、土壤水、地下水四、河川徑流2一、水文循環(huán)及水量平衡水文學(xué)： 研究地球上江河、湖泊、冰川、地下水和海洋等各種水體的存在數(shù)量、分布及變化規(guī)律的科學(xué)。 與氣象學(xué)、地理學(xué)、生態(tài)環(huán)境學(xué)等關(guān)系密切。31.1 水文循環(huán)： （1）地球上水的存在形式： 汽態(tài)、液態(tài)、固態(tài) （2）存在位置： 空氣中、地表、地下、生物體內(nèi) 4 水文循環(huán)的概念： 地球表面的廣大水體，在太陽輻射作用下蒸發(fā)變成水汽，上升到空中，被氣流帶動輸送到各地，在這過程中，水汽遇冷凝結(jié)，以降水的形式降落到地面和海洋，降至地面的那部分水，再從河道或滲入地下以地下水形式補給河流

2、流入海洋。水分這種往返循環(huán)、不斷轉(zhuǎn)移交替的現(xiàn)象稱為水文循環(huán)或水循環(huán)。 5水循環(huán)示意圖6 水循環(huán)的外因： 太陽輻射能和地球引力的存在 水循環(huán)的內(nèi)因： 水物理三態(tài)(氣、液、固)之間的相互 轉(zhuǎn)化7自然界水循環(huán)據(jù)其規(guī)模及涉及的地域可分為：大循環(huán)/小循環(huán)海 洋 上 空大 陸 上 空海 洋地 下陸 面降水蒸發(fā)返回大氣地面徑流海洋蒸發(fā)降水氣流輸運大循環(huán)：小循環(huán)：地下徑流匯入河川8水文循環(huán)的意義： 直接影響氣候變化： 改變地表形態(tài)： 造成再生資源： 負面影響：干旱，洪澇災(zāi)害9（2）河流流域的水量平衡河流流域的定義：河流某斷面以上，匯集地表水和地下水的區(qū)域（稱做地面集水區(qū)和地下集水區(qū)）統(tǒng)稱做河流在該斷面以上的流

3、域。 由分水線包圍的集水區(qū)域。10非閉合流域/閉合流域： 非閉合流域： 若地面分水線與地下分水線在位置上不完全重合，即地面和地下集水區(qū)不相重合常稱這種流域為非閉合流域。 閉合流域： 若流域的地面水和地下水分水線在位置上重合，即地面和地下集水區(qū)相重合，則稱這種流域為閉合流域。11二、降水與蒸發(fā)2.1 降水： 是指液態(tài)或固態(tài)的水汽凝結(jié)物，從天空下降至地面而成的液態(tài)水或固態(tài)水的現(xiàn)象。降水是氣象要素之一，也是水循環(huán)中重要的一個環(huán)節(jié)。 12（1） 降水的各種形態(tài)： 雨 從云中降落下來的液態(tài)水滴,其直徑一般為0.56毫米。小雨滴呈球形，直徑在1毫米以上的雨滴呈扁球形，雨滴越大，形狀越扁平。 雪 由較大的冰

4、晶（即雪晶）組成。雪晶一般大于0.3 毫米，其基本形狀為六角形。13霰 又稱雪珠或軟雹，是白色不透明的圓錐形或球形的顆粒狀固態(tài)降水。直徑約25毫米，下降時常呈陣性，觸及硬地時常反跳。它是由各自凍結(jié)的小云滴組合在一起而成的，密度小而松脆易碎。 雹 又稱冰雹或雹塊，從對流云中產(chǎn)生的球狀、錐狀、橢球狀或形狀不規(guī)則的堅硬固態(tài)降水，直徑約250毫米。14（2） 降水的成因： 大氣中存在水分，即水汽； 降溫，降至露點溫度以下，或空氣冷卻 大氣中存在吸水性的微粒(凝結(jié)核) 露點：空氣中水汽達到飽和時的溫度。當大氣溫度下降到露點以下時，則形成了水汽凝結(jié)的必要條件。 大氣凝結(jié)核： 指飄浮在大氣中的塵粒，其直徑約

5、10-310m。大氣凝結(jié)核由固態(tài)物質(zhì)、溶液滴或兩者的混合物組成，其化學(xué)成分很復(fù)雜，最常見的是氯、氮、碳、鎂、鈉、鈣等化合物。15（3）降雨的分類及其特性 按氣流上升運動的原因，常把降雨分成四種類型： 對流雨 地形雨 鋒面雨 氣旋雨161）對流雨：對流雨(亦稱對流性降水)發(fā)生的條件： 地面受輻射溫度升高，下層暖濕空氣膨脹上升，則暖濕空氣在上升過程中形成絕熱冷卻，水汽則會凝結(jié)成云（淡積云濃積云 積雨云）， 形成 降雨。17 對流雨發(fā)生的特點： 對流雨是在大氣不穩(wěn)定的條件下產(chǎn)生的，多發(fā)生在夏季酷熱的午后； 其水平尺度很小(0.150公里)，降雨歷時較短（幾十分鐘），形成陣性降水，常稱陣雨。 降水強度

6、的變化很大。對流性降水常伴有雷暴（伴有閃電和雷聲），稱為雷陣雨。182）地形雨地形雨形成示意圖山 脈 暖濕空氣在運移過程中，因受地形（如山脈等）影響而被抬升，則由于動力冷卻而形成的雨。 地形雨發(fā)生的條件：19 因氣流（空氣）的濕度、溫度、抬升速度及地形特點的差異而不同。 地形作用一般使山的迎風(fēng)面的降水量大，而背風(fēng)面降水量減少。 地形雨的特點：203）鋒面雨: 由于不同性質(zhì)的氣團相遇所形成的雨稱為鋒面雨。 氣團： 物理屬性（物理屬性主要是溫度、濕度、大氣靜力穩(wěn)定度等物理量）在水平方向差異很小的空氣質(zhì)點群體。其水平范圍可達幾百萬平方公里，鉛直厚度可達幾公里至十幾公里。21氣團的分類： 按氣團的熱力

