水文学发展简史

水文学发展简史：a自远古至14世纪末，为水文学现象定性描述阶段b15世纪初至19世纪末为水文科学体系形成阶段c自从20世纪50年代，进入应用水文学兴起阶段d20世纪50年代以来，进入现代水文阶段。

水文学：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。

水文现象的研究任务：水体的运动和分布规律。

水文的地理研究方向——地理水文学。

地理水文学具有宏观性，综合性及区域性三大特点水文现象：指地球上的水受外部作用而产生的永无休止的运动。

水文现象的特点：a谁循环永无止尽b水文现象在时间变化上既具有周期性，又存在随机性c水文现象在地区分布上既存在相似性又存在特殊性水资源的涵义：a按社会需求供给或有可能提供的水量b有可靠来源且可通过水循环得以更新补充c这个水量可由人工加以控制d水量水质适应人类用水需求广义水资源：指世界上一切水体，包括海洋，湖泊，沼泽，冰川，土壤水，地下水及空气中的水分，都是人类宝贵的财富，即水资源。

狭义水资源：不同于自然界水体，仅指在同一时期内，能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体，主要是指，河流，湖泊，地下水，及土壤水等淡水，个别地方还包括微咸水。

水资源的特性：a水资源有循环再生性和其有限性b时空分布的不均匀性c广泛的利用性及其不可替性d利与害的两重性e社会性和经济性f开发利用上的整体性。

水资源的时空变化：a地区分布，因受海陆位置，水汽来源，地形条件等影响，我国水资源地区分布很不均匀，总趋势由东南沿海向西北内陆递减，水资源的条件与问题：a水资源总量不少，但人均亩均较少（合理利用和保护水资源）b水资源地区分布不均匀，与人口耕地分布不相适应（水量的地区调配）c在时间变化上不均衡，水旱灾害频繁（抗旱防洪涝）d水土流失和泥沙淤积日趋严重，严重破坏生态平衡，增加了河流防洪困难，降低了水利工程效益e地下水是我国重要的水资源要合理开发利用，防止过量开采f天然水质相当良好，水污染日趋严重，防止水质污染，保护水源，已是当务之急。

（防止水质恶化，保护水源）水循环的基本过程：水循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐射，地心引力等作用下，经过蒸发，水汽输送，下渗及径流等过程，不断发生形态转换和周而复始的运动的过程。

水循环的机理：a水循环服从于质量守恒定律b太阳辐射与重力作用是水循环的基本动力c水循环广及整个水圈，并深入大气圈，岩石圈，生物圈d全球水循环是闭合系统，局部水循环是开放系统e地球上的水分在交替循环过程中，总是溶解并携带着某些物质一起运动水体的更替周期：水体在参与水循环过程中全部水量被交替更新一次所需要的时间。

意义：水体的更替周期是反映水循环强度的重要指标，也是反映水体水资源可利用率的基本参数。

水循环的作用与效应：a深入并紧密饺子四大圈层b影响全球气候，是大气能量的主要来源，调节全球气候，影响气候特征c水循环受制于地表形态，又塑造地貌，改变地表层应力平衡d水循环支持生物圈的生命活动，同时制约一个地区的生态平衡e水循环是水资源可持续利用的基础。

水量平衡：是指任意选择的区域（或水体），在任意时段内，其收入的水量与支出的水量的差额必须等于该时段区域（或水体）内蓄水的变化量，即水在循环过程中，从总体上说收支平衡。

水面蒸发是在充分供水条件下的蒸发，蒸发量E是指从蒸发面跃出的水量和返回蒸发面的水量之差值，即有效蒸发量。

单位质量的水，从液态为气态时所吸收的热量称为蒸发潜热土壤蒸发：是发生在土壤空隙中的水的蒸发现象。

分为三个阶段a定常蒸发阶段，供水充分，主要受气象影响b蒸发率下降阶段，由于蒸发不断耗水，土壤中的水逐渐减少，当降到某一临界值W后，土壤的供水能力，不能满足蒸发需要，蒸发率将随土壤含水量的减少而减少，蒸发量大小决定与土壤含水量c蒸发微弱阶段，当土壤含水量逐步降低到第二个临界点W，土壤蒸发便进入蒸发微弱阶段，与上下层水汽压梯度及水汽所通过的路径长短和弯曲程度有关，并随汽化层的不断向下延伸，蒸发越来越弱。

