2第二章水文現(xiàn)象及其過程的物理基礎(chǔ)

1、第二章 水文現(xiàn)象及其過程的物理基礎(chǔ)第一節(jié) 水的物理性質(zhì)水的密度水的熱容量與傳熱性水的三態(tài)轉(zhuǎn)化（氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)）水的表面張力水的運(yùn)動特征及其它特性第二節(jié) 水文學(xué)現(xiàn)象的基本規(guī)律以及研究方法的基本特點(diǎn)1 1、成因規(guī)律（確定性規(guī)律）： 確定的成因和水文現(xiàn)象形成的內(nèi)在因果關(guān)系，確定的成因和條件將件將對應(yīng)于確定的結(jié)果。 根據(jù)質(zhì)量守恒原理可得全球的多年平均降水量 = 全球的多年平均蒸發(fā) 流域上一次暴雨過程 扣除相應(yīng)的損失過程 程 = 凈雨過程流域匯流 = 流域出口相應(yīng)的一次洪水過程（一） 水文現(xiàn)象變化的基本規(guī)律2 2、統(tǒng)計規(guī)律（隨機(jī)性規(guī)律）： 水文現(xiàn)象不斷地隨時間、地點(diǎn)發(fā)生變化， 不斷地隨時間、地點(diǎn)發(fā)生變

2、化這種現(xiàn)象稱水文現(xiàn)象的隨機(jī)性。例如：各年份中最大洪峰流量、最枯徑流量出現(xiàn)的時間、大小也各不相同。樣本容量很大時， 隨機(jī)變量趨向于一個穩(wěn)定的分布，或相關(guān)變量表現(xiàn)為穩(wěn)定的相關(guān)系,如某流域的年最大洪峰流量頻率曲線圖。（一） 水文現(xiàn)象變化的基本規(guī)律3 3、水文現(xiàn)象的相似性和特殊性兩流域或地區(qū)氣象條件、地理位置、自然地理條件等相似，則兩地水文現(xiàn)象在一定程度上存在著 相似性。舉例 ：不同地區(qū)、不同流域各自處于不同的地理位，具有不同的氣象條件，因而各自的水文現(xiàn)象絕不會完全相同，而是具有其本身獨(dú)特的規(guī)律性。水文現(xiàn)象的研究方法 成因分析法：由觀測資料，從物理成因上研究水文變化規(guī)律， 只定性分析 ，在定量上不能滿

3、足工程設(shè)計要求。 數(shù)理統(tǒng)計法：運(yùn)用概率統(tǒng)計理論對長期觀測的資料進(jìn)行統(tǒng)計計算， 以尋求其規(guī)律性。 地理綜合法：由地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式和等值線圖分析，揭示水文現(xiàn)象，分析地區(qū)分布規(guī)律。水文現(xiàn)象的研究方法特點(diǎn) （1）多學(xué)科的交叉與滲透 （2）通過水文實(shí)驗(yàn)揭示水文規(guī)律 （3）應(yīng)用流域水文模型探索水文規(guī)律 （4）確定性與隨機(jī)性研究方法的結(jié)合第三節(jié) 水文平衡(重點(diǎn))水量平衡1.通用的水量平衡方程 根據(jù)物質(zhì)不滅定律，水量平衡原理的概念就是對于任一區(qū)域在給定的時段內(nèi)，各種輸入量與區(qū)域內(nèi)儲水量的變化之和。 I在給定時段內(nèi)輸入?yún)^(qū)域的各種水量之和； O在給定時段內(nèi)輸出區(qū)域的各種水量之和； W1 、W2區(qū)域內(nèi)時段始、末的儲水量

4、。1.河流流域的水量平衡（重點(diǎn)） 閉合流域在某一給定時段內(nèi)的水量平衡方程為： 閉合流域的多年平均水量平衡方程為： P 、R、 E 分別為 降水、徑流、蒸發(fā)；W：存儲量變化式中：0、 0 分別是多年平均徑流系數(shù)和多年平均蒸發(fā)系數(shù)。 可寫作： 第四節(jié) 降雨資料的收集與整理1、降雨三個要素：降水量、歷時和強(qiáng)度降雨強(qiáng)度分類 2、下滲的定義 下滲:降雨滲入土壤和地下水的運(yùn)動過程。 3、下滲過程 降雨粘膜水毛細(xì)水重力水地下水降水的入滲過程4.下滲率和下滲能力下滲率f 又稱下滲強(qiáng)度。指單位面積上、單位時間內(nèi)滲入土壤中的水量。下滲能力fp 又稱下滲容量。指在充分供水條件下的下滲率。累積下滲量F d F / d

