大学课程《水文分析与计算》PPT教学课件：1.1水文要素.pptx

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水文水文分析分析与计算与计算2024/2/13水文分析与计算教学团队2024/2/13项目一水文水文资料料整整编目录2024/2/13水文要素水文要素1.1水文要素观测及资料整理水文要素观测及资料整理1.22024/2/131.1水文要素水文要素蒸发蒸发径流径流降水降水水循环水循环-水文要素水文要素下渗下渗1.1.1河流河流与流域与流域2024/2/13黄河黄河黄河流域黄河流域1.1.1.1河流河流2024/2/13地表水地表水沿天然槽道沟谷运动形成的水体称为沿天然槽道沟谷运动形成的水体称为河流河流，由，由流流动的水体动的水体和和容纳水流的河槽容纳水流的河槽两个要素构成两个要素构成。

河流分段：

河流分段：

河源河源、上游、中游、下游及、上游、中游、下游及河口河口五段。

五段。

例：

例：

长江长江-发源发源于唐古拉山主峰于唐古拉山主峰格拉丹东雪山格拉丹东雪山西南侧，西南侧，源头为源头为沱沱沱沱河河；河口河口处有崇明岛，江水最后流入处有崇明岛，江水最后流入东海东海。

黄河黄河-发源发源于青海省青藏高原的于青海省青藏高原的巴颜喀拉山脉巴颜喀拉山脉查查哈西拉山的哈西拉山的扎曲扎曲，北麓的，北麓的卡日曲卡日曲，和，和星宿海星宿海西的西的约古宗列曲约古宗列曲，呈呈“几几”字形字形，最后最后流入渤海。

流入渤海。

1.1.1.1河流河流2024/2/131.1.河流的基本特征河流的基本特征（11）河流河流的断面：

的断面：

横断面：

垂直流向横断面：

垂直流向纵断面纵断面：

沿中泓线：

沿中泓线1.1.1.1河流河流2024/2/131.1.河流的基本特征河流的基本特征（22）河流长度）河流长度河口河口至至河源河源,沿沿中泓中泓线量计。

线量计。

（33）河道纵比降）河道纵比降单位河长的落差单位河长的落差1.1.1.2流域流域2024/2/13汇集汇集地面水和地下水的区域地面水和地下水的区域,即分水线所包围的区域即分水线所包围的区域。

出口出口河网河网分界线分界线（分水线）分水线）某一断面流域某一断面流域河口断面流域河口断面流域闭合流域闭合流域非闭合非闭合流域流域1.1.1.2流域流域1.1.1.2流域流域2024/2/131.1.流域的几何特征流域的几何特征（11）流域面积流域面积F（kmF（km22）方格法）方格法、求积仪法量面积、求积仪法量面积、DEMDEM1.1.1.2流域流域2024/2/131.1.流域的几何特征流域的几何特征（22）流域长度）流域长度LL（kmkm）采用同心圆法）采用同心圆法1.1.1.2流域流域2024/2/131.1.流域的几何特征流域的几何特征（33）平均宽度）平均宽度BB（kmkm）F/LF/L。

（44）流域形状系数）流域形状系数KKffM/LM/L2.2.流域流域的地形特征的地形特征流域流域平均高度和平均平均高度和平均坡度坡度采用方格法采用方格法3.3.流域流域自然地理特征自然地理特征（11）地理位置）地理位置：

经纬度经纬度。

反应水文循环的强弱。

反应水文循环的强弱。

（22）气候）气候条件：

条件：

降水降水、蒸发、湿度、气温、气压、风速等。

决定流域水文、蒸发、湿度、气温、气压、风速等。

决定流域水文特征。

特征。

（33）下）下垫面条件垫面条件地形地形、地质构造、土壤和岩石性质、植被、湖泊、沼泽等、地质构造、土壤和岩石性质、植被、湖泊、沼泽等。

（44）人类经济活动）人类经济活动对对径流的径流的量量和和质质产生影响，此外，还会影响到人类生存的产生影响，此外，还会影响到人类生存的环境环境1.1.1.2流域流域2024/2/131.1.2降水、蒸降水、蒸发与下与下渗渗蒸发蒸发降水降水水循环水循环-水文要素水文要素下渗下渗径流径流2024/2/131.1.2.1降水降水雨雨、雪、霰、雹、露、霜。

、雪、霰、雹、露、霜。

1.降水的降水的成因成因因素：

一定量的水汽、动力上升冷却因素：

一定量的水汽、动力上升冷却原理原理:

地面地面湿热气团上升膨胀、冷却、凝结、成云、形成降水。

湿热气团上升膨胀、冷却、凝结、成云、形成降水。

2.降水的类型降水的类型对流雨对流雨地形雨地形雨锋面锋面雨雨气旋雨气旋雨2024/2/131.1.2.1降水降水暖锋雨暖锋雨强度强度小，历时长，雨区范围大小，历时长，雨区范围大冷锋雨冷锋雨强度强度大、历时短、雨区大、历时短、雨区范围范围小小地形雨地形雨降水降水历时较短历时较短，雨区雨区范围也不大范围也不大。

对流雨对流雨强度强度大，历时短大，历时短，雨区雨区范围小范围小2024/2/13气旋雨气旋雨热带热带海洋面上的风暴运移到大陆来的狂风暴雨海洋面上的风暴运移到大陆来的狂风暴雨1.1.2.1降水降水2024/2/131.1.2.1降水降水降雨量、降雨历时、降雨强度、降雨面积及降雨中心等，总降雨量、降雨历时、降雨强度、降雨面积及降雨中心等，总称降雨基本要素称降雨基本要素。

3.降雨的表示方法降雨的表示方法

（1）降雨过程线）降雨过程线

（2）雨量累积曲线）雨量累积曲线2024/2/131.1.2.1降水降水3.降雨的表示方法降雨的表示方法（3）雨量等值线）雨量等值线75758暴雨暴雨6h降雨量分布示意图降雨量分布示意图ABC45mm57mm69mm1.1.2.1降水降水4.流域平均面雨量的计算流域平均面雨量的计算

（1）算术平均法算术平均法

（2）泰泰森多边形法森多边形法A45mmC69mm57mmBf1f2f3测站Ai（%）Hi（mm）AiHi（mm）A304513.5B265714.8C446930.4合计10058.71.1.2.1降水降水1.1.2.1降水降水4.流域平均面雨量的计算流域平均面雨量的计算（3）等雨量线法）等雨量线法流域内要有足够的测站和合理的流域内要有足够的测站和合理的分分布布，勾绘切合实际的等雨量线，勾绘切合实际的等雨量线2024/2/131.1.2.2蒸发蒸发1.水面蒸发水面蒸发水面蒸发水面蒸发土壤蒸发土壤蒸发陆面蒸发陆面蒸发植物散发植物散发流域蒸发流域蒸发由江河、湖泊、水库、沼泽等水体的某些水分子从自由水面上逸出进入由江河、湖泊、水库、沼泽等水体的某些水分子从自由水面上逸出进入空中的现象空中的现象2.土壤蒸发土壤蒸发水分从土壤中向空气中扩散的现象，即土壤由湿向干的变化过程水分从土壤中向空气中扩散的现象，即土壤由湿向干的变化过程3.植物散发植物散发土壤中水分通过植物散逸到大气中的过程土壤中水分通过植物散逸到大气中的过程2024/2/131.1.2.3下渗下渗1.下下渗的物理过程渗的物理过程根据根据水分所受力和运动特征：

水分所受力和运动特征：

渗润渗润阶段阶段受受分子力作用分子力作用渗漏渗漏阶段阶段受受毛管力和重力共同作用毛管力和重力共同作用渗透渗透阶段阶段受受重力作用重力作用2024/2/131.1.2.3下渗下渗2.下下渗渗的变化规律的变化规律入渗入渗初期，土壤比较干燥，入渗水初期，土壤比较干燥，入渗水分很快为分很快为表层表层土壤所吸收，其单位时间土壤所吸收，其单位时间的入渗量，称为的入渗量，称为下渗率下渗率。

后来后来由于土壤湿度的增加，土壤饱由于土壤湿度的增加，土壤饱和层逐渐向下和层逐渐向下延延伸伸，入渗率也开始递减，入渗率也开始递减，直至趋于稳定直至趋于稳定2024/2/131.1.3径流径流降水降水形成的，沿着流域地面和地下向河川、湖泊、水库、形成的，沿着流域地面和地下向河川、湖泊、水库、洼地等流动的水流。