7、性質(zhì)不同,可劃分為：冷氣團(比其所經(jīng)下墊面冷)和暖氣團（比其所經(jīng)下墊面暖）; 按濕度特征的差異可分為：干氣團和濕氣團；22 按其靜力穩(wěn)定度的區(qū)別可分為穩(wěn)定氣團和不穩(wěn)定氣團； 按氣團的發(fā)源地的不同常分為極地氣團和熱帶氣團兩大類，再按發(fā)源地帶的海陸差別，這些氣團還可劃分為一些亞類。23在北半球的主要氣團有： 北冰洋氣團： 形成于北極的北冰洋，空氣極寒且干燥。 極地氣團： 形成于除北極的北冰洋以外的中、高緯度地區(qū)，比較寒冷，其中形成于大陸上的有極地大陸氣團、西伯利亞氣團；形成于海洋上的有極地海洋氣團。24 赤道氣團： 形成于赤道海洋上，既熱又很潮濕，有時難以將它和熱帶海洋氣團相區(qū)別。 熱帶氣團： 形

8、成于熱帶、副熱帶的暖氣團。其中形成于大陸上的，稱為熱帶大陸氣團；形成于海洋上的稱為熱帶海洋氣團。25 鋒面： 溫度或密度差異很大的兩個氣團相遇，接觸區(qū)形成一過渡帶，簡稱鋒面。鋒面是傾斜的，坡度很小，一般約為1/100，冷氣團在下，暖氣團在上。鋒面的鉛直厚度約1公里，水平寬度在近地面約數(shù)十公里，其高度可達400公里以上（延伸到對流層頂），鋒的水平范圍可延伸數(shù)百公里甚至數(shù)千公里。26 鋒線： 鋒面與地面交線稱為地面鋒線 ，也簡稱為鋒。鋒線鋒面冷氣團暖氣團 地 面27 暖鋒雨暖鋒： 冷暖氣團相遇時，暖氣團較強起主導(dǎo)作用，暖氣團推動鋒面向冷氣團一側(cè)移動。暖鋒雨示意圖 水文氣象學(xué)將鋒面二側(cè)冷暖氣團移動方

9、向的不同，所形成的鋒面雨分成以下幾種類型：28暖鋒雨的特點： 雨區(qū)位于鋒線前方； 降雨強度較小(鋒面坡度小，介于1/1001/300，暖濕氣團上升緩慢）； 云和降雨區(qū)面積較大。29 冷鋒雨: 冷暖氣團相遇時，冷氣團較強起主導(dǎo)作用，冷氣團推動鋒面向暖氣團一側(cè)移動。根據(jù)冷鋒推移速度的不同，又分為慢行冷鋒和急行冷鋒兩種：30 緩行冷鋒： 云和雨區(qū)分布 及降雨強度與 暖鋒雨相仿； 雨區(qū)位于鋒線 后方。 緩行冷鋒雨特點：冷鋒運移速度較慢緩行冷鋒雨示意圖31急行冷鋒：冷鋒運移速度較快，使得暖濕氣團產(chǎn)生劇烈的上升運動，鋒面坡度較陡，介于1/401/80（41820）。 降雨在鋒線附近，降雨強度大 歷時短、雨

10、區(qū)窄急行冷鋒雨特點：急行冷鋒雨示意圖32 準靜止鋒: 當冷暖鋒面勢均力敵，則鋒面在一定地區(qū)來回擺動，稱為準靜止鋒?；蛑敢苿雍芫徛蕼熟o止狀態(tài)的鋒。準靜止鋒雨示意圖33準靜止鋒雨的特點： 降雨持續(xù)時間較長 降雨強度比較小 雨區(qū)比暖鋒雨更廣 如江淮一帶6、7月的常出現(xiàn)的陰雨天氣即為典型的準靜止鋒雨。34 錮囚鋒： 當有三種冷暖性質(zhì)不同的氣團（如暖氣團、較冷氣團、更冷氣團）相遇時，便會產(chǎn)生兩個鋒面，此兩鋒面相遇并逐漸合并起來，原來暖氣團被迫抬離地面，錮囚在高空，這樣形成的鋒稱作錮囚鋒。圖中： 冷氣團 暖氣團 更冷氣團 (1)(4)(2)(3)錮囚鋒形成示意圖354）氣旋雨氣旋：北（南）半球，由于地球

11、離心力、偏向力及摩擦力的共同作用下，大氣中水平氣流呈逆（順）時針旋轉(zhuǎn)的大型渦旋。在同高度上，氣旋中心的氣壓比四周低，又稱低壓。小氣旋水平尺度為幾百公里，大的可達三四千公里，氣旋中，天氣常發(fā)生劇烈的變化，是人們最關(guān)心和最早研究的天氣系統(tǒng)。36氣旋區(qū)氣流運動特點：氣旋平面圖低氣壓區(qū)氣旋立面圖低氣壓區(qū) 在低氣壓中心區(qū)，氣流從四周向中心輻合，垂直方向上運動是上升的，即暖濕氣流輻合上升，在水平面上溫度和濕度變化很大，故常常有凝結(jié)降水現(xiàn)象?？沙霈F(xiàn)大范圍降雨和大風(fēng)的天氣現(xiàn)象，稱為氣旋雨37氣旋按其生成的地理位置不同，可分為熱帶氣旋和溫帶氣旋 熱帶氣旋 發(fā)生在熱帶海洋上強烈的氣旋性渦旋，即所謂的臺風(fēng)。風(fēng)的水平

