二水文循環(huán)與水量平衡

第二章水文循環(huán)與徑流形成

（watercycleandrunoffformation)第一節(jié)水文循環(huán)與水量平衡第二節(jié)水文循環(huán)的尺度第三節(jié)河流與流域第四節(jié)降水1第一節(jié)水文循環(huán)與水量平衡一、自然界的水文循環(huán)水是在不斷地運(yùn)動(dòng)變化和相互交換著。1、水文循環(huán)：水在太陽輻射和地心引力的作用下，不斷地蒸發(fā)、凝結(jié)、降落、產(chǎn)流、匯流的往復(fù)循環(huán)過程，稱為水文循環(huán)（也稱為水分循環(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。基本概念：大循環(huán)、小循環(huán)（內(nèi)陸小循環(huán)和海洋小循環(huán))2降水中，一部分在分子力、毛細(xì)力和重力作用下滲入地下；一部分形成地面徑流主要在重力作用下，流入江、河、湖泊，再匯入海洋，還有一部分通過蒸發(fā)和散發(fā)返回大氣中。32、水文循環(huán)運(yùn)動(dòng)規(guī)律水文循環(huán)大致沿著海洋（或陸地）——大氣——陸地（或海洋）——海洋（或地面）循環(huán)不已，水文循環(huán)有四個(gè)重要環(huán)節(jié)，即：降雨、下滲、徑流、蒸發(fā)。（以后將分章節(jié)講述這四個(gè)要素）

形成水文循環(huán)的內(nèi)因是水的三態(tài)（固、液、氣）在常溫下可以相互轉(zhuǎn)化，水文循環(huán)的外因是太陽輻射和地心引力（重力）。因下墊面的不同，水文循環(huán)的強(qiáng)度、規(guī)律和路徑也不同。

水文循環(huán)的存在，不僅是水資源和水能資源可再生的根本原因，而且是地球上生命生生不息，能千秋萬代延續(xù)下去的重要原因之一。水文循環(huán)是自然界眾多物質(zhì)循環(huán)中最重要的物質(zhì)循環(huán)。43、水文循環(huán)的意義（1）直接影響氣候變化（2）形成江、河、湖、沼澤等水體及各種地貌（3）造成巨大的水利資源（4）形成一切水文現(xiàn)象5二、地球上的水量平衡(waterbalance)

水量平衡原理是水文學(xué)的基本原理。水量平衡法是分析水文現(xiàn)象，建立水文要素之間定性或定量關(guān)系，了解其時(shí)空變化規(guī)律等的主要方法之一。根據(jù)水量平衡原理，可列出水量平衡方程。對(duì)某一區(qū)域，有I-O=△S式中I、O——給定時(shí)段內(nèi)輸入、輸出該區(qū)域的總水量；△S——時(shí)段內(nèi)區(qū)域蓄水量的變化量，可正可負(fù)。

6大陸的水量平衡方程：大陸多年平均水量平衡方程為：海洋的水量平衡方程：海洋的多年平均水量平衡方程為：7從上面分析看，則全球多年平均水量平衡方程為：即說明全球多年平均降水量與多年平均蒸發(fā)量相等。

8第二節(jié)水文循環(huán)的尺度水文循環(huán)具有全球水文循環(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)等三種不同的尺度。全球水文循環(huán)系統(tǒng)是空間尺度最大的水文循環(huán)，也是最完整的水文循環(huán),是水文學(xué)研究的核心.9流域或區(qū)域水文循環(huán)截留、填洼、下滲土壤系統(tǒng)含水層系統(tǒng)蒸散發(fā)河川徑流地表徑流壤中流地下徑流降水是流域水文學(xué)或徑流形成學(xué)研究的核心10水—土—植物系統(tǒng)

植被土壤下滲地表徑流蒸發(fā)降水是流域水文學(xué)的重要基礎(chǔ),而且是生態(tài)水文學(xué)的重要課題之一11人類活動(dòng)對(duì)水文循環(huán)和水量平衡的影響表現(xiàn)在：1、把水從河流中和潛水層中直接引出，滿足生活和灌溉需要。2、在河流上修筑水利工程，改變了原來河流的水量。3、跨流域調(diào)水，完全改變了原來水分循環(huán)的路徑，改變著水循環(huán)中各要素之間的平衡關(guān)系。12第三節(jié)河流與流域一、河流(一)

河流的形成與分段一條河流沿水流方向，自高向低可分為河源、上游、中游、下游和河口五段。（左岸、右岸）（二）河流的基本特征包括河流的長(zhǎng)度、河流斷面、河道縱比降

13幾個(gè)基本概念：1、河流長(zhǎng)度自河源沿主河道至河口的距離稱為河流長(zhǎng)度。2、河流斷面

河流斷面有橫斷面和縱斷面：垂直于水流方向的斷面為橫斷面。沿中泓線的斷面稱為河流的縱斷面。（基本河床、主槽、灘地、水位、過水?dāng)嗝妗问綌嗝?、?fù)式斷面、中泓線）143、河道縱比降

落差、縱比降

比降計(jì)算公式：（1）當(dāng)河道縱斷面近于直線時(shí)，比降計(jì)算式為：（2）當(dāng)河底高程沿程變化時(shí)，如下圖，比降計(jì)算式為：

15二、流域

（一）流域流域：匯集地面水和地下水的區(qū)域稱為流域。也就是分水線包圍的區(qū)域。（閉合流域、不閉合流域）16（二）流域的基本特征

1、流域面積：流域分水線包圍區(qū)域的平面投影面積。2、

河網(wǎng)密度：流域河流干支流總長(zhǎng)度與流域面積的比值。3、

流域的長(zhǎng)度和平均寬度：流域的長(zhǎng)度（流域的軸長(zhǎng)）：以流域出口為中心向河源方向做一組不同半徑的同心圓，在每個(gè)圓與流域分水線相交處作割線，各割線中點(diǎn)的連線的長(zhǎng)度就是流域的軸長(zhǎng)。平均寬度：流域面積與流域長(zhǎng)度之比。174、

流域的形狀系數(shù)：流域平均寬度與流域長(zhǎng)度之比。（扇形流域的形狀系數(shù)大，狹長(zhǎng)形流域則較小，所以流域形狀系數(shù)在一定程度上以定量的方式反映流域的形狀）5、流域的平均高度和平均坡度：采用格點(diǎn)法計(jì)算6、

流域的自然地理特征包括流域的地理位置、氣候特征、植被、土壤特性、地質(zhì)構(gòu)造、沼澤及湖泊等18（三）水系流域中大大小小河流交匯成樹枝狀或網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)稱為水系。水系形態(tài)歸納為三類：羽毛狀、平行狀、混合狀。羽毛狀水系：自上游到下游，在不同地點(diǎn)匯入依次匯入干流。相應(yīng)的流域形狀多為狹長(zhǎng)形。平行狀水系：干流和支流大體呈平行趨勢(shì)相交匯，流域形狀多為扇形。