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第一章水文学是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知识体系，是地球科学的组成部分。水资源作为地球自然资源的一种，是指地球所属范围内的、可作为资源的水，包括地球表面地层中的水分和未然地球的大气中的水分。水资源特性：循环性和有限性、时空分布不均匀性、用途广泛性、经济上的两重性。水文现象的基本特性：水文现象的确定性、随机性和地区性。水文现象的基本研究方法：成因分析法、数理统计法（目前水文分析计算的主要方法）、地区综合法。工程水文学的主要内容包括水文计算和水文预报。工程水文学的作用：规划设计阶段，施工阶段，运营管理阶段。规划设计阶段水文计算的主要任务是为确定工程的规模提供设计水文数据。施工阶段水文计算的任务是为确定临时性水工建筑物（如施工围堰、导流隧洞和导流渠等）规模提供施工期的设计洪水。运营管理阶段需要知道未来一定时期内的来水阶段，以便编制水量调度方案，合理调度水量，充分发挥工程效益。第二章水循环：各种水体的这种通过不断蒸发、水汽输送、凝结、降落、下渗、地面径流和地下径流的往复循环过程，称为水文循环，也叫水循环。水循环可分为大循环和小循环。水循环最重要的基本现象：蒸发、降水、下渗、径流大循环是指海洋与陆地之间的水分交换过程，而小循环是指海洋或陆地上局部的水分交换过程。海洋上蒸发的水汽在海洋上空凝结后，一降水的形式降落到海洋里，或者陆地上的水经蒸发凝结又降落到陆地上，都属于小循环。水循环的成因包括内因，外因与外部环境。内因是水的物理三态在一定条件下的互相转换。外因是太阳辐射和地心引力。外部环境：包括地理纬度、海陆分布、地貌等制约了水循环的路径、规模与强度。水文循环的意义：水文循环是地球上最重要、最活跃的物质循环之一，它对地球环境的形成、演化和人类生存都有着重大的作用和影响。正是由于水文循环，才使得人类生产和生活中不可缺少的水资源具有可再生性和时空分布的不均匀性，提供了江河湖泊等地表水资源和地下水资源，同事也造成了旱涝灾害，给水资源的开发利用增加了难度。目的在于认识它的基本规律，揭示其内在联系，这对合理开发和利用水资源，抵御洪旱灾害，认识和利用自然都有十分重要的意义。水平衡原理：在水循环过程中，任一区域，任一时段进入水量与输出水量之差额必等于其蓄水量的变化量，这就是水量平衡原理来水量（I）-出水量（S）=区域内蓄水变量（ΔS）。公式：若以地球的整个大陆做为研究范围，水量平衡方程式：P陆-R-E陆=U陆海洋：P海+R-E海=U海水量平衡的意义：水量平衡是研究水循环系统内在结构和运行机制，分析系统内蒸发、降水及径流等各个环节相互之间的内在联系，揭示自然界水文过程基本规律的主要方法。水量平衡分析是水资源现状评价与供需预测、水资源合理配置、工程规划等研究工作的主要方法。河流：是汇集一定区域地表面和地下水并自然宣泄的通道，由流动的水体和容纳水流的河槽两个要素构成。一条河流按其流经区域的自然地理特点和水文特点，沿水流方向，自高相低可划分为河源、上游、中游、下游和河口五段。河源市河流的发源地，下游是河流旳最下段，河口是河流的终点。河流的特征：河流的长度，断面，河道的纵比降河流的长度：自河源沿主河道至河口的距离称为河流长度，简称河长。河道断面：分为横断面和纵断面。垂直于水流方向的断面称为横断面，简称断面。河流中眼水流方向各断面最大水水深点的连线称为中泓线的剖面成为河流的纵断面。河道纵比降：任意河道两端的河底高程差，单位河长的落差称为河道纵比降，简称比降。用小数或者千分数表示。河域、分水线：河流某一断面汇集地表水和地下水的区域称为该断面的流域。流域的边界为分水线，由于河流是汇集并排泄地表面水和地下水的通道，因此分水线有地面与地下之分。若地面分水线与地下分水线相重合，称为闭合流域，否则为非闭合流域。