1、Principles of Hydrology and Hydrological Survey,水文學(xué)原理與測驗(yàn) 學(xué)時(shí) 40(24+4+4+6+2) 任課老師：易珍蓮 E-mail:,教學(xué)計(jì)劃與課時(shí)安排,第一章 緒論（2學(xué)時(shí)） 第二章 水文循環(huán)與徑流形成（8學(xué)時(shí)+2+2+2） 第三章 水文信息采集與處理（4學(xué)時(shí)+2+2+2） 第四章 流域產(chǎn)匯流計(jì)算（4學(xué)時(shí)+2） 第五章 水文統(tǒng)計(jì)(2學(xué)時(shí)+2） 第六章 年徑流分析與計(jì)算（4學(xué)時(shí)） 總復(fù)習(xí)(2學(xué)時(shí)),主要參考書：,1、葉守澤等 工程水文學(xué) 中國水利電力出版社。 2、胡方榮等 水文學(xué)原理 水利電力出版社 3、水文學(xué)與水資源概論 4、水文學(xué)原理（芮孝

2、芳）,第一章 緒論(introduction),本章內(nèi)容主要涉及：水文學(xué)與工程水文的基本概念、主要內(nèi)容及作用，水文學(xué)變化基本規(guī)律及基本研究方法。(水文學(xué)主要研究方法，內(nèi)容，意義）,第二章 水文循環(huán)與徑流形成（water cycle and runoff formation),本章的內(nèi)容主要涉及：自然界水文循環(huán)及水資源；河流與流域及其對水文變化的影響；降水成因、分類與降水量計(jì)算方法；蒸發(fā)分類與日蒸發(fā)量；下滲物理過程與下滲量分析；徑流及其形成的基本概念與定量描述方法；流域水量平衡原理與計(jì)算。,第三章 水文信息的采集與處理(hydrological data collection and proce

3、ssing),本章內(nèi)容主要涉及：水文測站的設(shè)立、水文站網(wǎng)的布設(shè)、水位的測驗(yàn)方法、日平均水位的計(jì)算、流速的測驗(yàn)方法、斷面面積的測量和計(jì)算、斷面流量和流速的計(jì)算、流量資料的整理、泥沙的測驗(yàn)方法、懸移質(zhì)含沙量和輸沙率的計(jì)算、水質(zhì)監(jiān)測的方法、水文調(diào)查的方法、水文資料的收集等。（本次課程主要掌握水位和流量測量和計(jì)算方法）,第四章 流域產(chǎn)匯流計(jì)算,本章內(nèi)容主要涉及：流域產(chǎn)匯流計(jì)算基本資料的整理與分析；前期流域蓄水量及前期影響雨量的計(jì)算；降雨徑流相關(guān)圖法推求凈雨； 初損后損法計(jì)算地面凈雨過程；流域匯流分析；單位線法推求流域出口洪水過程；瞬時(shí)單位線法推求流域出口洪水過程；綜合單位線法計(jì)算流域出口洪水過程。,第

4、五章 水文統(tǒng)計(jì)(hydrological statistics),本章內(nèi)容主要涉及：概率、頻率計(jì)算，概率加法，概率乘法；隨機(jī)變量及其統(tǒng)計(jì)參數(shù)的計(jì)算；理論頻率曲線（正態(tài)分布，皮爾遜III型分布等）、經(jīng)驗(yàn)頻率曲線的確定；頻率曲線參數(shù)的初估方法（矩法，權(quán)函數(shù)法，三點(diǎn)法等）；水文頻率計(jì)算的適線法；相關(guān)系數(shù)、回歸系數(shù)、復(fù)相關(guān)系數(shù)、均方誤的計(jì)算； 兩變量直線相關(guān)（直線回歸）、曲線相關(guān)的分析方法；復(fù)相關(guān)（多元回歸）分析法。,第六章 年徑流分析與計(jì)算,本章內(nèi)容主要涉及：年徑流資料審查；年徑流量的頻率分析計(jì)算；年徑流量的相關(guān)分析及插補(bǔ)延長；設(shè)計(jì)年徑流量的推求；設(shè)計(jì)年徑流的年內(nèi)分配；無資料地區(qū)設(shè)計(jì)年徑流量及其年內(nèi)

