水文学原理-ppt课件.ppt（232页）

1、水文学原理原理课程介绍课程介绍一、水文学原理的主要内容一、水文学原理的主要内容1. 各种水体的形成、演变；各种水体的形成、演变；2. 水体形成的成因、演变的规律；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。研究水体形成成因、演变规律的方法。二、学习目的二、学习目的1.掌握水文现象的基本规律和研究方法；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。本课程为专业基础课，为后继课程的学习做准备。三、主要参考书三、主要参考书山坡水文学，刘新仁译山坡水文学，刘新仁译径流形成原理，芮孝芳编著径流形成原理，芮孝芳编著土壤和水土壤和水物理原理和过程，

2、物理原理和过程，D希勒尔著希勒尔著 华孟译华孟译普通水文学，邓绶林编著普通水文学，邓绶林编著工程水文学，（美）林斯莱著工程水文学，（美）林斯莱著1.城市水文学，朱元甡、金光炎著城市水文学，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，

3、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对象研究内容研究内容研究方法研究方法研究意义研究意义发展史发展史一、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

4、圈等自然圈层的关系也是水文科学的研究领域。International association of hydrological sciences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第一章 绪绪 论论第二章第二章 水文水文循环循环第四章第四章 降降 水水第五章第五章 土土 壤壤 水水第六章第六章 下下 渗渗第七章第七章 蒸蒸发与发与散发散发第八章第八章 产流机制产流机制第十章第十章 地表水流地表水流第十一章

5、第十一章 洪水演算洪水演算第十二章第十二章 流域产流流域产流第十三章第十三章 流域汇流流域汇流第三章第三章 流域和流域和水水系系二、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）

6、 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成因分析法 确定性规律确定性规律 偶然性规律偶然性规律 区域性规律区域性规律 数理统计法数理统计法 地理综合法地理综合法 四、研究意义 1、给水工程主要与取水工程有关：主要与取水工程有关： (1) (1) 水量丰沛时：水量丰沛时： 了解水位、泥沙及冰凌情况了解水位、泥沙及冰凌情况四、研究意义 （2）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

7、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： 公元前239年的吕氏春秋 ； 2000年前建成的都江堰； 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

8、算和水文预报，使应用水文学迅速发展起来。 美国1900年J.A.塞登提出著名的塞登定律； 1924年H.A.福斯特建立了P-水文频率曲线计算方法； 1932年L.R.K.谢尔曼提出单位线法 1935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

9、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、现代水文学第一章第一章 绪论绪论第一节第一节 水文学的内容和任务水文学的内容和任务一、水文学的定义一、水文学的定义研究水的科学，核心研究水的科学，核心水文循环。水文循环。广义水文学广义水文学按分布划分按分布划分海洋水文学海洋水文学陆地水文学陆地水文学水文气象学水文气象学地表水水文学

10、地表水水文学土壤水水文学土壤水水文学地下水水文学地下水水文学河川水文学河川水文学湖泊水文学湖泊水文学冰川水文学冰川水文学河口水文学河口水文学按应用分按应用分环境水文学、农业水文学、城市水文学环境水文学、农业水文学、城市水文学1. .水文测验水文测验 ( (或水文信息采集或水文信息采集) )2. .水文预报水文预报3. .水文水利计算水文水利计算 二、传统水文学的内容二、传统水文学的内容一、水文学简史一、水文学简史 英文英文Hydrology，来源于拉丁语，来源于拉丁语，“水的知识水的知识”。 经历了四个发展时期：经历了四个发展时期： 1. 1. 萌芽期（公元萌芽期（公元16001600年之前年

11、之前） 2. 2. 奠基时期（公元奠基时期（公元1600-19001600-1900年）年） 3. 3. 实践时期（实践时期（1900-19501900-1950年）年） 4. 4. 现代化时期（现代化时期（19501950年年- - ）二、中国水文学的发展二、中国水文学的发展第二节第二节 水文学的发展水文学的发展一、水文现象的基本特点一、水文现象的基本特点1. .时程变化上的周期性与随机性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空间变化上的相似性与特殊性第三节第三节 水文现象的基本特点及研究方法水文现象的基本特点及研究方法老 海 坝九 龙 港天天生生港港十二圩港口西界港口东

