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三大洋表面年平均水温的分布特点是：

北半球高于南半球，在南北纬0°

—30°

之间以印度洋水温最高，在南北纬50°

—60°

之间大西洋水温相差悬殊。

形成上述特点的原因：

热赤道北移，南半球的热带水一部分流入北半球，北半球暖流势力强大，一直影响到高纬，受大陆和海底地貌影响，北冰洋的冷水不能大量南流；

南半球三大洋相连，并与南极大陆相接，因此冷却效果特别明显；

印度洋热带海区三面受亚、非、澳大利亚大陆包围，并受暖流影响，所以水温最高。

2）世界大洋表面水温分布的总趋势

水温从低纬向高纬递减；

在南北回归线之间的热带海区水温最高；

大洋东西两侧，水温分布有明显差异；

在寒暖流交汇处等温线特别密集，水温水平梯度很大；

夏季大洋表面水温普遍高于冬季，而水温的水平梯度则冬季大于夏季。

大洋表面水温分布的这些特点，主要是由太阳辐射和洋流性质所决定的。

3）海水温度的垂直分布

从海面向海底呈不均匀递减的趋势。

在南北纬40°

之间，海水垂直结构可分两层，即表层暖水对流层（一般深度达600—1000米）和深层冷水平流层。

表层暖水对流层的最上一层（约0—100米）受气候影响明显，紊动混合强烈，对流旺盛，水温垂直分布均匀，垂直梯度极小，故称为表层扰动层。

在此层下部与冷水之间形成

9·

湖泊水温分布的特点

1、水温的分布

导致湖水温度分布差异的原因，一是水气界面上增温与冷却作用，一是湖泊、水库水内部紊动、对流的混合作用。

水温的垂直分布常用水温垂直梯度表示：

Qz=-CrDz¶

t/¶

z

当水温梯度成负值时，上层水温高，下层水温低，但不低于4℃，这种水温的垂直分布，称为正温层；

当水温垂直梯度成正值时，水温不高于4℃。

这种水温的垂直分布，称为逆温层。

当湖温上下层一致，水温垂直梯度等于零时，呈同温状态。

当湖泊出现正温层时，在湖面以下一定深度常常形成温跃层。

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天然水化学成分的主要组成

天然水中各种物质按性质通常分为三大类：

1）悬浮物质——粒径大于100纳米（10-7米）的物质颗粒，在水中呈悬浮状态，例如泥沙、粘土、藻类、细菌等不溶物质。

悬浮物的存在使天然水有颜色、变浑浊或产生异味。

有的细菌可致病。

2）胶体物质——粒径为100—1纳米的多分子聚合体，为水中的胶体物质。

其中无机胶体主要是次生粘土矿物和各种含水氧化物；

有机胶体主要是腐殖酸。

3）溶解物质——粒径小于1纳米的物质，在水中成分子或离子的溶解状态，包括各种盐类、气体和某些有机化合物。

天然水中的八大离子：

K+、Na+、Ca2+、Mg2+

Cl-、HCO3-、SO42-、CO32–

微量元素：

Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I等重金属、稀有金属、卤素和放射性元素等；

溶解的气体：

O2、CO2、N2，

特殊条件下也有H2S、CH4等。

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天然水的分类

1）按水化学成分分类

按照水中各种主要离子成分的相对含量等指标，以公式（库尔洛夫式）的形式来表示水的基本化学性质。

2）按矿化度分类

天然水按矿化度分类表（g/l）

类型

低矿化（淡水）

弱矿化（微咸水）

中度矿化（咸水）

强矿化（盐水）

高矿化（卤水）

矿化度

＜1

1-24

24-35

35-50

＞50

3）按主要离子成分比例分类

（1）地表水分类——阿列金分类法

首先按占优势的阴离子将天然水分为三类：

重碳酸盐类（C）、硫酸盐类（S）、氯化物类（Cl）；

其次，对每一类天然水按占多数的阳离子分为钙质（Ca）、镁质（Mg）、钠质（Na）三组；

然后，在每一组内又按各种离子摩尔的比例关系，分为四个水型：

Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型。

Ⅰ型：

［HCO3-］＞［Ca2++Mg2+］。

低矿化水

Ⅱ型：

［HCO3-］＜［Ca2++Mg2+］＜[HCO3-+SO42-）。

低矿化和中等矿化水

Ⅲ型：

［HCO3-+SO42-］＜［Ca2++Mg2+］或[Cl-]＞[Na+]。

高矿化度水

Ⅳ型：

［HCO3-］=0。

Ⅳ型水是酸性水，pH＜4.5

按照这个分类系统，共划出27个天然水类型。

例如，CCaⅡ表示重碳酸盐类、钙组、Ⅱ型水。

天然水化学分类表（阿列金分类法）

（2）地下水化学分类（C.A.舒卡列夫分类法）

舒卡列夫分类法是以地下水中最常见的6种离子，即HCO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、Na+为基础，以含量相当于氢离子摩尔的百分数超过25％的离子进行组合，可以有49个编号的化学类型。

