主要內(nèi)容一、水文循環(huán)與水量平衡二、降雨、蒸發(fā)三、入滲、土壤水、地下水四、河川徑流第一講水文水資源基礎(chǔ)

1一、水文循環(huán)及水量平衡●

水文學(xué)：研究地球上江河、湖泊、冰川、地下水和海洋等各種水體的存在數(shù)量、分布及變化規(guī)律的科學(xué)。與氣象學(xué)、地理學(xué)、生態(tài)環(huán)境學(xué)等關(guān)系密切。第一講水文水

資源基礎(chǔ)21.1

水文循環(huán)：(1)地球上水的存在形式：汽態(tài)、液態(tài)、固態(tài)(2)存在位置：空氣中、地表、地下、生物體內(nèi)第一講水文水資源基礎(chǔ)

3·

水文循環(huán)的概念：地球表面的廣大水體，在太陽輻射作用下蒸發(fā)變成水汽，上升到空中，被氣流帶動輸送到各地，在這過程中，水汽

遇冷凝結(jié)，以降水的形式降落到地面和海洋，降至地面的

那部分水，再從河道或滲入地下以地下水形式補(bǔ)給河流流

入海洋。水分這種往返循環(huán)、不斷轉(zhuǎn)移交替的現(xiàn)象稱為水

文循環(huán)或水循環(huán)。第一講水文水資源基礎(chǔ)

44.6地面徑流地下徑流0.1地下水出流水循環(huán)示意圖

54.7向陸地上空輸送的水汽45.8海洋面上的降水7.2陸面蒸發(fā)植物敷發(fā)土壤蒸發(fā)

50.5海洋蒸發(fā)11.9陸面降水地表徑流水面蒸發(fā)下滲第一講水文水資源基礎(chǔ)太陽輻射能和地球引力的存在米

水循環(huán)的內(nèi)因：水物理三態(tài)(氣、液、固)之間的相互轉(zhuǎn)化第一講水文水資源基礎(chǔ)

6海

洋

上

空

大

陸

上

空氣流輸運大循環(huán)

：小循環(huán)：匯入河川□□□□□□□海

洋自然界水循環(huán)據(jù)其規(guī)模及涉及的地域可分為：大循環(huán)/小循環(huán)第一講水文水資源基礎(chǔ)

蒸發(fā)返回大氣降

水流

流

徑

徑

面

下

地

地海

洋

蒸

發(fā)降

水水文循環(huán)的意義：①直接影響氣候變化：②改變地表形態(tài)：③造成再生資源：

負(fù)面影響：干旱，洪澇災(zāi)害第一講水文水資源基礎(chǔ)

8(2)河流流域的水量平衡河流流域的定義：河流某斷面以上，匯集地表水和地下水的區(qū)域(稱做地面集水區(qū)和地下集水區(qū))

統(tǒng)稱做河流在該斷面以上的流域。

由分水線包圍的集水區(qū)域。第一講水文水資源基礎(chǔ)

9非閉合流域/閉合流域：★

非閉合流域：若地面分水線與地下分水線在位置上不完全重合，即地面和地下集水區(qū)不相重合常稱這種流

域為非閉合流域?！?/p>

閉合流域：若流域的地面水和地下水分水線在位置上重合，即地面和地下集水區(qū)相重合，則稱這種

流域為閉合流域。第一講水文水資源基礎(chǔ)

10二、降水與蒸發(fā)2.1

降水：是指液態(tài)或固態(tài)的水汽凝結(jié)物，從天空下降至地面而成的液態(tài)水或固態(tài)水的現(xiàn)象。降水是氣象

要素之一，也是水循環(huán)中重要的一個環(huán)節(jié)。第一講水文水資源基礎(chǔ)

11(1)降水的各種形態(tài)：①

雨從云中降落下來的液態(tài)水滴，其直徑一般為0.5～6毫米。小雨滴呈球形，直徑在1毫米以上

的雨滴呈扁球形，雨滴越大，形狀越扁平。由較大的冰晶(即雪晶)組成。雪晶一般大于0.3

毫米，其基本形狀為六角形。第一講水文水資源基礎(chǔ)

12霰又稱雪珠或軟雹，是白色不透明的圓錐形或球形的顆粒狀固態(tài)降水。直徑約2～5毫米，下降

時常呈陣性，觸及硬地時常反跳。它是由各自凍

結(jié)的小云滴組合在一起而成的，密度小而松脆易

碎。

雹又稱冰雹或雹塊，從對流云中產(chǎn)生的球狀、錐狀、橢球狀或形狀不規(guī)則的堅硬固態(tài)降水，直徑

約2～50毫米。第一講水文水資源基礎(chǔ)

13第一講水文水資源基礎(chǔ)(2)

降水的成因：①大氣中存在水分，即水汽；②降溫，降至露點溫度以下，或空氣冷卻③大氣中存在吸水性的微粒(凝結(jié)核)露點：空氣中水汽達(dá)到飽和時的溫度。當(dāng)大氣溫度下降到露點以下時，則形成了水汽凝結(jié)的必

要條件。大氣凝結(jié)核：指飄浮在大氣中的塵粒，其直徑約10-3~10

μm

。大氣凝結(jié)核由固態(tài)物質(zhì)、溶液滴

或兩者的混合物組成，其化學(xué)成分很復(fù)雜，最常

見的是氯、氮、碳、鎂、鈉、鈣等化合物。14按氣流上升運動的原因，常把降雨分成四種類

型

：·

對流雨·

地形雨·

鋒面雨·

氣旋雨第一講水文水資源基礎(chǔ)

151)

對流雨：×對流雨(亦稱對流性降水)發(fā)生的條件：地面受輻射溫度升高，下層暖濕空氣膨脹上

升，則暖濕空氣在上升過程中形成絕熱冷卻，水

汽則會凝結(jié)成云(淡積云

→

濃積云

→

積雨云),

形成降雨。第一講水文水

資源基礎(chǔ)16×對流雨發(fā)生的特點：+對流雨是在大氣不穩(wěn)定的條件下產(chǎn)生的，多發(fā)生在夏季酷熱的午后；+其水平尺度很小(0.1～50公里),降雨歷時較短(幾十分鐘),形成陣性降水，常稱陣雨。降水強(qiáng)度的變化很大。對流性降水常伴有雷暴(伴有閃電和雷聲),稱為雷陣雨。第一講水文水資源基礎(chǔ)