12、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）新泾河钱泾口青青龙龙港港七 浦河七丫口杨林口马桥荡茜口鹿鸣泾口圩角港浪浪港港崇 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-

13、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-

14、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-

15、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-

16、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-

17、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-

18、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-

19、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杨林天生港天生港日潮位变化过程线日潮位变化过程线-0.500.000.501.001.502.002.503.000510152025时间(时间(1997- -9- -10 0:0023:00) )潮位(米)潮位(米)天生港天生港杨林杨林年最大流量变化过程年最大流量变化过程200004000060000800001000001200001940196019802000时间(年)时间(年)年最大流量(年最大流量(m3/s) )长江大通站长江大通站

20、年降水量变化过程年降水量变化过程0.0500.01000.01500.02000.02500.0195019601970198019902000时间(年)时间(年)年降水量(年降水量(mm) )江淮之间面雨量江淮之间面雨量二、水文现象的研究方法二、水文现象的研究方法 成因分析法成因分析法 以质量守恒、能量以质量守恒、能量(动量动量)守恒等定理为基础，守恒等定理为基础，揭示水文现象运动变化的机理、规律。揭示水文现象运动变化的机理、规律。 数理统计法数理统计法 水文现象具有随机性，从而以概率理论为水文现象具有随机性，从而以概率理论为基础，研究水文现象特征值的统计规律。基础，研究水文现象特征值的统计

21、规律。 地理综合法地理综合法 水文现象具有地区性，从而通过建立地区水文现象具有地区性，从而通过建立地区经验公式、绘制各种特征值等值线图，揭示水经验公式、绘制各种特征值等值线图，揭示水文特征值的地区规律。文特征值的地区规律。第二章第二章 水文循环水文循环第一节第一节 水的奇异物理性质水的奇异物理性质水是仅次于空气的最活跃的物质之一；水是仅次于空气的最活跃的物质之一；水有三态变化，是自然界水文循环的基础；水有三态变化，是自然界水文循环的基础；同其他氢化物相比，水有特别高的溶点和沸点；同其他氢化物相比，水有特别高的溶点和沸点；水有特别大的比热和蒸发潜热；水有特别大的比热和蒸发潜热；水有反常的密度变化

22、（水有反常的密度变化（4 C时密度最大）；时密度最大）；水有较大的表面张力；水有较大的表面张力；水是各种盐类很好的溶剂；水是各种盐类很好的溶剂；1)水具有几乎不可压缩性。水具有几乎不可压缩性。第二节第二节 水文循环现象水文循环现象 水文循环的原因（外因、内因）水文循环的原因（外因、内因）水的不断蒸发、输送、凝结、降落、产流、汇流的往复循环过程水的不断蒸发、输送、凝结、降落、产流、汇流的往复循环过程降水降水P蒸发蒸发E地地表表径径流流RSEP陆地陆地基岩基岩下渗下渗F海洋海洋包气带包气带地下径流地下径流Rg壤中流壤中流RSS蒸腾蒸腾ET第二节第二节 水文循环现象（续）水文循环现象（续）大循环和小

23、循环大循环和小循环 大循环：大循环：海洋海洋大气大气大陆大陆海洋（纵向海洋（纵向+横向）横向） 小循环：小循环：海洋海洋大气大气海洋（海洋小循环）海洋（海洋小循环） 大陆大陆大气大气大陆（内陆小循环）大陆（内陆小循环）水文循环的规律水文循环的规律海洋的蒸发量多于降水量；海洋的蒸发量多于降水量；大陆的降水量多于蒸发量；大陆的降水量多于蒸发量；大陆外流区输入水汽量与输出水量基本平衡；大陆外流区输入水汽量与输出水量基本平衡；1)大陆内流区降水量与蒸发量基本相等。大陆内流区降水量与蒸发量基本相等。第二节第二节 水文循环现象（续）水文循环现象（续） 水文循环的作用和意义水文循环的作用和意义 地球上总水量

