曲师大水文学期末考试重点教案.docx

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曲师大水文学期末考试重点教案

第1章绪论

1.水文学研究地球上的水及其分布与运动变化。

核心是水循环过程，水在大气、地上、地下（或大气圈、水圈、生物圈、岩石圈）以气、液、固态的变换过程与速率。

2.水文学:

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

3.水文现象的特点

a.水循环的永无止境

b.时间上的周期性与随机性

c.空间上的相似性与特殊性

4.地理水文现象研究具有宏观性,综合性及区域性三大特点.

5.传统水文研究方法

a.成因分析法b.数理统计法c.地理综合法

6.水资源

广义:

一切水体

狭义:

一定时期内，能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体.

7.水资源的特性

①再生性与有限性②时空分布的不均匀性

③利用的广泛性与不可代替性④利与害的两重性

⑤社会性与经济性

8.地区分布

---由东南沿海向西北内陆递减，与降水规律基本一致。

---分为五个不同的地带

9.水资源条件和问题

①总量不少，但人均、亩均较少，合理利用和保护应作为长期的国策

②地区分布很不均匀，与人口、耕地分布不相适应，进行水量的地区调配是水资源开发利用的重要课题

③水量的年内、年际变化大，洪涝干旱灾害频繁，防洪抗旱任务艰巨

④水土流失和泥沙淤积严重，破坏了生态，增加了江河防洪困难，降低了水利工程的效益，所以治理水土流失和防止水库泥沙淤积变得更为重要

⑤地下水是我国重要水资源，要合理开发利用，防止过量开采

⑥天然水质良好，但人为污染日趋严重，防止水质恶化，保护水源已是当务之急

⑦水能资源丰富，但地区分布不均，合理开发西部水能资源，实现西电东输，是我国能源布局必需之举

10.水资源问题的对策

总体战略:

以水资源的可持续利用支持我国社会经济的可持续发展

1）人与洪水协调共处的防洪减灾战略

---既要适当控制洪水，改造自然，又要主动适应洪水，提供一定的蓄泄空间

---工程措施与非工程措施的结合

工程措施:

---修筑堤防

---河道整治

---开辟分洪道和分蓄洪工程

---水库拦洪:

三峡，小浪底

---水土保持

非工程措施：

---洪泛区管理

---建立洪水预报和警报系统

---洪水保险

2）以建设节水高效的现代灌溉农业和现代旱地农业为目标的农业用水战略

传统的:

粗放型灌溉农业和旱地雨养农业

建设节水高效的现代农业，从而以现有规模的耕地和灌溉用水量，满足今后16亿人口对农产品的需求

（1）提高水的利用率是节水高效农业的核心

（2）实行水旱互补的方针，发展旱地农业

（3）将节水高效农业建设列为国家重大基础建设项目

3）节流优先、治污为本、多渠道开源的城市水资源可持续利用战略

A.节流优先

---基本国策

---降低供水投资、减少污水排放、提高资源利用效率的最合理选择

---世界发展方向

B.治污为本

---保护水质，改善水环境的必然要求

---水资源与水环境协调发展的根本出路

C.多渠道开源

---缺水类型:

资源型、设施型和污染型

---处理后污水、雨水、海水和微咸水等非传统水资源的利用

4）以源头控制为主的综合防污减灾战略

---水污染已成为不亚于洪灾、旱灾甚至更为严重的灾害

---粗放型的经济增长付出了巨大的环境代价

---以前是未端治理、达标排放为主

---推行清洁生产为代表的污染预防战略

5）保证生态环境用水的水资源配置战略

保证生态环境用水前提下合理规划和保障社会经济用水,生态环境建设与水资源利用保护相互依存

植被建设水土保持荒漠化防治

6）以需水管理为基础的水资源供需平衡战略

从过去的以需定供转变为在加强需水管理、提高用水效率的基础上保证供水

7）解决北方水资源短缺的南水北调战略措施

8）与生态环境建设相协调的西部地区水资源开发利用战略

11.多渠道开源缺水类型?

