水文学基础知识教学教材.ppt

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1、第一讲水文水资源基础1主要内容一、水文循环与水量平衡二、降雨、蒸发三、入渗、土壤水、地下水四、河川径流2一、水文循环及水量平衡水文学：研究地球上江河、湖泊、冰川、地下水和海洋等各种水体的存在数量、分布及变化规律的科学。与气象学、地理学、生态环境学等关系密切。31.1水文循环：（1）地球上水的存在形式：汽态、液态、固态（2）存在位置：空气中、地表、地下、生物体内4水文循环的概念：地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下蒸发变成水汽，上升到空中，被气流带动输送到各地，在这过程中，水汽遇冷凝结，以降水的形式降落到地面和海洋，降至地面的那部分水

2、，再从河道或渗入地下以地下水形式补给河流流入海洋。水分这种往返循环、不断转移交替的现象称为水文循环或水循环。5水循环示意图6水循环的外因：太阳辐射能和地球引力的存在水循环的内因：水物理三态(气、液、固)之间的相互转化7自然界水循环据其规模及涉及的地域可分为：大循环/小循环海洋上空大陆上空海洋地下陆面降水蒸发返回大气地面径流海洋蒸发降水气流输运大循环：小循环：地下径流汇入河川8水文循环的意义：①直接影响气候变化：②改变地表形态：③造成再生资源：④负面影响：干旱，洪涝灾害9（2）河流流域的水量平衡河流流域的定义：河流某断面以上，汇

3、集地表水和地下水的区域（称做地面集水区和地下集水区）统称做河流在该断面以上的流域。由分水线包围的集水区域。10非闭合流域/闭合流域：★非闭合流域：若地面分水线与地下分水线在位置上不完全重合，即地面和地下集水区不相重合常称这种流域为非闭合流域。★闭合流域：若流域的地面水和地下水分水线在位置上重合，即地面和地下集水区相重合，则称这种流域为闭合流域。11二、降水与蒸发2.1降水：是指液态或固态的水汽凝结物，从天空下降至地面而成的液态水或固态水的现象。降水是气象要素之一，也是水循环中重要的一个环节。12（1）降水的各种形态：①雨从云中降落下

4、来的液态水滴,其直径一般为0.5～6毫米。小雨滴呈球形，直径在1毫米以上的雨滴呈扁球形，雨滴越大，形状越扁平。②雪由较大的冰晶（即雪晶）组成。雪晶一般大于0.3毫米，其基本形状为六角形。13③霰又称雪珠或软雹，是白色不透明的圆锥形或球形的颗粒状固态降水。直径约2～5毫米，下降时常呈阵性，触及硬地时常反跳。它是由各自冻结的小云滴组合在一起而成的，密度小而松脆易碎。④雹又称冰雹或雹块，从对流云中产生的球状、锥状、椭球状或形状不规则的坚硬固态降水，直径约2～50毫米。14（2）降水的成因：①大气中存在水分，即水汽；②降温，降至露点温度以下

5、，或空气冷却③大气中存在吸水性的微粒(凝结核)露点：空气中水汽达到饱和时的温度。当大气温度下降到露点以下时，则形成了水汽凝结的必要条件。大气凝结核：指飘浮在大气中的尘粒，其直径约10-3~10μm。大气凝结核由固态物质、溶液滴或两者的混合物组成，其化学成分很复杂，最常见的是氯、氮、碳、镁、钠、钙等化合物。15（3）降雨的分类及其特性按气流上升运动的原因，常把降雨分成四种类型：对流雨地形雨锋面雨气旋雨161）对流雨：对流雨(亦称对流性降水)发生的条件：地面受辐射温度升高，下层暖湿空气膨胀上升，则暖湿空气在上升过程中形成绝热冷却，水

6、汽则会凝结成云（淡积云浓积云积雨云），形成降雨。17对流雨发生的特点：对流雨是在大气不稳定的条件下产生的，多发生在夏季酷热的午后；其水平尺度很小(0.1～50公里)，降雨历时较短（几十分钟），形成阵性降水，常称阵雨。降水强度的变化很大。对流性降水常伴有雷暴（伴有闪电和雷声），称为雷阵雨。182）地形雨地形雨形成示意图山脉暖湿空气在运移过程中，因受地形（如山脉等）影响而被抬升，则由于动力冷却而形成的雨。地形雨发生的条件：19因气流（空气）的湿度、温度、抬升速度及地形特点的差异而不同。地形作用一般使山的迎风面的降水量大，

7、而背风面降水量减少。地形雨的特点：203）锋面雨:由于不同性质的气团相遇所形成的雨称为锋面雨。气团：物理属性（物理属性主要是温度、湿度、大气静力稳定度等物理量）在水平方向差异很小的空气质点群体。其水平范围可达几百万平方公里，铅直厚度可达几公里至十几公里。21气团的分类：按气团的热力性质不同,可划分为：冷气团(比其所经下垫面冷)和暖气团（比其所经下垫面暖）;按湿度特征的差异可分为：干气团和湿气团；22按其静力稳定度的区别可分为稳定气团和不稳定气团；按气团的发源地的不同常分为极地气团和热带气团两大类，再按发源地带的海陆差别，这

8、些气团还可划分为一些亚类。23在北半球的主要气团有：北冰洋气团：形成于北极的北冰洋，空气极寒且干燥。极地气团：形成于除北极的北冰洋以外的中、高纬度地区，比较寒冷，其中形成于大陆上的有极地大陆气团、西伯利亚气团；形成于海洋上的有极地