12、尺度約幾百公里至上千公里，鉛直尺度可從地面直達平流層低層，是一種深厚的天氣系統(tǒng)。臺風(fēng)中心氣壓很低，一般在990870百帕（1hpa=1dyn/cm2)之間，中心附近地面最大風(fēng)速一般為3050米/秒，有時可超過80米/秒。3898長江流域大洪水起因： 與發(fā)生在1997.51998.5上世紀最強的厄爾尼諾現(xiàn)象有關(guān); 冷暖空氣頻繁交綏于長江流域，造成二度梅雨（6.117.3和7.1631）1998年長江流域降雨天氣圖39熱帶氣旋的危害： 強風(fēng)引起的巨大海浪，可對海洋船舶造成很大破壞；當臺風(fēng)移近海岸時，狂風(fēng)可引起大范圍巨大的海潮（風(fēng)暴潮）。臺風(fēng)中心經(jīng)過的地區(qū)常有大暴雨或特大暴雨，日雨量可高達1000毫

13、米以上，造成大范圍洪澇。它是重要天氣系統(tǒng)之一，一些河流特大洪水均與熱帶氣旋有關(guān)。1983年9月6日第9號臺風(fēng)的彩色增強顯示衛(wèi)星云圖40按熱帶氣旋地面中心附近風(fēng)速大小，可分為：風(fēng)速平均風(fēng)力分 類10.817.1m/s6 8級熱帶低氣壓17.2 32.7m/s8 9級熱帶風(fēng)暴10 11級強熱帶風(fēng)暴32.7m/s 12級臺風(fēng)（按中國氣象部門規(guī)定分類）41 溫帶氣旋雨（鋒面氣旋） 鋒面氣旋是由鋒面的波動產(chǎn)生的，多發(fā)生于溫帶的極地氣團和熱帶氣團的交界面之上，這種波動也稱氣旋波。溫帶地區(qū)的降水大部分同鋒面氣旋有關(guān)，氣旋活動的頻次、強弱對人類最密集的溫帶地區(qū)的經(jīng)濟和社會活動有重要的影響，因此它是最受重視的天

14、氣系統(tǒng)之一。42溫帶氣旋的特點： 溫帶氣旋主要出現(xiàn)在中、高緯度地區(qū)。溫帶氣旋范圍大，風(fēng)區(qū)長，在海上形成大風(fēng)、降水和雷暴等危險天氣和巨浪，在冬季有時也能引導(dǎo)冷空氣南下，形成寒潮天氣。43影響中國近海的溫帶氣旋（主要發(fā)生在兩個地區(qū)）： 從中國長江中下游到日本南部海上，命名為江淮氣旋和東海氣旋 從蒙古中部到中國東北的大興安嶺東側(cè)，命名為蒙古氣旋 和 黃河氣旋44 (4) 降雨的觀測 按降雨強度大小，降雨可分為暴雨、大雨、中雨、小雨四種：1) 暴雨( 50mm/24h)暴雨：50100大暴雨：100200特大暴雨：2002) 大雨 ：2550 mm/24h3) 中雨 ：1025 mm/24h4) 小雨

15、 ： 1600mm東南沿海，云南西南部，廣西南部，西藏東南角，湖南、江西、四川山地2) 濕潤帶800 1600mm長江中下游地區(qū)，云貴川和廣西大部分地區(qū)3) 半濕潤帶400 800mm華北平原，東北大部分，山西、陜西大部及甘肅東南部，四川西北，西藏東部4) 半干旱帶200 400mm內(nèi)蒙，寧夏，甘肅，新疆西北部5) 干旱帶 200mm內(nèi)蒙、寧夏、甘肅沙漠區(qū)，青海、新疆的盆地56 2.5 5 20 40 80 120 160 200 300(cm)十分濕潤帶1600-2000濕潤帶半濕潤帶半干旱帶干旱帶8.0 說明豐枯變化很大。 北京地區(qū)： 1959年P(guān)=1405mm，1869年P(guān)=242mm

16、K=1405/242=5.8 南方多雨地區(qū)： K=1.5-3.0 說明年際間降雨相對均勻； 北方少雨地區(qū)： K=3.0-6.0 說明豐枯變化較大；60 中國暴雨的時空分布特點 暴 雨： 指在短時期出現(xiàn)的大量降水，大暴雨往往形成大洪水。特大暴雨是一種災(zāi)害性天氣,往往造成洪澇災(zāi)害和嚴重的水土流失,導(dǎo)致工程失事、堤防潰決和農(nóng)作物被淹等重大的突發(fā)事故，另一方面，適度暴雨則是水資源的重要來源，可用來興利。61暴雨：50100mm大暴雨：100200mm特大暴雨：200mm 我國西部為暴雨低值區(qū)，東南沿海及海南島為暴雨高值區(qū)，海河、黃河、淮河及長江的下游均為大暴雨區(qū)。中國規(guī)定的暴雨量級：62中國大陸上暴雨