第二章水文循环与径流形成

1.水循环:

（p41）

2.水循环五个环节:

水汽蒸发,水汽输送,凝结降水,水分入渗以及地表、地下径流（后两个可以合成径流生成）

3.水循环机理p41（五条）

4.水体的更替周期:

是指水体在参与水循环过程中全部水量被交替更新一次所需的时间

5.水量平衡定义

任意选择的区域（或水体）,在任意时段内，其收入的水量与支出的水量之间的差额必等于该时段区域（或水体）内蓄水的变化量。

6.通用水量平衡方程

I–Q=ds/dt

7.全球水量平衡方程（p49）

①海洋水量平衡方程

P海+R-E海=0

P海

②陆地水量平衡方程

P陆-R-E陆=0

P陆>E陆

8.土壤蒸发的三个阶段

1）定常蒸发率阶段2）蒸发率下降阶段3）蒸发率微弱阶段

9.影响蒸发的因素

1.供水条件2.能量供给条件3.动力条件

10.水汽扩散:

由物理量梯度引起的使该物理量平均化的物理迁移现象。

概括:

可以是分子扩散，也可以是紊动扩散，但以紊动扩散为主。

11.水汽输送:

指水分因扩散而由一地向另一地运移，或由低空向高空输送的过程。

12.降水:

是云中的水分以液态或固态的形式降落到地面的现象。

&形成降水的条件有3个：

一是要有充足的水汽；二是要使气块能够抬升并冷却凝结；三是要有较多的凝结核。

13.面降水的计算（p68）重点

14.影响降水的因素:

---地面:

地理位置、地理环境，等等

---天上:

天气系统、大气环流，等等

15.①田间持水量:

土壤中毛管悬着水达到最大值时的土壤含水量.

②下渗:

水从地表渗入土壤及地下的运动过程

（2）存在形式

土壤水

①结合水：

吸湿水薄膜水

②自由水：

毛管水重力水

（3）下渗过程的三个阶段

按照不同作用力及运动特征，分三个阶段

---渗润阶段:

分子力与薄膜水

---渗漏阶段:

毛管力与毛管水

---渗透阶段:

重力与重力水

（4）下渗率（下渗强度）:

单位面积单位时间内渗入土壤中的水量

16.

（1）径流:

流域的降水，由地面与地下汇入河网，流出流域出口断面的水流,称为径流。

（2）径流的分类

17.p82

①流量（Q）---单位时间内通过某一断面的水量。

单位一般为m/s

②径流总量（W）---T时段内通过某一断面的总水量。

W=QT

③径流深度（R）---将径流总量平铺在整个流域面积上所得的水层厚度。

R=W/F

④径流模数（M）---流域出口断面流量与流域面积的比值。

M=Q/F

注意:

对应于不同的Q，M的含义也不同

⑤径流系数（α）---某一时段径流深度与相应降水深度的比值。

α=R/P

相互关系：

R＝×10-3＝×10-3＝M·T·10-6

若T以年计算T=31.5×106

则R与M的关系为

R=31.5M或M=0.0317R

习题:

已知流域面积F＝566km2，多年平均流量Q＝8.8m3/s，多年平均降水量P＝686.7mm，试求此流域的径流总量、径流模数、径流深度和径流系数

18.径流形成过程:

由降水到达地面起，到水流流经流域出口断面的整个物理过程，称为径流形成过程。

19.降水的初期损失:

截留,下渗,填洼与蒸散发.

