水文学期末复习

绪论：1、水文学的研究对象水文学是研究水的性质、分布、循环、运动变化规律及其与地理环境、人类社会之间的相互关系的学科。2、水文学的体系作为基础科学（6）：河流水文学、湖泊水文学、沼泽水文学、水文气象学、冰川水文学、海洋水文学、地下水水文学作为应用科学（5）：工程水文学、农业土壤水文学、森林水文学、农业水文学、都市水文学3、水文现象的主要特点水循环永无止尽；水循环时间变化上：周期性、特殊性地区分布：相似性、特殊性第一章水文循环与水量平衡1、水文循环的基本过程三阶段：蒸发、降水、径流五环节：水分蒸发、水汽输送、凝结降水、水分下渗、径流水循环符合质量守恒定律太阳辐射和重力作用是基本动力水循环广及整个水圈，并深入生物圈、大气圈、岩石圈全球水循环是闭合系统，但局部水循环是开放系统水循环过程中，总是溶解并携带某些物质一期运动2、水文循环的类型大循环：发生在全球海洋和陆地之间（垂向交换：空中降水、蒸发；横向交换：径流、水汽输送）小循环：海洋小循环（海面蒸发和降水）、陆地小循环（大陆外流区【处自身水分交换，还有多余水量，以地表径流和地下径流的方式输送给海洋】、大陆内流区【自身形成一个独立的水循环系统】）3、水文循环的作用及效应与地球圈层构造：与其他圈层相紧密联系。影响了地球表层结构的形成以及今后的演变与发展。与全球气候：1）水循环是大气系统能量的主要传输、储存和转化者；2）水循环通过对地表太阳辐射能的重新再分配，使不同纬度热量收支不平衡得到缓解；3）水循环的强弱、路径会直接影响各地的天气过程，甚至可以决定各地气候特征与地貌形态及地壳运动：水循环重新塑造了地表形态、还影响到地壳表层内应力的平衡与生态平衡：1）水是生命之源，没有水循环就没有生命活动；2）制约一个地球生态环境平衡或失调的关键；3）水循环强度的变化，是洪灾、旱灾的主要原因与水资源开发利用：水资源具有再生性和永继利用的特点4、水量平衡及其表达式水量平衡：任意选择的水体，在任意时间内，其收入的水量和支出的水量之间的差额为该时间内该水体内蓄水的变化量，及在水循环过程中，收支平衡|收入水量-支出水量|=|蓄水变化量|𝑃+𝑅𝑔𝑡=𝐸+𝑅𝑔𝑜+𝑅𝑠𝑜+𝑞+△𝑊闭合流域、全球（陆地、海洋）【笔记本】5、土壤蒸发的阶段及其影响因素降水从地下流入蒸发从地下流出从地面流出时段用水量蓄量变化6、我国的水汽输送特点极地气团的西北水汽流（路径：西北方向入，东南方向出）；南海水汽流（有广东福建入，至长江中下游偏转）；孟加拉湾水汽流（北部湾入，长江中下游出海）。7、降雨要素，影响降雨的因素降水四要素：降水（总）量、降水历时与降水时间、降水强度、降水面积。8、下渗阶段划分，下渗的影响因素影响下渗的因素：1）土壤特性【透水性和前期含水量】；2）降水特性【降水强度、历时、降水过程、降水空间分布】；3）流域植被和地形【坡度越大，水量越小，滞留时间短，下渗量小】；4）人类活动9、径流形成过程中的子过程，特点？1）流域蓄渗过程：水的运行均受制于垂向运行机制；2）地面产流过程：超渗产流【边蓄流边产流】蓄满产流【先蓄满再产流】3）坡地汇流过程：坡地汇流【第一次再分配】i.坡面汇流：接受降水补给、不断消耗于下渗和蒸发。在蓄渗容易得到满足的地方先发生；ii.壤中流：水的流速不等、主要发生在近似地面透水性较弱的土层中，比坡面径流慢，但比地下径流快很多iii.地下水汇流河网汇流【河网的调蓄作用，又一次再分配】i.河岸调节：一部分河水补给河岸地下水ii.河槽调节：地下水补给河槽水10、径流的表示方法，径流的影响因素？地面径流、地下径流、壤中流11、流域对降雨的再分配作用表现？流域对垂向运行的水的再分配，形成了不同径流成分；对侧向运行的水的再分配形成出口断面的流量过程。因此相对于降水是径流的源泉来说，流域则是径流的发生场和分配场，也是径流形成中的重要因素。