流域的特征：流域面积，河网密度，流域的长度和平均宽度，流域的形状系数，流域的自然地理特征（地理位置，气候特征，下垫面条件）流域面积：流域某一横断面以上，由地面分水线所包围的水平面积称为流域面积，记为F，以km平方为记。流域的长度和平均宽度：流域的长度指流域几何中心轴的长度。流域面积与流域长度之比称为流域平均宽度。流域的形状系数：流域平均宽度与流域长度之比称为流域形状系数。露点：当大气压和水汽含量不变时，水汽恰好达到饱和时的温度。降水：是指液态或固态的水汽凝结物从云中降落到地面的现象降水的形成：水汽、上升运动和冷却凝结是形成降水的主要因素。降水特征：降水量，降水历时，降水强度，降水面积及暴雨中心等。降雨量：一定时段内降落在地面上的总雨量，常以水层深度表示（mm）。降雨量的分区：多雨区，湿润区，半湿润区，半干旱区，干旱区。降水的分类按空气抬升形成动力冷却的原因分为4类：对流雨，地形雨，锋面雨，气旋雨。对流雨地面局部受热，下层湿度比较大的空气膨胀上升，与上层空气形成对流，动力冷却致雨。特点：多发生在夏季酷热的午后，降雨强度大、范围小、历时短，常常形成小流域的暴雨洪水。地形雨近地面的暖湿空气运移过程中，遇山脉阻挡，沿山坡抬升，由于动力冷却而致雨。两个温湿特性不同的气团相遇时，在其接触去区来不及混合而形成一个连续面称为锋面。锋面活动所产生的降雨统称为锋面雨。锋面雨冷、暖气团相遇，迫使暖湿空气抬升，产生动力冷却而致雨。按运动学观点分为4类：暖锋雨，冷锋雨，静止锋降雨锢囚峰降雨。气旋雨气旋是中心气压低于四周的大气涡旋，气旋内空气作逆时针旋转，气流向低压中心辐合，引起大规模的上升运动，水汽动力冷却而致雨。特点：雨强、雨量大，常伴大风。降水量观测：采用器测法（雨量器，自计式），雷达探测法，气象卫星云图估算。降水量特征;由于我国大部分地区受东南季风和西南季风的影响，因而形成东南多雨、西北干旱的特点。降雨量的图示方法：降雨量过程线，降雨量累计曲线，降雨量等值线图流域平均雨量计算方法：算术平均法，泰森多边形法，等雨量线法降水量的年内分配：我国大部分地区降水的季节分配不均匀，长江以南地区，雨季较长，华北和东北地区雨季最短，新疆西部终年在西风气流控制下降水量不大，但四季分配较均匀。降水量的年际变化：我国降水量的年际变化很大，且常有连续几年降水量偏多或者连续几年降水量偏少的现象。年降水量越少的地区，年际变化越大，以历年年降水量最大值与最小值之比K来表示年际变化。陆地上普遍存在的3种水体：地表水、土壤水、地下水包气带：地下水面以上，土壤含水量未达饱和，是土壤颗粒、水分和空气同时存在的三项系统，称为包气带。饱水带：在地下水面以上，土壤处于饱和含水状态，是土壤颗粒和水分组成的二相系统，称为饱和带。土壤中水存在形式：作用力（分子力，毛管力，重力作用）吸湿水，薄膜水，毛管水，重力水土壤含水量：又称为土壤湿度，表示一定量的土壤中所含水分的数量。土壤水分常数：最大吸湿量，最大分子持水量，调萎含水量，毛管断裂含水量，田间持水量：土壤中所能保持的最大毛管悬着水量。饱和含水量：土壤中所有空隙都被水充满时的土壤含水量。下渗：是指降落到地面上的雨水从地面进入土壤内的过程。下渗不仅直接决定地面径流量的产生及大小，同时也影响土壤水和地下潜水的增长，影响土壤表层流、地下径流的产生和大小。下渗的物理过程：渗润阶段，渗漏阶段，渗透阶段。下渗的定量描述：单位时间内渗入单位面积土壤中的水量称为下渗率强度。充分供水条件下的下渗率称为下渗能力。下渗空间分布不均的原因：（1）流域中土壤性质的空间分布不同（2）流域内土壤含水量空间分布不同（3）降雨在时间空间上分布不均匀（4）流域内各处地下水位高低不一蒸散发：自然界水面蒸发、土壤蒸发和植物散发的总称水面蒸发：水面蒸发是水由液态转化为气态逸出水面的过程，是水分子运动的结果。从水面跃出的水分子量与返回水面的水分子量的差值就是实际的蒸发量。观测：水面蒸发是在充分供水条件下的蒸发。确定水面蒸发量的大小通常用器测法。土壤蒸发：是土壤中所含水分以水汽的形式逸入大气的现象，土壤蒸发过程是土壤失去或干化的过程。