资源描述
1、水文学和水资源学的定义及其两者之间的关系
2、工程水文学的定义以及与水文学的关系
3、水文学的基本规律
4、水文学的研究途径,第一章 绪论,水文学是指研究自然界中各种水体（大气中的水汽、地面上的江河、湖泊、海洋和地下水等）的存在、循环和分布，物理与化学性质，以及水体对环境的影响和作用，并根据其变化规律预测、预报各水文要素（如降水、水位、流量、水质等）的变化情势。
水资源是指地球表层可供人类利用的水，水资源包括水量、水质、水能资源和水域，可用年降水量和年径流量来定量描述。
水资源是水文循环引起陆地上一定区域平均每年产生的淡水量 --降水量、径流量及其变化，这些可根据水文、水质观测资料通过水文学分析计算推求，水资源评价（包括水环境质量）是由各级水文部门进行的。,1、水文学与水资源的关系,工程水文学是水文学的一个重要分支，随着水利水电工程建设的大规模开展，为满足工程规划设计、施工和运行管理的迫切需要，水文工作者针对提出的问题，进行大量的、深入的试验研究，使水文学发展到工程水文学阶段。
工程水文学主要内容可以分为两个方面
水文分析计算：从统计的角度测算工程实施中和完成后很长时期内可能遇到的各种概率的水文现象的大小与过程。如预测长江三峡工程未来千年一遇的洪水有多大？主要为规划设计提供依据。
水文预报：预报指定地点或地区一定时期内（称预见期）水文现象的大小及变化过程。如预报某河流断面处从现在起以后24h的水位有多高？主要为现场施工及工程管理提供水文依据。,2、工程水文学定义,1、成因规律（确定性规律）：
表示水文现象形成的内在因果关系，确定性的成因和条件将对应于确定性的结果。
流域上一次暴雨过程-→ 扣除相应的损失过程 =净雨过程→流域汇流 == 流域出口相应的一次洪水过程
2、统计规律（随机性规律）：
样本容量很大时，随机变量趋向于一个稳定的分布，或相关变量表现为稳定的相关关系。如某流域的年最大洪峰流量频率曲线图和相邻流域间年径流量相关图。,3、水文学的基本规律,（1）成因分析法
根据水文变化的成因规律，由其影响因素预报、 预测水文情势的方法。如降雨径流预报法、河流洪水演算法等。
（2） 数理统计法
根据水文现象的统计规律，对水文观测资料统计分析，进行水文情势预测、预报的方法。如设计年径流计算、设计洪水计算、地区经验公式等。
水文计算常常是二种方法综合使用，相辅相成，例如由暴雨资料推求设计洪水，就是先由数理统计法求设计暴雨，再按成因分析法将设计暴雨转化为设计洪水。,4、水文学的研究途径,1、自然界的水文循环、大循环、小循环
2、各种水体的水量平衡方程
3、河流及流域的几何特征
4、降水概念及其基本要素
5、流域平均雨量的计算
6、土壤含水量和土壤水分常数
7、下渗率和下渗能力概念
8、蒸发量、蒸发率、水面蒸发、土壤蒸发
9、径流的形成过程及径流的定量描述方法,第二章 水文循环与径流形成,1、自然界的水文循环,,自然界中的水在太阳能和大气运动的驱动下，不断地从水面（江、河、湖、海）、陆面（土壤、岩石）和植物的茎叶面，通过蒸发或散发，以水汽的形式进入大气圈，在适当的条件下形成降水。一部分降水通过地面渗透地下，成为土壤水，再经过蒸发和散发重新进入大气圈，或者形成地下水最终进入江河、海洋；一部分形成地面径流，最终汇入海洋。,大循环：从海洋蒸发的水汽，被
气流输送到大陆形成降水，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。
小循环：海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。海洋、内陆小循环。,水平衡是水文循环遵循物质不灭定律的具体体现，即,时段内进入系统的水量是系统“收入”的水量，时段内从系统输出的水量是系统“支出”的水量，时段内系统蓄水量的变化量是系统“库存”水量的变化，因此，水量平衡方程式实际上是系统的水量收支平衡关系式。,2、水量平衡原理,对流域而言，其水量平衡方程式写为,若该流域为闭合流域，假设用水量很小，则简化为,闭合流域多年水量平衡方程式为,流域水量平衡方程式,陆地和海洋年水量平衡方程式为,多年平均水量平衡方程式为,,全球水量平衡方程式,河流基本特征