第二章河流1、河流、流域及水系的概念河流：降水或由地下涌出地表的水，汇集在地面低洼处，在重力的作用下，经常或周期性地沿着流水本身造成的洼地流动的水流。流域：由分水线所包围的河流或湖泊的地面集水区和地下集水区的总和水系：指河流从河源到河口沿途接纳众多的支流并形成复杂的干支流网络系统。由干流、各级支流及与河流相通的湖泊、沼泽、水库等组成。2、河流上、中、下游的分段依据？分段：河源、上游、中游、下游、河口依据：a、按河槽的纵比降划分；b、按河槽的形态与组成物质划分；c、按地貌形态划分；d、按支流的汇集和河道的弯曲状况及流向3、河流的特征参数河流落差:河流上、下游两地的高程差。河源与河口的高程差，即为河流的总落差。某一河段两端的高程差，称之为河段落差;大断面:是指最大洪水时的水面线与河底线包围的面积。过水断面:某一时刻水面线与河底线包围的面积弯曲系数:指某河段的实际长度与该河段直线距离之比值。侵蚀基准点:指河流在冲刷下切过程中其侵蚀深度并非无限度，往往受某一基面所控制，河流下切到这一基面后侵蚀下切即停止，此平面称为河流侵蚀基准面。河流侵蚀基准面与河流水面的交点称为侵蚀基准点4、过水断面形态要素过水断面面积F，湿周P（即过水断面上被水浸湿的河槽部分长度），水面宽度B，平均深度H，水力半径R（ℛ=F𝑃），糙度n。5、水系的特征参数河网密度：水系总长和水系分布面积之比，单位面积内河道的长度河系发育系数：各级支流总长度与干流长度之比不均匀系数：干流左岸支流总长度和右岸支流总长度之比湖泊率：水系内湖泊面积或沼泽面积与水系分布面积之比6、闭合流域和非闭合流域闭合流域：地面分水线和地下分水线重合的流域非闭合流域：地面分水线和地下分水线不重合的流域7、河流的特征水位和相应水位特征水位：1）最高水位与最低水位；2）平均水位；3）平均最高水位和平均最低水位；4）中水位相应水位：河流上、下游站位相相同的水位叫做相应水位8、天然河道中的流速分布特点。【谢才公式：𝐕=𝐂√𝑹𝑰，R：水力半径=F/P，I河段水面比降】受河床地势倾斜、粗糙程度、断面水力条件的影响1）垂线流速分布：最大流速在0.1-0.3m处；平均流速出现在0.6m处；水面：空气的摩擦力，流速较小；在河底，流速趋于零2）断面流速分布河底和两岸流速最小（糙度影响）；岸边流速最小，向最大水深方向增加；流速从水底向水面增加（有冰盖时例外）9、河流冰情的阶段划分。结冰、封冻、解冻10、河流的补给类型及其特点。雨水补给类型：分布地区：分布普遍，尤其是湿润地区补给时间：取决于降雨时间，主要发生在雨季补给特征：【取决于降雨量和将与特性】；间断不连续性、集中在雨季，补给过程来的迅速和集中；年内、年际变化大融水补给类型：季节性积雪融水补给分布地区：中高纬地带和高山地区补给时间：发生在气温回升的春季，春汛、桃花汛补给特征：时间性和连续性冰雪融水补给分布地区：高山地区和两极地区补给时间：与太阳辐射和气温变化一致补给特征：时间性、连续性；补给水量比雨水补给稳定湖泊沼泽水补给类型：分布地区：与湖沼分布区一致，分布普遍影响因素：湖沼位置【山区湖沼：河流源头，决定河流水量大小；河流中、下游湖泊：汇集湖区来水、流出补给干流】补给特点：由于湖沼的调节作用，湖沼补给的河流，水量变化较为均匀，流量过程线较平缓、变幅小11、径流的特征值及其计算（流量、年径流总量、径流深度、径流模数、径流系数）。流量Q：(𝑚3/𝑠)径流总量W：W=QT(𝑚3)径流深度R：R=𝑊𝐹/1000(𝓂𝓂)【流域面积F（km2）】径流模数M：𝑀=𝑄𝐹【L(S⋅km2)⁄】径流系数α：α=RPP200干旱；200P400半干旱；400P800半湿润；P800湿润12、年径流量的表示方法（重点知道正常年径流量）。年平均径流量多年平均径流量正常年径流量niinQnQ101lim资料充分（30年）；年径流量的多年平均值代替正常年径流量资料不足：相关分析法；参证站点流域，进行相关分析缺乏实测径流资料时：间接推求法；可以用径流等值线法或经验公式法估算13、频率与重现期的概念。