2017级水文学复习题

水文学复习题

一名词解释

1水体：水体是以相对稳定的陆地为边界的天然水域。水体可以是类型概念，如海洋、河流、湖泊、沼泽和地下水等，也可以是区域概念（即水体是某一具体被水覆盖的地段）。作为一个综合概念，水体相当于完整的生态系统或自然综合体，既有类型含义，又有区域含义。除水以外，还包括其中的悬浮物质、溶解物质、底泥和水生生物等。

2矿化度：对于陆地水而言，单位体积天然水体中各种元素的离子、分子与化合物的总量称矿化度，单位是g/l。（单位体积海水溶解的盐类的量称盐度）

3硬度：以单位体积水中CaCO3的含量计算，含CaCO3 0.5mmol/L的水硬度为1度。

4水资源：广义的水资源概念是指地球上的一切水体。但限于当前的经济技术条件，海水、极地的冰川等水体还很难大规模开发利用。狭义的水资源是指在当前的技术、经济条件下，生态环境允许的能被人类直接或间接利用的各种动态水体。主要指河流、湖泊、地下水和土壤水等淡水，个别地方还包括微咸水。

应该把狭义水资源理解为一个具有多层次结构的概念：

层次1 广义的水资源目前部分不能利用

层次2 符合农业用水标准的水资源农业用水

层次3 符合工业用水标准的水资源工业用水

层次4 符合生活用水标准的水资源生活用水

………………

水资源的应用价值表现为水量、水质及水能3个方面。

5 径流系数(a):区域任意时段的径流深度y(或径流总量W)与同时段的降水深度x(降水总量)的比值称径流系数。径流系数说明降水有多少转变为径流，综合反映流域内自然地理要素对降水、径流关系的影响。

6水循环:地球上各种形态的水，在太阳辐射、重力等的作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流输送等环节，不断地发生相态转换和空间位置变化的循环运动过程叫做水循环。水循环遵循能量守恒定律和质量守恒定律,太阳辐射与重力作用是水循环的基本动力,

水在常温常压条件下，液态、气态、固态三相变化的特性是水循环的前提条件, 水循环包括海陆间循环、海洋小循环、陆地小循环3个基本类型。

7水体的更替周期：指水体在参与水循环过程中全部水量被交替更新一次所需的时间。水体的更替周期是反映水循环强度的重要指标，亦是反映水体水资源可利用率的基本参数。

8水量平衡：指任意选择的区域（或水体），在任意时段内，其收入的水量与支出的水量之差额必等于该时段区域（或水体）的蓄水变化量。水量平衡是质量守恒原理在水循环过程中的具体体现，也是地球上水循环能够持续不断地进行下去的基本前提。

9 河流：降水或涌出地表的地下水，汇集在地面低洼处，在重力作用下经常或者周期性地沿流水本身塑造的线性洼地流动，这就是河流。地表流动的水和天然容水的槽构成河流的2个要素。

10 洪水：大量降水或积雪融水在短时间内汇入河槽，形成特大的径流，称为洪水。形成洪水时，河流水量猛增，往往超过河网的正常渲泄能力，导致洪水灾害。影响洪水形成的因素:天气因素，流域下垫面因素即地形和植被。

11泥沙的沉降速度：泥沙颗粒在静水中下沉时，由于重力作用，开始具有一定的加速度，随着下沉速度的增加，下沉阻力也渐渐增大，当下沉速度达某一极限值时，阻力与重力恰好相等，则泥沙以均匀速度下沉，这时泥沙的运动速度，称为泥沙的沉降速度。通常用符号ω表示，单位为cm/s。因为沉降速度可用来表达泥沙直径的大小，故沉降速度也称泥沙的水力粗度。影响天然河道泥沙沉降速度的主要因素有：泥沙颗粒直径d，泥沙容重rs，水流的紊动强度等。12湖泊：湖泊是地球陆地表面具有一定规模的天然洼地形成的蓄水体系，是湖盆、湖水及水中物质组合而成的自然综合体。

13 水库：水库是人们按照一定的目的在河道上建坝或堤堰创造蓄水条件形成的人工湖泊。水库由拦河坝、输水建筑物、溢洪道等组成；有的水库还有通航建筑物、水电站厂房、排沙底孔等。根据地形特征、建筑物规模等水库可分为湖泊型水库和河川型水库2类。

14 湖泊增减水：由于强风或气压骤变引起的漂流，使湖泊迎风岸水量聚积，水往上涨，背风岸水往下降，前者称为增水，后者称减水。一岸增水，一岸减水，必然造成两岸水位差，湖面变成倾斜状态。倾斜的湖面反过来又阻滞着漂流作用。并在水下形成与漂流流向相反的补偿流。

