水文学

水文学复习资料整理

绪论＆第一章地球上水的性质与分布

1·水文学：是研究地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律及其与地理环境、人类社会之间相互关系的科学。

2·地理水文：研究侧重于弄清地球上水体运动变化的自然规律、总体演化趋势；注意开展与其它自然地理因素之间相互影响的综合研究；区域因素决定了各水体的区域差异性。

地理水文研究具有宏观性、综合性及区域性三大特点。

3·水文学的发展阶段及其特征

（一）萌芽时期（1400年以前）——定性描述阶段

特点：开始了原始观测，水文现象的定性描述及经验积累

（二）奠基时期（1400～1900年）——水文科学体系形成阶段

特点：水文现象由概念性描述进入定量的表达，水文理论逐渐形成

（三）应用水文学的兴起阶段（1900～1950年）

特点：水文观测理论体系进一步成熟，应用水文学兴起。

（四）现代水文学时期（1950年后）

特点：引进遥感、电算等新技术、新方法，重点开展水资源及人类活动水文效应的研究，分支学科不断派生，研究方法趋向综合。

4·水文现象的特点：

（1）时间变化上的周期性和随机性；

（2）地区分布上的相似性和特殊性。

5·随着水温的升降，水分子的变化

一随着水温的升高，水分子聚合体不断减少，而单水分子不断增多，当水温高于100摄氏度呈气态时，水主要由单水分子组成

二随着水温的降低，水分子聚合体不断增多，而单水分子不断减少，当水温到达0摄氏度结冰时，单水分子为零，而强力缔合结构的三水分子增多，因三水分子结构特性，使液态水变成固态冰时，体积膨胀10%若冰变成液态水时，体积减小10%。

三水温在3.98，摄氏度时，结合紧密的二水分子最多，所以此时水的密度最大，比重为1。

6·液态水“闪动簇团“理论的优点

能更好地概括液态水的特异结构性能

7·海水的热量收支受何因素的影响

8·海水温度分布的特点

1）三大洋海水温度的水平分布

三大洋表面年平均水温约为17.4℃，其中太平洋最高，达19.1℃；印度洋17.0℃；大西洋16.9℃。

三大洋表面年平均水温的分布特点是：北半球高于南半球，在南北纬0°—30°之间以印度洋水温最高，在南北纬50°—60°之间大西洋水温相差悬殊。

形成上述特点的原因：

热赤道北移，南半球的热带水一部分流入北半球，北半球暖流势力强大，一直影响到高纬，受大陆和海底地貌影响，北冰洋的冷水不能大量南流；

南半球三大洋相连，并与南极大陆相接，因此冷却效果特别明显；

印度洋热带海区三面受亚、非、澳大利亚大陆包围，并受暖流影响，所以水温最高。

2）世界大洋表面水温分布的总趋势

水温从低纬向高纬递减；

在南北回归线之间的热带海区水温最高；

大洋东西两侧，水温分布有明显差异；

在寒暖流交汇处等温线特别密集，水温水平梯度很大；

夏季大洋表面水温普遍高于冬季，而水温的水平梯度则冬季大于夏季。

大洋表面水温分布的这些特点，主要是由太阳辐射和洋流性质所决定的。

3）海水温度的垂直分布

从海面向海底呈不均匀递减的趋势。

在南北纬40°之间，海水垂直结构可分两层，即表层暖水对流层（一般深度达600—1000 米）和深层冷水平流层。表层暖水对流层的最上一层（约0—100 米）受气候影响明显，紊动混合强烈，对流旺盛，水温垂直分布均匀，垂直梯度极小，故称为表层扰动层。在此层下部与冷水之间形成

9·湖泊水温分布的特点

1、水温的分布

导致湖水温度分布差异的原因，一是水气界面上增温与冷却作用，一是湖泊、水库水内部紊动、对流的混合作用。

水温的垂直分布常用水温垂直梯度表示：

Q z = - C r D z ? t /? z

当水温梯度成负值时，上层水温高，下层水温低，但不低于4℃，这种水温的垂直分布，称为正温层；

当水温垂直梯度成正值时，水温不高于4℃。这种水温的垂直分布，称为逆温层。

当湖温上下层一致，水温垂直梯度等于零时，呈同温状态。

当湖泊出现正温层时，在湖面以下一定深度常常形成温跃层。

10·天然水化学成分的主要组成

天然水中各种物质按性质通常分为三大类：

1）悬浮物质——粒径大于100 纳米（10-7 米）的物质颗粒，在水中呈悬浮状态，例如泥沙、粘土、藻类、细菌等不溶物质。悬浮物的存在使天然水有颜色、变浑浊或产生异味。有的细菌可致病。

2）胶体物质——粒径为100—1 纳米的多分子聚合体，为水中的胶体物质。其中无机胶体主要是次生粘土矿物和各种含水氧化物；有机胶体主要是腐殖酸。

3）溶解物质——粒径小于1 纳米的物质，在水中成分子或离子的溶解状态，包括各种盐类、气体和某些有机化合物。

天然水中的八大离子：

K+、Na+、Ca2+、Mg2+

Cl-、HCO3-、SO42-、CO32 –

微量元素：

Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I 等重金属、稀有金属、卤素和放射性元素等；

溶解的气体：

O2、CO2、N2，

特殊条件下也有H2S、CH4 等。

11·天然水的分类

1）按水化学成分分类

按照水中各种主要离子成分的相对含量等指标，以公式（库尔洛夫式）的形式来表示水的基本化学性质。

2）按矿化度分类

天然水按矿化度分类表（g/l ）

3）按主要离子成分比例分类

（1）地表水分类——阿列金分类法

首先按占优势的阴离子将天然水分为三类：重碳酸盐类（C）、硫酸盐类（S）、氯化物类（Cl）；其次，对每一类天然水按占多数的阳离子分为钙质（Ca）、镁质（Mg）、钠质（Na）三组；然后，在每一组内又按各种离子摩尔的比例关系，分为四个水型：Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型。Ⅰ型：［HCO3-］＞［Ca2++Mg2+］。低矿化水

Ⅱ型：［HCO3-］＜［Ca2++Mg2+］＜[HCO3-+SO42-）。低矿化和中等矿化水

Ⅲ型：［HCO3-+SO42-］＜［Ca2++Mg2+］或[Cl-]＞[Na+]。高矿化度水

Ⅳ型：［HCO3-］=0。Ⅳ型水是酸性水，pH＜4.5

按照这个分类系统，共划出27个天然水类型。