曲师大水文学期末考试重点教案.docx

1、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

2、源的特性再生性与有限性 时空分布的不均匀性利用的广泛性与不可代替性 利与害的两重性社会性与经济性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地下水是我国重要水资源，要合理开发利用，防止过量开采天然水质良好，但人为

3、污染日趋严重，防止水质恶化，保护水源已是当务之急水能资源丰富，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

4、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)

5、 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

6、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/dt7.全球水量平衡方程(p49)海洋水量平衡方程 P海 + R- E海= 0 P海 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

7、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.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. 下渗:水从地表渗入土壤

8、及地下的运动过程(2)存在形式土壤水结合水：吸湿水 薄膜水自由水：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流量(Q)-单位时间内通过某一断面的水量。单位一般为m /s径流总量(W)-T时段内通过某一断面的 总水量。W=QT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径流模数(M

9、)-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的含义也不同径流系数()-某一时段径流深度与相应降水深度的比值。 =R/P相互关系：R 10-3 10-3MT10-6 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F566km2，多年平均流量Q8.8m3 /s，多年平均降水量P686.7mm，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,

10、河网汇流21.影响径流的因素气候因素：包括降水、气温、风、湿度等。 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。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if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

11、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： 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； 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： 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； 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

12、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

13、基面: 罗星塔基面 H罗 = H黄 2.179 m4.平均流速: 0.6H 最大流速: 0.1-0.3H5.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*p1238.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

14、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。火山口湖:如长白山天池堰塞湖:如五大连池等河成湖:如内蒙古的乌梁素海风成湖:如敦煌附近的月牙湖冰川湖:如新疆阜康天池，又称瑶池海成湖:如里海、杭州西湖岩溶湖:如贵州省威宁县的草海12.水库的组成p15113.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 波峰 波谷 波顶周期 波陡 波速 c c = / 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

15、浪（Wind wave）(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p1987.洋流洋流p203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（

16、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p2323.潜水相关概念p2354.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 降水入渗补给-最主要的补给方式地表水补给凝结水补给含水层补给&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

17、排泄 面：蒸发排泄8.地下水运动(1)特点 曲折复杂的水流通道迟缓的流速多为层流(2)达西定律渗透速度V为： VQ/AKJQ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) 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

18、和作物 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.森林水文效应拦截雨滴 调节径流涵养水源 控制土壤侵蚀调节气候 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. 水体污染物质:引起天然水体水质恶化的物质 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