海洋水文知识
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绪论一、水文学简史英文Hydrology，来源于拉丁语，“水的知识”。
经历了四个发展时期：1. 萌芽期（公元1600年之前）2. 奠基时期（公元1600-1900年）3. 实践时期（1900-1950年）4. 现代化时期（1950年- ）一、水文现象的基本特点1.时程变化上的周期性与随机性2.空间变化上的相似性与特殊性二、水文现象的研究方法成因分析法以质量守恒、能量(动量)守恒等定理为基础，揭示水文现象运动变化的机理、规律。
数理统计法水文现象具有随机性，从而以概率理论为基础，研究水文现象特征值的统计规律。
地理综合法水文现象具有地区性，从而通过建立地区经验公式、绘制各种特征值等值线图，揭示水文特征值的地区规律。
水文循环水文循环的原因（外因、内因）水的不断蒸发、输送、凝结、降落、产流、汇流的往复循环过程大循环和小循环大循环：海洋→大气→大陆→海洋（纵向+横向）小循环：海洋→大气→海洋（海洋小循环）大陆→大气→大陆（内陆小循环）水文循环的规律1)海洋的蒸发量多于降水量；2)大陆的降水量多于蒸发量；3)大陆外流区输入水汽量与输出水量基本平衡；4)大陆内流区降水量与蒸发量基本相等。
水文循环的作用和意义1、调节气候；2、塑造了地球表面；3、形成了巨大的水利资源；4、形成一切水文现象。
水资源问题➢原因1)水资源量时空分布不均匀；2)水资源分布与人口、耕地分布不相适应；3)水环境污染；4)水资源浪费。
➢对策1)时间和空间上的合理调配；2)积极开展水污染防治；3)节约用水。
9流域和水系分水线：使雨水分别汇集到两条不同的河流，起着分水作用的地形，是流域的边界线。
流域：汇集地面水和地下水由分水线所包围的区域。
河网密度流域单元面积内干支流长度流域的地形起伏特征1. 河流的落差和比降2. 流域平均坡度3. 流域面积～高程曲线流域自然地理及下垫面情况1. 流域地理位置2. 流域的土壤岩石性质和地质构造3. 流域植被率4. 流域湖泊率、沼泽率降水水分以各种形式从大气到达地面统称降水。
海洋水文观测的要求和观测方法介绍海洋水文观测方式有哪些
海洋水文观测的要求和观测方法介绍海洋水文观测方式有哪些一、海洋水文观测的要求：1.准确性：观测数据应具有高准确性，以确保研究的可靠性和科学性。
2.实时性：观测数据应能够及时获取和传输，以满足海洋灾害预警和应急响应的需要。
3.连续性：观测数据应能够连续地获取，以获取水文过程的完整性和变化规律。
4.综合性：观测项目应能够综合考虑多种要素，包括海洋温度、盐度、流场、海洋酸化度等。
5.空间性：观测项目应能够在空间上进行覆盖，包括区域性观测和点源观测。
二、海洋水文观测方法：1.航行观测法：通过在航行途中测量海洋水文参数，如温度、盐度、酸碱度等。
该方法具有较大的覆盖面和灵活性，但其观测数据受到船舶运动、测量仪器误差等因素的影响。
2.浮标观测法：通过在海洋中放置浮标，通过遥测等方式获取海洋水文参数。
该方法能够长时间连续观测目标区域的水文参数，但受制于浮标的耐波能力和遥测设备的通信能力。
3.定点观测法：通过埋设固定观测设备在特定海域进行水文观测。
该方法能够准确观测特定海域的水文参数，但受制于观测设备的稳定性和维护需求。
4.卫星遥感法：通过卫星遥感数据获取海洋表面温度、海洋风场等水文参数。
该方法具有广覆盖、连续性好以及观测范围大等优势，但受制于卫星分辨率和云层干扰等因素。
5.声学观测法：通过声学设备在水下测量海洋水文参数，如水深、水温、盐度等。
该方法适用于水下环境观测，具有高精度和较长距离的优势，但受制于水下能见度和声学传播的物理特性。
综上所述，海洋水文观测的要求包括准确性、实时性、连续性、综合性和空间性；观测方法包括航行观测法、浮标观测法、定点观测法、卫星遥感法和声学观测法。
这些观测方法在不同的研究需求下，在海洋水文观测中发挥着重要的作用。
第二章水文基础知识
W Q•T
y Q •T •103 Q •T (mm)
F •106
1000F
径流模数（M）：流域出口断面上的流量与流域面积的比值。
M=1000Q/F
径流系数（α）：某时段降雨量x所形成径流深y的比例数
α =y/x