24、地球上总水量13.86亿亿Km3，参与循环的约，参与循环的约57.7万万Km3，占占0.0416%。1、调节气候；、调节气候； 2、塑造了地球表面；、塑造了地球表面； 3、形成了巨大的水利资源；、形成了巨大的水利资源； 4、形成一切水文现象。、形成一切水文现象。第三节第三节 地球系统中的水及水平衡地球系统中的水及水平衡 水资源的概念（水资源的概念（广义水资源、狭义水资源）广义水资源、狭义水资源） 地球上水的分布地球上水的分布13.86亿亿km3淡水淡水 2.53%咸水咸水 97.47%13.86亿亿km3海洋海洋 96.5%陆地陆地 3.5%生物水生物水 0.003%3500万万km3淡淡 水

25、水永冻土层水永冻土层水 0.86%冰川雪盖冰川雪盖 68.7%地下水地下水 30.1%淡水湖淡水湖 0.26%土壤水土壤水 0.05%大气水大气水 0.04%河河 水水 0.006%1 12 23 34 45 56 67 78 8第三节第三节 地球系统中的水及水平衡（续）地球系统中的水及水平衡（续）水资源问题水资源问题原因原因水资源量时空分布不均匀；水资源量时空分布不均匀；水资源分布与人口、耕地分布不相适应；水资源分布与人口、耕地分布不相适应；水环境污染；水环境污染；1)水资源浪费。水资源浪费。对策对策时间和空间上的合理调配；时间和空间上的合理调配；积极开展水污染防治；积极开展水污染防治；节约

26、用水。节约用水。一、水量平衡一、水量平衡1. 通用水量平衡方程通用水量平衡方程 wIOIO WRrEcPxEbqaR rRgR g I =Px+Ec+Rr+Rg O =Eb+ qa +R r+R g Px+Ec+Rr+Rg= Eb+ qa +R r+R g W令令E=Eb-Ec ，Rr+Rg=RI，R r+R g=RO 则则 Px+RI = E+qa+RO W第三节第三节 地球系统中的水及水平衡（续）地球系统中的水及水平衡（续）一、水量平衡（续）一、水量平衡（续）2. 河流流域水量平衡方程河流流域水量平衡方程（1）闭合流域（没有流域来水）的水量平衡方程）闭合流域（没有流域来水）的水量平衡方程

27、记记Px=P，RI=0，qa=0，RO=R ： 某某 时时 段：段：P=E+R W多年平均：多年平均：P=R+E（2）不闭合流域（有外流域来水）的水量平衡方程）不闭合流域（有外流域来水）的水量平衡方程 某某 时时 段：段：P= RO - -R I+E W3. 全球水量平衡方程全球水量平衡方程一、水量平衡（续）一、水量平衡（续）时时 段：段： Pl =El+R W大陆大陆多年平均：多年平均： Pl =El+R 时时 段：段： Ps =Es- -R W海洋海洋多年平均：多年平均： P s=Es- -R 343434343434107 .57109 .11108 .45107 .57102 . 71

28、05 .50kmPkmPkmPkmEkmEkmElsls全球多年平均：全球多年平均： P=E二、热量平衡（续）二、热量平衡（续）1. 通用热量平衡方程通用热量平衡方程 SSISOSISO S2. 蓄水体热量平衡方程蓄水体热量平衡方程Hn=HI+H+Rn + Rat -Ho-He-Rb若时段较长若时段较长 HI=Ho，则：，则：Hn=Rn+Rat+H-He-Rb其中：其中：He=LEHIH0Hn蓄热量变化量蓄热量变化量蒸蒸发发失失热热He感感应应热热H太太阳阳辐辐射射Rn大大气气辐辐射射Rat水水体体长长波波辐辐射射Rb第一节第一节 基本概念基本概念分水线：使雨水分别汇集到两条不同的河流，起着分

29、水作用的分水线：使雨水分别汇集到两条不同的河流，起着分水作用的 地形，是流域的边界线。地形，是流域的边界线。流流 域：汇集地面水和地下水由分水线所包围的区域。域：汇集地面水和地下水由分水线所包围的区域。 4. 流域形状系数流域形状系数 Rf =流域面积流域面积 / ( (流域长度流域长度) )21111111122223342. 河流等级河流等级3. 河网密度河网密度 流域单元面积内干支流长度。流域单元面积内干支流长度。1. 河系类型（扇形、羽毛型、平行状、混合形）河系类型（扇形、羽毛型、平行状、混合形）第二节第二节 流域特征流域特征一、流域的平面形状特征一、流域的平面形状特征第三章第三章流域