17、主要集中在三個時期： 4-6月：東南季風(fēng)登陸，大暴雨主要出現(xiàn)在長江以南地區(qū)，是華南地區(qū)汛前暴雨和江南梅雨期暴雨出現(xiàn)的季節(jié)； 6-7月：季風(fēng)南移，暴雨區(qū)主要發(fā)生在江淮流域，是長江中下游的梅雨期； 7-8月：由于西南與東南季風(fēng)盛行，暴雨區(qū)主要發(fā)生在華北、川西、東南沿海多熱帶氣旋暴雨。632.2 蒸散發(fā) 水汽從水面、冰面或其他含水物質(zhì)表面逸出的過程。它屬于水由液態(tài)或固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的相變過程。水汽分子的不規(guī)則運動，會使一部分逸出去的水分子又回到水（或冰）面，因此蒸發(fā)量就是從水（或冰）面飛出的水汽分子通量與回到水（或冰）面的水汽分子通量的差值。 蒸發(fā)是氣象要素之一。在自然界中，蒸發(fā)是海洋和陸地水分進入大氣

18、的唯一途徑，是地球水文循環(huán)的主要環(huán)節(jié)之一。64 蒸散發(fā) 水文學(xué)中指自然界水面蒸發(fā)、土壤表面蒸發(fā)和植物散發(fā)的總稱。 植物蒸散（蒸騰） 在植物生長期，水分從植物葉面和技干逸入大氣的過程。 蒸發(fā) 水面與土壤表面的水變成水汽的過程。65（1）水面蒸發(fā) 水面蒸發(fā)是在水分充分供給條件下的蒸發(fā)現(xiàn)象。用以反映當?shù)卣舭l(fā)能力的一個指標。 蒸發(fā)率蒸發(fā)強度：指單位時間內(nèi)的蒸發(fā)量。 (單位:mm/day, mm/min) 蒸發(fā)量：某個時段內(nèi)單位面積蒸發(fā)的水量。 (單位:cm3/cm2=cm 或 mm)蒸發(fā)量的大小可用以下特征量表示：66水汽飽和水壓差：水面溫度T： 風(fēng)速： 湍流：可見，水面蒸發(fā)與以下幾個因素有關(guān)：67(

19、2) 土壤蒸發(fā)土壤蒸發(fā)： 土壤中的水分通過空隙上升和汽化以水汽形式從土壤表面進入大氣的過程。 土壤蒸發(fā)過程要比水面蒸發(fā)復(fù)雜，除影響水面蒸發(fā)的幾種因素(氣溫、水面溫度、飽和差及風(fēng)速)外，還與土壤性質(zhì)(結(jié)構(gòu)、色澤等)、土壤中水分含量、地下水埋深、土壤表面特征和地形等因素有關(guān)。68（3）植物散發(fā)(蒸騰)植物散發(fā)（蒸騰）：在植物生長期，水分從植物葉面和技干逸入大氣的過程。 植物散發(fā)是一物理生物的過程，水分從葉面氣孔中擴散出去的量可受氣孔開閉程度而受到調(diào)節(jié)。在水文學(xué)中認為水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)與植物散發(fā)是不可分割的，故統(tǒng)稱為陸面蒸發(fā)。69（4）流域總蒸發(fā)量流域總蒸發(fā)包括： 流域內(nèi)的水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)、植物散

20、發(fā)的總稱。又稱流域蒸散發(fā)。在水文學(xué)中，通常指這些蒸發(fā)量的總和。70（5）中國蒸發(fā)的特點年蒸發(fā)量的地區(qū)分布：1）水面蒸發(fā)的地區(qū)分布特點： 低溫濕潤地區(qū)水面蒸發(fā)量小，高溫干燥地區(qū)水面蒸發(fā)量大； 蒸發(fā)低值區(qū)一般多在山區(qū)，而高值區(qū)多在平原區(qū)和高原地區(qū)。71中國多年平均水面蒸發(fā)量最低值400mm，最高值2600mm，相差懸殊，可分為幾個區(qū)： 年蒸發(fā)量在800mm以下的低值區(qū)：東北地區(qū)（除平原區(qū)南部）中國的中部，包括湖南、湖北西部，貴州、云南北部，四川大部，甘肅、青海東南部和陜西南部山區(qū)等；72 年蒸發(fā)量大于1200mm的高值區(qū)： 年蒸發(fā)量在8001200mm的中間地帶區(qū)：西北高原、盆地；青藏高原；華北東

21、北平原；南部沿海；云南等；分布很廣，如東北平原大部，海灤河流域的山區(qū)、海河平原北部，華北平原南部，長江流域的大部分地區(qū)等。73中國多年平均水面蒸發(fā)量圖說明：該分布圖由E601轉(zhuǎn)換求到的多年平均水面蒸發(fā)1000-1200600-800600-80020001600-2000800-10001400-16001200-140074陸面蒸發(fā)的地區(qū)分布： 陸面蒸發(fā)量的地區(qū)分布與降水、徑流的地區(qū)分布有密切關(guān)系，呈東南向西北有明顯遞減趨勢。說明中國的供水條件是陸面蒸發(fā)的主要制約因素。 有一條300mm的（陸面）蒸發(fā)量等值線自東北向西南貫穿我國大陸，大體上將中國陸地的蒸發(fā)量分布情況分為二個區(qū)：75 此線以西

22、大部分屬于干旱和半干旱地區(qū)： 雨量少、溫度低、屬中國陸面蒸發(fā)量的低值區(qū)。 此線以東屬濕潤與半濕潤地區(qū)： 南方濕潤地區(qū)雨量大，蒸發(fā)能力達充分發(fā)揮（即充分條件下蒸發(fā)），為中國陸面蒸發(fā)量的高值區(qū)。76多年平均陸面蒸發(fā)量圖海南島東部1000 mm塔里木盆地、柴塔木盆地： 25 mm陸面蒸發(fā)量的低值區(qū)陸面蒸發(fā)量的高值區(qū)300mm77 年蒸發(fā)量的年內(nèi)變化 年內(nèi)蒸發(fā)量變化主要受溫度、濕度和季節(jié)變化的影響，因此有： 一般南方變化小，北方大；山區(qū)變化小，平原區(qū)變化大；低緯度地區(qū)年內(nèi)分配較均勻而高緯度地區(qū)年內(nèi)分配非常集中。 夏季太陽輻射較強故蒸發(fā)增強，冬季由于氣溫低蒸發(fā)小。全年月的最小蒸發(fā)量一般出現(xiàn)在12月及1月