因为降雨总是会有损失，所以一般α只能小于1。
3/3
（三）流域平均降雨量的计算
流域内各站降雨量是不同的，分析流域 降雨与径流关系时，需要由降雨量计算流域 平均面雨量，根据流域内雨量资料，常用以 下方法：
1. 算术平均法
式中
——某一指定时段的流域平均雨量，mm； ——流域内的雨量站数； ——流域内第站指定时段的雨量，mm。
2. 泰森多边形法
f4 f3
2. 降水的分类 按空气抬升形成动力冷却的原因可以把降水分
为4种类型：
强度大，范围小，历时短
降水
对流雨 地形雨 气旋雨
迎风面雨多，背风面雨少
温带气旋雨
气旋前方：暖锋云系及连续性降雨 气旋后方：狭窄的冷锋云系和降雨 气旋中部：暖气团，层云或毛毛雨
热带气旋雨 水汽充足，运动强烈，易带来狂风暴雨
锋面雨
冷锋雨 暖锋雨
水面蒸发常用蒸发器进行观测。换算关 系为：
式中
——天然水面蒸发量，mm； ——蒸发器实测蒸发量，mm； ——蒸发器折算系数。
（二） 土壤蒸发 土壤蒸发比水面蒸发要复杂得多。湿润
的土壤，其蒸发过程一般可以分为三个阶段。
（三）植物散发 土壤中的水分经植物根系吸收后，输送
至叶面，再从叶面散发到大气中，称为植物 散发。
（四） 流域总蒸发
流域总蒸发是流域内所有的水面、土壤以及植 被蒸发与散发的总和。目前采用的方法是从全流 域综合角度出发，用水量平衡原理来推算流域总 蒸发量。
海洋水文
主讲：
主要内容
1、海洋工程水文概述 2、潮汐理论 3、工程潮汐统计计算 4、波浪理论 5、工程波要素及波浪力设计
海洋水文学概述
海洋水文学（marine hydrology），又称物理海 洋学。是海洋学的一个重要分支。 海洋水文学研究的对象： 主要研究海水的物理性质和海水各种运动的发生、 发展规律。 包括海水温度、盐度、海流、潮汐、海浪、透明 度、水色、海发光、海冰以及海洋—大气相互作用 等。
3 潮汐的变化
（二）地形对潮汐的影响
海水的自然周期与海区形态和深度有密切关系。某一 海区自然周期与引潮力周期相一致时，便产生“共振”现 象。潮汐涨落特别明显，潮差增大。 世界上一些喇叭形河口区，由于受地形的影响，常出 现涌潮或暴涨潮。 如杭州湾、芬迪湾等 （三）气候对潮汐的影响 如台风、洪水、结冰等
1
波浪概述
微振幅波理论基本假设：
1）理想不可压缩流体，重力不能略去； 2）运动是无旋的，具有速度势φ满足Laplace方程：
2 2 0 x 2 z 2
(h z , x )
3）波浪是微振幅波，即H<<L； 4）海底边界条件：
vz 0 z
2 潮汐及其类型
（二）潮汐的类型
1 半日潮 在一个太阴日（24小时50分）内，有两次高潮和两次 低潮，而且两相邻高潮或低潮的潮高几乎相等，涨落潮时 也几乎相等，这样的潮汐称为半日潮。 2 全日潮 半个月内，有连续7天以上在一个太阴日内，只有一 次高潮和一次低潮，这样的潮汐称为全日潮。 北部湾是世界上最典型的全日潮海区之一。 3 不正规半日潮 在一个太阴日内，也有两次高潮和两次低潮，但潮差 不等，涨潮时和落潮时也不等。
ｚ＝-ｈ
海洋水文环境要素
《海洋水文环境要素，老神奇啦！》嘿，朋友们！今天咱来唠唠海洋水文环境要素这事儿。
这海洋啊，那可真是个神秘又奇妙的大地方，里面的门道可多了去啦。
咱先说说水温吧。
这海洋里的水温那可不像咱家里的洗澡水那么稳定。
在不同的地方，水温那是千差万别。
有的地方热得像个大温泉，有的地方呢，冷得能冻掉你的脚丫子。
这水温可是很重要的哦，它能影响好多东西呢。
比如说，海里的小鱼小虾们，它们就喜欢找水温合适的地方待着。
要是水温太高或者太低，它们可就不开心啦，说不定就搬家了。
而且水温还会影响海水的流动，就像风会吹动云彩一样，水温不一样，海水也会朝着不同的方向跑。
再说说盐度。
嘿，这盐度就像是海洋的味道。
有的地方海水咸得很，就像喝了一大口盐水。
有的地方呢，就稍微淡一点。
这盐度也有大作用呢。
它能决定哪些生物能在这片海里生活。
有些生物就喜欢咸一点的水，有些呢，就喜欢淡一点的。
而且盐度还会影响海水的密度，密度不一样，海水的分层情况也不一样。
就好像我们吃的蛋糕，一层一层的，可有意思啦。
还有海浪。
哇哦，海浪那可真是个调皮的家伙。
有时候它温柔得像个小绵羊，轻轻地拍打着海岸。
有时候呢，它又凶猛得像个大怪兽，能把大船都给掀翻。
