水文学原理
◆ 名词解释
1、水文大循环和小循环：
水文循环：地球上的水在太阳辐射和重力作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗及径流等环节，进行的周而复始的地理位置和物理形态的变换的运动过程。水的三态转化特性是水文循环的内因，太阳辐射和重力作用是外因或动力。
1）水文大循环是发生于全球海洋与陆地之间的水分子交换过程。由海洋上蒸发的水汽，被汽流带到大陆上空，遇冷凝结而形成降水。降水至地面后，一部分蒸发直接返回空中，其余部分都经地面和地下注入海洋。
2）水文小循环是指陆地上的水分经蒸发、凝结作用又降落到陆地上，或海洋面蒸发的水汽在空中凝结后，又以降水形式降落在海洋中。前者可称为内陆小循环，后者称海洋小循环。
2、水量平衡：是指任意选择的区域(或水体)，在任意时段内，其收入的水量与支出的水量之差必等于
该时段区域(或水体)内蓄水的变化量，即水在循环过程中，总体上水量是平衡的。
3、流域蒸发能力：是指充分供水条件下的流域日均总蒸发量。
4、田间持水量: 土壤中所能保持的分子水和毛管悬着水的最大量
5、凋萎系数: 植物无法从土壤中吸收水而开始凋萎枯死时的土壤含水量
6、水系: 在河流运动过程中，逐渐由小溪、小河集成大河，这样便构成脉胳相通的河流系统.
7、流域形状系数：是流域分水线的实际长度与流域同面积园的周长之比，
R=A/L2
R：形状系数, A:流域面积（km2）；L:流域长度(km)
R值小，流域呈长形，流域水流变化缓和；反之，则水流变化剧烈。
8、径流模数: 指流域出口断面流量与流域面积的比值。M＝Q/F ,m3/s·km2
9、水质：水体质量的简称。水分子H2O，化学成分复杂，水中有80多种化学元素。
水中有8大离子：K+、Na+、Ca+、Mg+、Cl-、SO42- 、HCO3-、CO32-
10、最小值定律：植物生长取决于外界给它的所需养分中数量最少的一种。
11、输沙率：单位时间内通过断面的泥沙含量。
Qs=QP ,Qs－悬沙输沙率（kg/s）；Q－流量（m3/s）；P－断面平均含沙量（kg/m3）
12、流域蓄水容量曲线：
如果把全流域按蓄水容量大小划分成许多小块，然后把蓄水容量由小到大进行排列，并
和其相应的面积(％)绘在一张图上，纵坐标是蓄水容量Wm’，横坐标是小于或等于蓄水
容量Wm的各小块面积之和F0占全流域面积F的百分数(F0/F)、点绘的Wm’～F0/F关系
曲线，称流域蓄水容量曲线。
13、下渗能力 （下渗容量）：充分供水条件下的下渗率
14、稳定下渗率：
当下渗锋面推进到一定深度后，下渗率趋于稳定的常值，此时下渗率称为“稳定下渗率”。
15、下渗容量曲线：是在充分供水条件下，流域下渗能力过程。
16、蓄满产流（饱和产流）: 是指在土壤缺水量未满足以前不产生径流，而在土壤缺水量满足
以后则全部产生径流。蓄满产流以满足包气带缺水量为产流的控
制条件，降雨强度不是这些地区产流的主要影响因素。
17、超渗产流：超渗地面产流机制是指供水与下渗矛盾发生于包气带上界面(地面)的产流机制。
超渗地面径流的产生条件：①要有供水，它是一个必要条件；
②要有一个界面，即地面。它是包气带的上界面，也是一个必要条件；
③要降雨强度大于下渗能力，它是产流的充分条件。
18、流域最大损失量：
流域最大损失量(Im)可以理解为一定入渗深度的最大、最小土壤蓄水量之差，或影响土层的田间持水量和凋萎系数之差值来估算。所以在有土壤含水量观测资料的地区，可以根据入渗锋面深度(h)与该土层的土壤含水量资料，用下式近似地计算：
Im＝0.1h(田一凋) ， ：土壤容重；h：入渗深度
19、等流时线：
流域上各点的净雨量汇集到出口断面，其汇流速度有快有慢，汇流时间也有长有短。
把流域内汇流时间相等的各点连接成的线，称为等流时线。
20、单位线：
单位线是指单位时段内，均匀分布的单位净雨量在流域出口断面形成的地面径流过程线。
21、流域汇流时间：指落在流域上的降水质点汇集到流域出口断面所经历的时间。
地面水的流域汇流时间等于地面水坡面汇流时间与河网汇流时间之和。
22、最大流域汇流时间：指流域中最长路径的水质点流到出口断面的时间，
按下式近似计算：
23、流域滞时定义是： K=v(Q)-v(I)
如果流域各处流速变化不大，则流域滞时大体相当于流域平均汇流时间，
并可按下式估算
24、实体模型：
25、数学模型：
26、流域水文模型：
是以一个数学模型来模拟流域降雨—径流形成过程或融雪—径流形成过程，即定量分析从降水、蒸发、融雪、截流、下渗、填洼、径流成分划分、坡地汇流和河槽汇流到形成流域出口断面的径流过程线的全过程。
◆ 简答题
1、 水资源的定义
广义：地球上一切水体
狭义：在一定时期内，能被人类直接开发利用的那部分动态水资源
动态水资源：广义指大气降水（地
表
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、土壤、地下）；狭义指河川径流
静态水资源：
