《工程水文學(xué)》(第4版)第1章 緒論

工程水文學(xué)

(EngineeringHydrology)

主講：張峰手機(jī)/p>

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安徽水電學(xué)院水文與水資源專業(yè)教研室二Ο一五年二月一日內(nèi)容提要第1章緒論第2章流域徑流形成過程第3章水文信息采集與處理第4章流域產(chǎn)流與匯流計(jì)算第5章水文預(yù)報(bào)第6章水文統(tǒng)計(jì)第7章設(shè)計(jì)年徑流分析第8章由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水第9章由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水第10章排澇水文計(jì)算工程水文學(xué)

(EngineeringHydrology)第1章緒論二Ο一五年二月一日一、水循環(huán)

（一）水循環(huán)的定義地球上的液態(tài)和固態(tài)水在太陽(yáng)輻射作用下蒸發(fā)而變成水汽，氣態(tài)水被上升氣流帶離地面，并在空中飄移，在適當(dāng)條件下又凝結(jié)成固態(tài)或液態(tài)水降落到地面，在重力作用下由高向低流動(dòng)。地球上各種水體通過這種不斷的蒸發(fā)、水汽輸送、冷凝降落、下滲、形成徑流的往復(fù)循環(huán)的過程稱為水循環(huán)，也稱水文循環(huán)。第1章緒論111385圖示1水循環(huán)示意圖

（二）形成水循環(huán)的成因形成水循環(huán)的外因是太陽(yáng)輻射和地心引力，內(nèi)因是水的物理性質(zhì)“可在自然環(huán)境中完成三態(tài)轉(zhuǎn)化”。（三）水循環(huán)的分類

按水文循環(huán)過程的整體性與局部性，分為大循環(huán)和小循環(huán)。海陸間的水分交換過程，稱為大循環(huán)或外循環(huán)。由陸地到陸地或海洋到海洋的局部水文循環(huán)稱為小循環(huán)或內(nèi)循環(huán)。按照水文循環(huán)研究尺度的不同，分為全球水文循環(huán)、流域或區(qū)域水文循環(huán)和水—土壤—植物系統(tǒng)水文循環(huán)三種。

（四）水循環(huán)的影響因素

1、氣象因素：如溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、濕度等，起主導(dǎo)作用；

2、自然地理?xiàng)l件：如地形、地質(zhì)、土壤、植被等；

3、地理位置：經(jīng)緯度；

4、人類活動(dòng)：包括各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水利工程、城市建設(shè)等。

（五）水循環(huán)的作用水循環(huán)是地球上最重要、最活躍的物質(zhì)循環(huán)之一，它對(duì)自然環(huán)境的形成、演化和人類的生存產(chǎn)生巨大的影響。

1、直接影響氣候變化。云、雨、閃電；濕潤(rùn)、干燥。

2、改變地表形態(tài)。溝溪江河、沖積平原、海洋、巖溶等。

3、形成再生資源。淡水資源和水能資源等。

廣義：水資源是指地球表層可供人類利用的水。狹義：在一般情況下，水資源是指陸地上每年能夠得到恢復(fù)和補(bǔ)充并可供人們利用的淡水，是陸地上由大氣降水補(bǔ)給的各種地表和地下淡水水體的動(dòng)態(tài)水。大氣中的水汽，地面上的江河、湖沼、海洋和地下水等，統(tǒng)稱為水體。水資源的特征包括水量、水質(zhì)、水能、水域。二、水資源

全球陸地上多年平均年降水量約為800mm，中國(guó)為628mm，其中轉(zhuǎn)換為江河年徑流量的水量折合水深284mm。我國(guó)水資源量?jī)H次于巴西、前蘇聯(lián)、加拿大、美國(guó)及印尼，居世界第六位。但因?yàn)槿丝诒姸?，只有世界人均占有量?/4。耕地平均分?jǐn)偹繛槭澜缙骄鶖?shù)的3/4。二、水資源海洋水庫(kù)河流冰山積云冰川

水災(zāi)害是指由于天然來水時(shí)空分布不均，不能滿足人們正常生活和發(fā)展的要求，會(huì)造成一些地區(qū)的洪水、干旱、水環(huán)境惡化等自然災(zāi)害。