海浪是由风啊、地球自转啊这些因素引起的。
它可不光是看着好玩，对我们的生活也有影响呢。
比如说，海边的渔民们就得看着海浪的大小来决定什么时候出海打鱼。
要是海浪太大，那可就危险啦。
最后说说海流。
这海流就像是海洋里的高速公路。
海水沿着一定的方向不停地流动，带着各种各样的东西。
有的海流能把温暖的水带到寒冷的地方，让那里的冬天也不那么冷。
有的海流呢，能把营养丰富的海水带到鱼儿们生活的地方，让它们吃得饱饱的。
海流还能影响气候呢，真是个厉害的角色。
总之啊，这海洋水文环境要素可真是太神奇啦。
它们相互作用，共同构成了这个丰富多彩的海洋世界。
我们可得好好研究研究它们，这样才能更好地保护我们的海洋，让它一直美丽下去。
嘿嘿，下次咱再聊海洋的时候，就更有得聊啦！。
海洋物理知识点总结
海洋物理知识点总结海洋物理是研究海洋中的各种物理现象和规律的学科，它包括海洋水文学、海洋声学、海洋地球物理、海洋气象和海洋生物物理等多个分支。
海洋物理学是一个非常重要的学科，它对于揭示地球的气候变化、海洋环境变化以及海洋资源的开发利用具有重要意义。
本文将从海洋水文学、海洋声学、海洋地球物理、海洋气象和海洋生物物理等方面来总结海洋物理的一些知识点。
一、海洋水文学1. 海洋水文学是研究海洋水体的水文特性的科学，它主要研究海洋水体的温度、盐度、密度、温盐结构、海洋环流和海洋混合等问题。
海洋水文学研究的内容非常广泛，其中有一些知识点是非常重要的：(1) 海洋水体的温度分布：海洋中的水温分布受到太阳辐射、地球自转以及地形等因素的影响，其中海水温度垂直分布是由海水密度垂直分布所决定的。
(2) 海洋水体的盐度分布：海水的盐度主要由海水蒸发、降水和冰的形成及融化等因素所决定，海水的盐度分布对海洋环流有重要影响。
(3) 海水的密度分布：海水密度受到温度和盐度的影响，密度不同的海水在重力作用下产生不同的垂直运动。
(4) 海洋环流：海洋表面的风和地转作用产生的洋流对海洋物理过程有着非常重要的影响，它们决定了海水垂直和水平混合的强度。
2. 海洋水文学的研究方法主要有采样观测、水声观测和卫星遥感等方法，这些方法可以对海洋水文学进行多角度的观测和研究，对于揭示海洋环境的变化和海洋资源的分布有着非常重要的意义。
二、海洋声学1. 海洋声学是研究海洋中声波传播特性以及利用声波进行海洋观测和通信的科学，它主要研究海洋声速、声传播特性、声反射和吸收等问题。
海洋声学的研究是非常重要的，它对于海洋环境监测、海底地形测绘以及海洋生物研究等具有非常重要的意义。
2. 海洋声速是海洋声学研究的一个重要内容，海洋中的声速受到温度、盐度和压力等因素的影响，海洋水体中不同层次的声速分布对海洋声波传播有着重要的影响。
3. 海洋声学的研究方法主要包括声学探测、声学散射和声学遥感等方法，它们可以对海洋中的声波进行观测和研究，得到海洋环境中的声速分布、海底地形和海底生物等信息。
水文学期末考点
1、天然水中各物质分类：悬浮物质、胶体物质、溶解物质。
2、天然水中八大离子：K+ 、Na+、Ca2+ 、Mg2+ 、Cl—、HCO3－、SO42－、CO32－。
八种主要离子的含量都占溶解质总量的95—99%以上3、矿化度：天然水中各种元素的离子、分子与化合物的总量。
4、矿化过程：各种溶解质在天然水中的积累和转化。
5、矿化作用：溶滤作用、吸附性阳离子交替。
氧化。
还原。
蒸发浓缩。
混合。
6、胶体对各种阳离子的吸附能力H+>Fe3+>Al3+>Ba2+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>Li+7、海水盐度：单位质量海水中所含溶解物质的质量。
8、狭义水资源：不同于自然界的水体，一定时间内，能被人类直接或间接开发利用的动态水体。
（大气降水是淡水资源最主要补给来源）应用价值：水量、水质、水能。
9、水资源特性：循环再生性与有限性、时空分布的不均匀性、利用的广泛性和不可替代性、利与害的两重性。
10、水资源条件和问题：总量不少，人均、亩均水量少。
地区分布不均，与人口、耕地分布不适应。
水量年内，年际变化大，水旱灾频繁，抗旱防洪艰巨。
水土流失、泥沙淤积严重，破坏生态平衡，增加防洪困难，降低水利工程效益。
地下水是我国重要水资源，合理开发，防过量。
