水文学原理

第一章1.水文循环现象：水在太阳能和大气运动的驱动下，不断地从水面、陆面和植物的茎叶面，通过蒸发或散发，以水汽的形式进入大气圈。在适当的条件下，大气圈中的水汽可以凝结成水滴，小水滴合并成大水滴，当凝结的水滴大到能克服空气阻力时，就在地球引力的作用下，以降水的形式降落到地球表面。我们把水的这种既无明确的“开端”，也无明确的“终了”的永无休止的循环运动过程称为水文循环。2发生原因：内因：水在常温下能实现“三态”转化；外因：太阳辐射地心引力3影响水文循环的因素：气象因素:风向、温度、湿度等；自然地理条件：地形、地质、土壤、湿度等；人类活动：农业措施、水利措施等；地理位置4.科学意义：1.形成各种地貌，塑造地球表面；2众多物质循环中最重要的物质循环，地球上生命生生不息，能千秋万代延续下去；3.形成一切水文现象，调节气候；4提供巨大的水利资源，水资源和水能资源具有再生性。第二章1.水量平衡原理：针对一定长度的时间段，针对某一空间尺度2全球水量平衡（陆地、海洋）3.流域水量平衡4.水土植被系统的水量平衡方程式第三章1.流域山峰、山脊、鞍部的连接线称分水线流域:地面分水线包围的区域地面分水线与地下分水线重合的流域称为闭合流域；地面分水线与地下分水线不重合的流域称为非闭合流域。2.水系流域中大大小小河道交汇形成的树枝状或网状结构称为水系3.坡地:流域中除水系以外的部分称为坡地4Strahler分级(1)直接发源于河源的小河流为一级河流；(2)两条同级别的河流汇合而成的河流级别比原来高一级（ω*ω=ω+1）；(3)两条不同级别的河流汇合而成的河流的级别为两条河流中的较高（ω*n=n,nω）;(4)整个河网中所有河流的级别的最大值取为整个河网的级别，也称流域级别。5霍顿三大定律河数定律何长定律比降定律6.地形地貌与洪水关系第四章1降雨(水)基本要素降雨量（深）：指一定时段内降落在某一点或某一面积上的总雨量，用深度表示，以mm计。降雨历时：降雨从某时刻到另一时刻所经历的时间称为降雨历时；一次降雨从开始到结束所经历的时间称为次降雨历时，以min,h或d计。降雨强度：单位时间内的降雨量称为降雨强度，以mm/min或mm/h计。降雨面积：降雨笼罩范围的水平投影面积称为降雨面积，以km2计。暴雨中心：暴雨集中的较小的局部地区，称为暴雨中心2.降雨时间表示3.降雨空间表示雨量站网：一个区域内一般设立有若干个雨量站，其总和称为雨量站网。雨量站网密度：区域面积/雨量站个数等雨量线绘制：将每个雨量站观测所得的同一时段的时段降雨量或一次降雨的降雨量点绘在各自测站的位置上，然后按降雨量相同的原则连成光滑曲线。4.降雨要素综合曲线5区域、流域平均降雨量计算方法第五章1土壤含水量主要表示方法及相互转化关系2.土壤水作用力及存在形态分子力(molecularforce)：土壤颗粒表面的分子对水分子的吸引力称为分子力。毛管力(capillaryforce)：土壤中的毛管现象引起的力称为毛管力。重力(gravitationalforce)：土壤中水分受到的地心引力称为重力。吸湿水：由分子力所吸附的水分称为吸湿水（31个大气压）。被干燥土粒表面分子引力所强烈吸附的水分表现出固态水的性质，没有溶解能力，不能移动。薄膜水：由土粒剩余分子力所吸附在吸湿水层外的水膜称为薄膜水（31—6.25个大气压）。毛管水：土壤孔隙中由毛管力所持有的水分称为毛管水。毛管上升水：地下水凭借毛管作用上升进入到土壤孔隙中。毛管悬着水：凭借毛管作用保持在靠近地面土层中的水分。重力水：在重力作用下将沿土壤孔隙流动，这部分水称为重力水。渗透重力水：在重力作用下，沿土壤中非毛管孔隙向下渗透的水。支持重力水：由地下水所支持而存在于毛管孔隙中的连续水体或由土层中相对不透水层阻止渗透水继续向下而形成的水体。3土壤水分常数：即对一定质地和结构的土壤来说，各种类型的土壤均均存在一个可能的极限值最大吸湿量：在饱和空气中，土壤能够吸附的最大水汽量称为最大吸湿量。