水文学与水资源概论.ppt

1、水文学与水资源概论水文学与水资源概论姜艳姜艳QQ:110881540主要参考书：主要参考书：1、伍光和等编、伍光和等编自自然地理学然地理学（第（第三版），高等教三版），高等教育出版社，育出版社，2000年年7月出版月出版2、金伯欣主编、金伯欣主编水文学与水资源概论水文学与水资源概论，华中，华中师范大学出版社，师范大学出版社，1986年年12月出版月出版3、邓绶林、邓绶林普通水文学普通水文学，高等教育出版社，高等教育出版社，1986年出版年出版4、左其亭等、左其亭等现代水文学现代水文学，科学出版社，科学出版社，2002年出版年出版1962年，美国政府联邦政府科技委员会水文学：关于地球上水的存在、

2、循环、分布，水的水文学：关于地球上水的存在、循环、分布，水的物理、化学性质以及环境（包括与生活有关事物）物理、化学性质以及环境（包括与生活有关事物）反应的学科。反应的学科。1987年，中国大百科全书水文科学：关于地球上水的起源、存在、分布、循水文科学：关于地球上水的起源、存在、分布、循环运动等变化规律和运用这些规律为人类服务的环运动等变化规律和运用这些规律为人类服务的知识体系。知识体系。绪绪论论水文学水文学是研究地球上水的起源、存在、性质、分布、是研究地球上水的起源、存在、性质、分布、循环、运动变化规律及其与地理环境、人类社会循环、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。之间相

3、互关系的科学。地球表层的水经过约地球表层的水经过约35亿年的积聚和演变，逐渐亿年的积聚和演变，逐渐形成今天的形成今天的水圈水圈。水圈的形成不仅改变了岩石圈的面貌，使大气圈水圈的形成不仅改变了岩石圈的面貌，使大气圈中的现象变得复杂多样，而且导致生物圈的出现。中的现象变得复杂多样，而且导致生物圈的出现。水的出现和水圈的形成，是地球自然历史中最重大水的出现和水圈的形成，是地球自然历史中最重大的事件的事件!主要内容一、水文学的研究对象一、水文学的研究对象二、水文学简史二、水文学简史三、水文学的体系三、水文学的体系四、水文学的地理研究方向四、水文学的地理研究方向五、水文现象的主要特点五、水文现象的主要特

4、点六、水文学的研究方法六、水文学的研究方法一、水文学的研究对象一、水文学的研究对象地球上现有约地球上现有约13.9亿立方千米的水，它以液态、亿立方千米的水，它以液态、固态和气态分布于地面、地下和大气中，形成固态和气态分布于地面、地下和大气中，形成河流、湖泊、沼泽、海洋、冰川、积雪、地下河流、湖泊、沼泽、海洋、冰川、积雪、地下水和大气水等水和大气水等水体水体，构成一个浩瀚的，构成一个浩瀚的水圈水圈。水文学的主要研究对象水文学的主要研究对象水体水体（水圈水圈）。）。水循环水循环的研究是水文学的核心内容的研究是水文学的核心内容水圈处于水圈处于永不停息永不停息的运动状态的运动状态;水圈中各种水体通过水

5、圈中各种水体通过蒸发蒸发、水汽输送水汽输送、降水降水、地面径流地面径流和和地下径流地下径流等水文过程紧密联系，相等水文过程紧密联系，相互转化，不断更新，形成一个庞大的动态系统。互转化，不断更新，形成一个庞大的动态系统。水的这种周而复始不断转化、迁移和交替的现象称水的这种周而复始不断转化、迁移和交替的现象称水循环水循环。水循环水循环是自然界最重要的物质循环是自然界最重要的物质循环它成云致雨，影响着一个地区的气候和生态，塑它成云致雨，影响着一个地区的气候和生态，塑造地貌和实现地球化学物质的迁移，像链条一样造地貌和实现地球化学物质的迁移，像链条一样连结着全球的生命，为人类提供不断再生的淡水连结着全球

6、的生命，为人类提供不断再生的淡水资源和水能资源。资源和水能资源。水水资源资源问题是问题是现代现代水文学的重要内容水文学的重要内容随着水资源开发利用的规模日益扩大随着水资源开发利用的规模日益扩大,人类活人类活动干扰了自然界的水循环过程，改变着各个水动干扰了自然界的水循环过程，改变着各个水体的性质体的性质;水资源的开发利用和人类活动对水环境的反馈水资源的开发利用和人类活动对水环境的反馈效应的研究，也已成为现代水文学研究的重要效应的研究，也已成为现代水文学研究的重要内容内容。三峡工程三峡工程二、水文学简史二、水文学简史Hydrology，来源于拉丁语，意来源于拉丁语，意“水的知识水的知识”。在生产实