频率是指某一数值随机变量出现的次数与全部系列随机变量总数的比值,用符号P表示,以百分比(％)作单位。频率是随机变量出现的机会随机变量出现频率的另一种表达方式是重现期，即通常所讲“多少年一遇”。用T表示，单位“年”P25%丰水年25%P75%平水年P75%枯水年14、径流的年内表示方法（不均匀系数、完全年调节系数）。计算各月径流量所占百分比𝑘𝑖=W月iW年×100%径流年内分配不均匀系数（CVy）【CVy越大，离散程度越大，越不均匀】12)(112)1(12121212iiiiVykkkkkC完全年调节系数（Cr）【V为调节库容；W为年径流总量】𝐶𝑟=𝑉𝑊×100%15、洪水波的推移和变形。洪水波的推移：洪水波上任一位相的水位，在河流下游断面出现的时间总是迟于在上游断面出现的时间。这个时间差，称为洪水波的传播时间（t）洪水波的变形：由于洪水波面存在附加比降，使得洪水波不同位相的点的运动速度不同，造成洪水波的变形。展开变形：波长不断增大，波高不断减小，洪峰流量减小扭曲变形：洪水波前段长度不断减小，比降不断增大；洪水波后段长度不断增大，比降趋于平缓。16、河水环流运动的类型及其对河床的冲淤影响。纵轴环流：【截弯取直，牛轭湖的形成】旋转轴呈水平状并基本上与主流方向平行。它多与主流结合在一起，形成螺旋流对河道影响：岩质河岸常凹岸侵蚀、凸岸堆积；沙质河岸，会造成河流改道。横轴环流：旋转轴呈水平状，但与纵向的主流方向垂直发生地方：有挡水建筑的地方；河流纵比降突变的地方对河道影响：一般造成河床冲刷斜轴环流：旋转轴和纵向主流方向有一个夹角竖轴环流：（漩涡流）旋转轴成铅直方向，与主流及河底垂直，是相对封闭的回旋流发生地方：河道突然展宽的地方；洪水时的凹岸撇弯现象形成的回流对河道的影响：堆积还是冲刷，取决于环流挟沙能力；对于洪水时撇弯形成的环流，多在河道凸岸造成河床堆积。17、推移质与悬移质的概念和区别。推移质：沿着河床被水流推动向下运动的泥沙或卵石悬移质：悬浮在水体中，随水流而运动的泥沙。区别：运动规律不同:推移质：运动取决于泥沙跳离床面时的受力情况。悬移质：运动不仅取决于泥沙跳离床面时的受力情况，还受悬浮作用的影响。能量来源不同:推移质消耗时均能量，悬移质消耗紊动能量。对河床的作用不同：推移质：增加河床稳定性，影响河床颗粒本身。悬移质：加大了水流的静水压力，可传递到河床颗粒孔隙间的水体，影响河床颗粒间的水体。18、河流泥沙运动的方式，携沙能力、输沙模数。运动方式：悬移质泥沙浮于水中并随之运动；推移质泥沙受水流冲击沿河底移动或滚动；河床质泥沙则相对静止而停留在河床上携沙能力：单位水体积饱和含沙量输沙模数：河流某断面以上单位面积上所输移的泥沙量第三章地下水的结构和运动1、含水介质、含水层和隔水层含水介质：既能透水又饱含水的多孔介质；含水层：指贮存有地下水，并在自然状态或人为条件下，能够流出地下水的岩土体，如砂层、砂砾石层等；隔水层：含水，但是几乎不透水或透水能力很弱的岩体。火成岩、变质岩2、孔隙度、裂隙率和溶隙率孔隙度：指某一体积岩石中孔隙体积与岩石总体积之比影响因素：颗粒形状和大小【颗粒离球形相差越大，孔隙越大；颗粒越大，孔隙越大，但孔隙度小】；颗粒的分选度【分选度越好，孔隙度越大】；排列方式【立方体排列比四面体排列孔隙度大】；胶结和压实程度【会使孔隙度变小】裂隙率：裂隙的体积和包括裂隙在内的岩石总体积之比分类：成岩裂隙、构造裂隙、风化裂隙溶隙率：溶隙体积和包括溶隙在内的岩石的体积之比特点：分布不均匀，没有规律【大裂隙主要分布在褶皱带】；溶隙比孔隙、裂隙都大，地下水丰富3、含水介质的水理性质及其含义？水理性质：含水介质中与水的贮容、释出、运移有关的岩土体性质容水性【岩土体容纳水量的性能，主要取决于岩土体的空隙量】容