水汽扩散的种类：分子扩散和紊动扩散。

我国水汽输出的基本特点：a存在三个基本的水汽来源，三个输出入路径，并有明显的季节变化，三个来源是极地地区的西北水汽流，南海水汽流和孟加拉湾水汽流b存在由大气平均环流引起的平均输送，又有移动性涡动输送，其中平均输送方向基本上与风场相一致c地理位置，海陆分布与地貌上的总体布局，制约了全国水汽输送的基本态势d水汽输送场垂直分布存在明显差异降水要素降水量：指一定时段内降落在某一面积上的总水量；降水历时：指一场降水自始至终所经历的时间；降水时间：相对于某一降水而言，其时间长短是人为划定的，在此时段内并非意味着连续降水；降水强度：简称雨强，指单位时间内的降水量；降水面积：降水所笼罩的面积。

降水过程线：以一定时段为单位所表示的降水量在时间上的变化过程面降水量的计算方法：算数平均法（适合于区域内地形起伏不大，雨量站网稠密且分布教均匀的地区），垂直平分法（太森多边形法），适用于雨量站分布不均匀的地区，缺点是与实际降水不符，等雨量线法（适用于面积较大，地形变化显著而有足够数量雨量站的地区），客观运行法。

影响降水的因素：地形条件影响，水体影响，森林人为影响可能最大降水量：指在现代的地理环境和气候条件下，特定的区域在特定的时段内，可能发生的最大降水量。

下渗过程的阶段划分：渗润阶段，渗漏阶段，渗透阶段下渗要素：下渗率f（下渗强度），单位面积上单位时间内渗入土壤中的水量下渗能力（下渗容量）指在充分供水条件下的下渗率。

稳定下渗率（稳渗）：下渗锋面推进到一定深度后，下渗率趋于稳定的常值霍顿公式：意义反映了下渗强度随时间递减规律，并最终趋于稳定下渗，下渗过程是一个消退过程。

影响下渗的因素：a土壤特性b降水特性c流域植被，地表形态的影响d人类活动的影响径流由地表径流，地下径流，壤中流组成径流的表示方法及其换算：a径流量指单位时间内通过某一断面的水面；b径流总量指T时段内通过某一断面的总水量；c径流深度：指将径流总量平铺到整个流域面积上所求得的水层深度d径流模数：指流域出口断面流量与流域F的比值e径流系数：指某一时段的径流深度R与相应的降水深度P的比值。

径流的形成过程产流机制：a超渗地面径流产流机制，降雨强度＞下渗率，界面为包气带上界面b壤中流的产流机制发生于非物质或层次性土壤中的透水与相对不透水层界面上，供水强度＞下渗强度，上层土壤下渗率＞下层下渗率c地下径流产流机制，界面为包气带下界面，稳定下渗率＞地下水下渗率d饱和地面径流产流机制：降雨强度＞下层土壤下渗率流域的产流方式：1，超产流方式，2，饱和产流方式a包含饱和地面径流，壤中流及地下径流三种产流机制类型b包含饱和地面径流与壤中径流两种产流机制类型c包含饱和地面径流与地下径流两种产流机制3，超渗与饱和产流交替型方式。

水情要素：1，水位：指水体的自由水面高出某一基面以上的高程。

高程起算的固定零点称为基面。

绝对基面：以某河河口平均海平面为零点，，青岛基面测站基面：测站最枯水位以下0.5～1米作起算零点的基面。

水位随时间变化的曲线称为水位过程线。

2，流速：河流中水质点在单位时间内移动的距离。

3，流量：单位时间内流经某一过水断面的水量Q＝VF径流的年际变化：反映年径流量年际相对变化幅度的特征值主要是年径流量的变差系数Cv值和年际变化的绝对比率。

Cv大，年际变化剧烈，Cv小，年际变化小。

多年变化过程：按照一定保证率（D）的年径流标准划分为P＜25%为丰水年，P ＞75%为枯水年，25%＜P＜75%为平水年影响年径流Cv值大小的因素主要有年径流量，径流补给来源和流域面积三方面。

