工程水文学 第2章 水文循环与径流形成

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1、第二章水文循环与径流形成第一节　水文循环2第二节　河流和流域2第三节　降水3第四节　土壤水、下渗和地下水6第五节　蒸散发8第六节　径流9小结10课前学习指导课程要求　　要求学员建立水文循环、流域、河流、水文要素等基本概念，认识流域降雨形成径流过程的基本原理。课时安排　　共需6个课内学时，12个课外学时课前思考　　水循环与水资源的联系　　流域、河流、出口断面、水利工程之间的关系　　流域降雨、蒸发、下渗、径流之间的物理关系学习重点　　流域降雨～径流的产生机制和水文物理过程难点　　对于初步接触水文学的学员，

2、本章涉及大量水文词汇、概念、原理和基本知识，不易记住和掌握，在授课时注意用通俗的语言和形象的图表加以介绍。知识点　　自然界水循环基本概念　　流域、流域特性　　河流、河道特性　　流域水量平衡原理　　降雨成因、分类、分布与观测　　下渗物理过程与下渗曲线　　定性描述径流形成的物理过程第一节　水文循环一、水文循环　　海洋是陆地降水的主要水汽来源，从海洋蒸发的水汽，被气流输送到大陆而成降水。其中一部分以地面和地下径流的形式从河流汇归海洋；另一部分重新蒸发返回大气。这种海陆间的水分交换过程，称为大循环或外循环。海

3、洋上蒸发的水汽在海洋上空凝结后，以降水的形式落到海洋里，或陆地上的水经蒸发凝结又降落到陆地上，这种局部的水文循环称为小循环或内循环。因为内陆地区距离海洋很远，从海洋直接输送到内陆的水气来源，通过陆地内循环，水汽逐渐向内陆输送，在输送过程中会沿途损耗，故内陆距海洋越远，输送的水汽量越少，降水量越小。研究水文循环的目的　　水在自然界循环的路径和过程极其复杂且多变。有的地区湿润多雨，水量丰沛，有的地区则干旱少雨，河湖干涸。同一地区，有时大雨滂沱，江河横溢；有时却久旱不雨，江河枯竭。研究水文循环的目的，在于认

4、识它的基本规律，揭示其内在联系，这对合理开发和利用水资源，抗御洪旱灾害，改造自然，利用自然都有十分重要的意义。二、地球上的水量平衡　　在自然界的水循环中，地球上的总水量是不会产生损耗的，满足水量平衡原理。特征值海洋陆地降水（km3/a)458000119000蒸发（km3/a)50500072000总径流（km3/a)　47000第二节　河流和流域一、河流1、河流形成和分段　　河流流经的谷地为河谷，河谷底部有水流的部分称为河床或河槽。枯水期水流所占部位为基本河床，或称主槽；洪水泛滥及部位为洪水河床，或

5、称滩地。面向河流下游，左边的河岸称为左岸，右边和河岸称为右岸。　　一条河流沿流方向，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，坡陡流急，河谷下切强烈，常有急滩和瀑布。中游河段坡度渐缓，河槽变宽，两岸常有滩地，河床较稳定。下游是河流的最下段，一般处于平原区，河槽宽阔，淤积明显，浅滩和河湾较多。河口是河流的终点，是河流注入海洋或内陆湖泊的地段，因流速骤减，泥沙大量淤积，往往形成三角洲。注入海洋的河流，称为外流河，

6、如长江、黄河等；流入内陆湖泊或消失于沙漠中的河流，称为内流河或内陆河，如新疆的塔里木河和青海的格尔木河等。2、河流特性　　河流长度（L）：自河源沿河道至河口的长度，单位km，可在适当比例尺的地形图上量出。　　河流横断面：垂直于水流方向的断面称为横断面，简称断面。只有主槽而无滩地的断面称单式断面，有主槽又有滩地的断面称为复式断面。断面内通过水流的部分称为过水断面，其面积称为过水断面面积，单位m2。河流纵断面：河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线称中泓线，沿中泓线的断面称为河流的纵断面。河流纵断面能反映

7、河床的沿程变化。　　河道纵比降（J）：河段两端的河底高程差⊿h叫做落差。单位河长的落差称为河道纵比降或比降。当河流纵断面近于直线时，按下式计算：当河段纵断面呈折线时，可在纵断面图上，通过下游端断面河底处作一斜线，便此斜线以下的面积ω2原河底线以下的面积ω1相等，此斜线坡度即为河道平均纵比降。计算公式如下：式中：h0,……，hn——自下游到上游沿程各河底高程,m；     l1……，ln——相邻二点间的距离，m；     L——河段全长，m。第三节　降水一、降水成因　　水汽压（e）：指空气中水汽压力，以

8、Hpa计，在一定温度下，空气中所含水汽量的最大值，称为饱和水汽压E。饱和水汽压随气温而变，温度越高，空气中饱和水汽压越大，反之则越小。　　饱和差：在一定温度下，饱和水汽压与空气中的实际水汽压之差E-e，称为饱和差。若实际水汽压超过了饱和水汽压，空气中多余的水汽就会发生凝结。　　露点（Td）：水汽量不变，在气压一定的条件下，气温下降，空气达到饱和水气压时的温度称为露点温度。露点高，实际水汽压大；露点低，实际水汽压小。　　饱和湿度：在一定温度下空气中最大的水