1水文与水资源学-第一章 绪论
第1章 绪论(水文)
1.2水文现象及其研究方法
1.2.1水文现象及其基本规律 （1)水文现象的确定性规律 水文现象同其他自然现象一样，具有必然性和偶然性两方面，在水文学中通常称必然性为
确定性，称偶然性为随机性。 河流每年都有洪水期和枯水的周期性交替；冰雪水源河流具有以日为周期的水量变化。产
01 水资源及其开发利用 02 水文学现象及其研究方法 03 课程主要任务与内容
PART 01
水资源及其开发利用
1.1水资源的涵义及特点
1.1.1水资源的涵义及特点 水资源是一种自然资源，是人类赖以生存和发展不可替代的一种资源。各时期对水资源的
含义存在着不同的见解，2012年联合国教科文组织和世界气象组织共同给出了水资源的涵义： “水资源是指可供利用或有可能被利用的水源，这个水源具有足够的数量和合适的质量，并满 足某一地方在一段时间内具体利用的需求”。
1.1水资源的涵义及特点
1.1.3我国水资源状况 据预测，2030年中国人口将达到16亿，届时人均水资源量仅有1750 m³ 。在充分考虑节
水情况下，预计用水总量为7000亿至8000亿m³ ，要求供水能力比现在增长1300亿至2300亿 m³ ，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，水资源开发难度极大。
1.1水资源的涵义及特点
1.1.2水资源的开发利用 水资源是一种动态资源，其特点主要表现为循环性、多用途性、有限性、分布的不均匀性
和利害两重性。人们在长期的生产、生活过程中，为了自身和环境的需要在不断地认识和开发 利用水资源，其开发利用包括兴水利、除水害和保护水环境。
兴水利主要指农田灌溉、水力发电、城乡给排水、水产养殖、航运等； 除水害主要是防止洪水泛滥成灾； 保护水环境主要是防治水污染，维护生态平衡，为子孙后代的可持续利用和发展留一片绿 水青山。
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工程水文学课后复习思考题及答案第1章绪论1、什么是水资源？怎样理解水资源并非是取之不尽，用之不竭的？水资源是指地球上可供人类利用的淡水。
与煤、石油等矿产资源不同，水资源的数量具有可更新补充的特点，但随着城市和农业的发展，人口和用水量的急剧增长，人类对水资源需求量日益增长，而可利用的水资源是有限的，可更新补充的水资源并非取之不尽、用之不竭的，必须十分重视，珍惜利用。
2、中国的水资源有哪些特点？中国的水资源总量不算少，但人均水量低；地区上分布极不均匀；与耕地、人口分布不相匹配；年内、年际变化大。
3、实施水资源可持续利用发展战略有何意义？在水资源开发利用中，应当使预期得到的社会效益和环境效益，亦即正面效益与因开发利用所导致的不利于环境的副作用，亦即负面效益相平衡，并力求前者稍大于后者以利人类社会的不断完善和进步。
4、水资源与水文学有何关系？水文学是研究地球水圈的存在与运动的科学。
主要研究地球上水的形成、循环、时空分布、化学和物理性质以及水与环境的相互关系，为人类防治水旱灾害、合理开发利用和保护水资源、不断改善人类生存和发展的环境条件提供科学依据。
5、水文分析计算在水利工程建设和管理中的作用是什么？规划设计阶段水文学计算的主要任务是确定工程规模；施工阶段要修建一些临时性建筑，也需要进行水文计算；运用管理阶段，需知道未来一定时期的来水情况，据此编制水量调度方案。
6、水文分析计算经常采用哪些研究方法？根据是什么？成因分析法、数理统计法、地理综合法。
第2章水循环与径流形成1、何谓自然界的水循环？产生水循环的原因是什么？水圈中各种水体通过蒸发、水汽输送、凝结、降水、下渗、地面和地下径流的往复循环过程成为水循环，海陆间的水循环成为大循环，局部的水循环成为小循环。
产生水循环的内因是水在通常环境下气、液、固易于转化；外因是太阳辐射和重力作用。
2、何谓水量平衡原理？水量平衡方程中经常考虑的因素有哪些？根据物质不灭定律可知，在水循环过程中，对于任一区域，在任一时段内，进入的水量与输出的水量之差额必等于其蓄水量的变量，这就是水量平衡原理。
工程水文学
全球陆地上多年平均年降水量约为 800mm，中国为628mm，其中转换为江 河年径流量的水量折合水深284mm。我 国水资源量仅次于巴西、前苏联、加拿 大、美国及印尼，居世界第六位。但因 为人口众多，只有世界人均占有量的1/4。 耕地平均分摊水量为世界平均数的3/4。