7、践中，特别在与水旱灾害的斗争中，在生产实践中，特别在与水旱灾害的斗争中，人类不断观测各种水文现象，思考和研究它人类不断观测各种水文现象，思考和研究它们的规律，积累起关于水的丰富知识，逐渐们的规律，积累起关于水的丰富知识，逐渐形成、并不断发展了水文科学。形成、并不断发展了水文科学。水文学发展阶段大体划分如下：水文学发展阶段大体划分如下：1.萌芽阶段（公元萌芽阶段（公元1400年以前）年以前）2.奠基阶段（公元奠基阶段（公元1400-1900年）年）3.应用水文学兴起时期（公元应用水文学兴起时期（公元1900-1950年）年）4.现代水文学阶段（公元现代水文学阶段（公元1950-现在）现在）（由萌

8、芽到成熟、由定性到定量、由经验到理论）（由萌芽到成熟、由定性到定量、由经验到理论）1、萌芽时期、萌芽时期（远古至约公元（远古至约公元1400年）年）水文现象水文现象定性描述定性描述阶段阶段;特点：为生活和生产的需要，开始了原始的水位、特点：为生活和生产的需要，开始了原始的水位、雨量观测，对水流特性进行观察，并对水循环现雨量观测，对水流特性进行观察，并对水循环现象进行推理解释。象进行推理解释。v在尼罗河、幼发拉底河、恒河和黄河这些古老文化在尼罗河、幼发拉底河、恒河和黄河这些古老文化发祥地的遗迹中，我们可以看到这一时期已经开始发祥地的遗迹中，我们可以看到这一时期已经开始了原始的水文观测。了原始的水

9、文观测。v最早最早的水位观测是在的水位观测是在中国和埃及中国和埃及开始的。开始的。公元前公元前35003000年，埃及人即开始观测年，埃及人即开始观测尼罗河尼罗河的水位；的水位；公元前公元前450-350年，希腊哲学家年，希腊哲学家柏拉图柏拉图和和亚里斯多德亚里斯多德提出水循环的臆说；提出水循环的臆说；我国劳动人民在与旱涝灾害长期斗争中积累了我国劳动人民在与旱涝灾害长期斗争中积累了许多经验许多经验远在公元前远在公元前2000多年，我们的祖先为了防治黄河多年，我们的祖先为了防治黄河的洪水，就注意水位的涨落和天气状况。的洪水，就注意水位的涨落和天气状况。约公元前约公元前22世纪，大禹治水，已世纪，

10、大禹治水，已“随山刊木随山刊木”（立木于河中），观测河水涨落（立木于河中），观测河水涨落。公元前公元前316年蜀守李冰与他的儿子二郎在四川灌县年蜀守李冰与他的儿子二郎在四川灌县修筑了导治岷江的灌溉工程修筑了导治岷江的灌溉工程都江堰都江堰，在灌县城，在灌县城西门的宝瓶口设有西门的宝瓶口设有石人石人测量水位，后改为测量水位，后改为石刻石刻水则，水则，用以测定水位，控制进水，防止洪水毁坏渠道。用以测定水位，控制进水，防止洪水毁坏渠道。我国历代沿河居民还把最高和最低水位及其出现时我国历代沿河居民还把最高和最低水位及其出现时间刻在河岸的石壁上，以记录罕见的洪、枯水位。间刻在河岸的石壁上，以记录罕见的洪、

11、枯水位。涪陵长江岸边的白鹤梁自公元涪陵长江岸边的白鹤梁自公元764年开始刻画石鱼图年开始刻画石鱼图形记载长江最枯水位，直到形记载长江最枯水位，直到20世纪世纪40年代共有刻记年代共有刻记163条，记有条，记有72个年份的历史枯水。个年份的历史枯水。最早的最早的雨量观测雨量观测于公元前四世纪在印度出现；于公元前四世纪在印度出现；中国于公元前三世纪的秦代已开始有呈报雨量中国于公元前三世纪的秦代已开始有呈报雨量的制度的制度;到了公元到了公元1247年，已有了较科学的雨量器和雨年，已有了较科学的雨量器和雨深计算方法，并开始用深计算方法，并开始用“竹笼验雪竹笼验雪”以计算平以计算平地地降雪降雪深度。深度

