完整word版中科院地理所自然地理学考博水文学试题及参考答案整理水资源学与生态水文学.docx
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完整word版中科院地理所自然地理学考博水文学试题及参考答案整理水资源学与生态水文学
一、流域水文模型
简述流域水文模型的类型及其应用问题
水文模型的基本类型有哪些？
各有哪些作用？
论述流域水文模型的类型及其特征？
二、流域产流
流域产流过程及其方式有哪些？
我国南北方流域产流过程及其方式有哪些不同？
三、径流形成
影响径流形成的主要因素有哪些？
气候变化及人类活动如何影响流域径流形成？
试述河川径流中的基流分割主要方法及研究基流的意义。
径流形成的基本原理及其影响条件。
四、下渗
影响下渗的因素由哪些？
五、蒸发能力
何为流域的蒸发能力？
干旱和湿润地区的实际蒸发和蒸发能力之间有什么联系和区别？
实际蒸发与蒸发能力之间有什么联系和区别，如何计算？
六、水文循环
如何理解水资源可再生（可更新）性？
其意义是什么？
试述水量转化及其在水资源评价中的应用。
试述流域水文循环过程及其科学问题。
论述流域水文循环和水量转化过程及其在水资源评价中的应用？
七、水文学科理论
你认为生态水文学的科学问题有哪些
水文学的基础理论问题
水文学与水资源学的关系
八、人类活动对水文影响
试述人类活动的水文效应及其研究方法？
气候变化及人类活动如何影响流域径流形成？
九、水资源特点及开发利用
论述中国水资源开发利用问题及其对策。
论述中国水资源的时空分布特点及其开发利用对策？
十、区域水文
分析流域地下水的补给来源、地下水径流、地下水排泄，以及地下水动态的影响因素？
如何理解湖泊、沼泽的水量平衡与调节作用？
十一、新技术方法
一、试题
你认为生态水文学的科学问题有哪些
水文学的基础理论问题
水文学与水资源学的关系
水文学与水资源学的关系
水文学主要是研究地球上水的起源、存在、分布、循环运动规律，水资源学主要研究水资源的形成、演化、运动规律及水资源的合理开发利用的基础理论。
水文学与水资源学即有区别又有密切的联系。
水文学是水资源学的重要科学基础，水资源学是水文学服务于人类社会的重要应用。
水文学是水资源学的基础。
从水文学和水资源学的发展过程看，水文学具有悠久的发展历史，而水资源学是在水文学的基础上，为了研究和解决日益窋的水资源问题而逐步形成的一个知识体系。
因此，可近似的认为，水资源学是在水文学的基础上衍生出来的。
从研究内容上看，水文学是一门研究地球上各种水体的形成、运动规律以及相关问题的学科体系；水资源学主要研究水资源评价、配置、综合开发、利用、保护以及对水资源的规划与管理，按照水资源的定义，水资源是指可被人类利用的淡水资源，世界上大量的水中只有一小部分可以划归为水资源的范畴，水资源学对水资源的研究是建立在水文学对地球上各种水体的研究的基础之上的。
水资源学是水文学服务于人类社会的重要应用。
人们研究水文现象的一个重要目的就是为了更好的利用水资源，来实现水资源的可持续利用。
水资源的开发利用规划与管理等工作是水文学服务于人类社会的重要应用内容。
水文学中的水循环理论支撑水资源可再生性研究，是水资源可持续利用的理论依据。
在对水资源进行量化进程中，根据水文规律和水文学基本理论，利用数学工具建立模拟模型，是水资源承载能力量化研究、优化配置量化研究的基础。
由于人类对水资源的开发利用，使水循环过程成为自然循环与社会循环的集合，在水资源配置、水资源管理、水资源承载能力计算等模型中，要充分体现这种集合，需要把水文模拟模型作为基础模型嵌入到水资源模型中。
对水文学若干基础研究领域的展望
