22高职高专工程水文学第二章水文循环及径流形成

第 1 页 ***************学院 教 师 授 课 教 案 课程名称：水文 2011 年至2012 年第 1 学期第 次课 班 级： 编制日期：2011年 月 日 教学单元（章节）：第二章 水文循环及径流形成 1.水分循环 2.流域与河流 目的要求：理解水分循环的过程 了解河流相关概念 掌握河流及流域的特征

知识要点：地球上的水分布 水分循环 河流及其特征 流域及其特征 技能要点：表示河流及流域的特征

教学步骤：复习――讲授――小结――习题 教具及教学手段：讲授结合多媒体 作业布置情况：《水文与水利水能规划》习题集 课后分析与小结： 本节关于河流和流域的概念较多，需学生互相区别理解

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教 学 内 容 板书或旁注 复习与预知 复习：水资源 ：可利用的淡水 水文与水利水能规划的作用：水文分析与水利计算 工程水文学研究对象：水工水文包括预报和水文分析 预知：面向下游，左边河岸称为左岸，右边河岸称为右岸 长江流域 算术平均值与加权平均值 1.1.1 水文循环： （1）基本概念：水文循环及水文循环的分类。 水文循环：地球上的各种水体通过不断蒸发、水汽输送、凝结、降落、下渗、地面和地下径流的往复循环过程 水循环中主要水文要素有降水、蒸发、径流及下渗等。 从海洋蒸发到大气中的水，一部分被携带到陆地上空，又凝结降落到地面，其中一部分重新被蒸发，另一部分沿着地表坡面流动，并逐渐汇集到河流中，流入海洋，还有的水渗入地下，并以渗流的方式补给河道，最终流入海洋。这样一种整体性的海洋和大陆之间进行的水的交换，称为水的大循环。 除了大循环外，还存在着水的局部循环。比如，降落到地面的水在没有回到海洋之前又被蒸发到空中，并重又降落到地面；从海洋蒸发的水，在没有到达陆地之前，重又凝结降落到海面。这样在陆地范围内或海洋范围内进行的局部循环，称为水的小循环 （2）形成原因 内因：常态下水的三态转换 外因：太阳辐射作用和地心引力

图示 第 3 页

教 学 内 容 板书或旁注 1.1.2 水量平衡基本原理： 概念：水量平衡原理 结合图例讲述区域水量平衡方程：

根据不同区域的边界条件将区域水量平衡方程转化为多年平均的流域水量平衡方程及陆地和海洋水量平衡方程：

大陆：ccPRE

海洋：ooPRE 全球：cocoPPEE 或：PE

11122221()()sgsgPERRERRSS第 4 页

教 学 内 容 板书或旁注 2.2.1 河流 河流是由一定区域内的地面水和地下水补给，经常（或周期性）地沿着连续延伸的凹地流动的水体。 河流的基本概念、形成及分段： 几个基本概念：地面径流、河谷、河床或河槽 河流流经的谷地称为河谷，河谷底部有水流的部分称为河床或河槽。面向下游，左边的河岸称为左岸，右边的河岸称为右岸。 河流的分段：河源、上游、中游、下游、河口。 一条河流沿水流方向，自高向低可分为河源、上游、中游、下游和河口五段。河源是河流的发源地，多为泉水、溪涧、冰川、湖泊或沼泽等。上游紧接河源，多处于深山峡谷中。中游河段坡度渐缓，河槽变宽。下游是河流的最下段，一般处于平原区，河槽宽阔。河口是河流的终点，即河流注入海洋或内陆湖泊的地方。 2.2.2 水系及河流地貌定律 基本概念：水系、干流、支流 由河流的干流、支流、溪涧和湖泊等构成的脉络相连的系统，称为河系、水系或河网。按照几何形态，河系可以分为： 1. 扇形河系：河系如手指状分布。 2. 羽形河系：干流沿途纳入许多支流，河系形如羽毛。 3. 平行河系：几条支流并行排列，在河口附近才汇入干流。 4. 混合型河系：包括了以上两种或两种以上形式的河系。大河河系往往为混合型河系。 意义：扇形水系汇流时间短，洪水集中，易形成洪水；羽毛形近水先去，远水后来，洪水缓和。 在河系中，直接汇入海洋或湖泊的称为干流，汇入干流的称为一级支流，汇入一级支流的称为二级支流。其余类推。 斯特拉勒河流分级法 1.直接发源于河源小河流为一级河流 2 .两条同级别河流汇合而成河流级别为原高一级 3.两条不同级别河流汇合而成河流级别为两条中较高者

图形区别思考河系

图示河系分级 长江流域 第 5 页

教 学 内 容 板书或旁注 河流的基本特征： 河流的长度、河流断面、河道纵比降 自河流的河源沿主河道至河口的距离称为河流长度，简称河长，以km计。河长可在适当比例尺的地形图上量得。 河段两端河底的高程差称为落差。单位河长的落差称为河流的纵比降。 1．当河段的纵断面近于直线时，河段纵比降的计算式为

2．当河流纵断面呈折线或曲线形时，可先将河流按河底高程变化的情况分段，同时设想有一平均河床线，其平均高程与河流实际河底平均高程相等。然后在纵断面图上从下断面河床处作一斜线，使斜线以下的面积与原河底线以下面积相等，则该斜线的坡度即为河道的平均比降，其计算式为