洪水是由于暴雨、融雪、風(fēng)暴潮、水庫(kù)潰壩等引起江河流量迅速增加、水位急劇上漲的現(xiàn)象。

干旱是指水分的收與支或供與求不平衡形成的水分短缺現(xiàn)象，干旱引起水資源短缺會(huì)造成工農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，影響人們正常生活。

水環(huán)境惡化是人類社會(huì)對(duì)水資源的過度開發(fā)利用、缺乏有效保護(hù)造成的后果。三、水災(zāi)害洪水內(nèi)澇潰堤河塘湖泊河流河流污染污水排放太湖藍(lán)藻

水量平衡原理——根據(jù)物質(zhì)不滅定理，在水文循環(huán)過程中，對(duì)任一區(qū)域（或水體）、任一時(shí)段內(nèi)輸入水量與輸出水量之差等于其蓄水量的變化量。

1、水量平衡方程

2、全球水量平衡方程：

3、流域水量平衡方程：四、水量平衡方程

水文學(xué)(Hydrology)是研究自然界各種水體（大氣水、地表水、地下水）的存在、分布及循環(huán)變化規(guī)律，水體的物理化學(xué)性質(zhì)，以及水體與環(huán)境的相互作用和影響，包括與生物特別是人類的相互作用和影響的一門學(xué)科。按照基礎(chǔ)理論與應(yīng)用分為：水文學(xué)原理和應(yīng)用水文學(xué)。按照研究方法分為：系統(tǒng)水文學(xué)、動(dòng)力水文學(xué)、隨機(jī)水文學(xué)、水文測(cè)驗(yàn)學(xué)等。根據(jù)研究對(duì)象，分為：河流水文學(xué)、湖泊水文學(xué)、水文氣象學(xué)、陸地水文學(xué)、海洋水文學(xué)、地下水水文學(xué)、生態(tài)水文學(xué)等。根據(jù)服務(wù)范疇分為：工程水文學(xué)、農(nóng)業(yè)水文學(xué)、城市水文學(xué)等。五、水文學(xué)的概念

工程水文學(xué)屬于陸地水文學(xué)范疇，它是針對(duì)涉水工程的性質(zhì)和需求，將水文學(xué)的基本理論和方法應(yīng)用于工程建設(shè)與管理的一門技術(shù)學(xué)科。工程水文學(xué)的主要內(nèi)容包括：

“水文學(xué)原理”篇：第1章緒論、第2章流域徑流形成過程、第4章流域產(chǎn)流與匯流計(jì)算?！八臏y(cè)驗(yàn)學(xué)”篇：第3章水文信息采集與處理?！八念A(yù)報(bào)”篇：第5章水文預(yù)報(bào)?！八慕y(tǒng)計(jì)學(xué)”篇：第6章水文統(tǒng)計(jì)?！八乃?jì)算”篇：第7章設(shè)計(jì)年徑流分析及徑流隨機(jī)模擬、第8章由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水、第9章由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水。六、工程水文學(xué)的任務(wù)及內(nèi)容

水文現(xiàn)象是一種自然現(xiàn)象，例如：降水、蒸發(fā)、徑流和下滲等。它的發(fā)生和發(fā)展往往具有必然性也具有偶然性。水文現(xiàn)象的基本規(guī)律包括確定性規(guī)律和隨機(jī)性規(guī)律。

確定性規(guī)律表示水文現(xiàn)象形成的內(nèi)在因果關(guān)系，確定的成因和條件將對(duì)應(yīng)于確定的結(jié)果；

隨機(jī)性規(guī)律反映水文現(xiàn)象的偶然性及不確定性。七、水文現(xiàn)象及其基本規(guī)律

（1）成因分析法根據(jù)水文過程形成的機(jī)理，定量分析水文現(xiàn)象與其影響因素之間的成因關(guān)系，并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)物理方程。

（2）地理綜合法依據(jù)水文現(xiàn)象所具有的地區(qū)性和地帶性分布特征，綜合氣候、地質(zhì)、地貌、土壤、植被等自然地理要素，分析水文要素的地理分布規(guī)律，利用已有的的水文資料建立地區(qū)性經(jīng)驗(yàn)公式，繪制水文特征等值線圖。八、工程水文學(xué)的研究方法

（3）數(shù)理統(tǒng)計(jì)法以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)為基