30、和水系流域和水系第二节第二节 流域特征（续）流域特征（续）二、流域的地形起伏特征二、流域的地形起伏特征 1. 河流的落差和比降河流的落差和比降 2. 流域平均坡度流域平均坡度 3. 流域面积流域面积高程曲线高程曲线三、流域自然地理及下垫面情况三、流域自然地理及下垫面情况 1. 流域地理位置流域地理位置 2. 流域的土壤岩石性质和地质构造流域的土壤岩石性质和地质构造 3. 流域植被率流域植被率 4. 流域湖泊率、沼泽率流域湖泊率、沼泽率第四章第四章降水降水一、按降雨的成因分类一、按降雨的成因分类气旋雨气旋雨随着气旋或低压过境而产生的雨。随着气旋或低压过境而产生的雨。气旋雨气旋雨非锋面雨非锋面雨锋

31、面雨锋面雨暖锋雨暖锋雨冷锋雨冷锋雨非锋面雨非锋面雨气压向低压区辐合引起气流上升产生降雨。气压向低压区辐合引起气流上升产生降雨。水分以各种形式从大气到达地面统称降水。包括雨、雪、露、水分以各种形式从大气到达地面统称降水。包括雨、雪、露、霜、冰雹等。霜、冰雹等。第一节第一节 降雨的类型降雨的类型气团气团物理属性水平分布比较均匀的大范围空气团。物理属性水平分布比较均匀的大范围空气团。峰面峰面两种性质不同的气团之间狭窄而倾斜的过渡带。两种性质不同的气团之间狭窄而倾斜的过渡带。 峰在空间是倾斜的，且向冷空气一侧倾斜。峰在空间是倾斜的，且向冷空气一侧倾斜。暖锋雨：暖锋雨：冷暖气团相遇时，暖湿气团推动锋面向

32、冷气团冷暖气团相遇时，暖湿气团推动锋面向冷气团一侧移动。峰后暖空气一方面向冷空气方向推进，同一侧移动。峰后暖空气一方面向冷空气方向推进，同时又沿锋面缓慢上升，在上升过程中冷却而产生降雨。时又沿锋面缓慢上升，在上升过程中冷却而产生降雨。因暖锋坡度很小，一般为因暖锋坡度很小，一般为1:150，故暖锋雨降雨面积大、，故暖锋雨降雨面积大、雨强小、历时长。雨强小、历时长。锋面雨的形成锋面雨的形成暖锋雨的形成示意图暖锋雨的形成示意图冷气团冷气团暖气团暖气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖

33、气团冷气团冷气团冷锋雨的形成冷锋雨的形成冷锋雨：冷锋雨：冷暖气团相遇时，冷燥气团楔入到暖湿冷暖气团相遇时，冷燥气团楔入到暖湿气团之下，使暖湿气团上升冷却而产生降雨。气团之下，使暖湿气团上升冷却而产生降雨。根据移动速度可分为缓行冷锋和急型冷锋。根据移动速度可分为缓行冷锋和急型冷锋。缓行冷锋的降水与暖锋相似；缓行冷锋的降水与暖锋相似；1)急行冷锋移动较快，坡度较大，约为急行冷锋移动较快，坡度较大，约为1:70，故，故降水范围小、雨强大、历时短。降水范围小、雨强大、历时短。冷锋雨的形成示意图冷锋雨的形成示意图冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖气团冷气团冷气团暖气团暖

34、气团缓行冷锋缓行冷锋急行冷锋急行冷锋暖气团暖气团暖气团暖气团暖气团暖气团暖气团暖气团 对流雨对流雨 地面受热升温，下层空气膨胀上升和上层空气形地面受热升温，下层空气膨胀上升和上层空气形成对流运动。下层暖湿空气上升到高空遇冷凝结形成成对流运动。下层暖湿空气上升到高空遇冷凝结形成降雨。多发生在夏季午后，强度大、面积小、历时短。降雨。多发生在夏季午后，强度大、面积小、历时短。地形雨地形雨 暖湿气团在运动过程中遇山岭障碍时，在沿山坡暖湿气团在运动过程中遇山岭障碍时，在沿山坡上升过程中逐渐变冷凝结成雨。地形雨多在迎风坡上。上升过程中逐渐变冷凝结成雨。地形雨多在迎风坡上。 台风雨台风雨 由热带海洋上的风暴