12、。水文记载水文记载四四千千年年前前已已有有黄黄河河水水灾灾的的记记载载。在在四四千千多多年中曾有过年中曾有过1500多次水灾的记录。多次水灾的记录。公元前几百年，在公元前几百年，在山海经山海经、尚书尚书、管子管子、庄子庄子、吕氏春秋吕氏春秋等有等有关书籍中，已有对水文现象的记载与论述。关书籍中，已有对水文现象的记载与论述。东汉东汉王充王充在他的在他的论论衡衡一书中，更以唯物的一书中，更以唯物的观点，批判了人们长期存观点，批判了人们长期存在的雷、电、风、雨的迷在的雷、电、风、雨的迷信说法，而给以科学的解信说法，而给以科学的解释，对水文循环的概念、释，对水文循环的概念、潮汐的成因等方面都作了潮汐的

13、成因等方面都作了精辟的论述。精辟的论述。著名的著名的水经水经一书于东汉问世，一书于东汉问世，经后人不断加工校订，发展成为经后人不断加工校订，发展成为水经注水经注40卷，是我国水象学方卷，是我国水象学方面的一本重要书籍；面的一本重要书籍；系统地描述了黄河、淮河、长江三系统地描述了黄河、淮河、长江三水系的源头、干支流、灌溉、水力水系的源头、干支流、灌溉、水力情况等。情况等。记述了当时中国境内记述了当时中国境内1252条河流的条河流的概况，成为水文地理考察的先驱。概况，成为水文地理考察的先驱。郦道元郦道元水经注水经注吕氏春秋吕氏春秋 “云云气气西西行行云云云云然然，冬冬夏夏不不辍辍；水水泉泉东东流流

14、，日日夜夜不不休休，上上不不竭竭，下下不不满满，小小为为大大，重重为为轻轻，国国道道也也。”提提出出了了朴朴素素的的水水文文循循环环概念。概念。2、奠基时期、奠基时期（约（约14001900）水文科学水文科学体系形成体系形成阶段阶段特点是：水文现象由概念性描述进入特点是：水文现象由概念性描述进入定量的定量的表表达，水文理论逐渐形成。达，水文理论逐渐形成。v欧洲文艺复兴带来的科学思想的解放和科学技术的欧洲文艺复兴带来的科学思想的解放和科学技术的进步，为水文科学发展成为独立的学科奠定了基础。进步，为水文科学发展成为独立的学科奠定了基础。v这一时期，这一时期，水文仪器水文仪器的发明使水文观测进入了科

15、学的发明使水文观测进入了科学的定量观测阶段。的定量观测阶段。公元公元1452-1519年，意大利的年，意大利的达达芬奇芬奇提出水循提出水循环观点并使用浮标测量流速。环观点并使用浮标测量流速。对对水利学水利学的研究：的研究：为了排除泥沙，他做了疏通亚诺河为了排除泥沙，他做了疏通亚诺河的施工计划；的施工计划；他设计并亲自主持修建了米兰至帕他设计并亲自主持修建了米兰至帕维亚的运河灌溉工程；维亚的运河灌溉工程；有些水利设施至今仍在发挥作用。有些水利设施至今仍在发挥作用。1424年，中国和朝鲜先后开始统一制作和使用标准年，中国和朝鲜先后开始统一制作和使用标准测雨器。明仁宗洪熙元年（公元测雨器。明仁宗洪熙

16、元年（公元1425年）正式颁发年）正式颁发了了“测雨器制度测雨器制度”，将统一制造的高一尺五寸，直，将统一制造的高一尺五寸，直径七寸的测雨器公布全国。径七寸的测雨器公布全国。1663年雷恩和胡克创制了翻斗式自记年雷恩和胡克创制了翻斗式自记雨量计雨量计，1687年哈雷创制测量水面蒸发量的年哈雷创制测量水面蒸发量的蒸发器蒸发器，1870年埃利年埃利斯发明旋桨式斯发明旋桨式流速仪流速仪，1885年普赖斯发明旋杯式年普赖斯发明旋杯式流流速仪速仪。1746年年，中国在黄河老坝口设立了全国第一个，中国在黄河老坝口设立了全国第一个正规水位站，开始系统观测水位，并进行报汛。正规水位站，开始系统观测水位，并进行报汛。在这一时期，近代在这一时期，近代水文科学理论水文科学理论开始逐渐形成。开始逐渐形成。1674年佩罗提出了年佩罗提出了水量平衡水量平衡的概念，成为水文科学最的概念，成为水文科学最基本的原理之一；基本的原理之一；1738年伯努利父子发表年伯努利父子发表水流能量方程；水流能量方程；1775年谢才发表明渠均匀流公式（年谢才发表明渠均匀流公式（谢才公式谢才公式）；）；1802年道尔顿建立了研究水面蒸发