水文学原理

水文学原理课程介绍一、水文学原理的主要内容1.各种水体的形成、演变；2.水体形成的成因、演变的规律；3.研究水体形成成因、演变规律的方法。二、学习目的1.掌握水文现象的基本规律和研究方法；2.本课程为专业基础课，为后继课程的学习做准备。三、主要参考书1.山坡水文学，刘新仁译2.径流形成原理，芮孝芳编著3.土壤和水—物理原理和过程，D·希勒尔著华孟译4.普通水文学，邓绶林编著5.工程水文学，（美）林斯莱著6.城市水文学，朱元甡、金光炎著水文学知识实例•1、黑龙江全长4485公里，流域面积是89万平方公里(只算国内)，仅次长江、黄河占第三位。年径流总量达2720亿立方米，仅次于长江、黄河占第三位。•2、1998年长江流域特大洪水为百年一遇大洪水。•3、自从2010年9月23日以来，山东大部分地区近140天基本无有效降水，发生了严重的秋冬春三季连旱。分析显示，如果到2月底仍然没有大范围有效降水，全省气象干旱将达到200年一遇，部分市将达到500年一遇。•4、明天有小雨。水文学研究对象研究内容研究方法研究意义发展史一、水文学及其研究对象•1、水文学–国际水文科学协会（IAHS）：研究地球上水文循环和大陆上各种水，如地下水和地下水，雪和冰川及其物理的、化学的和生物学的变化过程；各类形态的水与气候及其他物理的和地理的因素间的关系，以及它们之间的相互作用；研究侵蚀和泥沙同水文循环的关系；检验在水资源管理和利用中的水文问题；以及在人类活动影响下水的变化。–中国大百科全书：水文科学是地球上水的起源、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知识体系，水圈同大气圈、岩石圈和生物圈等自然圈层的关系也是水文科学的研究领域。Internationalassociationofhydrologicalsciences一、水文学及其研究对象•2、研究对象–水文学是研究自然界中各种水体的形成、分布、循环和与环境相互作用规律的一门科学。–水在地球上的分布：–形态：汽态、液态、固态–空间：空中、地面、地下和生物中–水圈：大气水、海洋水、陆地水和生物水第一章绪论第二章水文循环第四章降水第五章土壤水第六章下渗第七章蒸发与散发第八章产流机制第十章地表水流第十一章洪水演算第十二章流域产流第十三章流域汇流第三章流域和水系二、水文学研究内容三、研究方法•1、水文现象的特点•水文现象：水在循环过程中的存在和运动形态。•水文现象时程变化的周期性与随机性的对立统一–（1）周期性的体现–（2）随机性的体现–（3）二者对立统一•水文现象地区分布的相似性与特殊性的对立统一–（1）相似性的体现–（2）特殊性的体现–（3）二者对立统一•小结：–（1）由水文现象具有时程上的随机性和地区上的特殊性，需要对各个不同流域的各种水文现象进行年复一年的长期观测，积累资料，进行统计，分析其变化规律。–（2）由水文现象具有地区上的相似性，可有目的选择代表性的河流进行观测，并移用其成果于相似地区。三、研究方法•2、研究方法成因分析法确定性规律偶然性规律区域性规律数理统计法地理综合法四、研究意义•1、给水工程主要与取水工程有关：(1)水量丰沛时：了解水位、泥沙及冰凌情况四、研究意义（2）水量不足时以丰补欠，进行水量引取、蓄放和调节•1、给水工程密云水库四、研究意义•2、排水工程•（1）雨水排泄•（2）洪水防御2006年7月韶关铁路成为河道水中熄火的车辆2006年7月韶关体育馆陷入汪洋四、研究意义五、发展史•水文学经历了由萌芽到成熟、由定性到定量、由经验到理论的发展过程。•1、水文知识的萌芽阶段(公元1400年以前)–这一时期中国的水文知识居于世界领先地位，如：–①公元前239年的《吕氏春秋》；–②2000年前建成的都江堰；–③公元527年的《水经注》•2、水文科学基础形成阶段（1400-1900年）–该时期，西欧的产业革命促进了水利事业的发展，在水文观测方面，发明制造了雨量器、蒸发器、流速仪等，系统的水文测验为水文定量计算及预报奠定了坚实基础。五、发展史•3、应用水文学发展阶段（1900-1950年）•进入20世纪，大规模的水利水电建设蓬勃发展，需要科学的水文计算和水文预报，使应用水文学迅速发展起来。•①美国1900年J.A.塞登提出著名的塞登定律；•②1924年H.A.福斯特建立了P-Ⅲ水文频率曲线计算方法；•③1932年L.R.K.谢尔曼提出单位线法•④1935年G.T.麦卡锡建立了马斯京根河道洪水演算法。•这一时期我国水文学发展则比较落后。•4、现代水文学发展阶段（1950年-至今）•随着计算机、遥感、遥测等高新技术的应用，使水文学发展进入了一个新时代，流域数学模型、水资源学、水环境学、随机水文学相继形成。五、发展史•水文学的分类分类依据划分的分类与分支学科研究方法动力水文学、系统水文学、计算水文学、水文统计学、随机水文学、地理水文学、同位素水文学、数字水文学等研究对象河流水文学、湖泊水文学、沼泽水文学、冰川水文学、河口海岸水文学、水文气象学、地下水文学、海洋水文学和水资源学等应用范围工程水文学、农业水文学、土壤水文学、森林水文学、城市水文学、生态水文学等工作方式水文测验学、水文调查学、水文实验学研究地域区域水文学、全球尺度水文学（大尺度水文学）研究时段古水文学、现代水文学第一章绪论第一节水文学的内容和任务一、水文学的定义研究水的科学，核心——水文循环。