35、带到大陆的雨。灾害性天由热带海洋上的风暴带到大陆的雨。灾害性天气，常发生在浙、闽、粤、台湾等沿海省份。气，常发生在浙、闽、粤、台湾等沿海省份。二、按降雨强度及过程特征分类二、按降雨强度及过程特征分类暴雨暴雨历时短、强度大、笼罩面积不大。历时短、强度大、笼罩面积不大。 气象方面规定：日降雨量气象方面规定：日降雨量 50mm 暴雨；暴雨； 日降雨量日降雨量100mm 大暴雨；大暴雨； 日降雨量日降雨量200mm 特大暴雨。特大暴雨。 主要影响小流域洪水。主要影响小流域洪水。暴雨型霪雨暴雨型霪雨历时较长、强度变化大。历时较长、强度变化大。 影响区域洪水。影响区域洪水。霪雨霪雨历时很长、强度小、笼罩面

36、积大历时很长、强度小、笼罩面积大。 影响大流域洪水。影响大流域洪水。降水要素降水要素降水量、降水历时和时间、降水强度、降水面积降水量、降水历时和时间、降水强度、降水面积降水量过程线降水量过程线降水量累积曲线降水量累积曲线降水强度与历时曲线降水强度与历时曲线等雨量线等雨量线平均深度与面积曲线平均深度与面积曲线第二节第二节降水要素及其时空变化表示方法降水要素及其时空变化表示方法时间时间时段降雨时段降雨累积降雨累积降雨13:420014:0011.511.514:3033.545.015:3431.976.917:001.678.518:102.280.712345601020304050降降水水量

37、量过过程程图图降降水水量量（ m mm m）时时 段段0.020.040.060.080.0100.0120.01213141516171819时间时间降水量(mm)降水量(mm)累积降水量过程线累积降水量过程线时间时间累积降雨累积降雨时段降雨时段降雨13:000014:0011.511.515:0060.048.516:0077.017.017:0078.51.518:0080.72.2020406080012345678时时 间间降水量(mm)降水量(mm)降雨强度与历时曲线降雨强度与历时曲线时时 间间累积降雨累积降雨时段降雨时段降雨13:000014:0011.511.515:0060.

38、048.516:0077.017.017:0078.51.518:0080.72.2历历 时时累积降雨累积降雨雨雨 强强148.548.5265.532.8377.025.7478.519.6580.716.1680.713.4 等雨量线的做法类似于地形图等高线的做法。等雨量线的做法类似于地形图等高线的做法。 等雨量所表示的降水分布与实际降水分布的符合程度取决于：等雨量所表示的降水分布与实际降水分布的符合程度取决于： (1) 雨量站位置雨量站位置(是否为雨情控制点是否为雨情控制点)； (2) 雨量站数目雨量站数目某流域内有某流域内有7个雨量站，根据各站个雨量站，根据各站6小时雨量资料绘出其等雨

39、量线。小时雨量资料绘出其等雨量线。90705040110120809865624736A2A690705040A1A3A4A512011036分块分块面积面积( (km2 2) ) 平均雨深平均雨深( (mm) )1412021210032180423605304561236分块分块累积面积累积面积平均雨深平均雨深( (mm) )14120.01-216105.01-337 90.81-460 79.01-590 68.31-6102 63.90.050.0100.0150.0200.0020406080100面面 积(Km积(Km2 2) )暴雨平均深度(mm)暴雨平均深度(mm)平均深度与

40、面积曲线平均深度与面积曲线第三节第三节区域平均降水量计算方法区域平均降水量计算方法常用的区域常用的区域( (或流域或流域) )平均降水量计算方法有：平均降水量计算方法有：算术平均法算术平均法 适用于面积不大，地形起伏不大，站点较多且布设较适用于面积不大，地形起伏不大，站点较多且布设较均匀的流域。计算简便。均匀的流域。计算简便。泰森多边形法泰森多边形法 适用于降雨分布不均，站点较少，面积不大的流域。适用于降雨分布不均，站点较少，面积不大的流域。在确定各站的权重后也很简便，且精度较好。缺点是在在确定各站的权重后也很简便，且精度较好。缺点是在各场降雨中把雨量站权重视为固定，与实际情况不完全各场降雨中