1、气候变化对水文循环时空分布的影响：
全球气候变化将影响到大气、海洋和陆地的相互作用过程。
近20年来波及许多国家和地区的水危机和洪涝灾害与此有相当密切的关系，这是因为由此引起的地球上太阳辐射分布的改变将影响到自然的蒸发、大气中的水汽输送和降水时空分布。
水文学应对这种被称为大尺度水文学的科学研究作出贡献。
2、水文时间序列演变机理及影响因子：
水文时间序列的长期演变既有确定性的一面，又有不确定性的一面，目前无论从哪个方面分析，都至多只能识别水文时间序列的局部特性，而不能识别其全部特性，因此水文时间序列的长期演变规律至今无法在衫精度范围内予以提示。
这也是水文中长期预测预报精度仍不能满足实际生产需要的原因。
3、产汇流理论和分布式水文模型：
提示降雨径流形成即产汇流机理，并寻找根据降雨时空分布计算流域出口断面流量过程的方法，是水文学研究的核心问题之一。
目前水文学基本上都是将流域作为一个整体来进行研究的，这样势必忽略了气候因子和下垫面因子均呈现空间分布不均匀的事实。
分布式水文模型能为真实地模拟现实世界的流域降雨径流形成的物理过程提供有力的工具，因为分布式水文模型能客观地反映气候和下垫面因子的空间分布对流域降雨径流形成的影响。
4、水文尺度问题及水文相似性问题：
在不同的时空尺度下，水文现象一般具有不同的规律。
在这种情况下，水文学家寻求水文规律总是先认识一定尺度的水文规律，然后通过提示不同尺度之间的联系，再把这个规律推论到其他尺度上去。
水文尺度问题与水文相似性问题密切相关，因为如果能寻找出水文相似性，那么就可以通过这种相似性来处理水文尺度问题。
例如，近些年来研究发现，有些水文现象受到分形理论的影响。
按照分形理论，在一定尺度范围内，具有自相似性的水文现象，其不同尺度的规律性之间的关系取决于一种称为变换的简单变换。
因此，对于具有自相似性的水文现象，通过变换就可以将该水文从一种尺度下获得的规律变换成另一种尺度的规律。
由于水文的复杂性，水文学家目前对水文相似性了解还初步。
可以看出，水文尺度和水文相似性的研究，对从理论上解决无实测水文资料情况下水文规律的探求问题具有深远的理论意义和重大的应用价值。
5、数字水文学：
在数字化技术支持下，水文信息采集将从目测、器测发展到遥测遥感，从点测发展到面测，从表态观测发展到动态观测。
水文信息的传输、储存、处理将从人工、机械辅助发展到自动化、智能化。
数字化技术给揭示和探索水文规律或机理带来的影响更值得关注，如数字高程模型DEM为分布式水文模型的建立提供了重要支持。
6、同位素水文学：
通过示踪技术，确定降雨和径流的一一对应关系，径流成分形成机制及分割方法，流域汇流速度的计算公式，坡面水流的存在形式，以及水流在多孔介质中的运移形态等。
7、生态水文学：
8、人类活动与水文学的关系：
二、试题
试述人类活动的水文效应及其研究方法？
气候变化及人类活动如何影响流域径流形成？
试述人类活动的水文效应及其研究方法
由于自然或人为因素，使地理环境发生改变，从而引起水循环要素、过程、水文情势发生变化，称为水文效应。
人类活动的水文效应可分直接与间接两类，直接影响是指人类活动使水循环要素的量、质或时空分布直接发生变化，如兴建水库、跨流域引水工程、作物灌溉、城市供水或排水等。
间接影响指人类活动通过改变下垫面状况、局地气候，以间接方式影响水循环各要素。
如植树造林、发展农业、城市化等。
不同的人类活动，其水文效应的影响规模、变化过程、及变化性质上的可否逆转等均各异。
例如跨流域引水、大型水库等水利工程措施，这类活动埋单短、范围小，但可突然改变水循环要素，而且一旦改变，将发生持久变化，长期而不可逆转的存在下去。