天然水质好，人为污染愈严重，防止水质恶化，保护水源是当务之急。
1、水循环：地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送，凝结降水、下渗以及径流（水循环的基本过程）等环节，不断发生相态转换和周而复始运动的过程。
2、大循环（外循环）：发生于全球海洋与陆地之间的水分交换过程。
主要特点：蒸发、降水基本环节，垂向交换；水汽输送、径流形式，横向交换。
海面上蒸发量大于降水量，陆地相反；海洋有效水汽输送：（两者之差）海洋上空向陆输送水汽多于陆上空向海。
保持相对平衡。
3、小循环（内部循环）：发生于海洋与大气之间（海洋小循环），或陆地与大气之间的水分交换过程（陆地小循环）。
第一章 海洋水文气象要素解析
大气的垂直分层
根据气温、水汽的垂直分布、大气扰动和电离现象等要 素的变化规律，可以将大气分为五个层次。（P5）
1. 对流层（Troposphere）：下界为地面，上界随纬度和 季节变化，平均厚度10-12公里。通常在高纬为6-8Km， 中纬度10-12Km，低纬度17-18Km。夏季对流层的厚度比 冬季高。对流层集中了大气质量的80％和全部水汽，与 人类关系最为密切，大气中几乎所有的物理和化学过程 都发生在该层。对流层具有三个主要特征。第一Fra bibliotek 海洋水文气象要素
§1 大气和海洋概况 §2 气温和海温 §3 大气压 §4 风和浪 §5 大气湿度和海水盐度 §6 云和降水 §7 海面能见度和海水透明度 §8 船舶海洋水文气象观测
几个重要的专业术语
大气（Atmosphere）：包围地球表面的整个大 气层。
气象要素（Meteorology elements) ：反映 大气状态的物理量或物理现象，主要有：气温、 气压、风、湿度、云、能见度和天气现象。
2. 臭氧（ozone）：主要存在于20-40公里 气层中，又称臭氧层（Ozonsphere）。 臭氧是吸收太阳紫外线的唯一大气成分， 若没有臭氧层，人类和动物、 植物将受 到紫外线的伤害。
大气中的易变成分
3.水汽（vapour）：含水汽的空气叫做湿空气（wet air）。 空气中的水汽含量随纬度、时间、地点而变化。 湿空气在同一气压和温度下，只有干空气密度的62.2％。 大气中水汽含量范围在0～4％，具有固、气、液三态，是 常温下发生相变的唯一大气成分，它也是造成云、雨、雪、 雾等现象的主要物质条件。
大气成分
大气：主要由多种气体、水汽和悬浮的杂质构 成。
干空气（Dry air）:（除水汽和杂质以外的空 气 ） 主 要 成 分 为 氮 （ 78.09% ） 、 氧 (20.95% ） 、 氩（0.93%）、二氧化碳（0.03％）。
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海洋水文知识
1、潮汐：是指海面在周期性天体引潮力作用下产生的周期性升降运动，叫潮汐。
2、高潮：是指在一个潮汐周期内，某海域海面升到最高位置，叫高潮。
3、低潮：是指在一个潮汐周期内，某海域海面降到最低位置，叫低潮。
4、高平潮：在高潮发生后，海面有一段暂停升降的过程，叫高平潮。
5、低平潮：在低潮发生后，海面有一段暂停升降的过程，叫低平潮。
6、小潮：在上弦（农历初七、初八）或下弦（农历二十二、二十三）日，太阳、月亮和地球三者在空间的位置近于成直角，太阳引潮力方向与月亮引潮力方向近于垂直，最大程度地互相削弱，使潮汐椭球体最不扁长，因而出现了高潮最低和低潮最高的潮汐现象，这是潮差最小，称为小潮。
7、大潮：在朔（农历初一）或望（农历十五）日，太阳、月亮和地球的位置差不多在一条线上（或在统一子午圈上），这是太阳引潮力和月球引潮力几乎作用于潮汐椭球体长轴的同一方向，互相叠加，因而出现了高潮最高和低潮最低的潮汐现象，这时高潮潮高与低潮潮高之差最大即潮差最大，成为大潮。
8、潮间带：即是指大潮期的最高潮位和大潮期的最低潮位间的海岸，也就是海水涨至最高时所淹没的地方开始至潮水退到最低时露出水面的范围。
9、潮下带：指平均低潮线以下，浪蚀基面以上的浅水区域。
10、半日潮：在一个潮汐周期内，有两次高潮和两次低潮，叫半日潮。
11、全日潮：在一个潮汐周期内，只有一次高潮，叫全日潮。