41、把雨量站权重视为固定，与实际情况不完全一致。一致。等雨量线法等雨量线法 适用于面积大、站点密的流域。理论上较完善，但每适用于面积大、站点密的流域。理论上较完善，但每次降雨都必须绘制等雨量线，并计算权重，工作量大。次降雨都必须绘制等雨量线，并计算权重，工作量大。泰森多边形法泰森多边形法A1A2A3A4A5A6(1) 连三角形；连三角形；(2) 作三角形各边的垂直平分线作三角形各边的垂直平分线;(3) 以交点连线及与流域边界相交的垂直平分线构成单元面积；以交点连线及与流域边界相交的垂直平分线构成单元面积；(4) 量出各单元面积，总面积量出各单元面积，总面积A=(A1+A2+A3+A4+A5+A6)

42、(5) 计算单元面积权重及流域平均雨量计算单元面积权重及流域平均雨量 各子块权重各子块权重 i =A i / /A P= i P i 等雨量线法等雨量线法A2A690705040A1A3A4A5110总面积总面积A=(A1+A2+A3+A4+A5+A6)各子块权重各子块权重 i =A i / /A P= i P i 第四节第四节 降水资料的一致性检验和插补降水资料的一致性检验和插补一、降水资料的一致性鉴别一、降水资料的一致性鉴别 由于雨量站位置、雨量计高度或轴向、仪器设备和观测由于雨量站位置、雨量计高度或轴向、仪器设备和观测方法等的改变，会使降水量资料产生系统偏差。对系统偏差，方法等的改变，会

43、使降水量资料产生系统偏差。对系统偏差，可采用可采用“双累积分析方法双累积分析方法”进行分析和修正。进行分析和修正。如分析如分析 降水资料的前后一致性降水资料的前后一致性邻近多站平均累积年降水量邻近多站平均累积年降水量(mm)站累积年降水量站累积年降水量(mm)85年年第四节第四节 降水资料的一致性检验和插补降水资料的一致性检验和插补( (续续) )二、非一致降水资料的改正二、非一致降水资料的改正站累积年降水量站累积年降水量(mm)邻近多站平均累积年降水量邻近多站平均累积年降水量(mm)至至95年的年的累积雨量累积雨量BC85年年AKBKC说明自说明自1985年起，年起， 站站逐年测到的降水量比

44、原逐年测到的降水量比原来观测条件下观测到的来观测条件下观测到的降水量减小了降水量减小了KC / KB倍，倍，为保持降水量资料的一为保持降水量资料的一致性，可将致性，可将85年后观测年后观测的雨量按的雨量按KB / KC的系数的系数进行改正。进行改正。第四节第四节 降水资料的一致性检验和插补降水资料的一致性检验和插补( (续续) ) 1. 算术平均法算术平均法 PA = (P1+P2+Pn) /n 适用条件适用条件：插补站多年平均降水量与附近站多年平均降插补站多年平均降水量与附近站多年平均降水量相差水量相差10%。 某站大多数资料都有，部分时间因仪器故障或其它原因某站大多数资料都有，部分时间因仪

45、器故障或其它原因缺测，为保持资料的完整性，以利于水文预报或水文分析计缺测，为保持资料的完整性，以利于水文预报或水文分析计算时使用，需要对缺测资料进行插补。算时使用，需要对缺测资料进行插补。如如A站站1950年至今的年至今的雨量系列中，缺雨量系列中，缺1957、1958、1961年降雨资料，需要插补。年降雨资料，需要插补。 第四节第四节 降水资料的一致性检验和插补降水资料的一致性检验和插补( (续续) )等雨量线法等雨量线法 对短历时降水量，由对短历时降水量，由于空间分布不均，插补站于空间分布不均，插补站降水量与附近站降水量之降水量与附近站降水量之间的相关关系较差，从等间的相关关系较差，从等雨量