流域总蒸发：包括流域水面蒸发，土壤蒸发，植物截留蒸发及植物散发。地下水类型：包气带水、潜水、承压水地下水的运动规律：层流运动和紊流运动径流：由降水形成的，沿着流域地面和地下向河川、湖泊、水库、洼地等流动的水流。其中流出流域出口断面的水流称为河川径流。径流分类按运动场所：地面径流或地表径流、地下径流按降水形式和补给来源：降雨径流、融雪径流径流形成过程：流域内，自降雨开始到水流汇集到流域出口断面的整个物理过程。包括产流（降雨转化为净雨的过程）和汇流过程（净雨转化为河川流量的过程）。净雨：降雨扣除损失后的雨量。流量：单位时间内通过河流某一断面的水量称为流量，以m3/s计。我国河川径流的年内变化特点：夏季降水量多，径流量大，为洪水期；冬季降水量少，径流量小，为枯水期。根据年径流量的分布分为：丰水带，多水带，过渡带，少水带，干涸带三-水文测站：是进行水文观测的基层单位，也是收集水文资料的基本场所。水文测站的设立包括：选择测验河段（选择原则：在满足设站目的要求的前提下，保证工作安全和测验精度，并有利于简化水文要素的观测和信息的整理分析工作）和布设测验断面（断面，即基本水尺断面、流速仪测流断面、浮标测流断面、比降断面），布设基线水位观测的目的和意义及其要求：（1）水位资料是水利建设、防洪抗旱的重要依据，可用于堤防、水库坝高、灌溉等工程的设计，也用于水文预报工作（2）在航道、桥梁、公路、港口、给水等工程建设中，也都需要水利资料（3）在水文测验及资料整编中，常需要用水位推算流量要求：能够控制水位变化的过程;严格按照《水文测验规范》水文测站：分为基本站，专用站，实验站水位：是指海洋，河流湖泊，沼泽，水库等水体某时刻的自由水面相对于某一固基面的高程，单位以m为单位（水文测验中采用的4种基面：绝对基面（青岛黄海基面），假定，测站，冻结基面）水位测站设备：水尺（直立式，倾斜式，悬锤式，矮桩式），自计水位计（浮筒式，水压式超声波水位计），水位观测包括：基本水尺观测（分段定时观测）和比降水尺观测比降水尺观测的目的是计算水面比降、分析河床糙率等，观测次数视需要而定。日平均水位的计算：算术平均法，面积包围法。若一日内水位变化缓慢，或水位变化较大，但系等时距人工观测或从水位计上摘录，可采用算数平均法；若一日内水位变化较大，但系不等时距人工观测或从水位计上摘录，则采用面积包围法，即将当日0~24h内水位过程线所包围的面积除以一日时间求得，注意：0时或24时无实测数据，根据前后相邻水位直线内插求得。水位观测数据观测整理工作包括：日平均水位，月平均水位，年平均水位流量：单位时间内流过江河某一横断面的水量称为流量，单位m3/s,Q=VA测量流量的方法，常用的方法为流速面积法，包括流速仪法和浮标法，比降面积法流速仪法测流：水断面测量，流速测量，流量计算过水断面测量，测深垂线的布设原则：测深垂线的布设易均匀分布，应能控制河床变化的转折点，使部分水道断面面积无大补大割情况。当河道有明显漫滩时，主槽部分一般应较滩地为密，要求能控制断面现状的变化。起点距的测定：断面索法（适合于河宽较小、水上交通不多、有条件架设断面索的河道测站，精度较高）交会法流速仪：是测定水流运动速度的仪器流速仪法包括：过水断面测量，流速测量和流量计算流量计算的步骤：是由测点流速推求垂线平均流速，再计算相邻两测速垂线间部分面积上的部分平均流速；由相邻两垂线水深和间距计算部分面积，部分面积与相应部分流速相乘既得部分流量；部分流量之和即为断面流量。求垂线平均流速:一点法Vm=二点Vm=+/2~三点法Vm=++/3~五点法Vm=++++/10,,,分别表示相应水深为,,和河底处测点的流速)大断面：河道水道断面扩展至历年最高洪水位以上~的断面流速仪测速原理：利用水流冲动流速仪的旋杯或旋桨，同时带动转轴转动，在装有信号的电路上发出讯号，便可知道在一定时间内的旋转次数，流速愈大，转轴转得愈快，流速与转速之间有一定的关系。V=KN/T+C(T——测速历时，为了消除水流脉动的影响，测速历时一般不应少于100s)一般国际多采用多线少点测