而植树造林、城市化等长期的人类活动，其水文效应是渐变的，且对水文要素的影响也是逐渐加重的。
水文效应的强度与原水体水量的大小有关，影响的改变量与总量是相对而变的。
总之，人类活动对水循环有很大的影响，而水循环的改变，又会引起自然环境的变化。
这种变化可能昌朝着有利于人类的方向发展，也可能朝着不利于的方向发展。
人类活动水文效应的研究，通常是先对影响导致的后果进行调查，做出定性的分析，然后按照实际资料进行宣的计算。
水文效应的定量化学，基本原理是建立在水循环过程的一系列基本理论和方法上的。
1、水量平衡法：
根据水量平衡原理和方法，分析主要要素受人类活动影响后的差异和变化，即按平衡的自然状况，结合人类活动改变某一分量来计算。
多年平均情况下的流域水量平衡为：
径流＝降水－蒸发，受人类活动影响后仍然满足上述方程。
一般可认为人类活动对降水要素的影响较小，可假设降水不变。
2、对比分析法：
一是按同一测站历史资料对比计算，即按人类活动前后的观测或史料记载进行对比分析。
比如用人类活动以前的降雨径流资料建立降雨径流相关曲线，然后用人类活动以后的降雨资料推出径流量，与实测径流量相对比。
二是不同流域的对比计算，即选条件相同或相似的未经人类活动影响的水文测站与研究测站同期资料进行对比。
3、流域水文模拟法：
一是用人类活动影响前，或影响很小的资料率定模型的参数，再对率定的参数进行检验，然后用率定的模型来摖自然状况下的径流过程，并与实测资料进行对比，以此来鉴别人类活动对径流的影响。
另一方面，也可以改变模型中反映下垫面条件变化较敏感的参数，逐年拟合受人类活动影响后的资料，并分析该参数的变化规律，用以预测未来的水文情势。
三、试题
论述中国水资源开发利用问题及其对策。
论述中国水资源的时空分布特点及其开发利用对策？
中国水资源的时空分布特点
地区分布：
因受海陆位置、水汽来源、地形条件等因素影响，我国水资源的地区分布很不均匀，总趋势是由东南沿海向西北内陆递减。
降水是水资源的重要补给来源。
河川径流的地区分布趋势与降水分布基本一致，但由于受地面因素的影响，地区分布更不均匀。
按照年降水量和年径流的多少，全国大致可划分为水资源条件不同的5个地带：
1、多雨－丰水带：
年降水量大于1600毫米，年径流深超过800毫米，年径流系数在0.5以上。
包括浙江、福建、台湾、广东等省的大部分地区，广西东部、云南西南部、西藏东南部以及江西、湖南、四川西部的山地。
2、湿润－多水带：
年降水量800－1600毫米，年径流深200－800毫米，年径流系数为0.2－0.5。
主要包括淮河两岸，长江中下游地区，云南、贵州，四川、广西等省大部入东北的长白山区。
3、半湿润－过度带：
年降水量400－800毫米，年径流深50－200,年径流系数0.1－0.25。
包括黄淮海平原，东北三省、山西、陕西的大部分，甘肃和青海的东南部，新疆北部和西部山地，四川西北部和西藏东部。
4、半干旱－少水带：
年降水量200－400毫米，年径流深10－50毫米，年径流系数在0.1以下。
包括东北地区西部，内蒙古、宁夏、甘肃的大部分地区，青海、新疆的西北部和西藏部分地区。
5、干旱－干旱涸带：
年降水量小于200毫米，年径流深小于10毫米，有的地区为无流区。
扬内蒙古、宁夏、甘肃的荒漠和沙漠，青海的柴达木盆地，新疆的塔里木盆地和准噶尔盆地，西藏北部地区。
季节变化：
河川径流量的季节变化取决于河流的补给条件。
按照河流补给情况，全国大致可分为三区：
1、秦岭以南主要为雨水补给区，河川径流量的季节变化主要受降水季节分配的影响，夏汛比较突出。
因流域的调节作用，河流少雨季节一般比多雨季节滞后一个月左右。