（1）河长L：自河源沿干流到流域出口流程长度
（2）河流横断面：河流断面有横断面和纵断面。
（3）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为中泓线，沿中泓线的断面称为河流的纵断面。河流纵断面能反映河床的沿程变化。
（4）河道纵比降：任意河段两端（水面或河底）的高差h称为落差，单位河长的落差称为河道纵比降。常用的比降有水面比降和河底比降。,3、河流及流域的基本特征,水系、河流分级
水系（河系或河网）：流域中大大小小河流交汇形成的树枝或网状结构称为水系或河系，自然形成的多为树状结构，人工开挖的平原水系多为网状结构。,水系分叉：自然界的天然水系一般属于二分叉树的形状。“树枝”的端点为河源，源的总数是水系量级的度量。一个量级为N的二分叉水系，必有N个源，N条外链和N-1条内链，链的总数为2N-1条。例如，水系的量级为12，河源12，内链12，外链11。,河流分级：为了对水系中大小不同的河流进行区别，需要对河流进行分级。20世纪以前，一般采用定性分为支流和干流。1914年后，采用序列命名法，即将水系中各条河流按一定的次序排列成序列，并以序号对序列中的河流加以命名。
斯特拉勒河流分级法：如图中的各个河流按自上而下的顺序分为1级、2级……。规定2条同级的河流汇合为高一级的河流，例如2条1级河流汇合后为2级；不同级的汇合时，则不增加汇合后的河流级别，如2级与1级汇合后仍为2级。,流域的几何特征
流域面积：在地形图上绘出流域的分水线，
用求积仪量出分水线 包围的面积，即流域面积，km2。
河网密度：流域内河流干支流总长度与流域面积的比值，km/km2
流域长度：从流域出口到流域最远点的流域轴线长度，km
流域平均宽度：流域面积与流域长度之比，km
流域形状系数：流域平均宽度与流域长度之比。扇形流域的形状系数 较大，狭长形流域则较小，反映流域的形状。
流域平均高程与平均坡度：将流域地形图划分为100个以上的正方格，依次定出每个正方格交叉点上的高程以及与等高线正交方向的坡度，取其平均值即为流域的平均高度河平均坡度。,降水是指液态或固态的水汽凝结物从云中降落到地面的现象，如雨、雪、霰（白色不透明的圆锥形或球形的颗粒固态降水，直径约2-5mm，下降时常显阵性，着硬地常反弹，松脆易碎）、雹、露、霜等，其中以雨、雪为主，更以降雨为主，因此也常把降水混称为降雨。
降水是水文循环中最活跃的因子。因此，降水现象是水文学和气象学共同研究的对象。我国大部分地区一年内降水以降雨为主。,4、降水及其基本要素,降雨量（深）：点降雨量和面降雨量
降雨历时：次降雨历时
降雨强度：时段平均降雨强度和瞬时降雨强度
降雨面积
暴雨中心：暴雨集中的较小的局部地区
降雨级别：微雨、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨。,降水要素及其时空变化表示方法,等雨量线：将每个雨量站观测得到的同一时段的时段降雨量点绘在各自的测站位置上，然后按照降雨量相同的原则连成光滑线。,海南岛1962年8月10日一次降雨（105个雨量站）,（26个雨量站）,等雨量线与站网密度相关,降雨强度与历时关系曲线：对一次降雨过程，统计计算其不同历时的最大时段平均降雨强度，然后点绘所得的曲线。,降雨深与面积关系曲线：在一定历时降雨量的等雨量线图上，从暴雨中心开始，分别计算每一条等雨量所包围的面积及该面积的平均降雨深。,降雨深与面积和历时关系曲线：如果分别对不同历时的等雨量线图点绘降雨深与面积关系曲线，可以得到一组以历时为参变数的降雨深与面积曲线。,
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