15 洋(ocean):洋是世界大洋的中心部分和主体部分，它远离大陆，深度大，面积广，不受大陆影响，具有较稳定的理化性质和独立的潮汐系统以及强大洋流系统的水域。世界大洋分为4部分，即：太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。

16 海：海是靠近大陆，深度浅（一般在2000~3000m之内），面积小，兼受洋、陆影响，具有

不稳定的理化性质，潮汐现象明显，并有独立海流系统的水域。根据地理位置、地理性质的差异海分为：地中海、内海、边缘海、外海、岛间海。

17海湾(bay, gulf) ：海洋深入大陆的部分，被陆地环绕且面积不小于以口门宽度为直径的半圆面积的海域。其宽度和深度向大陆方向逐渐减小，一般以入口两侧海角的连线或湾口处的等深线作为与洋或海的分界线。海湾的特点是潮差较大。

18海峡(strait)：连通洋与洋、洋与海或海与海之间狭窄的天然水道，海峡内水流急、潮速大、上下层或左右两侧海水理化性质不同、流向不同。如台湾海峡、马六甲海峡、直布罗陀海峡等。

19 波浪绕射：波浪可以绕过障碍进入被岛屿、海角或防波堤等遮蔽的水域，这种现象称波浪绕射。波浪绕射时波向线扩散，波浪影响的面积扩大，波高降低。防波堤就是利用这一原理减轻波浪对近岸的影响。

20波浪折射：波浪传播到浅水区，由于水深变浅，波长变短，波速变慢。不同岸段水深变浅的速率不同，水深变浅慢的岸段波浪传播速度快，水深变浅快的岸段波浪传播速度慢，最后波峰线逐渐与等深线平行。

21 洋流（海流）：海洋中具有相对稳定流向、流速的海水，从一个海区水平地或垂直地流向另一海区的大规模非周期性运动。洋流按照成因的分类风海流、密度流、补偿流，按照流经的地理位置分有赤道流、大洋流、极地流、沿岸流等。按照洋流与周围海区海水温度差异分类有寒流、暖流。

二问答题

1 水文学的研究内容。

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。（1）水循环，水圈中各种水体的相互联系、相互转化就是水循环。水循环是水文学研究的核心内容。（2）对水资源开发利用和人类活动对水环境的反馈效应研究。

2 水文现象的主要特点。

水圈中各种水体的存在形态和运动过程统称为水文现象。水文现象在各种自然及人文因素影响下具有如下特点：

（1）水循环的无限性：任何水文现象都是全球水文现象整体的一部分和永无止境的水循环过程的短暂表现。今天的水文现象是昨天的延续，也是明天水文现象发生的基础。

（2）周期性和不重复性（随机性）：水文现象有以多年、年、月、日为单位的周期，河流、

湖泊每年都有洪、枯水交替，也可能有连续丰水年和连续枯水年的交替；但这种交替时间、水量和过程上不完全重复，在时间、量值上有随机性。

（3）区域相似性和特殊性：海陆位置、维度位置相同时，水文现象有一定程度的相似性。如南方湿润区河流水量丰沛，径流年内分配均匀，含沙量小，北方干旱区则相反。

3我国水汽输送的基本特点

（1）存在3个基本水汽来源，3条水汽输出路径，并有明显的季节变化。三个水汽来源是极地气团的西北水汽流、南海水汽流及孟加拉湾水汽流。

西北水汽流自西北方向入境，于东南方向出境，大致呈纬向分布，冬季直达长江，夏季退居黄河以北；南海水气流自广东、福建沿海登陆北上，至长江中下游地区偏转，并由长江口附近出境，夏季可深入华北平原，冬季退缩到北纬25°以南地区，水汽流呈明显的经向分布，由于水汽含量丰沛，所以输送通量值大；孟加拉湾水汽流通常自北部湾入境，流向广西、云南，继而折向东北方向，并在贵阳-长沙一线与南海水汽流汇合，而后亦进入长江中下游地区，然后出海，全年中春季强盛，冬季限于华南沿海。

（2）输送方式有大气平均环流引起的平均输送，也有移动性涡动输送。大气环流的平均输送方向基本上与风场一致。而涡动输送方向大体上与大气湿度梯度方向相一致，即从湿度大的地区（东南沿海地区）指向湿度小（内陆腹地）的地区。

（3）地理位置、海陆分布与地貌总体格局制约了全国水汽输送的总体态势。青藏高原雄踞西南，决定了我国水汽输送场形成南北两支水汽流，北纬30°以北地区盛行纬向水汽输送；3 0°以南具有明显的经向输送。而秦岭-淮河一线成为我国南北气流的经常汇合的地区，是水汽流辐合带；海陆分布制约了我国上空湿度场的配置，并呈现由东南向西北递减的趋势，进而影响我国降水的地区分布。