5、分配的推求；枯水流量分析計(jì)算。,第一章 緒論,第一節(jié) 水文學(xué)的主要任務(wù)和內(nèi)容 第二節(jié) 水文現(xiàn)象的基本規(guī)律和研究方法,第一節(jié) 世界上的水分布,1、地球上各種水體的數(shù)量與分布 地球上的水包括地表水、地下水、大氣水和生物水等四部分 地球上水的總量為13.86億km3,其中海洋約占總量的96.54%，淡水僅占2.53%，而淡水中，68.7%以冰雪形式儲存于兩極和高山冰川中，30%賦存于地下。,水體更新的時(shí)間： tr=s/q s-水體儲量 q-流量,地球上各種水體分布圖,2、水資源：地球表層可供人類利用的水。水資源包括水量、水質(zhì)、水能資源和水域。對人類最為實(shí)用的水資源是陸地上每年可以更新的降水量、江河流

6、水量和淺層地下淡水的來源。 全球陸地上多年平均年降水量為800mm，中國為628mm。 水資源量排在世界第六位 （水能資源，全球的理論蘊(yùn)藏量為44.28萬億kW.h/a,其中技術(shù)上可開發(fā)的水能資源為19.39萬億kW.h/a。我國徑流豐沛，地形有利，在可開發(fā)容量(3.78億kW)和可開發(fā)年發(fā)電量方面，均居世界第一位。）,第二節(jié) 人類面臨的主要水問題,水的自然屬性 水借助于大氣運(yùn)動和蒸發(fā)、降水、徑流等現(xiàn)象在由巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈組成的地球系統(tǒng)中作周而復(fù)始的水文循環(huán)。 水是良好的溶劑，許多物質(zhì)都容易溶解于水 水具有勢能、動能、壓力能和化學(xué)能等，這是驅(qū)使水發(fā)生流動、溶解物質(zhì)、攜帶泥沙和其他物

7、質(zhì)的動力。 水的社會屬性 水是維持生命的不可替代的物質(zhì)。 水多、水少、水污染都給人民的生活生產(chǎn)等都帶來不良影響。 水資源可再生，但有時(shí)空變化。 水問題處理不好，會成為社會問題。,面臨的水問題 水旱、水澇災(zāi)害是人類面臨的主要自然災(zāi)害（水、旱災(zāi)害造成的損失占各種自然災(zāi)害的總損失比例的55%，水災(zāi)占40%） 全球氣候變暖增加了解決水問題的難度。 水污染加劇的勢頭還未得到有效的控制。 不合理的工程措施和管理產(chǎn)生了負(fù)面影響。,研究熱點(diǎn),各國水資源研究課題為: 水能利用.多目的綜合利用. 水資源的開發(fā).包括地表水、地下水、潮汐發(fā)電、海水淡化等. 水資源管理.主要是尋求水資源最佳利用方案、節(jié)約用水提高經(jīng)濟(jì)效

8、益. 研究先進(jìn)的灌溉措施,提高效率,節(jié)約水量. 水質(zhì)保護(hù).包括回收成的再生水資源. 水資源生態(tài)學(xué)研究.由于人類利用水資源不當(dāng),或大規(guī)模破壞自然活動,導(dǎo)致水資源生態(tài)嚴(yán)重破壞和失調(diào),這是新的研究方向.,今后,水文科學(xué)研究內(nèi)容的發(fā)展趨勢,除目前正在開展的有關(guān)課題外,將增加: 對精確估算水的儲量. 加深對水份循量水量平衡進(jìn)行研究,尤其是各個(gè)環(huán)節(jié)的研究和提高其方法和手段. 洪水和枯水的研究,包括其出現(xiàn)周期和規(guī)律、并能作出較準(zhǔn)確的中期和較長期的預(yù)報(bào). 都市水資源的研究. 地理環(huán)境對水文水資源的相互效應(yīng)研究,特別是人類活動導(dǎo)致水資源質(zhì)量的變化。 地下水研究,特別是特殊地區(qū)地下水的研究 政治經(jīng)濟(jì)政策對水資源合

9、理開發(fā)利用及管理的影響. 水資源區(qū)劃,世界在研究水資源和水文時(shí),采用了大量先進(jìn)科技手段,如: 遙感與空間技術(shù)的應(yīng)用.如航片、衛(wèi)片、衛(wèi)星、雷達(dá)等. 在地下水文學(xué)中應(yīng)用類推式計(jì)算機(jī),模擬難以觀測的地下水情況. 核和放射性技術(shù)應(yīng)用. 隨機(jī)水文學(xué). 確定的線性水文數(shù)學(xué)模式,確定的非線性水文數(shù)學(xué)模式. 確定的線性水文系統(tǒng),確定的非線性水文系統(tǒng). 水文學(xué)與水資源學(xué)的系統(tǒng)方法. 目前又增加: 模擬與模型.主要是各種水文過程的復(fù)雜模擬和參數(shù)多的模型. 系統(tǒng)方法.將水文和水資源看成一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行研究,是模型化理論的基礎(chǔ),使用系統(tǒng)方法可將水文和水資源系統(tǒng)各要素統(tǒng)一進(jìn)行研究,探討它們的變化。,滇池,滇池位于昆明城西南