中国降水量的地区分布不均匀，南部和东 南平均年降水量大于1600mm；华北和东北 为400~800mm；西北大部分地区 200~400mm；沙漠边缘地区少于100mm； 新疆塔里木盆地和青海柴达木盆地小于 25mm。
第一章 绪论
一、水文学 二、水资源 三、工程水文学
一、水文学
大气中的水汽，地上的江河、湖沼、海 洋和地下水等，统称为水体。水文学研究各 种水体的存在、循环和分布规律，水体的物 理与化学特性，以及水体对环境的作用，包 括对生物特别是对人类的影响。来自 水体海洋水体
水库
二、水资源
地球表层可供入人类利用的水称为水资 源。水资源的特征包括水量、水质、水能、 水域。按水量角度，实用水资源通常指逐年 可以得到恢复和更新的淡水，主要是江河湖 库和浅层地下水水量 ，大气降水是补给源。
地区研究受其影响的某些水文特征值的地区变化规律， 绘制成等值线或建立地区经验公式，利用它们可以求 出资料短缺地区的水文特征值。
3. 水文现象的地区性规律 气候因素的地区性规律对水文现象的影响。例如我国
河川径流量的分布受降雨量分布的影响，呈现出自东 南沿海向西北内陆逐渐减少的地区性规律。它综合反 映了确定性和随机性规律。
二、水文研究的基本方法
1. 成因分析法 利用水文现象的确定性规律来解决水文问题。 通过观测资料和实验资料研究，建立水文现象与其影
响因素之间的定量关系。在水文现象基本分析和水文 预报中应用广泛。
x绪论
1.2 水文学发展回顾
1.2.2 水文学的发展阶段
•
萌芽阶段 形成阶段 兴起阶段 现代阶段
公元16世纪以前 公元17世纪初～19世纪末 公元20世纪初～20世纪60年代
•
•
•
公元20世纪60年代～今
Liu Lihong
公元前3000 多年，尼罗 河水位观测
公元前2000多年大禹治水
Liu Lihong
水文循环过程如下图所示
大 气 降 水 水汽水平运动
蒸腾
内陆
海陆间
海上
地面
蒸发
滴落 地表径流
蒸腾
滴落 根系吸收 根系吸收 地下径流 根系吸收 海洋
水面蒸发
Liu Lihong
内因（水的物理特性）
外因（太阳辐射和地心引力）
水 循 环
Liu Lihong
水循环的分类 根据水循环的整体和局部性，分为大循环和小循环。 由海洋蒸发的水汽降到大陆后又流回海洋的循环，成为大循 环。 海洋蒸发的水汽凝结后成为降水又直接降落在海洋上或者陆 地上的水在没有流回海洋之前，又蒸发到空中去的这些循 环，为小循环。
公式，1802年道尔顿提出了蒸发公式，1856年达西提出
了非常著名的达西定律，这些理论和公式的相继出现，促 使了水文学成为一门科学。
Liu Lihong
兴起阶段
进入20世纪后，由于社会的进步，水利、水电、交通事业 得到了大力发展，为水文学提出了大量新问题和新课题， 从而推动了工程水文学的发展。由于防洪的需要，推动了 水文计算及水文预报的发展，同时为了满足水文计算、水 文预报对水文资料的需要，水文站网也得到了一定的发展， 这一时期的主要成果有：洪水计算的推理公式；谢尔曼德 单位线；霍顿的下渗理论；海森、耿贝尔的水文统计理论； 恩斯坦的泥沙推移理论等。在这一时期，随着工程水文学 的发展农业水文学、城市水文学、森林水文学也相应兴起。
现代水文学与水资源学课后思考题
现代水文学与水资源学课后思考题PPT：第1章绪论08月30日2、如何看待我国治水文明与现代水科学之间的联系？答：我国古代社会以农业为经济基础，农业发展、商业与水运的繁杂都离不开水。
中华民族的发展史同时也是一部治水史。
中国古代水问题主要是洪水与干旱，古代治水围绕兴利和除害展开，经历了一个由“避”到“治”、由“堵”到“疏”、由“疏”到“导”的过程，同时也是一个由防水害到即防水害又兴水利、由被动治水到主动治水、由单一治水到全面治水的过程。
中国古代在长期的治水活动中形成了许多颇具特色的治水理念与朴素的辩证思想，包括古老的“天地人”三才系统观念、顺其自然理念和阴阳五行学说等，对现代水科学的发展奠定了基础，值得今人学习和思考。
现代水科学的发展离不开对古人治水理念和思想精髓的学习，以及与西方现代文明的有机结合。
现代水科学应该是顺其自然、因势利导的，同时又要辩证施治、进退有度，全面系统、长治久安，安全生态、完美结合，留有余地、适可而止。
在现代治水过程以及水科学的发展过程中，我们既要引进西方的先进技术与理念，更要传承古人“顺之水性”、“无为而治”等优秀的治水理念，要“迈步从头越”，学习古人治水的思想精髓。
3、如何理解现代水文学与水资源学区别与联系？答：水文学主要是研究地球上水的起源、存在、分布、循环运动规建，水资源学主要研究水资源的形成、演化、运动规建及水资源的合理开发利用的基础理论。