l
冰川、内陆湖泊、深层地下水
2、简述土壤蒸发的各个阶段
土壤蒸发是发生在土壤孔隙中的水的蒸发现象。土壤蒸发三阶段:
（1） 定常蒸发率阶段
临界点 田间持水量(土壤中所能保持的分子水和毛管悬着水的最大量)
（2） 蒸发率下降阶段
临界点 凋萎系数(植物无法从土壤中吸收水而开始凋萎枯死时的土壤含水量)
（3） 蒸发率微弱阶段
3、简述流域对降雨的再分配作用
流域是径流的发生场和分配场。流域对降雨具有再分配的功能，即流域调蓄作用：
1）径流成分分配 它主要是在水分垂向运行中，通过下垫面而发生的，将降雨分配成为不同径流成分。
2）径流的时程分配 它主要是通过水分侧向运行而体现出来的。
4、简述水文现象的基本特点
(一)时程变化上的周期性与随机性
周期性：由于地球的自传和公转，昼夜、四季、海陆分布，以及一定的大气环境、季风区域等，使水文现象在时程变化上形成一定的周期性。
随机性：因为影响水文现象的因素众多，各因素在时间上不断发生变化，水文现象也处于不断变化之中，它们在时程上和数量上的变化，伴随周期性出现的同时，也存在不重复性的特点，即随机性。
(二)地区上的相似性与特殊性
相似性：有些流域所处的地理位置（纬度或离海洋远近等）相似，气候与地理条件相似，因此水文现象在一定程度上有一定的相似性，即具有所谓地带性。
特殊性：不同流域虽所处的地理位置、气候条件相似，但由于下垫面条件差异，而产生不同的水文变化规律，如同一气候带，山区河流与平原河流，岩溶区与非岩溶区，其水文现象就有很大的差别。
(三)水循环永无止境，既无开始又无始终
5、霍顿传统产流观念的意义
霍顿观念：
l 径流过程是由两种径流成分所组成。
l 一旦降雨强度超过下渗能力，则在全流域产生地面径流。
l 地下径流产生的物理条件：整个包气带土壤含水量达到田间持水量。
6、简述流域调蓄作用
在流域汇流过程中，随着洪水的涨落所呈现出的流域蓄水量增加与减少的现象称为流域调蓄作用。
造成流域调蓄作用的物理原因：
①降水并非从一个地点注入流域。
②实际上由于流域各处水力条件(如糙率、坡度)不同，流域上的流速分布是不均匀的。
7、简述包气带在降雨产流中的作用
包气带对降雨的再分配作用
“筛子”作用：留在地面+渗入土中
P＝I+Rs （P：降雨量； I：下渗水量；Rs：地表径流量）
“门槛”作用：包气带土层对下渗水量的再分配作用。
I=E+(Wf - W0)+ Rsub
I：下渗水量 E：蒸散发量
Wf ：包气带达到田间持水量时的土壤含水量 W0：包气带初始含水量
D=Wf - W0 (D:包气带缺水量) Rsub：从包气带中排出的自由重力水
8、简述水文循环的主要环节及其主要特点
水文循环运动规律
水文循环无始无终，大致沿着海洋(或陆地)→大气→陆地(或海洋)→海洋(或地面)的路径，循环不止，包括许多过程。一般都要经过蒸发、降水(包括凝结过程)、径流形成(包括地面和地下径流以及下渗过程)和大气水分输送四个重要环节。
水文循环运动特点
a) 海洋的蒸发量多于降水量
b) 大陆降水量多于蒸发量
c) 大陆外流区输入水汽量与输出水量基本平衡
d) 大陆内流区降水量和蒸发量基本相等
9、简述水体的自净作用有哪些？
? 稀释扩散：污染物与水混合，其浓度减小的现象。
? 沉降：在重力作用下，污染物颗粒从水中分离并下沉。
? 吸附：水中污染物被固体颗粒吸附，随同迁移或沉淀。
? 气体溶解：气体通过气液界面溶解于液体的物理过程。DO
? 挥发：氰化物+CO2 →HCN
? 水解反应：有机物的水解降解反应
? 氧化反应：有机物分子中加氧或脱氢的反应
? 光转化：水中有机化合物吸收了波长大于290um的太阳辐射光能而发生的降解过程。
? 生物降解：水体中需氧微生物对天然和合成的有机物的破坏或矿化作用。
10、单位线的基本假定是什么？
由于实际降雨量并不一定是一个单位的一个时段，故分段使用时要用两条假定：
1 比定律假定：如果单位时段的净雨深不是一个单位，而是n个单位，则它所形成的地面径流过程线的流量值为单位线流量的n倍，其历时仍与单位线的历时相同。
② 叠加法则假定：如果净雨历时不是一个时段而是m个时段，则各时段净雨所形成的
径流过程线之间互不干扰，出口断面的流量等于各时段净雨量所形成的流量之和。
11、计算区域面平均雨量常有哪些方法
1、
算术平均法。
此法简单易行，适合于区域内地形起伏不大，雨量站网稠密且分布较均匀的地区．
2、 垂直平分法（又称泰森多边形法）
,其中f1、f2、f3fn为各多边形面积
此法应用比较广泛，适用于雨量站分布不均匀的地区。其缺点是把各雨量站所控制的面积在不同的降水过程中都视作固定不变，这与实际降水情况不符。
3)等雨量线法。
其具体方法是先绘制出等雨量线，再用求积仪或其它方法量得各相邻等雨量线间的面积
fi，乘以两等雨量线间的平均雨深Pi，得出该面积上的降水量，而后将各部分面积上降
水总量相加，再除以全面积即得出区域平均降水量。即：
式中，n为等雨量线间面积块数；F为区域面积。
浙公网安备 33021202002483