10、， 又叫昆明湖，古稱滇南澤，是云南省面積最大的高原湖泊，也是全國第六大淡水湖。 滇池水污染防治工程中，大面積的藍(lán)藻爆發(fā)是滇池在治理過程中的一個(gè)難題。面積近平方公里的滇池是云貴高原上最大的淡水湖，自上世紀(jì)八十年代以來，水體污染嚴(yán)重，成為國家重點(diǎn)治理的湖泊之一。,長白山天池,天池水面海拔2189.7m，最深處達(dá)373m。長白山風(fēng)光奇絕，它那完整的垂直景觀和原始生態(tài)系統(tǒng)是典型的大自然綜合體，是中國最大的自然保護(hù)區(qū)之一。,三江源地區(qū)地處青藏高原腹地，平均海拔4200米，是長江、黃河、瀾滄江的發(fā)源地，長江水量的25、黃河水量的49、瀾滄江水量的15都來自這一地區(qū)，被譽(yù)為“中華水塔”。(青海省瑪多縣 ),

11、黃河上游：壯麗的“流動畫廊” 碧水、樹林、羊群，構(gòu)成美麗的圖畫,黃河上的紅色污染帶,洗煤廠排黑水污染黃河 (山西臨汾),某造紙廠的污水處理廠直接排放污水入贛江,秦淮河,塞納河,上善若水，水善利萬物而不爭，處眾人之所惡，故幾于道,黃石公園,東湖,第三節(jié) 水文學(xué)的內(nèi)容和任務(wù) 1、概念 水文學(xué)： 是研究地球上水的一門學(xué)科（地球物理科學(xué)的一個(gè)分支，水利學(xué)科的重要組成部分） 水文學(xué)主要研究： （1）地球系統(tǒng)中水的存在、分布、運(yùn)動和循環(huán)變化規(guī)律，水的物理、化學(xué)性質(zhì)，以及水圈與大氣圈、巖石圈和生物圈的相互關(guān)系。 （2）水資源的形成、時(shí)空分布、開發(fā)利用和保護(hù)，水旱災(zāi)害的形成、預(yù)測預(yù)報(bào)、防治，以及水利工程和其他

12、工程建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理中的水文水利計(jì)算技術(shù)。,2、水文學(xué)的分類,（1）按地球圈層情況可分為： 水文氣象學(xué)（以大氣圈作為研究對象） 陸地水文學(xué) 地下水文學(xué)（以巖石圈作為研究對象） （2）按在地球表面上分布情況可分為： 海洋水文學(xué) 陸地水文學(xué)（河流水文學(xué)、冰川水文學(xué)、湖泊水文學(xué)、河口水文學(xué)等）,（3）根據(jù)研究任務(wù)的不同，水文學(xué)又可分為以下的幾門科學(xué)：,水文測驗(yàn)與水文查勘：研究獲得水文資料的手段和方法，布設(shè)水文站網(wǎng)的理論、整理和匯編水文資料的方法和野外水文調(diào)查的規(guī)范，野外水文資料的搜集與分析等。 水文地理（區(qū)域水文學(xué)）：根據(jù)水文特征與自然地理因素之間的相互關(guān)系，研究水文現(xiàn)象的地區(qū)性規(guī)律。

13、水文實(shí)驗(yàn)研究：運(yùn)用野外試驗(yàn)或室內(nèi)模擬試驗(yàn)來研究各水文現(xiàn)象和水文過程的物理機(jī)制。,水文預(yù)報(bào)：在水文現(xiàn)象變化規(guī)律和形成過程的基本原理上，研究河流、湖泊的水情規(guī)律，預(yù)報(bào)未來水情形勢，為防洪抗旱以及為有計(jì)劃的調(diào)度運(yùn)用水利資源提供依據(jù)。（短期預(yù)報(bào)） 水文水利計(jì)算：在研究水文現(xiàn)象變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，預(yù)估長期（幾十年甚至幾百年以上）水文情勢，同時(shí)進(jìn)行綜合研究用水需要的調(diào)節(jié)方法、經(jīng)濟(jì)效益等問題。（長期預(yù)報(bào)） 水化學(xué)：研究水流中的化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)成分的變化規(guī)律和分布特點(diǎn)，以及研究水質(zhì)及水化學(xué)的分析方法。,3、水文學(xué)的主要分支學(xué)科,水文學(xué)的主要分支有：水文學(xué)原理、河流水文學(xué)、湖泊水文學(xué)、冰川水文學(xué)、河口海岸水文學(xué)、地