水文学与水资源受既有区别又有密切的联系。
水文学是水资源学的重要科学基础，水资源学是水文学服务于人类社会的重要应用。
水文学是水资源学的基础。
从水文学和水资源学的发展过程看：水文学具有悠久的发展历史，而水资源学是在水文学的基础上，为了研究和解决日益突出的水资源问题而逐步形成的一个知识体系。
因此，可近似的认为，水资源学是在水文学的基础上衍生出来的。
从研究内容上看：水文学是一门研究地球上各种水体的形成、运动规律以及相关问题的学科体系；水资源学主要研究水资源评价、配置、综合开发、利用、保护以及对水资源的规划与管理，按照水资源的定义，水资源是指可被人类利用的淡水资源，世界上大量的水中只有一小部分可以划归为水资源的范畴，水资源学对水资源的研究是建立在水文学对地球上各种水体的研究的基础之上的。
水文学与水文地质学(ppt 122页)
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§1—4 水文现象的特性
1、水文现象时程变化的
周期性 随机性
的对立统一
2、水文现象地区分布的
相似性 特殊性
的对立统一
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§1—5 水文学的研究方法
成因分析法
数理统计法
地理综合法
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第二章 水文学的一般
概念与水文测验
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长江南京附近八卦洲 分汊型河段
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顺直型河段
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2、河流横断面
有单式断面 和复式断面
（1）横断面 —— 与水流方向正交的断面
1>基本河槽 —— 枯水期水主流槽通或过枯的水部河分槽
2>洪水河槽 —— 洪水期被洪河水漫淹滩没或的河部滩分
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图2—3河流横断面图示
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可在适当比例
的地图上量得
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计算：
s z1 z2 l
其中：Ｚ１、Ｚ２ ——若为河面高程差，则 s 为 河面比降 ； 若为河底高程差，则 s 为 河底比降。
如果一条河流各段比降不同，一般 可用分段计算法，求得平均比降。
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（1）*纵比降计算式：
6—31式 （p186）
特点
断面变大， 流速骤减，极易形成沙洲
或三角洲。
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五、分水线及流域 1、有关概念：
流域 —— 指河流的集水区域。凡降落在该流域的 水最终都将汇入该条河流中。
分水线 —— 即流域四周的边界线。地势最高 点的连线。
水文地质学基础教程
自然界的水循环
2019/10/1
自然界的水循环
2019/10/1
第二章 岩土中的空隙和水 2.1 岩土中的空隙
（a）分选好的高孔隙度沉积 （b）分选差的低孔隙度沉积 （c）分选好的高孔隙度卵石沉积 （d）分选好的矿物充填沉积
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第一章 绪 论
1.1 地球上的水与水资源：存在形式
• 水存在于：
• 江、河、湖、海、渠、库、塘等洼地—地表水 水圈
•
大气层
—大气水 大气圈
•
生物体内
—生物水 生物圈
• 地壳浅部（十几km，主要1～2km） —地下水 岩石圈
•
矿物结晶格架
—地下水 岩石圈
•
岩浆源
—地下水
岩石圈
•
地幔带
赋存于地面以下岩石空隙中的水(包气带、饱水带中的水)
狭义地下水：地表以下饱水带岩层空隙中的水—重力水 地下水分类：
主要依据——含水介质的类型（赋存空间） 、 埋藏条件（赋存部位）
1.3 水文地质学的发展——趋势