（4）水汽输送场的垂直分布存在明显差异。在850百帕气层上，一年四季水汽输送场形势比较复杂；在700百帕气层上，在淮河流域以北盛行西北水汽流，淮河以南盛行西南水汽流，两股水汽流在30—35°N一带汇合后东流入海；在500hPa高度上，一年四季水汽输送呈现纬向分布；低层大气中则经向输送比较明显，在500hPa高度上，水汽输送呈现纬向分布，因而自低层到高层存在经向到纬向的顺钟向切变。

4 影响土壤下渗的因素有哪些？

（1）土壤特性的影响。土壤下渗主要决定于土壤的透水性能及土壤的前期含水量。一般来

说土壤颗粒愈粗，孔隙直径愈大，其透水性能愈好，土壤的下渗能力亦愈大。

（2）降水特性的影响。降水强度直接影响土壤下渗强度及下渗水量，在降水强度i小于下渗率f的条件下，下渗过程受降水过程制约，下渗率随雨强增大而增大。但对裸露的土壤，由于强雨点可将土粒击碎，并充填土壤的孔隙中，从而可能减少下渗率。降水的时程分布对下渗也有一定的影响，如在相同条件下，连续性降水的下渗量要小于间歇性下渗量。

（3）流域植被、地形条件的影响。通常有植被的地区，由于植被及地面上枯枝落叶具有滞水作用，增加了下渗时间，从而减少了地表径流，增大了下渗量。地面起伏，切割程度不同，要影响地面漫流的速度和汇流时间。在相同的条件下，地面坡度大、漫流速度快，历时短，下渗量就小。

（4）人类活动的影响。人类活动对下渗的影响，既有增大的一面，也有抑制的一面。例如，坡地改梯田、植树造林、蓄水工程均增加降水的滞留时间，从而增大下渗量。反之砍伐森林、过度放牧、不合理的耕作，则加剧水土流失，从而减少下渗量。

5 流域汇流的影响因素有哪些？

（1）降水特性的影响。降雨中心在流域的空间分布及其移动方向，降雨量和降雨强度都影响流域汇流。相同降雨量的降水，降雨强度越大，产流越快，洪峰流量越大，流量过程线越尖瘦。降水中心在下游，流量过程线更尖瘦。降水中心从上游向下游移动也有利于形成洪水，反之则不利于形成洪水。

（2）流域地形坡度的影响。流域地形坡度越陡，坡面汇流的速度就越快，汇流时间越短，地面径流的损失量越小，流量过程线越尖瘦。

（3）流域形状的影响。在其他条件相同的情况下，狭长形状的流域汇流时间长，径流过程线平缓；圆形流域汇流集中，洪峰流量大，洪水涨落快，流量过程线尖瘦。

（4）水力条件的影响。畅流条件下，水位越高，流速越快，汇流历时越短，洪峰流量就越大，流量过程线越尖瘦。

6利用等流时线法计算流域计算流域产汇流过程。

如图，设等流时面积△ω1＝0.5km2，△ω2＝15km2，△ω3＝10km2，流域汇流时段τ＝3h，净雨历时t c＝6h，降水过程中6个小时各时段的净雨深依次为：30mm，25mm，20mm，20m m，10mm，10mm试求各汇流时段的流量并绘制流量过程线。

（1）第一个等汇流时段的降水量为：h 1+h 2+h 3＝30mm+25mm+20mm=75mm=0.075m ； 平均流量为075m .0m 105.0h h h Q 26)(3

2111

??ω=τ++?==3.47m 3/s （2）第二个等汇流时段的平均流量： =τ

+++=++ω?ω?)h h h (h h h (Q 321265412)106.02m 3/s

（3）第三汇流时段的平均流量：()125m h h h h h h Q

3

321365423)(=τ+++=ω?++ω?/s （4）Q 4=37.03m 3/s 7 简述径流的形成过程。

径流形成过程就分为流域蓄渗过程、流域汇流过程和河网汇流过程三个阶段。它是降水在流域空间上的再分配过程。

（1）流域蓄渗过程：降雨初期，一般有不超过5%的雨水直接降落在河面上形成径流。此外的大部分降水则消耗于植物截留、下渗、填洼和蒸发散发。

（2）坡地汇流过程：超渗雨水在坡面上呈片流、细沟流运动的现象称坡地漫流。地面径流的产流过程和坡面的汇流过程是交织在一起的，前者是后者的必要条件，后者是前者的继续和发展。坡面漫流通常是首先在蓄渗能力低的地方先发生。如粘质土壤地区 ，较潮湿的地区，然后范围逐渐扩大。