17第一講水文水資源基礎(chǔ)2)

地形雨地形雨發(fā)生的條件：暖濕空氣在運移過程中，因受地形(如山脈等)影響而被抬升，則由于動力冷卻而形成的雨。地形雨形成示意圖18地形雨的特點：①因氣流(空氣)的濕度、溫度、抬

升速度及地形特點的差異而不同。②

地形作用一般使山的迎風(fēng)面的降水

量大，而背風(fēng)面降水量減少。第一講水文水資源基礎(chǔ)

193)鋒面雨：由于不同性質(zhì)的氣團(tuán)相遇所形成的雨稱為鋒面雨?！?/p>

氣

團(tuán)：物理屬性(物理屬性主要是溫度、濕度、大氣靜力穩(wěn)定度等物理量)在水平方向差異很

小的空氣質(zhì)點群體。其水平范圍可達(dá)幾百萬平

方公里，鉛直厚度可達(dá)幾公里至十幾公里。第一講水文水資源基礎(chǔ)

20①按氣團(tuán)的熱力性質(zhì)不同，可劃分為：

冷

氣團(tuán)(比其所經(jīng)下墊面冷)和暖氣團(tuán)

(比其

所經(jīng)下墊面暖);②按濕度特征的差異可分為：干氣團(tuán)和

濕

氣團(tuán)；第一講水文水資源基礎(chǔ)

21③按其靜力穩(wěn)定度的區(qū)別可分為穩(wěn)定氣團(tuán)和

不穩(wěn)定氣團(tuán)；④按氣團(tuán)的發(fā)源地的不同常分為極地氣團(tuán)和

熱帶氣團(tuán)兩大類，再按發(fā)源地帶的海陸差別

,這些氣團(tuán)還可劃分為一些亞類。第一講水文水資源基礎(chǔ)

22在北半球的主要氣團(tuán)有：①

北冰洋氣團(tuán)：形成于北極的北冰洋，空氣極寒且干燥。②

極地氣團(tuán)：形成于除北極的北冰洋以外的中、高緯度地區(qū)，比較寒冷，其中形成于大陸上的有極地

大陸氣團(tuán)、西伯利亞氣團(tuán)；形成于海洋上的有

極地海洋氣團(tuán)。第一講水文水資源基礎(chǔ)

23熱帶氣團(tuán)：形成于熱帶、副熱帶的暖氣團(tuán)。其中形成于大陸上的，稱為熱帶大陸氣團(tuán)；形成于

海洋上的稱為熱帶海洋氣團(tuán)。④

赤道氣團(tuán)：形成于赤道海洋上，既熱又很潮濕，有時難以將它和熱帶海洋氣團(tuán)相區(qū)別。第一講水文水資源基礎(chǔ)

24●

鋒

面

：溫度或密度差異很大的兩個氣團(tuán)相遇，接觸區(qū)形成一過渡帶，簡稱鋒面。鋒面是傾斜的，坡

度很小，

一般約為1/100,冷氣團(tuán)在下，暖氣團(tuán)

在上。鋒面的鉛直厚度約1公里，水平寬度在近

地面約數(shù)十公里，其高度可達(dá)400公里以上(延

伸到對流層頂),鋒的水平范圍可延伸數(shù)百公里

甚至數(shù)千公里。第一講水文水資源基礎(chǔ)

25暖氣團(tuán)鋒面鋒線冷氣團(tuán)地

面●

鋒

線：鋒面與地面交線稱為地面鋒線，也簡稱為鋒。第一講水文水資源基礎(chǔ)

26第一講水文水資源基礎(chǔ)水文氣象學(xué)將鋒面二側(cè)冷暖氣團(tuán)移動方向的不同，所形成的鋒面雨分成以下幾種類型：◆暖鋒雨暖

鋒

：

冷暖氣團(tuán)相遇時，暖氣團(tuán)較

強(qiáng)起主導(dǎo)作用，暖

氣團(tuán)推動鋒面向冷

氣團(tuán)一側(cè)移動。1005.0品暖氣團(tuán)冷氣團(tuán)暖鋒雨示意圖997.51000.0高

度

《27暖鋒雨的特點：雨區(qū)位于鋒線前方；降雨強(qiáng)度較小(鋒面坡度小，介于1/100~1/300,暖濕氣團(tuán)上升緩慢);云和降雨區(qū)面積較大。第一講水文水資源基礎(chǔ)

28

冷鋒雨：冷暖氣團(tuán)相遇時，冷氣團(tuán)較強(qiáng)起主導(dǎo)作用，冷氣團(tuán)推動鋒面向暖氣團(tuán)一側(cè)移動。

根據(jù)冷鋒推移速度的不同，又分為慢行冷

鋒和急行冷鋒兩種：第一講水文水資源基礎(chǔ)

29睪

緩

行冷鋒：冷鋒運移速度較慢米

緩行冷鋒雨特點：●云和雨區(qū)分布

及降雨強(qiáng)度與

暖鋒雨相仿；·

雨區(qū)位于鋒線

后

方

。第一講水文水資源基礎(chǔ)

緩行冷鋒雨示意圖30第一講水文水資源基礎(chǔ)米急行冷鋒：冷鋒運移速度較快，使得暖濕氣團(tuán)產(chǎn)生劇烈的上升運動，鋒面坡度較陡，介于1/40~1/80(41～820)。急行冷鋒雨特

點

：·

降雨在鋒線附近，

降雨強(qiáng)度大·

歷時短、雨區(qū)窄急行冷鋒雨示意圖31第一講水文水資源基礎(chǔ)準(zhǔn)靜止鋒：當(dāng)冷暖鋒面勢均力敵，則鋒面在一定地區(qū)來回擺動，稱為準(zhǔn)靜止鋒?；蛑敢苿雍芫徛蕼?zhǔn)靜