核心课题转移：找水水文地质学→资源…→生态环境… 视野扩展：含水层→地下水系统→水文-生态环境→技术-社 会系统。 目标改变：由当前的问题转向长期的可持续发展… 内容扩展：从地下水的水量为主，转向水量与水质的研究并 重；从狭义地下水，扩大到广义地下水,乃至地下水圈… 思路的改变：从成生角度，加强过程与机理研究… 多学科交叉渗透成为主流：地下水科学与其它自然科学以及 社会科学交叉渗透，以多学科方式研究与处理问题
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水文学原理(第一章)
主讲： 主讲：胡彩虹
每个人都有两样公平的东西：思想和时间。 每个人都有两样公平的东西：思想和时间。 只有你自己才能决定自己的未来和前途， 只有你自己才能决定自己的未来和前途，面对 每一节课、每一天， 每一节课、每一天，你都在作出对自己未来的 抉择。 抉择。 你怎样运用自己的两小时呢？ 你怎样运用自己的两小时呢？ 你怎样运用课后的每一小时呢？ 你怎样运用课后的每一小时呢？
水通过降水、径流、 水通过降水、径流、蒸发等水文 现象在大气圈、岩石圈、 现象在大气圈、岩石圈、水圈和 生物圈所构成的地球系统中周而 复始地运动， 复始地运动，维持了地球上多种 多样的生命形态。 多样的生命形态。
水多水少
水是载体和溶剂
水污染
水在流动中具有能量
1.1.2 水文学（Hydrology) 水文学（
本学期的教学内容
第一章~第七章 水文循环基本概念、过程及其 基本原理。 第八章~第十章 流域产汇流计算原理 第八章 第十章 第十一章~第十三章 河流泥沙，湖泊、沼泽与 冰床水文，湖泊、水库及河口水文
目前水文学研究的重点内容
1、气候变化对水文时空分布的影响。 气候变化对水文时空分布的影响。 2、水文时间序列演变机理及影响因子。 水文时间序列演变机理及影响因子。 3、产汇流理论和分布式水文模型。 产汇流理论和分布式水文模型。 4、水文尺度及水文相似问题 5、数字水文学。 数字水文学。 6、同位素水文学 7、生态水文学。 生态水文学。 8、人类活动与水文学的关系。 人类活动与水文学的关系。
水文学——研究各种水体的存在、运动、循环和 研究各种水体的存在、运动、 水文学 研究各种水体的存在 分布，水体的物理化学性质， 分布，水体的物理化学性质，以及水体与环境的 相互作用和影响， 相互作用和影响，包括与生物特别是人类的相互 作用和影响。 作用和影响。 水文学原理——阐明各种水文现象、水文过程形 阐明各种水文现象、 水文学原理 阐明各种水文现象 成的原因和机理。 成的原因和机理。 水文学既具有理论科学的特征，也具有学科性质。 水文学既具有理论科学的特征，也具有学科性质。
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冯彦，中国国际河流 朱仲元 主编，工程水文学，2001； 王大齐 编，水资源水文学，1996； 主编 工程水文及水利计算 ，1992； 河流水文学，1992； 主编 地表水资源与水文分析，1992；
跨境生态安全硕士学位课程——《水文水资源学》 课程设置
共3个学时，重点： 基本概念 水资源总量计算 水量均衡分析
共3个学时，重点： 天然水成分 水污染 水质标准 水质评价基本方法
3
第十章、水质与水 质评价
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跨境生态安全硕士学位课程——《水文水资源学》
主讲内容 各章节学时具体安排
共3个学时，重点： 国内外水资源开发状况 水资源开发工程 水资源开发环境问题
根据研究目的不同，水文学又分：工程水文学 （其中包括水文计算、水利计算、水文预报等组 成部分），农业水文学、土壤水文学、森林水文 学、城市水文学等。 50 年代以来，新技术新方法的引进，出现了一些 新的分支，主要有：随机水文学、模湖水文学、 系统水文学、遥感水文学、同位素水文学等。近 些年来，水资源水文学作为一门自然、技术和社 会综合科学的出现，标志着水文科学进入了一个 崭新的发展时期。
水文、水资源定义
(一) 水文学： 研究自然界各种水体（大气 水、地表水、地下水）的存在、分 布、循环、物理化学性质及其环境 因素的变化规律，预测、预报各水 文现象（如降水、水位、流量、水 质等）的变化情势。
水文学的分类及分支