（3）河网的汇流过程

各种径流成分经坡地汇流注入河网后，沿河网向下游干流出口断面汇集的过程，即河网汇

流过程。这一过程自坡面径流汇入河网开始，当坡面径流开始汇入河网时，河网水量增加，水

汇流历时（单位：每1汇流时段

3h ） 流

量

m 3

/s

位上涨、流量增大，称为流量过程线的涨洪阶段。此时由于河网水位的上升速度大于两岸地下水位的上升速度，可能出现河水补给两岸地下水的情况，增加了两岸的地下蓄水量，称河岸容蓄。同时，流域坡地汇入河网的总水量一定大于流出流域出口断面的总水量，河网蓄水也增加，称河网容蓄。当降水和坡地汇流停止时，河岸和河网容蓄的水量达到最大，河网汇流过程仍在继续，当上游河网汇入水量小于流域出口排泄量时，水位开始下降进入一次洪水过程的退水阶段，河网蓄水开始减少，流量减小，水位降低，河岸容蓄的水量又补入河网。最后，降水全部流出流域，河网的径流量与地下水补给量相等。这时的流量即为基流流量。

8 世界河流分类

按照最终流入地：内流河、外流河；

按照流经国家：国际性河流、非国际性河流；

按照河型：顺直型河流、弯曲型河流、分汊型河流、游荡型河流；

按照河型动态：稳定型河流、游荡型河流；

按照分布地区：山区（包括高原）河流、平原河流；

根据补给和洪水：融水补给的河流，雨水补给的河流，融雪及雨水补给都不足的河流（干涸河流），冰川补给的河流（南极大陆和格陵兰岛特有的河流）。

9简述湖泊演化的过程。

湖泊有其发生、发展与消亡的过程。湖泊一旦形成，由于自然环境的变迁，人类活动的影响，湖盆形态、湖水性质、湖中生物等均在不断地发生变化。其中湖泊形态的改变，往往会导致其它方面的变化。湖泊由深变浅、由大变小，湖岸由弯曲变为平直，湖底由凹凸变为平坦，这就会使深水植物逐渐演化为浅水植物，沿岸的植物逐渐向湖心发展。由于泥沙不断充填、水中生物的死亡和堆积，最后湖泊会转变为沼泽。干燥区湖泊由于盐分不断累积、淡水湖转化为咸水湖。当水量继续蒸发减少，咸水湖可以变干，转化为盐沼，至此湖泊全部消亡。

（1）湖盆的演化。

湖岸变形。湖盆未充水前，岸坡基本上是稳定的。湖盆蓄水后，岸边土壤浸水，土壤中含水量增加，破坏了原先相对稳定的平衡条件，必然引起湖岸变形。

受湖水浸泡破坏的湖岸土层，在波浪、湖流的冲击作用下发生崩塌。滑塌物质一部分停积在岸边，另一部分随湖流挟走，在波浪长期的作用下，岸线逐渐后退，向湖心方向发展形成淤积浅滩。当浅滩发展到足以消耗传至岸边波浪的全部能量时，湖岸便演化成相对稳定的形态。

湖底沉积。湖底的演化主要是由沉积作用引起的。湖底的沉积物主要有外界输入和内部形

成两个来源。外界径流或风力输入的沉积物质主要是流域上的泥沙、尘土、盐类及其它元素；内部形成的沉积物中，有湖岸崩塌的产物、因化学作用从湖水分解出来的盐类，以及湖中水生生物死亡后的残体等。湖底的沉积物分为机械沉积、化学沉积和生物沉积3种。流域上水土流失严重往往加剧了湖泊的泥沙沉积。例如，长江上游近些年来水土流失加剧，其中下游洞庭、鄱阳、洪泽、巢湖及太湖5大淡水湖泊的泥沙沉积也日趋严重。

（2）湖水的演化

湖水的演化是指湖水化学性质的改变。引起化学性质改变的因素有自然因素和人为因素两种。在自然情况下，湖水性质的改变往往是由于气候变化或盐分平衡变化引起的。例如，气候变干，蒸发加强，盐分不断浓缩，碳酸盐型水可转化为硫酸盐型水，硫酸盐型水可转化为氯化物型水。当水的矿化度不断增加，水量不断减少，各种盐类均可析出而沉积于湖底。相反如果气候变湿，氯化物型水也可转化为硫酸盐型水，硫酸盐型水又可转化为碳酸盐型水。当然，湖水的这种转化过程是长期的，非常缓慢的。人类活动因素主要是指工业废水、农田灌溉用水的排入，也会引起湖水性质的改变、演化。

（3）湖中生物的演化

湖泊水生物可分浮游生物、漂浮生物、自游生物和底栖生物等。不同的水生生物要求着不同的湖泊环境。湖盆的演化、湖水水质的变化，必然使湖泊生物群落的组成结构、生物的种类、个数也相应发生变化。着湖盆为沉积物所充填的程度，环生的草丛从四周向湖心扩展，而使湖心开阔的水面逐渐缩小，当湖泊水深减到一定程度，植物就沿着全湖面从湖底露出水面。生物残骸与泥沙的沉积日积月累，最终湖泊消亡成为沼泽。