年径流深从东南向西北递减，Cv值从东南向西北增大。

以高山冰雪融水或地下水补给为主的河流Cv值小，而以雨水补给为主的河流Cv值大，流域面积小的河流Cv值大于流域面积大的河流。

径流的年内变化：（径流的年内分配或季节分配）径流的这种年际变化，也是径流的补给条件在年内变化的结果。

以降水补给为主的河流，降雨和蒸发的年内变化，直接影响着径流的年内分配；冰雪融水及季节性积雪融水补给的河流，年内气温变化过程与径流季节分配关系密切；流域内有湖泊，水库调蓄或其他人类活动因素影响的，则使径流的年内变化更为复杂。

冬季（12-2）是我国河川径流量最为枯竭的季节，统称冬季枯水，春季（3-5）是我国河川径流普遍增多的季节，到增长程度相差悬殊（春汛，春旱）夏季（6-8）是我国河川径流最丰沛的季节，统称夏季洪水秋季（9-11）是我国河川径流普遍减退的季节，称秋季平水综合反映河川径流年内分配不均匀的特征值枯水是河流断面较小流量的总称。

影响因素：a流域蓄水量的影响因素b河流大小及发育程度因素c枯水径流的消退规律。

层流与紊流：按水流内在结构的差异，可将水流的运动状态分为层流和紊流。

层流：全部水流呈平行流束运动，即水质点运动的轨迹线（流线）平行，在水流中运动方向一致，流速均匀；紊流流态是：水流中每个水质点运动速度与运动方向随时随地都在变化，而且其变化是围绕一个平均值上下跳动的。

洪水波：设雨前河道中原有一稳定水面，降雨后流域地表径流大量注入河槽形成洪水波，稳定水面上涌入的水量，称为洪水波流量，也称波流量，波流量沿程向下游移动，就形成了洪水波的运动。

洪水波的推移与变形：洪水波总是以一定速度缓变的波形不断向下游河段推移运动的。

由于波前比降大于波后，即波前水体运动速度大于波后，因此波长相对增大，波高逐渐减小，这种变形称为洪水波的展开。

由于洪水波何处水深不同，波峰处水深最大，其运动速度大于洪水波上任何一点，因而在洪水波推移过程中，波前长度逐渐减小，比降不断增大，波峰位置不断超前，而波后长度逐渐拉开，比降逐阵平缓，这种现象称洪水波的扭曲。

展开和扭曲就是洪水波运动过程中的变形，主要原因是水面存在附加比降。

变形后果：波前越来越短，波后越来越长，波峰不断降低，波形不断变得平缓，波前水量不断向后转移。

在稳定流时，水位与流量之间可以是单值关系。

河流的环流运动：a纵轴环流，旋转轴成水平状，并基本上与纵向主流方向平行，分弯道螺旋与复合螺旋。

弯道螺旋：主要由弯道惯性离心力作用形成，进去弯道后，受惯性离心力作用，使凹岸水面高于凸岸水面，形成横比降，表流流向凹岸，底流流向凸岸，在横断面上的投影为一个封闭的环流。

复合环流：大多发生在较大的顺直河流，由两个或两个以上旋转方向不同的纵轴环流组成，但在各个环流的交界面上流向必须相同，多半是由于涨水或落水时流量突然变化而形成的。

b，横轴环流，旋转轴呈水平状，与纵向的主流相垂直。

c斜轴环流：旋转轴呈水平状，与纵向主流斜交，多为水流离散作用的产物。

d坚轴环流：旋转轴呈铅直方向与主流及河底相垂直，是相对封闭的回旋流。

泥沙的沉降速度是反映泥沙水力特性的一个重要指标。