根据水体所处位置情况不同，水文学可分为： 水文气象学：主要研究降水、蒸发、温度、湿度、 风、气压； 陆地水文学：主要研究地表水、地下水，又可分 为河流水文学、湖泊水文学、沼泽水文学、冰川 水文学、地下水文学、森林水文学等 海洋水文学：主要研究海温、洋流、风浪、潮汐 等 。 水文科学主要通过定点观测、野外查勘和室内外 实验等手段，获得水体时空分布和运动变化的信 息，因而形成了水文测验学、水文调查、水文实 验三个分支学科。
面深入了解水文学基本概念和原理、水资源的形
成、分布特征、开发利用状况，并系统学习地表 水和地下水资源形成规律，掌握水资源评价的基 本方法以及管理水资源的基本知识。
第一章
绪论
绪论主要内容
水文学与水资源学（概念、对象、
任务与发展）
水文与水资源学基本特征与研究方
法
1.1 水文与水资源学 水文、水资源定义 研究对象 水文水资源学发展过程
刘俊民、余新晓 著，中国林业出版社，1999年
教学方式：讲授、研讨、自学
学生任务：写读书报告/论文、考试
成绩评判：100分（读书报告/论文20分、 考试60分、上课和回答问题20分）
对学生要求：掌握专业知识、阅读相关学 术文献 并完成课程布置任务
跨境生态安全研究生课程——《水文水资源学》
参考书：
学时
3
备注
实习（昆勘院水资源室学习）
第十一章、水资源 开发利用
第十二章、水资源 管理
共3个学时，重点： 基本概念 水资源管理任务 用水管理 水资源管理与保护措施
3
跨境生态安全硕士学位课程——《水文水资源学》
培养目标
面向国家跨境水资源和生态安全、地缘政治
经济合作与环境外交等重大目标需求，使学生全
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实习
基本知识 水位观测及资料整理 流量测验及资料整编
第三章、水文测验 与水文调查
水文资料收集
跨境生态安全硕士学位课程——《水文水资源学》 课程设置
主讲内容 各章节学时具体安排 共6个学时，重点：
学时 6
备注
随机变量及其分布参数
水文中常用的概率分布曲线
统计参数估计方法 无片估计和抽样误差 相关分析 水文时间序列分析
基本概念 由流量资料推求设计洪水 由暴雨资料推求设计洪水 用水文随机模拟法求设计洪水 6 实习
第四章、水文统计
第五章、洪水设计分 析与计算
第六章、地表水资源 的计算与评价
共6个学时，重点： “三水转化” 降水分析 径流分析计算 蒸发分析 泥沙分析
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跨境生态安全硕士学位课程——《水文水资源学》
跨境生态安全研究生课程
《水文水资源学》
跨境生态安全研究生课程——《水文水资源学》
任课教师：傅开道，博士，副研究员 学 生：跨境生态安全硕士研究生 总学时：共54个学时 学分：3 上课地点：亚洲国际河流中心会议室
跨境生态安全研究生课程——《水文水资源学》
主要教材：《水文与水资源学》
（二Leabharlann 水资源：广义，指能够直接或间接使用的各种水和水中介质，对人 类活动具有使用价值和经济价值的水均可称为水资源；
狭义，指在一定的经济技术条件下，人类可以直接利用的 淡水。
研究对象
水文与水资源学，不但研究水资源的 形成、运行和赋存特征以及各种水体的物 理化学成分及其演化规律，而且研究如何 利用工程措施，合理有效开发、利用水资 源并科学地避免和防治各种水环境问题地 发生。
本书研究的内容及任务
（1） 水文循环及地表径流形成及调查、分 析和计算的基本知识； （2）地表水形成、分布和运动特征； （3）地下水资源及其基本特征及计算评价的 基本方法； （4）各种水体的水质组成和评价； （5）有关水资源开发利用以及科学管理的基 本知识、内容和措施。
水文与水资源学的发展
水文水资源学的发展，就是随着社会经济 发展和水工程发展的需要，从萌芽到成熟、 由经验到理论逐步发展起来的。今后的发 展仍将遵循这一规律更快地向前发展，以 满足社会继续发展的需求。水文学的发展， 大体可分为以下几个阶段：
主讲内容 各章节学时具体安排
共3个学时，重点： 基本概念 地下水形成与分布 地下水的基本类型 地下水运动基本规律 地下水动态与均衡 共6个学时，重点： 地下水特性、分类及评价原则 地下水量计算方法
学时
3
备注
第七章、地下水资 源及其基本特征
6
第八章、地下水资 源计算与评价
第九章、水资源总 量计算
主讲内容 第一章、绪论 各章节学时具体安排 共3个学时，重点： 研究的对象和任务 学科的特征及研究方法 共6个学时，重点： 基本概念 水量平衡原理及其相关计算 河流与流域特征值计算 降水 蒸发 下渗 径流计算 共6个学时，重点：
学时 3
备注
6
第二章、水循环及 径流形成