23、。78三、土壤水、入滲及地下水 土壤水 入滲 地下水793.1 土壤水 存在于非飽和帶土壤孔隙中和為土壤顆粒所吸附水分。它具有三態(tài)：液態(tài)水、固態(tài)水及汽態(tài)水。土壤水是土壤 土粒、水、氣三相系統(tǒng)的一個組成部分。在水文學(xué)中指地表土層中的水，廣義的土層指整個包氣帶。土壤水分的增長、消退及動態(tài)變化同降水、蒸散發(fā)、地下水和徑流有密切關(guān)系。803.1.1土壤水的不同形式 土壤固體顆粒同水分子經(jīng)常處于相互作用之中，作用于土壤水的主要的力有分子力、毛細管引力和重力。它們決定了土壤水的存在形式和運動。土壤水通常以下列幾種形式存在于土壤中：81 吸濕水（強結(jié)合水/吸著水）土壤顆粒表面的分子對水分子具有很強的吸引力(

24、稱分子力)，故土壤顆粒表面能吸附大氣中的水分子，則稱這部分水為吸濕水。82吸濕水的特點： 土粒表面對它的吸力很大，緊貼土粒的第一層水分子受的吸力約1萬個大氣壓（1大氣壓1.01105N/m2 =1.03kg/cm2 )。吸濕水具有固態(tài)水的性質(zhì)（1.22.4),因此吸濕水不能自由移動。 只有在高溫（105110 0C）條件下可轉(zhuǎn)變成汽態(tài)散失，故吸濕水不能被植物所利用。83 薄膜水（弱結(jié)合水） 指土粒表面吸濕水達到最大量后，土顆粒剩余的分子力還能吸附水分，在吸濕水外表形成的膜狀液態(tài)水。土 壤顆 粒土 壤顆 粒吸濕水薄膜水84薄膜水的特點： 主要受分子吸力作用（為316.25大氣壓），與液態(tài)水的性質(zhì)

25、基本相似，在吸力作用下能以濕潤的方式，從水膜厚處向水膜薄處緩慢移動，或從土壤濕潤的地方向干燥的地方運移，屬于非飽和土壤水運動研究的范疇。85 毛管水/毛細水毛管水按其是否與地下水潛水面有聯(lián)系又分為： 指依靠土壤中毛細管（一般指d1mm的空隙稱毛細管)的吸引力（毛管力,d=0.030.0006mm時，毛管力最為明顯）而被保持在土壤孔隙中的水分。所受的吸力為6.250.08大氣壓。 毛管懸著水 毛管上升水/毛管支持水86 重力水: 是受重力作用而運動的那一部分水分，具有一般液態(tài)水性質(zhì)，如可以在重力作用下產(chǎn)生水流運動，能傳遞壓力等，因此，重力水不易保持在土壤上層，是形成地下水的重要來源。873.1.

26、2 幾個常用的水分常數(shù) 土壤水分常數(shù)是表征土壤水分形態(tài)和運動特性發(fā)生明顯變化的特征值。不同形態(tài)水分的存在反映土壤不同的持水量級，這種關(guān)系通常用一些土壤含水量的特征數(shù)值來表示。主要的水分常數(shù)有：88 最大吸濕量（吸濕系數(shù)） 土壤吸濕水達到最大值時的土壤含水量，指在飽和空氣條件下土壤顆粒所能吸附的大氣中最大水汽量，它反映了土壤吸附氣態(tài)水的能力。 土壤顆粒的分子力所能吸附或結(jié)合的水分的最大值稱作最大分子持水量，此時薄膜水厚度達到最大值。 最大分子持水量89 凋萎含水量(凋萎系數(shù)) 當土壤水分減少到一定量后致使植物根系無法從土壤中吸收水分，開始枯死時的相應(yīng)最大土壤含水量稱作凋萎含水量。90 田間持水量

27、 指土壤中所能保持的毛細管懸著水的最大量。當土壤含水量超過毛細管懸著水的最大量即田間持水量時，超過的部分不能為毛細管力所維持，則表現(xiàn)為自由重力水。田間持水量是土壤水分運動性發(fā)生明顯變化的重要標志，是劃分土壤持水與下滲的重要參數(shù)，對水文學(xué)具重要意義。水文學(xué)中田間持水量常以fc 表示（相應(yīng)的土壤吸力為1/3大氣壓0.34kg/cm2) 。 91 飽和含水量/全蓄含水量s 土壤中全部孔隙全被水所充滿時的含水量稱為飽和含水量。923.2 入滲 3.2.1 入滲的物理過程 入滲一般是指大氣降水或灌溉水通過土壤表面進入土壤從而改變土壤內(nèi)水分狀況的過程。 它是水在分子力、毛細管引力和重力的綜合作用下在土壤中