河段某处垂直于水流方向的断面称为横断面 分为单式和复式断面 假想将河流从河口到河源沿中泓线切开并投影到平面上所得的剖面叫纵断面。

中泓线：将河流各个横断面最深点连线

区别横断面 纵断面 过水断面 水道断面 单式断面 复式断面 第 6 页

教 学 内 容 板书或旁注 2.2.3 流域 基本概念：流域、闭合流域、非闭合流域 河流的地面和地下的积水区域，称为流域。 流域的周界称为流域的分水线或分水岭。 如果地面分水线与地下分水线在平面位置上重合，则称流域为闭合流域。 由于地质构造和河床下切情况不同等原因，流域的地面水分水线与地下水分水线常在平面位置上不重合，此时称流域为非闭合流域。

流域的基本特征：流域面积、河网密度、流域的长度和平均宽度、流域形状系数、流域的平均高度与平均坡度、流域自然地理特征。 流域分水线包围区域的平面投影面积，称为流域面积，记为 ，以km2计。流域长度就是流域轴长。以流域出口为中心向河源方向作一组不同半径的同心圆，在每个圆与流域分水线相交处作割线，各割线中点的连线的长度即为流域的长度，以km计。流域面积与流域长度之比称为流域平均宽度，以km计。 流域平均宽度与流域长度之比称为流域形状系数。流域形状系数在一定程度上以定量的方式反映流域的形状将流域地形图划分为100个以上的正方格，依次定出每个方格交叉点上的高程以及与等高线正交方向的坡度，取其平均值即为流域的平均高度和平均坡度。 流域自然地理特征：包括流域的地理位置、气候特征、下垫面条件等。 意义：使河川径流发生变化，影响水量、水质、水土流失、水质污染、河流断流

等于1为方形 小于1为狭长 大于1为扁形 第 7 页

***************学院 教 师 授 课 教 案 课程名称：水文 2011 年至2012 年第 1 学期第 次课 班 级： 编制日期：2011年 月 日 教学单元（章节）：第一章 水文循环及径流形成 3.降水 目的要求：了解降水成因及类型 理解点雨量与面雨量的分析方法 掌握流域面平均雨量计算方法

知识要点：降雨的成因与分类 点降雨特性及其分析方法 面雨量的特性分析与计算方法

技能要点：计算流域的面平均雨量

教学步骤：复习――讲授――小结――习题 教具及教学手段：讲授 作业布置情况：《水文与水利水能规划》习题集 课后分析与小结： 对降雨历时曲线及降雨累积曲线运用具体实例讲授绘制过程，并能与后文结合，颇受学生喜欢。

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教 学 内 容 板书或旁注 复习：水文循环环节 降水、蒸发、径流、下渗 降水的基本概念及形成 （1）基本概念：降水、降水量、降水历时、降水强度、降水面积、暴雨中心、降水量等级 降水：指液态或固态的水汽凝结物，从大气中降落到地面的现象。降水是水循环中最为活跃的因子，它有雨、雪、雹、雾、露、霜形式，其中以雨、雪为主。 降雨强度：单位时间内的降雨量 暴雨中心：暴雨集中的较小局部地区 （2）与降水有关的气象因素：气温、气压、风、湿度、云、蒸发 影响降雨的气象因素主要有气温、湿度、气压、风等。 （3）降水的形成：水汽上升、动力冷却、成云、降落 自海洋、河湖、水库、潮湿土壤及植物叶面等蒸发出来的水汽进人大气后，由于分子本身的扩散和气流的传输作用分散于大气中。当气团上升到一定高度，气团发生膨胀，耗费能量，温度降到其露点温度时，这团空气就达到了饱和状态，再上升就会过饱和而发生凝结形成云滴。云滴在上升过程中不断凝聚，相互碰撞，合并增大。一旦云滴不能被上升气流所顶托时，在重力作用下降落到地面成为降水。 第 9 页

教 学 内 容 板书或旁注 （4）降水的分类：对流雨、地形雨、峰面雨、气旋雨 因地面受热，温度升高，使靠近地面、带有大量水汽的下层暖空气膨胀上升，并和上层空气形成对流，下层空气上升到空中时，凝结降雨，称为对流雨。 对流雨一般发生在夏季酷热的午后，其降雨强度较大，但历时短，降雨面积小。对流雨常伴有阵风和雷电，故又成为热雷雨。 暖湿气流受到山脉阻挡，被迫沿山脉的迎风坡上升，从而冷却凝结降雨，称为地形雨。地形雨多发生在山脉的迎风坡，背风坡因空气下沉使饱和含水量增大，降雨将减少或停止。 在一定的范围内（水平范围几百公里到几千公里，垂直范围几公里到几十公里）温度、湿度、气压等性质比较均匀的大范围空气称为气团。按照热力性质，气团可分为暖气团和冷气团。当湿度、温度、气压截然不同的气团相遇时，在接触区域形成气象要素不连续变化的交接面，称为锋面。锋面与地面的相交地带称为锋。由于锋面移动形成的降雨称为锋面雨。锋面雨分为冷锋雨、暖锋雨。 冷锋雨一般强度较大，历时较短，雨区范围较小。我国南北方冬季和西北及华北地区夏季的降雨，多属于冷锋雨。 暖锋雨一般降雨强度较小，历时较长，雨区范围较大。在我国，暖锋雨夏季多出现于黄河流域，春秋季可出现于江淮和东北地区。 气旋是在空间中，中心气压比周围气压低的水平转动的漩涡。气旋雨分为温带气旋雨和热带气旋雨。

图示冷锋雨与暖锋雨