止?fàn)顟B(tài)的鋒。暖氣團(tuán)1000.0準(zhǔn)靜止鋒雨示意圖

3253400冷氣團(tuán)1000

800距離(km)NsCu600997.5準(zhǔn)靜止鋒雨的特點：降雨持續(xù)時間較長降雨強(qiáng)度比較小雨區(qū)比暖鋒雨更廣如江淮一帶6、7月的常出現(xiàn)的陰雨天氣即為典型的準(zhǔn)靜止鋒雨。第一講水文水資源基礎(chǔ)

33第一講水文水資源基礎(chǔ)

錮囚鋒：當(dāng)有三種冷暖性質(zhì)不同的氣團(tuán)(如暖氣團(tuán)、較冷氣團(tuán)、更冷氣團(tuán))相遇時，便會產(chǎn)生兩個鋒面，

此兩鋒面相遇并逐漸合并起來，原來暖氣團(tuán)被迫抬

離地面，錮囚在高空，這樣形成的鋒稱作錮囚鋒。(3)圖中：①—冷氣團(tuán)②—暖氣團(tuán)③—更冷氣團(tuán)錮囚鋒形成示意圖(1)34第一講水文水資源基礎(chǔ)4)

氣旋雨氣

旋

：北(南)半球，由于地球離心力、偏向力及摩擦力的共同作用下，大氣中水平氣流呈逆(順)時針旋

轉(zhuǎn)的大型渦旋。在同高度上，氣旋中心的氣壓比四周低，又稱低壓。小氣旋水平尺度為幾百公里，大的可達(dá)三四千公里，氣旋中，天氣常發(fā)生劇烈的變化，是人們最關(guān)心和最早研究的天氣系統(tǒng)。35第一講水文水資源基礎(chǔ)氣旋區(qū)氣流運動特點：在低氣壓中心區(qū)，氣流從四周向中心輻合，垂直方向上運動是上升的，即暖濕氣流輻合上升，在水平面上溫度和濕度變化很大，故常常有凝結(jié)

降水現(xiàn)象?？沙霈F(xiàn)大范圍降雨和大風(fēng)的天氣現(xiàn)象，

稱為氣旋雨36氣旋按其生成的地理位置不同，可分為熱帶氣

旋和溫帶氣旋●熱帶氣旋發(fā)生在熱帶海洋上強(qiáng)烈的氣旋性渦旋，即所謂的臺風(fēng)。風(fēng)的水平尺度約幾百公里至上千公里

,鉛直尺度可從地面直達(dá)平流層低層，是一種深

厚的天氣系統(tǒng)。臺風(fēng)中心氣壓很低，

一般在990~

870百帕(1hpa=1dyn/cm2)之間，中心附近地面最

大風(fēng)速一般為30～50米/秒，有時可超過80米/秒。第一講水文水資源基礎(chǔ)

37高壓脊低冷空氣暖空人588線98長江流域大洪水起因：①

與發(fā)生在1997.5～1998.5上世紀(jì)最強(qiáng)的厄爾尼諾現(xiàn)象有關(guān)；冷暖空氣頻繁交綏于長江流域，造成二度梅雨(6.11～7.3和7.16

~31)第一講

水

文

水資

源

基

礎(chǔ)

1998年長江流域降雨天氣圖38第一講水文水資源基礎(chǔ)熱帶氣旋的危害：強(qiáng)風(fēng)引起的巨大海浪，可對海洋船舶造成很大破壞；當(dāng)臺風(fēng)移近海岸時，狂風(fēng)可引起大范圍巨大

的海潮(風(fēng)暴潮)。臺風(fēng)中心經(jīng)過的地區(qū)常有大暴

雨或特大暴雨，日雨量可高達(dá)1000毫米以上，造成大范圍洪澇。它是重要天氣系統(tǒng)之一，一些河流特大洪水均與熱帶氣旋有關(guān)。1983年9月6日第9號臺風(fēng)的彩色增強(qiáng)顯示衛(wèi)星云圖

39風(fēng)速平均風(fēng)力分

類10.8～17.1m/s6

～

8

級熱帶低氣壓17.2～

32.7m/s8

～

9

級熱帶風(fēng)暴10～

11級強(qiáng)熱帶風(fēng)暴>32.7m/s>12級臺風(fēng)按熱帶氣旋地面中心附近風(fēng)速大小，可分為：第一講水文水資源基礎(chǔ)

(按中國氣象部門規(guī)定分類)40●

溫帶氣旋雨(鋒面氣旋)鋒面氣旋是由鋒面的波動產(chǎn)生的，多發(fā)生

于溫帶的極地氣團(tuán)和熱帶氣團(tuán)的交界面之上，

這種波動也稱氣旋波。溫帶地區(qū)的降水大部分

同鋒面氣旋有關(guān)，氣旋活動的頻次、強(qiáng)弱對人

類最密集的溫帶地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會活動有重要

的影響，因此它是最受重視的天氣系統(tǒng)之一。第一講水文水資源基礎(chǔ)

41溫帶氣旋的特點：溫帶氣旋主要出現(xiàn)在中、高緯度地區(qū)。溫帶氣旋范圍大，風(fēng)區(qū)長，在海上形成大風(fēng)、

降水和雷暴等危險天氣和巨浪，在冬季有時

也能引導(dǎo)冷空氣南下，形成寒潮天氣。第一講水文水資源基礎(chǔ)

42影響中國近海的溫帶氣旋(主要發(fā)生在兩個地區(qū)):①從中國長江中下游到日本南部海上，命名為

江淮氣旋和東海氣旋②從蒙古中部到中國東北的大興安嶺東側(cè)，命

名為蒙古氣旋和黃河氣旋第一講水文水資源基礎(chǔ)

431)暴雨(>50mm/24h)2)大雨：25~50mm/24h3)中雨：10~25

mm/24h4)小雨：<10mm/24h按降雨強(qiáng)度大小，降雨可分為暴雨、大雨、中雨、小雨四

種：暴雨：50~100大暴雨：100~200特大暴雨：>200第一講水文水資源基礎(chǔ)