28、發(fā)生的物理過程，是徑流形成過程的重要環(huán)節(jié)之一。 包括三個階段：滲潤階段 滲漏階段 滲透階段933.2.2 下滲的定量描述 下滲量定量分析可用三種特征值來描述 入滲總量F 指入滲開始到某一指定時刻滲入到土壤中的累積水量（單位：mm）。用下滲量累積曲線表示下滲量隨時程的增長過程。94入滲率fi /入滲強度 指單位時間內(nèi)單位面積上滲入土壤中的水量（單位：mm/h 或 mm/min）。在某時刻t 的入滲率應(yīng)為入滲累計量F 對時間的變化率：95 土壤入滲能力/容量/性能 fp 在充分供水和一定土壤類型、一定土壤濕度條件下的最大下滲率稱為下滲能力（單位：mm/h）。通常用下滲能力曲線來表示下滲率隨時程的變

29、化過程，簡稱入滲能力曲線。下滲能力隨時程而遞減，初期 fp 很 大， 后期逐漸變小，最后趨于穩(wěn)定: fp fc= const.fc稱為穩(wěn)定下滲率（滲透能力）。入滲能力曲線fc963.3 地下水 存在于地表以下巖土的孔隙、裂隙和洞穴中的水統(tǒng)稱為地下水。地表以下含水的巖土可分兩個帶。上部為包氣帶（非飽和帶），該帶巖土的空隙中除水以外還包含空氣。下部為飽水帶（飽和帶），巖土的空隙被水充滿，其分界為地下水潛水面。 水文學(xué)中把地下水潛水面以下飽和帶中的水稱作地下水。97 3.3.1 地下水分類根據(jù)埋存條件，地下水又可以分為以下二類：1、潛水 潛水是指埋存于地表以下，第一個連續(xù)穩(wěn)定的隔水層以上具有自由水面

30、的重力水。它主要的補給來源是降水和地表水的滲入。第一個隔水層潛 水98 潛水的特點： 1）它具有自由水面（潛水面）通過包氣帶與大 氣相通，因此潛水可以直接受到降水和地表水的補給，另一方面 也可以通過蒸發(fā)、 植物散發(fā)方式從包 氣帶垂向向大氣排 泄。潛水示意圖99 2）潛水大致沿潛水位較高處向水位較低處流動，由于地形切割或巖性變化，潛水流可集中排泄于地表成泉，稱作下降泉。潛水流還可分別泄流進入河、湖或海中。潛水示意圖1002、承壓水 承壓水是充滿于上下兩個隔水層之間的含水層中的地下水，它承受一定的壓力，當鉆孔打穿上覆隔水層時，水能從鉆孔內(nèi)上升到一定的高度。下隔水層上隔水層承壓水承壓水頭線101 承

31、壓水的特點： 具有承壓性質(zhì)，含水層可明顯地分為補給區(qū)、承壓區(qū)及排泄區(qū)三個部分。a. 補給區(qū)：補給區(qū)的上部沒有隔水層，該區(qū)地下水具有自由水面，實際上是潛水，它直接接受降水及地表水的補給。 102 b.承壓區(qū)：系指隔水頂板以下，被水充滿的含水層。其主要特征是： 承受靜水壓力具有壓力水頭； 由于承壓區(qū)與補給區(qū)在地域上不一致，故其性質(zhì)受當?shù)貧庀笏囊蛩赜绊戄^小，參與水文循環(huán)遠不如潛水積極，因此水量不易補充恢復(fù)。c. 排泄區(qū)：系指承壓水流出地表或流向潛水的地段。承壓水常以地表水、潛水、泉水的形式排出。103承壓水含水層的補給與排泄示意圖104四、河川徑流流域與水系河川徑流的形成及徑流的度量河川徑流的動態(tài)

32、變化1054.1 流域與河系4.1.1 流域及流域的主要特征 流域的定義 河流某斷面以上，匯集地表水和地下水的區(qū)域（分別稱做地面集水區(qū)和地下集水區(qū)）統(tǒng)稱做河流在該斷面以上的流域。106 流域的主要特征: 流域面積 A ,單位km2 指分水線所劃定的范圍在水平面上投影的面積。(1) 流域的幾何特征 流域長度L ,單位km 指流域的軸長，可用作圖法求到，見右示意圖。107 流域平均寬度B ：km 氣候條件 以各種的氣象因子來描述。 流域的形狀系數(shù) KB=A/L K=B/L=A/L2(2) 流域的自然地理特征 地理位置 以地理的經(jīng)度和緯度來表示。108 流域的土壤巖石性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造 可用流域平均高程

33、、平均坡度S表征。 流域地形特征 反映了流域下墊面的特征，影響到降水入滲的多小，土壤的蓄水性及地下水運動等。 可用流域地形圖表征；109 流域的植被率和湖沼率PP/PL/PM 植被率PP = AP /A 湖泊率PL = AL /A 沼澤率PM = AM /A式中，PP、PL、PM 分別為流域內(nèi)的植被、湖泊和沼澤面積；P 流域總面積。降雨截留量徑流R通過調(diào)查或遙感信息提取1104.1.2 河系的特征 地表水在重力作用下，沿陸地的凹地流動，按其大小可分為江、河、溪和溝，這些統(tǒng)稱為河流，而流域中河流（包括干流、支流）和流域內(nèi)的湖泊、沼澤或地下暗河彼此連接組成一個龐大的系統(tǒng)，稱水系，又稱河系或河網(wǎng)。

34、(1) 概述: 河系匯聚全流域的地表和地下水，最終注入海洋、湖泊或消失于荒原。水系的名稱通常以它的干流或以注入的湖泊、海洋命名，如長江水系、太湖水系、太平洋水系等。111河流按不同的級別劃分為： 匯入干流的河流均稱為一級支流，而匯入一級支流的河流則稱為二級支流，以此類推。河系中取長度最大或水量最多的河流為干流。 支流 : 干流：依據(jù)水流的流動方向從上至下分為五段：河源中游下游河口上游112(2) 河系的主要特征： 河流長度 L:指河源到河口的軸線長度。尼羅河亞馬孫河長 江6650 km6437 km6380 km113 流域河網(wǎng)密度D :式中，L 流域內(nèi)干支流的總長度(km) A 流域面積(k