2、东北地区、华北地区、黄河上游和西北一些河流，为雨水和冰雪融水补给区，有春、夏两次汛期，年径流过程线呈双峰型。
但一般春汛水量不大。
3、西北内陆地区的祁连山、天山、阿尔泰山、昆仑山以及青藏高原部分河流，主要由高山冰雪融水补给，径流量的变化与气温有密切关系，年内分配比较均匀。
多年变化：
受气候条件多年变化周期的影响，水资源量也往往具有多年的变化周期性。
水资源开发利用存在的问题
1、水资源供需矛盾问题
我国的水资源问题丰富，但人均、亩均水量较少，且水资源的时区分布很不均匀，与人口、耕地的分布不相适应。
由于人口持续增长和经济高速发展，工农业和人民生活用水持续增加，使水资源供求矛盾更趋激化。
在我国，一方面是供水量不足，另一方面是用水效率低下，属粗放型用水，且水资源浪费严重，这大大加剧了全国性的水资源供需矛盾。
2、洪涝旱灾频繁发生问题
中国的主要洪涝旱灾发生在七大江河流域，这一地区是我国祔经济最发达的地区。
洪灾造成严重的经济财产损失，威胁人民生命安全。
旱灾会引起严重的水资源不足，甚至导致全国性或地区性的供水危机。
3、水污染与水环境问题
供水水源受到严重污染既造成环境污染，也是供水不足的重要原因。
过度的水资源开发利用对生态、环境破坏明显，如沙漠化、河流断流，水土流失、地面沉降等问题。
4、水资源管理问题
对水资源本身的认知不足，仅把水做为资源，而忽略生态环境因素的观念导致一系统的水资源开发利用决策失误，造成重大损失，如华北平原的深层地下水开采。
各区域的水资源因地方利益问题缺乏统一管理。
水资源的价值未能在水价中完全体现，存在着水价过低，不敷供水成本的问题。
开发利用对策
1、坚持“适水发展”，建立节水型社会。
2、严格执行水污染防治法规，保证水质和水环境安全。
3、大力开发利用非常规水资源。
4、加强水文水资源科学应用基础研究。
5、建立政府与市场相结合的水资源配置机制。
6、完善水事决定机制。
四、试题
生态水文学的科学问题有哪些
生态水文学是研究有关生态圈与水文圈之间的相互关系以及由此产生的相关问题的一门新兴学科。
生态水文学重点研究陆地表层系统生态格局与生态过程变化的水文学机理，提示植物与水的相互作用关系，回答与水循环过程相关的生态环境变化的原因与调控。
生态水文学的研究归纳为3个主要方向：
一是流域中区域水文循环过程中生态与水文相互作用与影响问题，研究生态过程如何影响流域或区域的，包括河道内水生生态系统对河流水文过程的作用；二是流域水利工程措施作用和影响流域内的生态系统，也就是流域水文过程或水文情势变化对生态系统有何影响的问题，包括河道内和河道外相关区域；三是生态水资源问题，研究流域内各种生态系统的水资源需求和水消耗规律，包括不同水供给情况下的生态水分胁迫的响应机理。
前两个方面可以称为生态水文学的水文过程领域，后者则是生态水文学的水资源问题领域。
可以认为生态水文学是基于水文学和生态学理论基础的包含生态水文过程与生态水资源两个理论与实践相结合的学科体系。
1生态水文过程
生态水文过程研究存在多方面的来自学科交叉与村民委员会观念上的和技术手段上的等诸多困难，面临的最大挑战在于缺乏生态过程要素中有关水文的一些关键性的数据和信息积累，如植被结构如何影响降雨和雪的截留作用，土壤水分的有效性有水汽压差如何控制着植物功能性组分的蒸腾作用等，而且存在比水文过程更加复杂和困难的尺度问题。
1.1水文过程对生态系统的影响
这是早期生态水文学的核心领域，以流域水利工程措施如何作用和影响流域内生态系统为主要研究内容，以及针对湿地生态系统——湿地、沼泽、泥炭地和水文生态系统等，研究水生生态对水文情势变化的响应。