20.汇流过程分类:

坡地汇流,河网汇流

21.影响径流的因素

①气候因素：

包括降水、气温、风、湿度等。

②流域下垫面因素：

地理位置；地貌特征、地形特征、地质条件、植被特征等。

同样的降水条件下：

不同的下垫面可以具有完全不同的径流效应。

③人类活动的影响：

改变下垫面

22.几种产流机制（大题）

产流机制:

水在沿土层的垂向运行中，供水与下渗矛盾在一定介质条件下的发展机理和过程，称为产流机制

（1）超渗地面径流的产流机制是指供水与下渗矛盾发生在包气带上界面（地面）的产流机制。

降水是产流的必要条件，但不是唯一条件。

只有i＞f时，才能产生地面径流，因此降雨强度大于地面下渗容量是产生超渗地面径流的物理条件。

（2）壤中径流的产流机制

壤中径流发生于非均质或层次性土壤中的透水层与相对不透水层界面上。

壤中水径流产生的物理条件是：

①包气带中必须存在相对不透水层，并且上层土壤的质地比下层粗；②至少要上层土壤的含水量达到田间持水量

（3）地下径流的产流机制

地下水径流产生的物理条件是整个包气带土壤含水量达到田间持水量。

（4）饱和地面径流产流机制

饱和地面径流产生的物理条件是：

①存在相对不透水层，且上层土壤的透水性很强，而下层土壤的透水性却弱的多；②上层土壤持水量达到饱和含水量。

（5）特殊包气带的产流机制

不透水基岩出露地面、河流沼泽表面、城市道路、屋面和飞机场跑道等，均可认为是包气带厚度等于零的情况，当包气带厚度为零时，其表面的下渗容量可视为零。

因此只要满足雨强大于蒸发强度就会产流。

总结:

任何一种径流成分都是在两种不同透水性物质的界面上产生的，而且上层介质的透水性必须好于下层介质的透水性。

反之，如果上层介质的透水性弱于下层介质的透水性，则在界面上不可能产生任何径流。

第3章陆地表面水的组成和运动（空）

1.流域:

把地面水和地下水汇入河流并补给河流的区域，即河流的地面集水区和地下集水区，统称为流域。

2.流域长度：

以流域出口为中心向河源方向作一组不同半径的同心圆，在每个圆与流域分水线相交处作割线，各割线中点的连线的长度即为流域的长度。

&

3.水位:

指水体的自由水面高出某一基面以上的高程

&基面:

高程起算的固定零点

全国统一基面:

黄海基面

福建常用基面:

罗星塔基面

H罗=H黄–2.179m

4.平均流速:

0.6H最大流速:

0.1-0.3H

5.年径流量的计算p114

（1）正常年径流量计算

（2）分三种情况

---资料充分---资料不足---没有资料

6.洪水过程线的三要素:

洪峰流量、洪水总量和洪水历时

7.经验频率计算*p123

8.河水纵向运动基本特性

---是稳定流（近似）或非稳定流

---是非均匀流，但一般近似为均匀流

---是紊流

&&类型（以旋转轴方向划分）

1）.纵轴环流

2）.横轴环流

3）.竖轴环流

9.河流的泥沙运动

*悬移质---悬浮在水流中，随着水流向前运动的泥沙（运动速度与水流相近）

*推移质---沿河床滚动、滑动或跳跃前进的泥沙（运动速度远小于水流）

10.含沙量:

单位体积河水中泥沙重量（kg/m）

11.湖泊的类型

①构造湖:

如云南高原上的滇池、洱海和抚仙湖；青海湖、新疆喀纳斯湖等。

②火山口湖:

如长白山天池

③堰塞湖:

如五大连池等

④河成湖:

如内蒙古的乌梁素海

⑤风成湖:

如敦煌附近的月牙湖

⑥冰川湖:

如新疆阜康天池，又称瑶池

⑦海成湖:

如里海、杭州西湖

⑧岩溶湖:

如贵州省威宁县的草海

12.水库的组成p151

13.P165

第4章海洋的结构与海水的运动

1.波浪要素

波高h频率

波长λ波峰波谷波顶

周期τ波陡

波速cc=λ/τ

2.