35、m2) 定義為單位流域面積內(nèi)的河流總長度，反映了流域?qū)搅鞯恼{(diào)節(jié)能力，計算公式為：114 河流的彎曲系數(shù)式中，L 河流的實際長度(km); l 河流二端間的直線距離(km)彎曲系數(shù) 越大，對洪水宣泄越不利。115 河流的落差和比降落差：河源與河口的垂直高差稱為河流的落差。 落差大表明河流水能資源豐富。河道比降：落差與河長的比值稱為河流的比降。 比降越大河道匯流越快。1164.2 徑流的形成和徑流的度量徑流 ： 指降落在流域表面的降水，沿流域地表和地下二個途徑流入河系，再流出流域出口斷面的水流，這樣的物理過程稱作徑流形成過程。 有時也指它的量，即在一定時段內(nèi)通過某一河流斷面的水量，稱徑流量。11

36、7 流域蓄滲指降雨的雨水耗于植物截留、下滲和填洼等綜合過程。降雨形成地面徑流之前，在流域中會被以上幾個方面所消耗，不參與徑流的形成：4.2.1 徑流形成過程可概化為二個過程 ：(1)產(chǎn)流過程或稱為流域蓄滲過程118b.土壤蓄水量 S 指降雨入滲過程中被土壤吸附存儲于土壤孔隙中的水量。a. 植物截留量 Is降雨被植物莖葉攔截的現(xiàn)象稱截留，APIS 119 以上各種量不參與徑流的形成，統(tǒng)稱為: 雨量的損失量或地面滯留量。c.填洼量 Vd水分停蓄在地面洼陷處（水庫、湖、塘等），稱填洼。d.雨間蒸散發(fā)量 E120 降雨形成的徑流量/凈雨量徑流量(凈雨量) = 降雨量 - 損失量凈雨量包括二個方面： 地

37、面徑流 R 地下徑流 Rg 121 壤中徑流/表層流 Rin 指下滲的雨水，一部分滯蓄在土壤中；一部分繼續(xù)向下運行，遇到相對不透水層時，形成沿不透水層面的表層流。a. 地面徑流R 包括: 坡面漫流 Rs 指沿流域坡地成片連續(xù)流動的水流。122b. 地下徑流 Rg包括: 淺層地下徑流 Rgs 當下滲水流到達地下水面后，則形成地下徑流它包括： 指潛水面以下和第一個不透水層以上的含水層中的水流，亦稱作無壓地下水。123以上統(tǒng)稱為地下徑流，其特點是： 流量穩(wěn)定； 地下水運動緩慢，補給河流滯后于地表徑流，故往往成為河流枯水期的重要來源。 深層地下徑流 Rgd 指第一不透水層以下的深含水層中的水流，亦稱作

38、有壓地下水或承壓水。124流域滲蓄及匯流過程示意圖S土壤蓄水填洼量Vd植物截流Is降雨P(guān)蒸發(fā)E壤中流Rin淺層地下徑流Rgs深層地下徑流Rgd 坡面漫流Rs125(2) 匯流過程：坡地匯流： 坡面匯流 壤中流 地下徑流河網(wǎng)匯流：小溝小溪 小河大河流 域出 流126河網(wǎng)匯流：指水流沿河網(wǎng)中各級河槽向出口斷面的匯集過程。坡地匯流：指水流沿坡面和地下向河網(wǎng)的流動和匯集過程，它包括坡面匯流、表層匯流和地下匯流。 當一次降雨形成的水流全部流出流域出口斷面時，一次徑流形成過程即告結(jié)束。因此，河網(wǎng)匯流可視為三種徑流在時間上的再分配。127河川徑流形成過程框圖流域出流蒸 發(fā)E降 水P植物截留Is填洼及地面蓄水

39、Vd土壤蓄水 S地下水蓄水 G坡面漫流Rs壤中流 Rin深層地下水徑流 Rgd 河 網(wǎng) 蓄 水淺層地下水徑流 Rgs不透水面1284.2.2 徑流的度量(1) 流量 Q 單位時間內(nèi)通過某一過水斷面的水量，可按下式計算：式中，A：過水斷面的面積(m2) V：過水斷面的平均流速(m/s)Q=AV (m3/s)徑流的度量常采用以下幾個指標進行度量：129流量過程線用來表示流域出口斷面的徑流隨時間變化過程 瞬時流量 指某時刻的流量, 如右圖中的Q1，洪峰流量Qm等。 平均流量 指定時段內(nèi)的平均流量，如日平均流量、月平均流量、年平均流量、多年平均流量等。Q(m3/s)Tt1t2t(s)Q1Q(t)WQm

40、130(2) 徑流量 W 指一定的時段內(nèi)T(=t2 - t1)通過的某一河流斷面的總水量，(單位：m3)式中, Q(t) 流量過程線 t 時刻 的瞬時流量;T = t2 - t1 計算時段; 計算時段內(nèi)的平均 流量。Q(m3/s)Tt1t2t(s)Q1Q(t)WQm131(3) 徑流深 R式中，F(xiàn) 流域的面積(km2)； T 時段(s) 時段T內(nèi)的平均流量(m3/s)132 流域出口斷面流量與流域面積的比值,即流域單位面積上所產(chǎn)生的流量：(4) 徑流模數(shù) M依據(jù)Q的不同含義， M則有不同的稱謂： Q 若是(多)年平均流量，則M 稱為(多)年平均流量模數(shù)； Q 若是洪峰流量，則M 稱為洪峰流量模