5、 t = f第五節(jié) 天然條件下的下滲下滲與降雨強(qiáng)度的關(guān)系定義：在充分供水條件下，單點(diǎn)均質(zhì)土壤的下滲規(guī)律，反映土壤的最大下滲率過程，稱下滲能力曲線。下滲率曲線及累積下滲量曲線示意圖f0:初始下滲率fc：穩(wěn)定下滲率供水充足的時候：降雨強(qiáng)度=下滲能力二、下滲經(jīng)驗(yàn)公式1. 霍頓公式（R . E . Horton , 1940)2. 考斯加柯夫公式3. 一般形式 四、下滲能力的測定方法 1.注水型：同心環(huán)下滲儀 2.采用人工降雨三、下滲曲線與下滲量累計曲線的關(guān)系 五、下滲的影響因素1.土壤性質(zhì)對下滲的影響2.降雨性質(zhì)對下滲的影響3.植被對下滲的影響4.流域地形影響5.人類活動的影響第六節(jié) 一、徑流及其表

6、示方法1.徑流定義:2.徑流組成：3.泥沙對水質(zhì)的重要影響： （1）水質(zhì)參數(shù) （2）載體4.泥沙測算重點(diǎn)： （1）河水挾帶泥沙數(shù)量的多少和泥沙顆粒的大小，與給排水工程有密切關(guān)系。 （2） 泥沙測驗(yàn)分懸移質(zhì)輸沙率和推移質(zhì)輸沙率測驗(yàn)兩種。第七節(jié) 河川徑流 1.徑流的表示方法(前面已提及)：二、 河川徑流 2.徑流形成過程 由降雨(或融雪）到水流匯集至河流出口斷面的整個物理過程，稱徑流形成過程。 降雨過程 扣除損失 凈雨過程流域匯流流量過程降雨轉(zhuǎn)化為凈雨的過程稱產(chǎn)流過程； 凈雨轉(zhuǎn)化為河川流量的過程稱匯流過程。 可概括為如下的圖式： 3.產(chǎn)流： （1）超滲產(chǎn)流（2）蓄滿產(chǎn)流匯流：（1）坡地匯流（2）

7、河槽匯流/河網(wǎng)匯流 產(chǎn)流過程 超滲、蓄滿4.徑流形成過程 坡面匯流 匯流過程 壤中匯流 地下水匯流 河網(wǎng)匯流5.超滲產(chǎn)流過程雨水降落到地面，大部分降雨并不立即產(chǎn)生徑流，而是消耗于植物截留、下滲、填洼、蒸發(fā)。 產(chǎn)流過程與初損凈雨量匯流過程和后期損失凈雨與徑流的關(guān)系：t2：凈雨終止t2t3：最大匯流時間6.坡地匯流過程 超滲雨水在坡面上以片流或時分時合的細(xì)溝流運(yùn)動的現(xiàn)象稱坡面漫流。在這一過程中有坡面漫流、地下徑流、壤中流。 在徑流形成中，坡地匯流過程起著對各種成分在時程上的第一次再分配作用。7.河網(wǎng)匯流出口斷面tQ匯流示意圖定義： 各種徑流成分在河網(wǎng)內(nèi)沿河槽作縱向流動和匯集的過程稱河網(wǎng)匯流。8.河流徑流的影響因素氣象地形地貌植被流域面積和形狀土壤地質(zhì)湖泊和沼澤人類活動：水利；城市化9.世界若干大城市月降水量占全年降水量百分比10.中國七大江河年徑流量 項 目松花江遼 河海 河黃 河淮 河長 江珠 江流域面積(萬km2）55.722.926.475.226.9180.944.4河長（km）2308139010905456100063002214年均降水深mm52747355947588910701469年均徑流量億m376214822865862295133338三、水文測驗(yàn)信息采集1、水文測驗(yàn)的定義2、水文測驗(yàn)的項目3、水位與流量關(guān)系曲線 四、水位與流量關(guān)系曲線分析穩(wěn)定