最大分子持水量：由土粒分子力所结合的水分的最大量称为最大分子持水量。凋萎含水量：植物根系无法从土壤中吸收水分，开始凋萎，开始枯死时的土壤含水量称为凋萎含水量。毛管断裂含水量：毛管悬着水的连续状态开始断裂时的含水量。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：土壤中所有孔隙被水充满时的土壤含水量。4.土水势、分势、总势的概念5.土壤水运动：土壤水的运动方向总是从总势大的地方指向总势小的地方。当土壤水总势梯度不等于零时，土壤水就处于运动状态；当总势梯度为零时，土壤水就处于静止状态。.6土壤水分特性曲线7.饱和和非饱和水流的达西公式饱和：非饱和：8土壤水运动的意义和控制方程土壤水运动的意义第六章：1.土壤水分剖面:土壤含水率沿深度方向的变化曲线，又称土壤含水率垂向分布下渗率):单位时间通过单位面积的土壤层面渗入到土壤中的水量(mm/min,mm/h)。下渗能力/容量:供水充分条件下的下渗率。2下渗容量和土壤水分剖面的关系3下渗曲线及其物理解释4非饱和和饱和下渗理论太多，自己看ppt5下渗经验公式6i,fp,f与地面产流的关系第七章1.蒸发(率)和蒸发能力蒸发：水分子从物体表面（蒸发面），向大气逸散的现象。蒸发率:单位时间内通过单位蒸发面逸散到大气中的水分子数与从大气返回到蒸发面的水分子数之差值（当为正值时），称蒸发率。一般用mm/dormm/a表示。蒸发能力：在充分供水条件下，单位时间通过单位蒸发面逸散到大气中的水分子数与从空气中返回到蒸发面的水分子数之差值（当为正值时）称为蒸发能力。2控制蒸发的条件供水条件:蒸发面存储的水分的多少。能量条件:蒸发面上水分子获得能量的多少。太阳能动力条件:水汽输送条件。（水汽分子扩散，对流作用，平流作用(空气紊动)）3.确定水面蒸发的理论途4.土壤蒸发的物理过程及其物理解释5.植物散发的过程现象:植物从土壤中吸取水分，然后输送到茎和叶面，大部分（99%）水分从叶面和茎逸散到空气中。规律：6流域蒸散发规律及计算原理第八章1.包气带特点及其对降雨的再分配作用a.包气带地面对降雨的再分配作用～“筛子作用”(Screening)b.包气带土层对下渗水量的再分配作用～“门槛作用”(Threshold)2.包气带的水量平衡方程式3地面径流、地下径流、壤中水径流产生的物理条件4蓄满产流及超渗产流两种产流模式的特点第九章1.含水层：能产出显著水量的岩土层。包括：非承压含水层，承压含水层，滞水含水层，渗漏含水层。2.地下水的补给与排泄3.地下水运动控制方程4潜水非稳定流方程第十章1、附加比降相应流量、波速洪水波轮廓线（水面线）上某一位相的流量称为相应流量，某一位相水位称为相应水位.峰值的位相最重要.相应于洪峰位相的流量或水位称为相应洪峰流量或相应洪峰水位.洪水波的运动速度。相应流量或相应水位的传播速度。2.两种描述洪水波运动的方法和其相互关系(水力学、水文学)3.运动波和扩散波发生条件及特征4、特征河长的定义，及其与扩散系数的关系、特征河长的下断面流量和中断面水位与河槽蓄量的关系第十一章两种具有物理基础的洪水演算方法，简单入流和入流过程的数学处理方法。汇流曲线和汇流系数及其区别，线性扩散波演算法的基本思路和方法、步骤，运动波数值扩散概念及线性运动波演算思路。第十二章1.流域产流面积变化的原因2.流域蓄水容量曲线3流域下渗容量分配曲线4蓄满产流产流面积的变化及产流量计算，蓄满产流条件下总径流划分方法5超渗产流产流面积的变化及产流量计算方法第十三章1.流域汇流的路径概念和时间平均流域汇流时间：最大流域汇流时间：2.径流形成公式3流域调蓄作用及其物理成因.4.线性及非线性汇流系统的判别5.流域瞬时单位线及卷积公式6.流域汇流计算的单位线法及计算步骤7.汇流计算的等流时线法.8.线性水库及渠道的作用9.串、并、混联流域瞬时单位线的确定方法