《水循环及径流形成》PPT课件

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1、第二章水循环及径流形成2.1水循环及水量平衡2.1.1自然界中的水循环地球上的水循环是指海洋水、陆地水和大气水之间的互相转换和运动水循环是指自然界的水在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈四大圈层中通过各个环节连续运动的过程。大循环：发生于全球海洋与陆地之间的水分交换过程小循环：发生于海洋与大气之间，或陆地与大气之间的水分交换过程(1)大循环与小循环水循环通过各个环节，使大气圈、水圈、岩石圈和生物圈相互联系起来，并在它们之间进行能量交换；水在运动中夹带溶解物质和泥沙而使物质迁移；通过水循环运动，使各种水体相互转化，使水资源形成不断更新的统一系统。(2

2、)水循环的意义(3)影响水循环的因素自然因素气象因素:温度、湿度、风速、风向等自然地理条件:地形、地质、土壤、植被等地理位置人为因素2.1.2水量平衡2.1.2.1水量平衡原理在水循环过程中，对于任一地区(或任意水体),在给定的时段内,输入的水量和输出的水量之差必等于蓄水量的变化量,这就是水量平衡原理.是水文计算中始终遵循的一项基本原理。水量平衡的基本方程:I-O=W2-W1=ΔW（2-1）式中:I──给定时段内输入区域(或水体)的水量,mm;O──给定时段内输出区域(或水体)的水量,mm;W1、W2──给定时段始末区域(或水体)的蓄水量,m

3、m;ΔW──时段内蓄水量的变化量,ΔW>0表示区域蓄水量增加,ΔW<0则蓄水量减少,mm2.1.2.2全球水量平衡方程(1)对于某一时段Δt就全球的海洋,其水量平衡方程为:P洋+R-E洋=ΔWs(2-2)就全球的陆地,其水量平衡方程为:P陆-R-E陆=ΔWl(2-3)式中:P洋、P陆──分别为海洋和陆地在时间段Δt内的降水量;R──在时间段Δt内流入海洋的径流量;E洋、E陆──分别为海洋和陆地在时间段Δt内的蒸发量;ΔWs、ΔWo──分别为海洋和陆地在时间段Δt内蓄水量的变化量对于全球,显然为(2-2)和(2-3)式相加,即:P洋+P陆-(E

4、洋+E陆)=ΔWs+ΔWo（2-4）(2)对于多年平均:由于每年的ΔWs、ΔWo有正有负,多年平均值为零,故有:海洋:P洋+R=E洋（2-5）大陆:P陆-R=E陆（2-6）全球:P洋+P陆=E洋+E陆（2-7a）即:全球多年的平均蒸发量等于多年平均降水量(2-7b)2.1.2.3流域水量平衡对于一个天然流域,时间段Δt内的水量平衡方程式为:P+W入=R+E+W出+ΔW（2-8）式中:P、R、E──时间段Δt内流域降水量、径流量和蒸发量;W入──时间段Δt内从外流域流入本流域的水量;W出──时间段Δt内本流域流入外流域的水量;ΔW──时间段Δt

5、流域地面及地下蓄水量的变化量对于无跨流域引水的闭合流域,W入、W出均为0,则一般常用的流域年内水量平横方程式为:P=R+E+ΔW（2-9）（2-10）就长期来说,ΔW各年有正有负,其多年平均的流水量平衡方称为:2.2河流和流域河流是接纳地面和地下水的天然泄水道，是水循环的路径之一。降水经地面和地下补给河流，是河水的主要来源。由于重力的作用，河水不断切割和冲刷河床，在顺流而下的过程中，水流又不断的向两旁侵蚀，使河床逐渐扩大。这样，最初的小沟变成小溪，再由小溪发展成为小河，直至大江大河。2.2.1河流的水情要素(1)水位:指水体的自由水面高出某一

6、基面以上的高程.基面:绝对基面:它是以某河河口平均海平面为零点,目前全国统一采用青岛基面(即黄海基面)测站基面:指测站最枯水位以下0.5-1米做起算零点的基面假定基面：为计算测站水位或高程而暂时假定的水准基面(常在水文测站附近没有国家水准点,而一时不具备接测条件)(2)流速:指河流中水质点在单位时间内移动的距离(3)流量:指单位时间内流经某一过水断面的水量2.2.2河流特征河流分段河流分段：河源、上游、中游、下游、河口河长：自河源沿干流到河口的流程长度(2)河流断面河流横断面:与水流方向垂直的断面(图2-1)图2-1河谷横断面1---枯水位;

7、2---洪水位河流纵断面:指沿河流中线或溪线垂直剖切的河道断面(图2-2)图2-2河流纵断面图(3)河道纵比降(河道坡度):单位河长的落差.河道纵比降是推算河流水能蕴藏量的主要依据当河段纵断面近于直线时,比降可按下式计算:当河段纵断面呈折线时,按下式计算河道的平均纵比降:图2-2河流纵断面图(4)水系、河网水系:河流的干流及全部支流构成脉络相通的系统,又称河系或河网水系分类:扇形水系、羽状水系、平行水系、混合水系(5)河网密度河网密度是指流域或一定地区平均单位面积内的河流长度,单位km/km2,它表示一个地区河网的疏密程度,能综合反映一个地区

8、的自然地理条件,河网密度越大，泄水能力越强2.2.3流域特征闭合流域:地面分水线与地下分水线一致的流域.非闭合流域:地面分水线与地下分水线不一致的流域.大中型流域通