44第一講水文水資源基礎(chǔ)觀測降雨量的常用儀器有◆雨量器◆自記雨量計1、雨量器①承雨器；

②漏斗；③儲水瓶；

④雨量杯20c雨量囂器境場圖

45承雨器小漏斗自記筆虹吸式自記雨量計構(gòu)造第一講水文水資源基礎(chǔ)2、自記雨量計：虹吸式/翻斗式虹吸式自計雨量計構(gòu)造圖46虹吸式自計雨量計圖點

降水

量

：由于雨量觀測站觀測到的降雨量僅代表其周圍小范圍內(nèi)的降水量，故稱為點降水量。第一講水文水資源基礎(chǔ)

47點降雨特性可用以下幾個特征值描述：①

降雨量為一定時段內(nèi)降落到地面上的總雨量(mm)一次降雨所經(jīng)歷的時間(天或小時);為單位時間內(nèi)的降雨量(mm/min

或mm/h);第一講水文水資源基礎(chǔ)

48指降雨籠罩的水平面上的面積，其反映雨區(qū)的大??；⑤降雨中心指降雨面積上降雨量最為集中且范圍較小的局部地(區(qū))點。第一講水文水資源基礎(chǔ)

49降雨量過程線圖3020100

126

91011

12時

間(

h

)降雨量在時間上的變化特性的圖形表示：①降雨量過程線：☆降雨量過程線/降雨強(qiáng)度過程線注：其縱坐標(biāo)為時段內(nèi)降雨量(即為降雨強(qiáng)度)

,橫坐標(biāo)為時序，通常以直方圖或曲線表示。第一講水文水資源基礎(chǔ)

雨

強(qiáng)

(mm/h)4050累

積

雨

量

(

m

m14013090807060504030201002累積降雨量曲線圖214

5

6

7

8

9

10

121314

時

間

t(

h

)302010O降

雨

強(qiáng)

度

(

m

m

/

h圖

2

-

1

3某站一次降雨過程1—

時

段

平

均

雨

強(qiáng)

過

程

線

；

2

—

累

積

雨

量

過

程

線注：其橫坐標(biāo)為時序；縱坐標(biāo)為降雨開始到各時段的降雨量的累積值。第一講水文水資源基礎(chǔ)

51降雨強(qiáng)度過程線降水強(qiáng)度

-

歷時曲線歷時(h)上包線歷時(h)說

明

：根據(jù)一場降雨的降雨強(qiáng)度過程線，統(tǒng)計其不同歷時內(nèi)最大平均降雨強(qiáng)度，以其為縱坐標(biāo)，

以

歷時為橫坐標(biāo)，由大至小繪成的變化曲線。它的變化規(guī)律是雨強(qiáng)與歷時長短成反比。52第一講水文水資源基礎(chǔ)

降水強(qiáng)度~歷時曲線圖雨強(qiáng)(mm/h)雨強(qiáng)(mm/h)兩強(qiáng)(mm/h)●

面平均降水量實際生產(chǎn)上水文工作多以流域作為研究對象，面降雨量多指流域平均雨量，通常稱為面

平均雨量。一般由已知的各點雨量來推求面雨

量。第一講水文水資源基礎(chǔ)

53我國多年平均年降水量：648

mm全球陸面平均降水量：800

mm亞洲：

740

mm第一講水文水資源基礎(chǔ)

(6)中國降雨特性mm8

007006005004003002

00100800740648世界亞洲

中國54分

區(qū)年降水(mm)分

布

地

區(qū)1)十分濕潤帶>1600mm東南沿海，云南西南部，廣西南部，

西藏東南角，湖南、江西、四川山地2)濕潤帶800～~1600mm長江中下游地區(qū)，云貴川和廣西大部

分地區(qū)3)半濕潤帶400~800mm華北平原，東北大部分，山西、陜西

大部及甘肅東南部，四川西北，西藏

東部4)半干旱帶200~400mm內(nèi)蒙，寧夏，甘肅，新疆西北部5)干旱帶<200mm內(nèi)蒙、寧夏、甘肅沙漠區(qū)，青海、新

疆的盆地第一講水文水資源基礎(chǔ)

按年降水量多少劃分為五個降水量帶：55十分濕潤帶

1600-20002.55204080120160200300(cm)半干旱帶

200-400半濕潤帶400-800

第一講水文水資源基礎(chǔ)

干

旱

帶<200中國年降水量圖1200-1600800-1200濕潤帶56全年降水主要在夏半年，由于季風(fēng)的進(jìn)退影響，導(dǎo)致雨季的遲早及歷時的長短在地區(qū)上有所

不

同

。長江以南：雨季在3~6月或4~7月華北與東北地區(qū)：雨季為6~9月(大部分集中在7、8兩個月)西南地區(qū)：雨季在5~10月(11~4月為旱季)新疆西部地區(qū)：終年降水量不大，但四季較

均勻第一講水文水資源基礎(chǔ)

57我國年降水量年際變化很大，且有連續(xù)多年雨量偏多或連續(xù)多年雨量偏少的現(xiàn)象。年降水量

越少的地區(qū)，其年際之間的變化越大。*降水的年際變化可用各地歷年最大年降水量(Pmax)與最小年降水量(Pmax)之比值

K來表示：第一講水文水資源基礎(chǔ)

58●南方多雨地區(qū)：K=1.5-3.0說明年際間降雨相對均勻；●北方少雨地區(qū)：K=3.0-6.0

說明豐枯變化較大；●西北地區(qū)：K>8.0說明豐枯變化很大。●

北京地區(qū)：1959年P(guān)=1405mm,1869

年P(guān)=242mmK=1405/242=5.8第一講水文水資源基礎(chǔ)

59暴

雨：指在短時期出現(xiàn)的大量降水，大暴雨往往形成

大洪水。特大暴雨是一種災(zāi)害性天氣，往往造成洪

澇災(zāi)害和嚴(yán)重的水土流失，導(dǎo)致工程失事、堤防潰

決和農(nóng)作物被淹等重大的突發(fā)事故，另一方面，適

度暴雨則是水資源的重要來源，可用來興利。第一講水文水資源基礎(chǔ)

60中國規(guī)定的暴雨量級：暴

雨

：

50~100mm大暴雨：100~200mm特大暴雨：>200mm我國西部為暴雨低值區(qū)，東南沿海及海南島為暴雨高值區(qū)，海河、黃河、淮河

及長江的下游均為大暴雨區(qū)。第一講水文水資源基礎(chǔ)