洼地等流动的水流。

地表径流地表径流组成组成表层流（壤中流）表层流（壤中流）地下径流地下径流1.1.3.1河川河川径流的径流的补给2024/2/13雨水、季节性融雪雨水、季节性融雪0201雨水雨水补给补给03高山冰雪融水高山冰雪融水地下水地下水04蒸发蒸发水汽水汽输送输送东北、华北东北、华北秦岭以南秦岭以南西北西北普遍形式普遍形式蒸发蒸发水汽水汽输送输送1.1.3.2河川河川径流径流的的形成形成2024/2/131.1.流域蓄渗阶段流域蓄渗阶段植物截留、下渗、填植物截留、下渗、填洼洼、雨雨期蒸发量期蒸发量2.2.坡地产流和汇流阶段坡地产流和汇流阶段3.3.河槽集流阶段河槽集流阶段（a）坡面）坡面漫流漫流（b）河网汇流河网汇流1.1.3.3径流的径流的度量度量单位位2024/2/131.1.流量流量（QQ）：

）：

mm33/s/s，洪峰流量，洪峰流量QQmm，日平均流量，日平均流量.2.2.径流径流量（量（WW）：

时段）：

时段TT内通过河流某一断面的总水量，内通过河流某一断面的总水量，mm33、万万mm33。

3.3.径流径流深（深（RR，yy）：

将径流量平铺在整个流域面积上所得：

将径流量平铺在整个流域面积上所得的水的水层深度，层深度，mmmm。

1.1.3.3径流的径流的度量度量单位位2024/2/1344.径流模数（径流模数（MM）：

流域出口断面流量与流域面积之比值，）：

流域出口断面流量与流域面积之比值，L/（skmL/（skm22），洪峰流量模数，多年平均流量模数。

，洪峰流量模数，多年平均流量模数。

55.径流系数（径流系数（）：

径流深与流域平均降雨量的比，）：

径流深与流域平均降雨量的比，11。

2024/2/13例：

例：

某某闭合流域闭合流域，流域流域面积面积12100km12100km22，多年平均多年平均降水降水量量767mm767mm，多年平均多年平均流量流量82.2m82.2m33ss，试，试求：

求：

1.1.流域多年平均径流深流域多年平均径流深22.流域流域多年平均径流系数多年平均径流系数3.3.流域多流域多年平均年平均径流径流量量44.流域流域多多年平均年平均径流模数径流模数2024/2/131.1.3.4我国我国河川径流的分布河川径流的分布1.1.地理分布地理分布分水带（分水带（800mm）800mm）多水带多水带（200-800mm）（200-800mm）过渡带过渡带（50-200mm）（50-200mm）少水带少水带（10-50mm）（10-50mm）干涸带干涸带（10mm（10mm）2.2.年年径流的年内变化径流的年内变化以年为周期，年内有汛期、枯水期以年为周期，年内有汛期、枯水期。

3.3.年年径流的年际变化径流的年际变化不同年份差别很大，另有连续枯水和连续丰水现象不同年份差别很大，另有连续枯水和连续丰水现象2024/2/131.1.3.4我国我国河川径流的分布河川径流的分布2024/2/131.1.4流域水量平衡流域水量平衡水循水循环环的的水量水量，长期长期来看，来看，大体大体上是上是不变不变的。

的。

2024/2/131.1.4.1水量平衡概述水量平衡概述水量平衡水量平衡原理原理：

在在水文循环过程中，对任一区域、任一时段水文循环过程中，对任一区域、任一时段进进入入水量与输出水量之差额必等于其蓄水量的变化量。

水量与输出水量之差额必等于其蓄水量的变化量。

2024/2/131.1.4.2通用通用水量水量平衡方程平衡方程II：

HH；EE11；YY11；UU11。

O:

O:

EE22；YY22；UU22；qq。

令令E=EE=E22EE112024/2/131.1.4.3闭合合流域水量平衡方程流域水量平衡方程闭合闭合流域，流域，即地表分水线和地下分水线重合且无河流流即地表分水线和地下分水线重合且无河流流入的流域，并没有水分从地表和地下流入，因此，入的流域，并没有水分从地表和地下流入，因此，YY11=UU11=0=0；此外，在这一流域中，若河道的下蚀深度足够大，地下水此外，在这一流域中，若河道的下蚀深度足够大，地下水则主要汇入河道而流出，便可以则主要汇入河道而流出，便可以令令YY=YY22+UU22，以代表总的河以代表总的河川径流量；再假设工农业生产和生活耗水量很小，可以忽略，川径流量；再假设工农业生产和生活耗水量很小，可以忽略，即即qq=0=0，则闭合流域水量平衡方程式为则闭合流域水量平衡方程式为多多年平均情况年平均情况水文分析与计算教学团队2024/2/13