第一章：绪论 水文学 黄廷林 西安建筑科技大学ppt课件.ppt
水 文 学,水文学课程的准备工作和要求,教 材,准备工作,詹道江, 叶守泽. 工程水文学(第三版). 北京: 人民交通出版社雒文生, 水文学. 北京: 中国建筑工业出版社金光炎, 水文水资源分析研究. 南京: 东南大学出版社金光炎. 水文统计原理与方法. 北京: 中国水利水电出版社王家祁. 中国暴雨. 北京: 中国水利水电出版社,黄廷林, 马学尼. 水文学(第四版).北京:中国建筑工业出版社,参考书目,课堂要求 1. 按时上、下课，不迟到，不早退 2. 认真听讲、做好笔记 课后要求 1. 课前预习、课后复习 2. 认真做好作业 结 业 1. 形式：开卷考试 2. 成绩：平时成绩（30%）+ 卷面成绩（70%）,课程要求,第一章 绪论,内 容：1.1 水文现象及水文循环1.2 水文学的研究领域及发展1.3 水文学与给水排水工程的关系1.4 水文现象的特性1.5 水文现象的研究方法重 点：水文现象表现的运动形式；水文循环的定义和分类； 水文现象的研究方法难 点：水文现象的特性,1.1 水文现象及水文循环,1.1.1 水文现象 指地球上的水受外部作用而产生的永无休止的运动形式。(1) 水的相关基本概念1) 水体：水的聚积体。2) 水圈：地球上的水以液态、固态和气态的形式分布于海洋、陆地、大气和生物机体中，这些水体构成了地球的水圈。(2) 外部作用 主要指太阳辐射、地心引力，还有其它如周围星球的作用力。,(3) 运动形式 包括四种：降水、蒸发、渗流、径流等。降水(Precipitation)： 大气中水汽凝结后以液态水或固态水降落到地面的现象。如雨、雪、露、霜、雹、霰等。2) 蒸发(Evaporation)： 水分子从水面、冰雪面或其它含水物质表面以水汽形式逸出的现象。包括截留蒸发、地面蒸发、叶面散发、水蒸发等。,3) 径流(Runoff)： 陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、含水层或沙漠的水流。包括地面径流和地下径流。4) 渗流(Seepage flow)： 水从地表渗入地下及在地下流动的现象。包括入渗和渗透两种现象。,1.1.2 水文循环(1) 定义 地球上或某一区域内，在太阳辐射和重力的作用，水分通过蒸发、水汽输送、降水、入渗、径流等过程不断变化、迁移的现象。(2) 分类 1) 大循环：大区域（领域）内的循环，也称外循环。,2) 小循环：小区域（领域）内的循环，也称内循环。,(3) 意义水文循环是地球上最重要、最活跃的物质循环之一。认识它的基本客观规律，了解其各影响因素间的内在联系，对合理开发和利用水资源，抗御洪旱灾害，改造自然，利用自然都有十分重要的意义。,水汽输送,蒸发,降水,蒸发,降水,植物蒸腾,湖,地表径流,地下径流,海洋,蒸发,降水,1.1.3 水资源简况(1) 水资源储量,世界前10名水资源占有国家,各地区人均水资源量,Aridity,中国缺水地区分布情况,(2)水资源与水文循环的关系地球表层可供人类利用的水称为水资源。包括水量、水质、水能资源和水域。水文循环供给陆地源源不断的降水、径流，某一区域多年平均的年降水量或年径流量，即该地区的水资源量，因此水文循环的变化将引起水资源的变化 。各级水文部门根据水文、水质观测资料通过水文学分析计算进行水资源评价（包括水环境质量）工作。,1.2 水文学的研究领域及发展1.2.1 水文学的研究领域(1) 水文学定义 研究水存在于地球上的大气层中和地球表面以及地壳内的各种现象的发生和发展规律及其内在联系的学科。包括水体的形成、循环和分布，水体的化学成分，生物、物理性质以及它们对环境的效应等。(2) 研究领域(分类) 水文学主要研究陆地表面的河流、湖泊、沼泽、冰川等，以后逐渐扩展到地下水、土壤水、大气水和海洋水。