61中國大陸上暴雨主要集中在三個時期：·

4-6月：東南季風(fēng)登陸，大暴雨主要出現(xiàn)在長江以南地區(qū)，是華南地區(qū)汛前暴雨和江南梅雨期

暴雨出現(xiàn)的季節(jié)；·6-7月：季風(fēng)南移，暴雨區(qū)主要發(fā)生在江淮流域,是長江中下游的梅雨期；·7-8月：由于西南與東南季風(fēng)盛行，暴雨區(qū)主要發(fā)生在華北、川西、東南沿海多熱帶氣旋暴雨。第一講水文水資源基礎(chǔ)

62水汽從水面、冰面或其他含水物質(zhì)表面逸出的過程。它屬于水由液態(tài)或固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的相變

過程。水汽分子的不規(guī)則運動，會使一部分逸出

去的水分子又回到水(或冰)面，因此蒸發(fā)量就

是從水(或冰)面飛出的水汽分子通量與回到水

(或冰)面的水汽分子通量的差值。蒸發(fā)是氣象要素之一。在自然界中，蒸發(fā)是海洋和陸地水分進(jìn)入大氣的唯一途徑，是地

球水文循環(huán)的主要環(huán)節(jié)之一。第一講水文水資源基礎(chǔ)

6388蒸散發(fā)水文學(xué)中指自然界水面蒸發(fā)、土壤表面蒸發(fā)和植物散發(fā)的總稱。88

蒸發(fā)水面與土壤表面的水變成水汽的過程。88植物蒸散(蒸騰)在植物生長期，水分從植物葉面和技干逸入大氣的過程。第一講水文水資源基礎(chǔ)

64水面蒸發(fā)是在水分充分供給條件下的蒸發(fā)現(xiàn)象。用以反映當(dāng)?shù)卣舭l(fā)能力的一個指標(biāo)。蒸發(fā)量的大小可用以下特征量表示：

蒸發(fā)量：某個時段內(nèi)單位面積蒸發(fā)的水量。(單位：cm3/cm2=cm

或

mm)

蒸發(fā)率/蒸發(fā)強(qiáng)度：

指單位時間內(nèi)的蒸發(fā)量。(單位：mm/day,mm/min)第一講水文水資源基礎(chǔ)

65

水汽飽和水壓差：②水面溫度T:

③風(fēng)速：湍流：第一講水文水資源基礎(chǔ)

66土壤蒸發(fā)：土壤中的水分通過空隙上升和汽化以水汽形式從土壤表面進(jìn)入大氣的過程。土壤蒸發(fā)過程要比水面蒸發(fā)復(fù)雜，除影響水面蒸發(fā)的幾種因素(氣溫、水面溫度、飽和差及

風(fēng)速)外，還與土壤性質(zhì)(結(jié)構(gòu)、色澤等)、土壤

中水分含量、地下水埋深、土壤表面特征和地形

等因素有關(guān)。第一講水文水資源基礎(chǔ)

67葉面和技干逸入大氣的過程。植物散發(fā)是一物理～生物的過程，水分從葉面氣孔

中擴(kuò)散出去的量可受氣孔開

閉程度而受到調(diào)節(jié)。在水文

學(xué)中認(rèn)為水面蒸發(fā)、土壤蒸

發(fā)與植物散發(fā)是不可分割的，

故統(tǒng)稱為陸面蒸發(fā)。H?OH?OH?O

氣孔H?O導(dǎo)管根毛土壤下表皮層

保衛(wèi)細(xì)胞表示水的移動方向植物散發(fā)示意圖(3)植物散發(fā)(蒸騰)植

物

散

發(fā)

(

蒸

騰

)

:

在植物生長期，水分從植物第一講水文水資源基礎(chǔ)

H?O68(4)流域總蒸發(fā)量流域總蒸發(fā)包括：流域內(nèi)的水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)、植物散發(fā)的總稱。又稱流域蒸散發(fā)。在水文學(xué)

中，通常指這些蒸發(fā)量的總和。第一講水文水資源基礎(chǔ)

69年蒸發(fā)量的地區(qū)分布：1)水面蒸發(fā)的地區(qū)分布特點：③低溫濕潤地區(qū)水面蒸發(fā)量小，高溫干燥地

區(qū)水面蒸發(fā)量大；③蒸發(fā)低值區(qū)一般多在山區(qū)，而高值區(qū)多在

平原區(qū)和高原地區(qū)。第一講水文水資源基礎(chǔ)

70中國多年平均水面蒸發(fā)量最低值=400mm,最高值=2600mm,相差懸殊，可分為幾個區(qū)：①年蒸發(fā)量在800mm

以下的低值區(qū)：一東北地區(qū)(除平原區(qū)南部)一中國的中部，包括湖南、湖北西部，貴州、云南北部，四川大部，甘肅、青海東南部和陜西南

部山區(qū)等；第一講水文水資源基礎(chǔ)

71

年蒸發(fā)量大于1200mm

的高值區(qū)：西北高原、盆地；青藏高原；華北東北平原；

南部沿海；云南等；

年蒸發(fā)量在800～1200mm的中間地帶區(qū)：分布很廣，如東北平原大部，海灤河流域的

山區(qū)、海河平原北部，華北平原南部，長江

流域的大部分地區(qū)等。第一講水文水資源基礎(chǔ)

72第一講水文水資源基礎(chǔ)中國年水面蒸發(fā)量圖600-800≥20001600-2000說明：該分布圖由

E601轉(zhuǎn)換求到的多年平均水面蒸發(fā)南海請路800-1000600-8001200-14001000-12Q01400-1600陸面蒸發(fā)的地區(qū)分布：陸面蒸發(fā)量的地區(qū)分布與降水、徑流的地區(qū)分布有密切關(guān)系，呈東南向西北有明顯遞減趨勢

。說明中國的供水條件是陸面蒸發(fā)的主要制約因

素。有一條300mm

的(陸面)蒸發(fā)量等值線自東北向西南貫穿我國大陸，大體上將中國陸地的

蒸發(fā)量分布情況分為二個區(qū)：第一講水文水資源基礎(chǔ)