14、下水文學(xué)、水文學(xué)氣象學(xué)、水文學(xué)測驗(yàn)學(xué)、水資源學(xué)、工程水文學(xué)、隨機(jī)水文學(xué)、農(nóng)業(yè)水文學(xué)、森林水文學(xué)、城市水文學(xué)、環(huán)境水文學(xué)、生態(tài)水文學(xué)、數(shù)字水文學(xué),4、水文學(xué)的應(yīng)用,水文學(xué)有許多實(shí)際用途，它并是一門純粹的理論科學(xué)。 應(yīng)用水文學(xué)包括農(nóng)業(yè)水文學(xué)、森林水文學(xué)、城市水文學(xué)、工程水文學(xué)等，這些都是利用水文學(xué)知識解決實(shí)際問題。如工程水文學(xué)中，利用水文學(xué)知識，尤其是水文計(jì)算和水文預(yù)報(bào)，來解決河流洪水量的估算等。,第四節(jié) 水文現(xiàn)象的基本規(guī)律和水文學(xué)研究方法,1、水文現(xiàn)象的基本規(guī)律 確定性規(guī)律：水文現(xiàn)象都有其發(fā)生的原因和具體形成的條件，但不能用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)方法表達(dá)。 隨機(jī)性規(guī)律：水文現(xiàn)象因其影響因素在時(shí)間上不斷地變化

15、，所以受其控制的水文現(xiàn)象也處于不斷變化中。 地區(qū)性規(guī)律：某些水文現(xiàn)象具有地區(qū)性分布規(guī)律。（如降雨、徑流等）,2、水文學(xué)的研究方法 特點(diǎn)：多學(xué)科的交叉與滲透、通過水文實(shí)驗(yàn)揭示水文規(guī)律、應(yīng)用流域水文模型探索水文規(guī)律，確定性與隨機(jī)性研究方法的結(jié)合。 水文流域模型是由描述流域降雨徑流形成過程的各函數(shù)構(gòu)成的一種物理結(jié)構(gòu)或概念性結(jié)構(gòu)，它嚴(yán)格滿足流域水量平衡原理。流域水文模型輸入是降雨、蒸散發(fā)能力等，輸出是流域出口斷面流量過程或流域蓄水過程或流域蒸散發(fā)過程等。,（1）、成因分析法 （2 ）、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 （3）、地理綜合法。（等值線圖，經(jīng)驗(yàn)公式等等）,第五節(jié) 水文學(xué)的發(fā)展,水文學(xué)發(fā)展經(jīng)歷了由萌芽到成熟、由定性

16、到定量、由經(jīng)驗(yàn)到理論的發(fā)展過程。 1、1674年，perreault ( 法）分析塞納河流域的年徑流量-發(fā)展的起點(diǎn) 2、Darcy定律（1856）、St.Venant方程組（）-奠基階段。 3、Hazen (1914) 提出水文頻率計(jì)算，Ross(1921)提出面積-時(shí)間曲線；Sherman（1932）提出單位線。Horton(1935)均質(zhì)包氣帶的產(chǎn)流理論，MaCarthy (1938)提出的馬斯京根（Muskingum)洪水演算方法。-確立了水文學(xué)的工程水文學(xué)的發(fā)展方向。 4、20世紀(jì)6070年代，對水資源形成變化規(guī)律和水資源合理開發(fā)利用及節(jié)水技術(shù)的研究。主要是如何保護(hù)水環(huán)境，治理水污染。（1986年，Eagleson提出全球尺度水文學(xué)）,水文科學(xué)的形成、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,古代,人們早已注意河流水情變化,并不斷加深對水情的認(rèn)識,修建水利工程進(jìn)行防洪、防旱和儲備水量.(古埃及人利用尼羅河泛濫帶來的大量肥沃泥沙、增產(chǎn)農(nóng)業(yè), 提出水分循環(huán)的初始概念.雙子河流域,中國黃河和印度等地的人們在與水作斗爭中,加深了對水情的認(rèn)識.) 工程水文學(xué)的發(fā)展:18世紀(jì)工業(yè)革命以前,水文觀測主要為灌溉防洪和航運(yùn)服務(wù),隨著社會發(fā)展, 修建許多水利工程, 建立工程的水文數(shù)據(jù)和計(jì)算方法,便逐漸形成一門學(xué)科工程水文學(xué).而修筑大型水利工程更需要大量精度高的數(shù)據(jù),推進(jìn)了工程水文學(xué)中的測、報(bào)、算體系的建