（1）短波（深水波）长波（浅水波）

（2）深水波时:

波速与水深无关

（3）长波（浅水波）:

波速只与水深有关；传播速度很快

3.风浪（Windwave）

（1）特征

——周期短、波峰尖、波长短、波峰线短，波面不规则、易破碎。

方向（指来向）与风向较为一致。

（2）影响风浪成长的三要素：

风速、风时和风区。

4.地震,海啸与风暴潮----重力长波

5.潮汐：

海水在天体引潮力作用下形成的周期性垂直运动，或叫涨落运动，称为潮汐。

&与潮汐现象相对应的海水的水平运动，称为潮流

6.牛顿的平衡潮理论p198

7.洋流

①洋流p203

②分类

1）按成因分A、风海流B、密度流C、补偿流

2）按温度特性分

A、暖流B、寒流

3）地理位置分

赤道流,大洋流,极地流及沿岸流

8.风海流相关内容p204

&风海流理论的主要结论：

A、45度---表层流速方向是风向右侧的45度（北半球）

B、90度---海水净输送方向与风向垂直

第5章地下水的结构与运动

1.p229地下水吹向结构基本模式示意图

2.包气带水p232

3.潜水相关概念p235

4.潜水与地表水之间的互补关系

四种类型：

A周期性水力联系

B单向水力联系

C间歇性水力联系

D无水力联系

5.承压水

承压性：

承压水最基本特征（承压水头、承压水位）

向斜盆地构造：

正水头（高出地表）、负水头p238

承压斜地构造

6.地下水补给

①降水入渗补给---最主要的补给方式②地表水补给

③凝结水补给④含水层补给

&人工补给的效应：

增加地下水资源

改善地下水水质

调节地下水温度

阻挡海水的地下倒灌

减小地面的下沉

7.地下水排泄分类

点：

泉排泄

线：

河流泄流排泄

面：

蒸发排泄

8.地下水运动

（1）特点

①曲折复杂的水流通道②迟缓的流速③多为层流

（2）达西定律

渗透速度V为：

V＝Q/A＝KJ

Q为流量，A为过水断面面积，k为渗透系数

上述公式成为达西定律

达西公式适用于层流运动的潜水。

当潜水的运动主要是紊流运动时，其运动速度与水利坡度的平方根成正比，即V=k根下j

第6章人类活动对水环境的影响

1.大型水利工程的影响（大题）

①自然方面的影响

A物理影响

---淤积与冲刷:

上、下游

---径流：

下游径流减少

---局地气候：

水汽条件和热量平衡条件改变

---诱发地震

B化学影响

---水质的变化：

自净能力降低、富营养化等

C生物影响

---鱼类：

影响洄游、食物链破坏

---植物生长：

植物群落和作物

②人类与社会环境方面的影响

A土地：

淹没

B移民

C文物古迹：

保存、破坏、迁移

D景观：

发生变化

2.森林水文效应

①拦截雨滴②调节径流

③涵养水源④控制土壤侵蚀

⑤调节气候⑥保护环境

3.城市水文效应:

指城市化所及地区内,水文过程的变化及其对城市环境的影响.

4.①水体污染物质:

引起天然水体水质恶化的物质

②主要来源

---大气降水---农田排水

5.水体自净

a物理净化作用b化学净化作用c生物净化作用

6.水环境容量:

是指一定水体在规定水质目标下所能容纳污染物的量。

&影响因素

A水体特性B污染物特性C水质目标

7.水利部下设有七大流域机构：

长江水利委员会：

武汉

黄河水利委员会：

郑州

淮河水利委员会：

蚌埠

海河水利委员会：

天津

珠江水利委员会：

广州

松辽水利委员会：

长春

太湖流域管理局：

上海

8.水资源管理的手段

---法律---行政---经济---科技---宣教

9.南水北调工程

毛泽东首先提出

东线起江都终天津

中线起丹江口水库终北京

10.长江三峡

首要效益:

防洪

最早提出:

孙中山