此線以西大部分屬于干旱和半干旱地區(qū)：雨量少、溫度低、屬中國陸面蒸發(fā)量的低值

區(qū)

。此線以東屬濕潤與半濕潤地區(qū)：南方濕潤地區(qū)雨量大，蒸發(fā)能力達(dá)充分發(fā)揮(即充分條件下蒸發(fā)),為中國陸面蒸發(fā)量

的高值區(qū)。第一講水文水資源基礎(chǔ)

塔里木盆地、柴塔木盆地：<25mm陸面蒸發(fā)量的低值區(qū)300mm陸面蒸發(fā)量的高值區(qū)海南島東部>1000

mm76第一

講

水

文

水

資

源

基

礎(chǔ)

●

年蒸發(fā)量的年內(nèi)變化年內(nèi)蒸發(fā)量變化主要受溫度、濕度和季節(jié)變化的影響，因此有：③一般南方變化小，北方大；山區(qū)變化小，平

原區(qū)變化大；低緯度地區(qū)年內(nèi)分配較均勻而高緯

度地區(qū)年內(nèi)分配非常集中。③夏季太陽輻射較強(qiáng)故蒸發(fā)增強(qiáng)，冬季由于氣

溫低蒸發(fā)小。全年月的最小蒸發(fā)量一般出現(xiàn)在12

月及1月。第一講水文水資源基礎(chǔ)

77三、土壤水、入滲及地下水·

土壤水·

入

滲·

地下水第一講水文水資源基礎(chǔ)

783.1

土壤水存在于非飽和帶土壤孔隙中和為土壤顆粒所

吸附水分。它具有三態(tài)：液態(tài)水、固態(tài)水及汽態(tài)

水。土壤水是土壤一土粒、水、氣三相系統(tǒng)的

一個組成部分。在水文學(xué)中指地表土層中的水，

廣義的土層指整個包氣帶。土壤水分的增長、消

退及動態(tài)變化同降水、蒸散發(fā)、地下水和徑流有

密切關(guān)系。第一講水文水資源基礎(chǔ)

793.1.1土壤水的不同形式土壤固體顆粒同水分子經(jīng)常處于相互作用之中，作用于土壤水的主要的力有分子力、毛

細(xì)管引力和重力。它們決定了土壤水的存在形

式和運動。土壤水通常以下列幾種形式存在于

土壤中

：第一講水文水資源基礎(chǔ)

80①吸濕水(強(qiáng)結(jié)合水/吸著水)※土壤顆粒表面的分子對水分子具有很強(qiáng)的吸引力(稱分子力),故土壤顆粒表面能吸附大氣中

的水分子，則稱這部分水為吸濕水。第一講水文水資源基礎(chǔ)

81吸濕水的特點：?土粒表面對它的吸力很大，緊貼土粒的第一層

水分子受的吸力約1萬個大氣壓(1大氣壓=

1.01×10?N/m2=1.03kg/cm2)。吸濕水具有固態(tài)

水的性質(zhì)(p=1.2~2.4),因此吸濕水不能自由移

動。?只有在高溫(105～110℃)條件下可轉(zhuǎn)變成

汽態(tài)散失，故吸濕水不能被植物所利用。第一講水文水資源基礎(chǔ)

82第一講水文水資源基礎(chǔ)②薄膜水(弱結(jié)合水)指土粒表面吸濕水達(dá)到最大量后，土顆粒剩余的分子力還能吸附水分，在吸濕水外表形成的膜狀

液態(tài)水。薄膜水土壤顆粒土壤顆

粒吸濕水83薄膜水的特點：主要受分子吸力作用(為31～6.25大氣壓),與液態(tài)水的性質(zhì)基本相似，在吸力作

用下能以濕潤的方式，從水膜厚處向水膜薄

處緩慢移動，或從土壤濕潤的地方向干燥的

地方運移，屬于非飽和土壤水運動研究的范

疇。第一講水文水資源基礎(chǔ)

84

毛管水/毛細(xì)水指依靠土壤中毛細(xì)管(一般指d<1mm

的空隙稱毛細(xì)管)的吸引力(毛管力，d=0.03~0.0006mm時，

毛管力最為明顯)而被保持在土壤孔隙中的水分。

所受的吸力為6.25～0.08大氣壓。毛管水按其是否與地下水潛水面有聯(lián)系又分為：●毛管上升水/毛管支持水●

毛管懸著水第一講水文水資源基礎(chǔ)

85

重力水：是受重力作用而運動的那一部分水分，具有一般液態(tài)水性質(zhì)，如可以在重力作用下產(chǎn)生水

流運動，能傳遞壓力等，因此，重力水不易保

持在土壤上層，是形成地下水的重要來源。第一講水文水資源基礎(chǔ)

86土壤水分常數(shù)是表征土壤水分形態(tài)和運動特性發(fā)生明顯變化的特征值。不同形態(tài)水分的

存在反映土壤不同的持水量級，這種關(guān)系通常

用一些土壤含水量的特征數(shù)值來表示。主要的

水分常數(shù)有：第一講水文水資源基礎(chǔ)

87(1)最大吸濕量(吸濕系數(shù))土壤吸濕水達(dá)到最大值時的土壤含水量，指在飽和空氣條件下土壤顆粒所能吸附的大氣中最

大水汽量，它反映了土壤吸附氣態(tài)水的能力。

最大分子持水量土壤顆粒的分子力所能吸附或結(jié)合的水分的最大值稱作最大分子持水量，此時薄膜水厚度達(dá)

到最大值。第一講水文水資源基礎(chǔ)

88(3)凋萎含水量(凋萎系數(shù))當(dāng)土壤水分減少到一定量后致使植物根系無法從土壤中吸收水分，開始枯死時的相應(yīng)最大土

壤含水量稱作凋萎含水量。第一講水文水資源基礎(chǔ)

