工程水文学第二章水文循环与径流形成

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1、第二章水文循环与径流形成⒈水文循环与水量平衡⒉河流与流域3.降水、蒸散发、下渗、径流第一节水文循环与水量平衡一、自然界的水文循环地球上存在的各种水体以蒸发、降水、入渗和径流等方式进行的往复交替的运动过程，称为水文循环。水循环示意图大循环小循环小循环1、大循环：海陆之间的水分交换过程，又称为外循环。2、小循环：海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，又称为内循环。二、地球上的水量平衡水量平衡原理：在水文循环过程中，对任一区域、任一时段进入水量与输出水量之差额必等于其蓄水量的变化量。水量平衡方程：I、O——给定时段内输入、输出该地

2、区的总水量△S——时段内区域蓄水量的变化量，可正可负。以陆地作为研究范围水量平衡方程为：以海洋为研究对象水量平衡方程为：对多年平均情况：△Sc、△So趋于零。所以：合并得：或:三、流域水量平衡以流域作为研究范围水量平衡方程为：对于多年平均情况而言：△S趋于零，故其水量平衡方程为：第二节河流与流域一、河流1、河流的形成与分段、干流、支流、水系概念⑴形成：地面径流长期侵蚀地面，冲成沟壑，形成溪流，最后汇集成河流。⑵分段：河源、上、中、下游、河口。⑶干流、支流、水系概念：干流：直接流入海洋、湖泊的河流。支流：流入干流的河流。Strahler河流分法：①无支流汇入的河流为一级河流。②两条同

3、级别的汇合而成的比原来高一级。③两条不同级别河流汇合取较高者。干流：水系中最高级别的河流。水系：脉络相同的大小河流所构成的体统。黄河流域水系图2、河流的基本特征⑴河长自河源沿主河道至河口的距离称为（km）。量取方法：曲线仪或分规。⑵河流的断面：横断面：垂直流向纵断面：沿中泓线3.河道纵比降：⑴概念任意河段两端（水面或水底）的高差△h称为落差，单位河长的落差称为河道纵比降。水面比降、河底比降。⑵比降计算比降计算计算示意图二、流域1、流域概念汇集地面水和地下水的区域,即分水线所包围的区域。出口河网流域示意图分界线(分水线）①某一断面流域②河口断面流域①闭合流域②不闭合流域2、流域边界线

4、勾绘：3、流域基本特征⑴流域的几何特征①流域面积F(km2），采用方格法、求积仪法量面积。②流域长度（L）、平均宽度（M）L（km），采用同心圆法。M（km）：F/L。③河网密度ΣL/F（km/km2）④流域形状系数：M/L⑤流域平均高度和平均坡度采用方格法。①流域面积F（km2）求积仪法、数方格法②流域长度（L）和平均宽度（M）出口河网⑤流域平均高度和平均坡度方格法，方格交叉点值平均。⑵流域自然地理特征①地理位置：经纬度。反应水文循环的强弱。②气候条件：降水、蒸发、湿度、气温、气压、风速等。决定流域水文特征。③下垫面条件地形、地质构造、土壤和岩石性质、植被、湖泊、沼泽等。反应每一

5、水系形成的具体过程，并影响径流的变化规律。第三节降水降水：雨、雪、霰、雹、露、霜。一、降水的形成与分类⑴降水的形成三因素：水汽、上升运动、冷却凝结。原理:地面湿热气团上升膨胀、冷却、凝结、成云、形成降水。⑵降水的分类对流雨地形雨锋面雨气旋雨①对流雨形成：上升的空气形成动力冷却而致雨称为对流雨。特点：降雨强度大，历时短、雨区较小。②地形雨特点：因空气本身温湿特性，运行速度及地形特点而异。Precipitationonthe“windward”sideMountainDryonthe“leeward”sideLiftingofmoistaircurrentsovermountainba

6、rriersCommoninthewestcoastofU.S.③锋面雨锋面活动产生的降水称为锋面雨。锋面：温湿特性不同的气团相遇时，在其接触区由于性质不同来不及混合而形成的不连续面。锋面与地面的交线称为锋线，习惯上称为锋。锋面分类：按运动学观点分为：冷锋、暖锋、静止锋、锢囚锋。特点：降雨强度大、历时短、雨区范围较小。冷锋雨暖锋雨特点：降雨强度小、历时长、雨区范围大。④气旋雨Ⅰ、温带气旋雨Ⅱ、热带气旋雨我国降水量地区分布二、降水量观测器测法方法雷达探测气象卫星云图1、雨量器分辨率0.1mm。两段制观测，即每日8时及20时各观测一次。雨季增加观测段次。每日8时至次日8时降水量为当日降

7、水量。2.自计式雨量计虹吸式翻斗式称重式(1)虹吸式分辨率：0.1mm降雨强度适用范围：0.01～4.0mm/min。Tippingbucketgauge:funnelingthecollectedraintoasmallbucketthattiltsandemptieseachtimeitfillsTheprecipitationdepthdeterminedbasedonthenumberofbuckettilts三、降水特性的描述⒈降水量：一定时段的降雨量，单位