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时间:2018-07-11
《工程水文学 第2章 水文循环与径流形成》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第二章水文循环与径流形成第一节 水文循环2第二节 河流和流域2第三节 降水3第四节 土壤水、下渗和地下水6第五节 蒸散发8第六节 径流9小结10课前学习指导课程要求 要求学员建立水文循环、流域、河流、水文要素等基本概念,认识流域降雨形成径流过程的基本原理。课时安排 共需6个课内学时,12个课外学时课前思考 水循环与水资源的联系 流域、河流、出口断面、水利工程之间的关系 流域降雨、蒸发、下渗、径流之间的物理关系学习重点 流域降雨~径流的产生机制和水文物理过程难点 对于初步接触水文学的学员,
2、本章涉及大量水文词汇、概念、原理和基本知识,不易记住和掌握,在授课时注意用通俗的语言和形象的图表加以介绍。知识点 自然界水循环基本概念 流域、流域特性 河流、河道特性 流域水量平衡原理 降雨成因、分类、分布与观测 下渗物理过程与下渗曲线 定性描述径流形成的物理过程第一节 水文循环一、水文循环 海洋是陆地降水的主要水汽来源,从海洋蒸发的水汽,被气流输送到大陆而成降水。其中一部分以地面和地下径流的形式从河流汇归海洋;另一部分重新蒸发返回大气。这种海陆间的水分交换过程,称为大循环或外循环。海
3、洋上蒸发的水汽在海洋上空凝结后,以降水的形式落到海洋里,或陆地上的水经蒸发凝结又降落到陆地上,这种局部的水文循环称为小循环或内循环。因为内陆地区距离海洋很远,从海洋直接输送到内陆的水气来源,通过陆地内循环,水汽逐渐向内陆输送,在输送过程中会沿途损耗,故内陆距海洋越远,输送的水汽量越少,降水量越小。研究水文循环的目的 水在自然界循环的路径和过程极其复杂且多变。有的地区湿润多雨,水量丰沛,有的地区则干旱少雨,河湖干涸。同一地区,有时大雨滂沱,江河横溢;有时却久旱不雨,江河枯竭。研究水文循环的目的,在于认
4、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,抗御洪旱灾害,改造自然,利用自然都有十分重要的意义。二、地球上的水量平衡 在自然界的水循环中,地球上的总水量是不会产生损耗的,满足水量平衡原理。特征值海洋陆地降水(km3/a)458000119000蒸发(km3/a)50500072000总径流(km3/a) 47000第二节 河流和流域一、河流1、河流形成和分段 河流流经的谷地为河谷,河谷底部有水流的部分称为河床或河槽。枯水期水流所占部位为基本河床,或称主槽;洪水泛滥及部位为洪水河床,或
5、称滩地。面向河流下游,左边的河岸称为左岸,右边和河岸称为右岸。 一条河流沿流方向,自高向低可分为河源、上游、中游、下游和河口五段。河源是河流的发源地,多为泉水、溪涧、冰川、湖泊或沼泽等。上游紧接河源,多处于深山峡谷中,坡陡流急,河谷下切强烈,常有急滩和瀑布。中游河段坡度渐缓,河槽变宽,两岸常有滩地,河床较稳定。下游是河流的最下段,一般处于平原区,河槽宽阔,淤积明显,浅滩和河湾较多。河口是河流的终点,是河流注入海洋或内陆湖泊的地段,因流速骤减,泥沙大量淤积,往往形成三角洲。注入海洋的河流,称为外流河,
6、如长江、黄河等;流入内陆湖泊或消失于沙漠中的河流,称为内流河或内陆河,如新疆的塔里木河和青海的格尔木河等。2、河流特性 河流长度(L):自河源沿河道至河口的长度,单位km,可在适当比例尺的地形图上量出。 河流横断面:垂直于水流方向的断面称为横断面,简称断面。只有主槽而无滩地的断面称单式断面,有主槽又有滩地的断面称为复式断面。断面内通过水流的部分称为过水断面,其面积称为过水断面面积,单位m2。河流纵断面:河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线称中泓线,沿中泓线的断面称为河流的纵断面。河流纵断面能反映
7、河床的沿程变化。 河道纵比降(J):河段两端的河底高程差⊿h叫做落差。单位河长的落差称为河道纵比降或比降。当河流纵断面近于直线时,按下式计算:当河段纵断面呈折线时,可在纵断面图上,通过下游端断面河底处作一斜线,便此斜线以下的面积ω2原河底线以下的面积ω1相等,此斜线坡度即为河道平均纵比降。计算公式如下:式中:h0,……,hn——自下游到上游沿程各河底高程,m; l1……,ln——相邻二点间的距离,m; L——河段全长,m。第三节 降水一、降水成因 水汽压(e):指空气中水汽压力,以
8、Hpa计,在一定温度下,空气中所含水汽量的最大值,称为饱和水汽压E。饱和水汽压随气温而变,温度越高,空气中饱和水汽压越大,反之则越小。 饱和差:在一定温度下,饱和水汽压与空气中的实际水汽压之差E-e,称为饱和差。若实际水汽压超过了饱和水汽压,空气中多余的水汽就会发生凝结。 露点(Td):水汽量不变,在气压一定的条件下,气温下降,空气达到饱和水气压时的温度称为露点温度。露点高,实际水汽压大;露点低,实际水汽压小。 饱和湿度:在一定温度下空气中最大的水
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