广义水文学按分布划分海洋水文学陆地水文学水文气象学地表水水文学土壤水水文学地下水水文学河川水文学湖泊水文学冰川水文学河口水文学按应用分环境水文学、农业水文学、城市水文学······1.水文测验(或水文信息采集)2.水文预报3.水文水利计算二、传统水文学的内容一、水文学简史英文Hydrology，来源于拉丁语，“水的知识”。经历了四个发展时期：1.萌芽期（公元1600年之前）2.奠基时期（公元1600-1900年）3.实践时期（1900-1950年）4.现代化时期（1950年-）二、中国水文学的发展第二节水文学的发展一、水文现象的基本特点1.时程变化上的周期性与随机性2.空间变化上的相似性与特殊性第三节水文现象的基本特点及研究方法老海坝九龙港天生港十二圩港口西界港口东界港口六干河口农场水闸6#七干河口望虞河口福山新塘海洋泾口5#任港姚港4#2#3#南通节制闸黄泥山1#营船港局部模型上边界（军用码头）新开港闸四号坝常浒河口徐六径水山码头汇丰码头测流平台13#徐六径塘口金泾塘口7#8#9#10#11#12#团结闸新江海河海门港局部模型下边界（白茆河口）新泾河钱泾口青龙港七浦河七丫口杨林口马桥荡茜口鹿鸣泾口圩角港浪港崇头沙长青沙通沙沙洪北横港沙沙州铁黄沙狼山沙新开沙新通海沙小白茆沙茆沙白永隆崇明000000000-50-50-50-50-50-50-50-50-50-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000-30-30-30-30-30-30-30-30-30-40-40-40-40-40-40-40-40-40000000000000000000000000000000000000-20-20-20-20-20-20-20-20-20-30-30-30-30-30-30-30-30-30-10-10-10-10-10-10-10-10-10-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10-30-30-30-30-30-30-30-30-30-20-20-20-20-20-20-20-20-20000000000-10-10-10-10-10-10-10-10-10-30-30-30-30-30-30-30-30-30-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000000000000000000000000000000-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000-10-10-10-10-10-10-10-10-10-30-30-30-30-30-30-30-30-30000000000-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10-30-30-30-30-30-30-30-30-30000000000000000000000000000-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-40-40-40-40-40-40-40-40-40-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-20-20-20-20-20-20-20-20-20-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000000000000000000000000000000000000000-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-20-20-20-20-20-20-20-20-20-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-30-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40-40000000000-10-10-10-10-10-10-10-10-10000000000000000000-20-20-20-20-20-20-20-20-20-30-30-30-30-30-30-30-30-30-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-10-20-20-20-20-20-20-20-20-20测流断面及垂线潮位站临时潮位站杨林天生港日潮位变化过程线-0.500.000.501.001.502.002.503.000510152025时间(1997-9-100:00—23:00)潮位(米)天生港杨林年最大流量变化过程200004000060000800001000001200001940196019802000时间(年)年最大流量(m3/s)长江大通站年降水量变化过程0.0500.01000.01500.02000.02500.01950196019701980199020