另外，全球变化和人类活动共同作用下水文过程变化及其水资源的时空再分配淡水生态系统的影响，以及人类由此从淡水生态系统中丧失的生态服务功能及其未来变化趋势，将是生态水文学的核心科学问题。
生态系统与水文过程一样有着时间与空间的尺度效应，并且这种尺度效应与水文过程的尺度效应有着不同的范畴。
应研究生态水文学的多尺度问题，并将这种尺度与已有的水文尺度建立联系。
1.2生态系统对水文过程的影响
生态系统对水分的消耗以及植被系统蒸散发作用对水文循环过程起着重要影响，如森林和草地植被对流域产汇流的影响以及区域生态系统碳排放与水分结合对区域降水过程的影响等。
森林水文生态作用研究内容主要是以不同的时空尺度来了解主认识森林植被变化与水分运动的关系以及与之相伴随的生物地球化学循环、能量转换。
为研究流域生物地球化学过程中的生态水文耦合与水土界面的可持续管理问题，需要研究大气－土壤－植物界面相互作用（SVAT）的原理研究及相关模型的建立。
这同时涉及到生态系统的尺度问题。
由于土地利用与覆被变化是陆地生态系统变化的主要表现，生态水文学的另一个热点问题是围绕土地利用与覆被变化，分析流域水文过程的响应过程。
2生态水资源
生态水资源领域主要是生态需水及相关问题的研究。
人类对淡水资源的开发利用，必须将陆地淡水生态系统和环境质量维持的需水量纳入到人类社会水资源利用的整体中，建立基于这种考虑的全新的水资源理论体系，研究面向生态环境的流域水资源主人与开发利用模式的研究。
其中生态需水量的定义及量化是重点。
生态需水量的研究目前可分为河道内生态需水量和河道外生态需水量两大体系。
生态需水量指维护生态系统正常结构、功能与完整性所需要的水分，强调的是满足不同生态环境体系维持其正常生态体系健康的基本水量需求，生态需水量不仅与生态类型密切相关，而且还与生态系统的结构和生态特征关系密切，不同类型的生态体系，其需水量不同，对植被生态而言，其需水量主要表现在生长期间的有机体水分平衡以及蒸腾耗散，因此还与所处地域的气候、水文条件有关。
生态需水量的计算方法：
1、水量平衡法：
将区域水资源多年平均消耗项扣除水域蒸发、境外排泄和人类利用等量后作为生态需水量。
2、以植被蒸散发特性参数为基础，利用一些经验和半经验方法计算较小空间尺度植被生态系统需水量。
3、基于遥感与GIS技术的区域生态需水量估算法：
依据不同气候带与降水等条件，开展自然生态系统分区，通过不同植被类型的蒸散发计算，估算生态需水或生态耗水量。
古今名言
敏而好学，不耻下问——孔子
业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随——韩愈
兴于《诗》，立于礼，成于乐——孔子
己所不欲，勿施于人——孔子
读书破万卷，下笔如有神——杜甫
读书有三到，谓心到，眼到，口到——朱熹
立身以立学为先，立学以读书为本——欧阳修
读万卷书，行万里路——刘彝
黑发不知勤学早，白首方悔读书迟——颜真卿
书卷多情似故人，晨昏忧乐每相亲——于谦
书犹药也，善读之可以医愚——刘向
莫等闲，白了少年头，空悲切——岳飞
发奋识遍天下字，立志读尽人间书——苏轼
鸟欲高飞先振翅，人求上进先读书——李苦禅
立志宜思真品格，读书须尽苦功夫——阮元
非淡泊无以明志，非宁静无以致远——诸葛亮
熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟——孙洙《唐诗三百首序》
书到用时方恨少，事非经过不知难——陆游
问渠那得清如许，为有源头活水来——朱熹
旧书不厌百回读，熟读精思子自知——苏轼
书痴者文必工，艺痴者技必良——蒲松龄
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