89(4)田間持水量指土壤中所能保持的毛細(xì)管懸著水的最大量。當(dāng)土壤含水量超過毛細(xì)管懸著水的最大量即田間

持水量時，超過的部分不能為毛細(xì)管力所維持，則表現(xiàn)為自由重力水。田間持水量是土壤水分運

動性發(fā)生明顯變化的重要標(biāo)志，是劃分土壤持水

與下滲的重要參數(shù)，對水文學(xué)具重要意義。水文

學(xué)中田間持水量常以

θf。表示(相應(yīng)的土壤吸力

為1/3大氣壓=0.34kg/cm2)。第一講水文水資源基礎(chǔ)

90

飽和含水量/全蓄含水量θ。土壤中全部孔隙全被水所充滿時的含水量稱為飽和含水量。第一講水文水資源基礎(chǔ)

913.2入滲3.21入滲的物理過程入滲一般是指大氣降水或灌溉水通過土壤表面進(jìn)入土壤從而改變土壤內(nèi)水分狀況的過程。它是水在分子力、毛細(xì)管引力和重力的綜合作用下在土壤中發(fā)生的物理過程，是徑流形

成過程的重要環(huán)節(jié)之一。包括三個階段：滲潤階段滲漏階段滲透階段第一講水文水資源基礎(chǔ)

92指入滲開始到某一指定時刻滲入到土

壤中的累積水量(單位：mm)。

用下滲量

累積曲線表示下滲量

隨時程的增長過程。(1)下滲量定量分析可用三種特征值來描述①入滲總量F時間

(min)圖

1

下滲曲線(I)及下滲量累積曲線(Ⅱ)(太原市近郊黃土橋地，1958年10月11日)第一講水文水資源基礎(chǔ)

下滲率(cmmin?

1)93指單位時間內(nèi)單位面積上滲入土壤中的水量(單位：mm/h

或

mm/min)。

在某時刻

t

的入滲率應(yīng)為入滲累計量F

對時間

的變化率：dF時間

(min)圖

1

下滲曲線(I)

及下滲量累積曲線(Ⅱ)(太原市近郊黃土橋地，1958年10月11日)第一講水文水資源基礎(chǔ)

下滲率(cm

min?

1)94第一講水文水資源基礎(chǔ)③

土壤入滲能力/容量/性能

fp在充分供水和一定土壤類型、一定土壤濕度條件下的最大下滲率稱為下滲能力(單位：

mm/h)。通常用下滲能力曲線來表示下滲率隨時程的變化過程，簡稱入滲能力曲線。下滲能力隨時程而遞減，初期

fp很大，后期逐漸變小，最后趨于穩(wěn)定：f→f=const.f.稱為穩(wěn)定下滲率(滲透能力)953.3地下水存在于地表以下巖土的孔隙、裂隙和洞穴中的水統(tǒng)稱為地下水。地表以下含水的巖土可分兩

個帶。上部為包氣帶(非飽和帶),該帶巖土的

空隙中除水以外還包含空氣。下部為飽水帶(飽

和帶),巖土的空隙被水充滿，其分界為地下水

潛水面。水文學(xué)中把地下水潛水面以下飽和帶中的水稱作地下水。第一講水文水資源基礎(chǔ)

96第一講水文水資源基礎(chǔ)3.3.1

地下水分類根據(jù)埋存條件，地下水又可以分為以下二類：1、潛水潛水是指埋存于地表以下，第一個連續(xù)穩(wěn)

定的隔水層以上具有自由水面的重力水。它主GroundwaterWaterTablespring潛水要的補(bǔ)給來源是降水和地表

水的滲入。第一個隔水層971)它具有自由水面(潛水面)通過包氣帶與大氣相通，因此潛水可以直接受到降水和地表水的補(bǔ)給，另一方面也可以通過蒸發(fā)、植物散發(fā)方式從包氣帶垂向向大氣排泄。

潛

水

示

意

圖1

基巖隔水層

2

砂礫含水層

3

砂含水層4

弱透水層

5沼澤化或鹽漬化地段

6

潛

水位

7

潛水流向

8下降泉

9

蒸發(fā)排泄10

降水補(bǔ)給潛水示意圖第一講水文水資源基礎(chǔ)

98中排泄于地表成泉，稱作下降泉。潛水流還可分別

泄流進(jìn)入河、湖

或海中

。2)潛水大致沿潛水位較高處向水位較低處流動，由于地形切割或巖性變化，潛水流可集潛

水

示

意

圖1

基巖隔水層

2

砂礫含水層

3

砂含水層4

弱透水層

5沼澤化或鹽漬化地段

6

潛水位

7

潛水流向

8

下降泉

9

蒸發(fā)排泄10降水補(bǔ)給潛水示意圖第

一

講

水

文

水

資

源

基

礎(chǔ)田

2□8510U549t9963GroundwaterWellspring承壓水頭線承壓水Aquifer2、承壓水承壓水是充滿于上下兩個隔水層之間的含水層中的地下水，它承受一定的壓力，當(dāng)鉆孔打穿

上覆隔水層時，水能從鉆孔內(nèi)上升到一定的高度。第一講水文水

資源基礎(chǔ)上隔水層下隔水層100具有承壓性質(zhì)，含水層可明顯地分為補(bǔ)給區(qū)、承壓區(qū)及排泄區(qū)三個部分。a

.

補(bǔ)給區(qū)：

補(bǔ)給區(qū)的上部沒有隔水層，該區(qū)地下水具有自由水面，實際上是潛水，它直

接接受降水及地表水的補(bǔ)給。第一講水文水資源基礎(chǔ)

101b.