,1) 传统水文学按研究的水体来进行划分：河流水文学湖泊水文学沼泽水文冰川水文学海洋水文学 地下水水文学土壤水文学大气水文学2) 由水文学采用的实验方法，派生出三个分支学科： 水文测验学水文调查水文实验,3) 由水文研究内容分为： 水文学原理水文预报水文分析与计算水文地理学河流动力学4) 作为应用科学，水文学分为：工程水文学农业水文学土壤水文学森林水文学城市水文学,5) 随新科学、新技术的发展和引进，出现新分支：随机水文学模糊水文学灰色系统水文学遥感水文学同位素水文学,1.2.2 水文学的发展 水文学经历了由萌芽到成熟、由定性到定量、由经验到理论的发展过程。(1) 20世纪以前是水文学的萌芽和奠基阶段1) 萌芽时期(公元1400年以前) 这一时期中国的水文知识居于世界领先地位，如： 公元前239年的吕氏春秋 ； 2000年前建成的都江堰； 公元527年的水经注,2) 奠基时期(公元14001900年) 该时期，西欧的产业革命促进了水利事业的发展，在水文观测方面，发明制造了雨量器、蒸发器、流速仪等，系统的水文测验为水文定量计 算及预报奠定了坚实基础。(2) 20世纪初至50年代，是应用水文学兴起阶段 进入20世纪，大规模的水利水电建设蓬勃发展，需要科学的水文计算和水文预报，使应用水文学迅速发展起来。 美国1900年J.A.塞登提出著名的塞登定律； 1924年H.A.福斯特建立了P-水文频率曲线计算方法； 1932年L.R.K.谢尔曼提出单位线法 1935年G.T.麦卡锡建立了马斯京根河道洪水演算法。 这一时期我国水文学发展则比较落后。,(3) 20世纪60年代以来，是水文学的变革和发展阶段，也是进入现代水文学的一个新阶段 随着计算机、遥感、遥测等高新技术的应用，使水文学发展进入了一个新时代，流域数学模型、水资源学、水环境学、随机水文学相继形成。,1.2.3 本课程的学习内容,(1) 内容 主要涉及工程水文学的范畴。以叙述和研究从降水到径流入海的过 程中，关于河川径流的运动规律，量测方法以及在给排水工程中的应用等问题。(2) 目的1) 为今后专业方向课的学习打基础；2) 通过认识和熟练运用水文规律、合理规划、开发、节约水资源。(3) 要求 认真学习水文的经验和规律、掌握量测和统计分析方法。,1.3 水文学与给水排水工程专业的关系,1.3.1 给水工程 主要与取水工程有关： (1) 水量丰沛时： 了解水位、泥沙及冰凌情况,（2）水量不足时 以丰补欠，进行水量引取、蓄放和调节,密云水库,大型的水量引取工程：西安的黑河引水工程；北京的东水西调；引滦入津；引黄保泉(黄河 济南)引黄济青(黄河 青岛),1.3.2 排水工程（1）雨水排泄（2）洪水防御,2006年7月韶关铁路成为河道,水中熄火的车辆,2006年7月韶关体育馆陷入汪洋,1.4 水文现象的特性,1.4.1 水文现象时程变化的周期性与随机性的对立统一 （1） 周期性的体现 （2） 随机性的体现 （3） 二者对立统一1.4.2 水文现象地区分布的相似性与特殊性的对立统一 （1） 相似性的体现 （2） 特殊性的体现 （3） 二者对立统一小结： （1） 由水文现象具有时程上的随机性和地区上的特殊性，需要对各个不同流域的各种水文现象进行年复一年的长期观测，积累资料，进行统计，分析其变化规律。 （2） 由水文现象具有地区上的相似性，可有目的选择代表性的河流进行观测，并移用其成果于相似地区。,1.5 水文现象的研究方法,以实际观测资料为依据，对水文现象进行分析研究。按不同目的要求，水文学常用的分析方法可归纳为：成因分析法、数理统计法、地理综合法。 （1）成因分析法：由观测资料，从物理成因上研究水文变化规律，只定性分析，在定量上不能满足工程设计要求。 （2）数理统计法：运用概率统计理论对长期观测的资料进行统计计算，以寻求其规律性。 （3）地理综合法：由地区经验公式和等值线图分析，揭示水文现象的地区分布规律。 小结：在解决实际问题时，上述三种方法常同时使用，它们是相辅相 成、互为补充。我国已初步形成一种具有自己特点的研究方法， 概括为“多种方法，综合分析，合理选定”的原则。,本章总结,理解和掌握水文现象的四种运动形式； 理解和掌握水文循环的概念、类型；了解其意义和水资源的关系； 理解水文学的概念和研究领域；了解其发展状况； 了解水文学与给水排水工程专业的关系； 理解和掌握水文现象的特性及研究方法。,