46、线图上内插效果较好。雨量线图上内插效果较好。907050401501101. 土壤质地土壤质地v土粒分级土粒分级第五章第五章 土壤水土壤水第一节第一节土壤的物理特性土壤的物理特性2. 土壤结构（团粒结构）土壤结构（团粒结构） 粘粒粘粒 粉砂粉砂 细砂细砂 粗砂粗砂粒径粒径( (微米微米) ) 1-2 2-20 20-200 200-2000大于指定粒大于指定粒径的百分比径的百分比100 80 60 40 20200 1000 2000粒径粒径( (微米微米) )粘粒重量占粘粒重量占60%60%以上以上 粘土粘土砂粒重量占砂粒重量占80%80%以上以上 砂土砂土介于两者之间介于两者之间壤土壤土v

47、 土壤质地分类土壤质地分类第一节第一节土壤的物理特性（续）土壤的物理特性（续）3. 土壤孔隙分类土壤孔隙分类 按成因划分为：质地孔隙、结构孔隙、生物孔隙按成因划分为：质地孔隙、结构孔隙、生物孔隙 按大小划分为：无效孔隙、毛管孔隙、非毛管孔隙按大小划分为：无效孔隙、毛管孔隙、非毛管孔隙4. 土壤特性的定量表示土壤特性的定量表示 a) 土壤比重土壤比重 s （土壤中固体物质与同体积水的重量比）（土壤中固体物质与同体积水的重量比） b) 土壤容重土壤容重 0 （土壤中固体物质重量与土块体积之比）（土壤中固体物质重量与土块体积之比） c) 孔隙比孔隙比e（土壤中孔隙体积与固体体积之比）（土壤中孔隙体积

48、与固体体积之比） d) 孔隙度孔隙度 p（土壤中孔隙体积与总体积之比）（土壤中孔隙体积与总体积之比） p= e/(1+e)重量含水量（重量含水量（ ） 同一土样中水分重量占干土重量的百分比。同一土样中水分重量占干土重量的百分比。 =( (Ww / Ws) )*100%体积含水量（体积含水量（ ） 同一土样中水分体积占总体积的百分比。同一土样中水分体积占总体积的百分比。 = ( (Vw /V ) ) *100% / =( (Vw /V)/()/(Ww /Ws) )= Ws / /V= s ( (土壤容重）土壤容重）饱和度饱和度 同一土样中水的体积占全部孔隙体积的百分比。同一土样中水的体积占全部孔

49、隙体积的百分比。 S= ( (Vw /Vv v) )*100%第二节第二节土壤含水量土壤含水量第三节第三节土壤水分作用力及土壤水分常数土壤水分作用力及土壤水分常数一、土壤水分作用力一、土壤水分作用力 分子力分子力 土壤颗粒表面的分子和离子对水分的吸力。土壤颗粒表面的分子和离子对水分的吸力。 毛管力毛管力 在未充满水的毛管孔隙中，因存在液体弯月面的表在未充满水的毛管孔隙中，因存在液体弯月面的表面张力，形成毛管力，作用于土壤水。面张力，形成毛管力，作用于土壤水。 重力重力二、土壤水分的存在形式二、土壤水分的存在形式吸湿水吸湿水 土粒分子从空气中吸附的水分。约几个分子厚度，为紧束缚土粒分子从空气中吸

50、附的水分。约几个分子厚度，为紧束缚水，与水文现象关系不大。水，与水文现象关系不大。薄膜水薄膜水 吸湿水外面，土粒剩余分子力所吸持的水分。为受束缚水。吸湿水外面，土粒剩余分子力所吸持的水分。为受束缚水。毛管水毛管水支持毛管水支持毛管水地下水面以上受毛管力支持而存在于土壤孔地下水面以上受毛管力支持而存在于土壤孔隙中的水分。隙中的水分。a)毛管悬着水毛管悬着水受毛管力支持而悬吊于土壤孔隙中的水分。受毛管力支持而悬吊于土壤孔隙中的水分。第三节第三节土壤水分作用力及土壤水分常数土壤水分作用力及土壤水分常数( (续续) )二、土壤水分的存在形式二、土壤水分的存在形式( (续续) )重力水重力水 土壤中在重