承

壓

區(qū)：

系指隔水頂板以下，被水充滿的

含水層。其主要特征是：①承受靜水壓力具有壓力水頭；②由于承壓區(qū)與補(bǔ)給區(qū)在地域上不一致，故

其性質(zhì)受當(dāng)?shù)貧庀笏囊蛩赜绊戄^小，參與水

文循環(huán)遠(yuǎn)不如潛水積極，因此水量不易補(bǔ)充恢

復(fù)。C

.排泄區(qū)：

系指承壓水流出地表或流向潛水的地段。承壓水常以地表水、潛水、泉水的

形式排出。第一講水文水資源基礎(chǔ)

102第一講水文水資源基礎(chǔ)補(bǔ)給區(qū)

承壓區(qū)

泄

水河水位承壓水含水層的補(bǔ)給與排泄示意圖回水點103四、河川徑流●流域與水系·

河川徑流的形成及徑流的度量●河川徑流的動態(tài)變化第一講水文水資源基礎(chǔ)

1044.1

流域與河系4.1.1

流域及流域的主要特征★

流域的定義河流某斷面以上，匯集地表水和地下水的區(qū)域(分別稱做地面集水區(qū)和地下集水區(qū))統(tǒng)稱做

河流在該斷面以上的流域。第一講水文水資源基礎(chǔ)

105第一講水文水資源基礎(chǔ)★

流域的主要特征：(1)流域的幾何特征①

流域面積A

,單位km2指分水線所劃定的范圍在水平面上投影的面積。②

流域長度L

,單位km指流域的軸長，可用作圖法求到，見右示意圖。

流域平均寬度B:kmB=A/L

流域的形狀系數(shù)KK=B/L=A/L2(2)流域的自然地理特征①地理位置以地理的經(jīng)度和緯度來表示。②

氣候條件以各種的氣象因子來描述。第一講水文水資源基礎(chǔ)

107

流域的土壤巖石性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造反映了流域下墊面的特征，影響到降水入滲的多小，土壤的蓄水性及地下水運動等。

流域地形特征◆可用流域地形圖表征；

可用流域平均高程、平均坡度S

表征。第一講水文水資源基礎(chǔ)

108⑤

流

域

的

植被

率

和

湖

沼

率植被率Pp=Ap/A湖泊率Pz=A/A沼澤率PM=AM/A式中，Pp

、P

、PM～

分別為流域內(nèi)的植被、湖泊和沼澤面積；P～

流域總面積。降

雨

截

留

量

徑流R衛(wèi)

衛(wèi)

,

=第

一

講水文水資源基礎(chǔ)1094.1.2

河系的特征(1)概述：地表水在重力作用下，沿陸地的凹地流動，按其大小可分為江、河、溪和溝，這些統(tǒng)稱為河流，而流域中河流(包括干流、支流)和流域內(nèi)的湖泊、沼澤或地下暗河彼此連接組成一個龐大的系統(tǒng)，稱水系，又稱河系或河網(wǎng)。河系匯聚全流域的地表和地下水，最終注入海洋、湖泊或消失于荒原。水系的名稱通常以它的干

流或以注入的湖泊、海洋命名，如長江水系、太湖

水系、太平洋水系等。第一講水文水資源基礎(chǔ)

110河流按不同的級別劃分為：Ω

干

流

：河系中取長度最大或水量最多的河流為干流。支流：匯入干流的河流均稱為一級支流，而匯入一級支流的河流則稱為二級支流，以此類推。依據(jù)水流的流動方向從上至下分為五段：河源

上游

中游

下游

河

口第一講水文水資源基礎(chǔ)

111尼羅河亞馬孫河長

江6650

km6437

km6380

km①河流長度L:指河源到河口的軸線長度。第一講水文水資源基礎(chǔ)

112

流域河網(wǎng)密度D:定義為單位流域面積內(nèi)的河流總長度，反映了流域?qū)搅鞯恼{(diào)節(jié)能力，計算公式為：_

(1/km)2式中，

A～流域面積(km2)第一講水文水資源基礎(chǔ)

113

河流的彎曲系數(shù)φφ=L/

>I式中，L～河流的實際長度(km);1~河流二端間的直線距離(km)彎曲系數(shù)φ越大，對洪水宣泄越不利。第

一

講

水

文

水

資

源

基

礎(chǔ)

114

河流的落差和比降◆落差：

河源與河口的垂直高差稱為河流的落差。落差大表明河流水能資源豐富?！艉拥辣冉担郝洳钆c河長的比值稱為河流的比降。比降越大河道匯流越快。第一講水文水資源基礎(chǔ)

1154.2徑流的形成和徑流的度量徑

流

：①指降落在流域表面的降水，沿流域地表

和地下二個途徑流入河系，再流出流域出口斷面的水流，這樣的物理過程稱作徑流形成過程。②有時也指它的量，即在一定時段內(nèi)通過

某一河流斷面的水量，稱徑流量。第一講水文水資源基礎(chǔ)

1164.2.1

徑流形成過程可概化為二個過程：(1)產(chǎn)流過程或稱為流域蓄滲過程流域蓄滲指降雨的雨水耗于植物截留、下滲和填洼等綜合過程。降雨形成地面徑流之前，

在流域中會被以上幾個方面所消耗，不參與徑

流的形成：第一講水文水資源基礎(chǔ)

117a.

植物截留量

I降雨被植物莖葉攔截的現(xiàn)象稱截留，

Ap↑→Is↑b.土壤蓄水量

S指降雨入滲過程中被土壤吸附存儲于土壤孔隙中的水量。第一講水文水資源基礎(chǔ)

118c.填洼量

V水分停蓄在地面洼陷處(水庫、湖、塘等),

稱填洼。d.

雨間蒸散發(fā)量

E以上各種量不參與徑流的形成，統(tǒng)稱為：雨量的損失量或地面滯留量。第一講水文水資源基礎(chǔ)

119降雨形成的徑流量/凈雨量徑流量(凈雨量)=降雨量-損失量凈雨量包括二個方面：

地

面

徑

流

R

地下徑流R第

一

講

水

文

水

資

源

基

礎(chǔ)

120a.

地面徑流R

包括：●坡面漫流

R指沿流域坡地成片連續(xù)流動的水流?！?/p>

壤中徑流/表層流

Rin指下滲的雨水，

一部分滯蓄在土壤中；

一部分繼續(xù)向下運行，遇到相對不透水層時，形

成沿不透水層面的表層流。第一講水文水資源基礎(chǔ)

121b.地下徑流

R包括：5當(dāng)下滲水流到達(dá)地下水面后，則形成地下

徑流它包括：·

淺層地下徑流

指潛水面以下和第一個不透水層以上的含水層中的水流，亦稱作無壓地下水。第一講水文水資源基礎(chǔ)

122.深層地下徑流

指第一不透水層以下的深含水層中的水流，亦稱作有壓地下水或承壓水。以上