水量平衡方程.ppt

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1、工程水文學(xué)武漢大學(xué)水利水電學(xué)院第二章水文循環(huán)與徑流形成第一節(jié)水文循環(huán)與水量平衡一、自然界的水文循環(huán)地球上以液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài)的形式分布于海洋、陸地、大氣和生物機(jī)體中的水體構(gòu)成了地球上的水圈。水圈中的各種水體通過(guò)不斷蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降落、下滲、地面和地下徑流的往復(fù)循環(huán)過(guò)程，稱為水文循環(huán)。水文循環(huán)的范圍貫穿整個(gè)水圈，向上延伸到10km左右，下至地表以下平均1km深處。大循環(huán)：海陸之間的水分交換過(guò)程，又稱為外循環(huán)。小循環(huán)：海洋上蒸發(fā)的水汽在海洋上空凝結(jié)后，以降水的形式落到海洋里，或陸地上的水經(jīng)蒸發(fā)凝結(jié)又降落到陸地上，又稱為內(nèi)循環(huán)。前者稱為海洋小循環(huán)

2、，后者稱為陸地小循環(huán)。水文循環(huán)是地球上最重要、最活躍的物質(zhì)循環(huán)之一。正是由于自然界的水文循環(huán)，才形成永無(wú)終止千變?nèi)f化的水文現(xiàn)象。水文循環(huán)也是水資源具有再生性的原因。二、地球上的水量平衡水量平衡原理：在水文循環(huán)過(guò)程中，對(duì)任一區(qū)域、任一時(shí)段進(jìn)入水量與輸出水量之差額必等于其蓄水量的變化量。水量平衡方程：I、O——給定時(shí)段內(nèi)輸入、輸出該地區(qū)的總水量△S——時(shí)段內(nèi)區(qū)域蓄水量的變化量，可正可負(fù)。若以地球的整個(gè)大陸作為研究范圍，其水量平衡方程為：若以海洋為研究對(duì)象，其水量平衡方程為：△Sc——大陸在研究時(shí)段內(nèi)蓄水量的變化量△So——海洋在研究時(shí)段內(nèi)蓄水量的變

3、化量對(duì)多年平均情況，△Sc、△So趨于零。所以：合并得：或全球多年平均降水量等于多年平均蒸發(fā)量，為1130mm第二節(jié)河流與流域一、河流（一）河流的形成與分段地面徑流長(zhǎng)期侵蝕地面，沖成溝壑，形成溪流，最后匯集成河流。河谷、河槽或河床。上游、下游、左岸、右岸。分段：沿水流方向，自高向低可分為河源、上游、中游、下游和河口五段。外流河、內(nèi)流河或內(nèi)陸河。（二）河流的基本特征1.河流的長(zhǎng)度自河源沿主河道至河口的距離稱為河長(zhǎng)（km）。2.河流的斷面：橫斷面中泓線縱斷面3.河道縱比降：任意河段兩端（水面或水底）的高差△h稱為落差，單位河長(zhǎng)的落差稱為河道縱比降。

4、水面比降、河底比降二、水系及河流地貌定律斯特拉勒河流分級(jí)法：河流地貌定律：河數(shù)律河長(zhǎng)律面積律河流比降律流域（一）流域匯集地面水和地下水的區(qū)域即分水線所包圍的區(qū)域（二）流域基本特征流域面積（F，km2）河網(wǎng)密度（∑L/F，km/km2）流域長(zhǎng)度（L）和平均寬度（M）流域形狀系數(shù)（M/L）（扇狀流域、羽狀流域）流域平均高度和平均坡度流域自然地理特征（位置、氣候、下墊面）第三節(jié)降水形式：雨、雪、霰、雹、露、霜等特征要素：降水量（mm)降水歷時(shí)(min，h，d)降水強(qiáng)度(mm/h，mm/d)降水面積(km2)暴雨中心與降水有關(guān)的氣象因素降水發(fā)生在大氣中

5、的對(duì)流層，對(duì)流層是地球大氣中最底的一層。對(duì)流層的特點(diǎn)：1.氣溫隨高度的增加而降低2.具有強(qiáng)烈的上升和下降的氣流3.受地表差異影響，對(duì)流層溫度、濕度水平分布不均勻。對(duì)流層又可分三部分：下層（地面-1.5km）中層（1.5km-6km）上層（6km-對(duì)流層頂部）對(duì)流層中與降水有關(guān)的主要?dú)庀笠蛩赜校簹鉁?、氣壓、風(fēng)、濕度、云、蒸發(fā)降水的形成與分類（一）降水的形成水汽、上升運(yùn)動(dòng)和冷卻凝結(jié)三因素（二）降水的分類1.對(duì)流雨降雨強(qiáng)度大，歷時(shí)短、雨區(qū)較小地形雨鋒面雨氣旋雨（1）溫帶氣旋雨（2）熱帶氣旋雨影響我國(guó)降水（暴雨）的主要天氣系統(tǒng)高空槽鋒面氣旋低渦切變線靜

6、止鋒鋒區(qū)與降雨副熱帶高壓熱帶風(fēng)暴（臺(tái)風(fēng)）四、降水量觀測(cè)（一）器測(cè)法1.雨量器分辨率0.1mm。兩段制觀測(cè)，即每日8時(shí)及20時(shí)各觀測(cè)一次。雨季增加觀測(cè)段次。每日8時(shí)至次日8時(shí)降水量為當(dāng)日降水量。2.自計(jì)式（1）虹吸式分辨率：0.1mm降雨強(qiáng)度適用范圍：0.01～4.0mm/min（2）翻斗式分辨率：0.1mm降雨強(qiáng)度適用范圍：4.0mm/min以內(nèi)（3）稱重式記錄降水時(shí)全部降水的重量。優(yōu)點(diǎn)在于能夠記錄雪、冰雹及雨雪混合降水。（二）雷達(dá)探測(cè)氣象雷達(dá)是利用云、雨、雪等對(duì)無(wú)線電波的反射現(xiàn)象來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的。有效范圍：40～200km。（三）氣象衛(wèi)星云圖極軌

7、衛(wèi)星地球靜止衛(wèi)星：可見(jiàn)光云圖紅外云圖第四節(jié)土壤水、下滲與地下水陸地上的三種水體：地表水、土壤水、地下水一、包氣帶和飽和帶包氣帶：土壤顆粒、水分、空氣三相系統(tǒng)飽和帶：土壤顆粒、水分二相系統(tǒng)二、土壤水包氣帶中的水稱為土壤水。水分變化劇烈，是水分通道，聯(lián)系降雨、下滲、蒸發(fā)與徑流的紐帶。（一）土壤水分存在形式：1.吸濕水2.薄膜水3.毛管水（1）支持毛管水（毛管上升水）（2）毛管懸著水4.重力水（二）土壤含水量和水分常數(shù)1.土壤含水量（率）一定量的土壤中所含水分的數(shù)量（mm）。土壤重量含水率、土壤容積含水率2.土壤水分常數(shù)（1）最大吸濕量（2）最大分子

8、持水量（3）凋萎含水量（凋萎系數(shù)）（4）毛管斷裂含水量（5）田間持水量（6）飽和含水量（三）土壤水分分布特征三、下滲（一）下滲的物理過(guò)程1.滲濕階段分