41、數(shù)。133中國年徑流深圖5-50600-100050-100200-40051000-16001600-2000134(5) 徑流系數(shù) 某一時段的徑流深R與相應(yīng)的流域平均降雨深P的比值，其反映了降雨量轉(zhuǎn)換成徑流量比例的一個參數(shù)：1354.2.3 河川徑流的動態(tài)變化（1）河川徑流的年際變化 影響年徑流年際變化的主要因素是： 氣候、流域下墊面狀況及人類活動等。 反映年徑流量的相對變化的特征值常用變差系數(shù)CV(= )表示。 CV 年徑流量的年際之間變化劇烈。136（2）河川徑流的年內(nèi)變化 由于受氣候及其他自然地理因素的影響，河川徑流的年內(nèi)變化是不均勻的。 中國的大多數(shù)河流，由于受季風(fēng)的影響，其年內(nèi)變

42、化特點是： 夏季降水量多，徑流量大，為洪水期； 冬季降水量少，徑流量小，為枯水期。1371、不是井里沒有水，而是你挖的不夠深。不是成功來得慢，而是你努力的不夠多。2、孤單一人的時間使自己變得優(yōu)秀，給來的人一個驚喜，也給自己一個好的交代。3、命運給你一個比別人低的起點是想告訴你，讓你用你的一生去奮斗出一個絕地反擊的故事，所以有什么理由不努力!4、心中沒有過分的貪求，自然苦就少?？诶锊徽f多余的話，自然禍就少。腹內(nèi)的食物能減少，自然病就少。思緒中沒有過分欲，自然憂就少。大悲是無淚的，同樣大悟無言。緣來盡量要惜，緣盡就放。人生本來就空，對人家笑笑，對自己笑笑，笑著看天下，看日出日落，花謝花開，豈不自在

43、，哪里來的塵埃!25、你不能拼爹的時候，你就只能去拼命！26、如果人生的旅程上沒有障礙，人還有什么可做的呢。27、我們無法選擇自己的出身，可是我們的未來是自己去改變的。勵志名言：比別人多一點執(zhí)著，你就會創(chuàng)造奇跡28、偉人之所以偉大，是因為他與別人共處逆境時，別人失去了信心，他卻下決心實現(xiàn)自己的目標。29、人生就像一道漫長的階梯，任何人也無法逆向而行，只能在急促而繁忙的進程中，偶爾轉(zhuǎn)過頭來，回望自己留下的蹣跚腳印。30、時間，帶不走真正的朋友；歲月，留不住虛幻的擁有。時光轉(zhuǎn)換，體會到緣分善變；平淡無語，感受了人情冷暖。有心的人，不管你在與不在，都會惦念；無心的情，無論你好與不好，只是漠然。走過一

44、段路，總能有一次領(lǐng)悟；經(jīng)歷一些事，才能看清一些人。31、我們無法選擇自己的出身，可是我們的未來是自己去改變的。32、命好不如習(xí)慣好。養(yǎng)成好習(xí)慣，一輩子受用不盡。33、比別人多一點執(zhí)著，你就會創(chuàng)造奇跡。50、想像力比知識更重要。不是無知，而是對無知的無知，才是知的死亡。51、對于最有能力的領(lǐng)航人風(fēng)浪總是格外的洶涌。52、思想如鉆子，必須集中在一點鉆下去才有力量。53、年少時，夢想在心中激揚迸進，勢不可擋，只是我們還沒學(xué)會去戰(zhàn)斗。經(jīng)過一番努力，我們終于學(xué)會了戰(zhàn)斗，卻已沒有了拼搏的勇氣。因此，我們轉(zhuǎn)向自身，攻擊自己，成為自己最大的敵人。54、最偉大的思想和行動往往需要最微不足道的開始。55、不積小流

45、無以成江海，不積跬步無以至千里。56、遠大抱負始于高中，輝煌人生起于今日。57、理想的路總是為有信心的人預(yù)備著。58、抱最大的希望，為最大的努力，做最壞的打算。59、世上除了生死，都是小事。從今天開始，每天微笑吧。60、一勤天下無難事，一懶天下皆難事。61、在清醒中孤獨，總好過于在喧囂人群中寂寞。62、心里的感覺總會是這樣，你越期待的會越行越遠，你越在乎的對你的傷害越大。63、彩虹風(fēng)雨后，成功細節(jié)中。64、有些事你是繞不過去的，你現(xiàn)在逃避，你以后就會話十倍的精力去面對。65、只要有信心，就能在信念中行走。66、每天告訴自己一次，我真的很不錯。67、心中有理想 再累也快樂68、發(fā)光并非太陽的專利，你也可以發(fā)光。69、任何山都可以移動，只要把沙土一卡車一卡車運走即可。70、當你的希望一個個落空，你也要堅定，要沉著！71、生命太過短暫，今天放棄了明天不一定能得到。72、只要路是對的，就不怕路遠。73、如果一個人愛你、特別在乎你，有一個表現(xiàn)是他還是有點怕你。74、先知三日，富貴十年。付諸行動，你就會得到力量。75、愛的力量大到可以使人忘記一切，卻又小到連一粒嫉妒的沙石也不能容納。1、這世上，沒有誰活得比誰容易，只是有人在呼天搶地，有人在默默努力。2、當熱誠變成習(xí)慣，恐懼和憂慮即無處容身。缺乏熱誠的人也沒有明確的目標。熱誠使想象的輪子轉(zhuǎn)動。一個人缺乏熱誠就象汽車沒有汽油。善于安排