在实际应用中，很少用其编号，常使用类型的命名，即根据含量相当于氢离子摩尔的百分数超过25％的离子，按先阴离子后阳离子，由含量高到低的顺序依次排列，组成水的化学类型

如HCO3•SO4～Na•Mg型水、HCO3～Na、Ca型水等

舒卡列夫地下水化学分类表

如HCO3•

12·

海水的化学特征

.海水的盐度

（1）定义：

海水盐度是指单位质量海水中所含溶解物质的质量。

常用符号表示“S”。

海水盐度的测定方法：

先测定海水的电导比，便可查出盐度。

海水的电导率K=f（S,T,P），当T、P不变时，S=g（K）。

电导比K15：

在温度为15℃、压强为一个标准大气压下，海水样品的电导率与氯化钾标准溶液（32.4356g/kg）的电导率之比。

（3）海洋表面盐度的分布

1）影响盐度的因素与增减过程

增盐过程

减盐过程

1.蒸发

2.结冰（高纬）

3.高盐洋流流入

4.与高盐海水涡动、对流混合

5.含盐沉积物的溶解

1.降水

2.融冰（高纬）

3.低盐洋流流入

4.与低盐海水涡动、对流混合

5.大陆上的淡水流入（河流、冰川、冰山，沿海）

2）海洋表面盐度的分布特征

世界大洋的平均盐度是34.69×

10-3，一般在33—37×

10-3之间。

海洋表面盐度分布的总趋势是从亚热带海区向高、低纬递减，并形成鞍形。

赤道附近，普遍为低盐度海区；

南北纬20°

的信风带海域，出现高盐度中心；

西风带，盐度逐渐降低到34×

10-3以下；

极地海域，盐度在33×

10-3以下。

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湖水化学特征

1.湖水的矿化度有差异

按照矿化度，分为淡水湖（＜1克/升）、微咸水湖（1—24.7克/升）、咸水湖（24.7—35克/升）、盐湖（＞35克/升）

湖水与海水在化学成分上的差异，主要体现在湖水主要离子之间，无一定比例关系

2.湖中生物作用强烈

3.湖水交替缓慢，深水湖有分层性

随着水深的增加，溶解氧的含量降低，CO2的含量增加

第二章陆地表面水的组成与运动

14.分析说明水循环基本过程，循环的动力与循环现象的本质。

A水循环：

地球上各种形态的水，在太阳辐射地心引力等作用下，通过蒸发水汽输送，凝结降水下渗以及径流等环节，不断发生相态转换和周而复始运动的过程。

B水循环的基本过程：

水汽蒸发、水气输送、凝结降水、水分入渗、地表地下径流。

C水循环机理：

①水循环服从与质量守恒定律。

即整个循环过程保持着连续性，既无开始，也无结尾。

②太阳辐射与重力作用，是水循环的基本动力。

③水循环广及整个水圈，岩石圈及生物圈。

④全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统。

⑤地球上的水分在交替循环过程中，总是溶解水携带着某些物质一起运动，诸如溶于中的各种化学元素，气体以及泥沙等固体杂质等。

15．试绘制陆地水文循环的层次结构p42图，说明水循环分类依据以及内在差别。

A大循环发生于全球海洋与陆地之间的水分交换过程，与广及全球，叫做大循环，又叫外循环。

特点是，在循环过程中，水分通过蒸发与降水两大环节，在空中与海洋，空中与陆地之间进行的垂直交换，同时，又以水气输送和径流的形式进行横向交换。

交换过程中，海面上的年蒸发量大于降水量，陆地上情况正好相反，降水大于蒸发；

在横向交换的过程中，海洋上空间陆地输送的水汽要与陆地上空间海洋回送的水汽，两者之差称为海洋的有效水气输送。

正是这部分有效的水气输送，在陆地上转化为地表及地下径流，最后回流入海，在海陆之间维持水量的相对平衡。

B小循环，是指发生在海洋与大气之间，火陆地与大气之间的水分交换过程。

小循环又叫内部循环，前者有可叫海洋小循环，后者又叫陆地小循环。

陆地小循环的情况比较复杂，并且内部存在明显的差异。

从水汽来源看，有陆地自身蒸发的水汽，也有来自海洋输送的水汽，并且地区分布不均匀，一半规律是距海越远，水汽含量愈少，因而水循环强度具有子海洋想内陆深处逐步递减的趋势，如果地区内部的植被条件好，出水比较丰富，那么自身蒸发的水汽量比较多，有利于降水的形成，因而可促进地区小循环。

陆地小循环课进一步区分为大陆外流区小循环和内流区小循环，其外流区小循环除自身垂直水分交换外，还有多余的水量，以地表径流及地下水径流的方式输向海洋，高空中必然有等量的水分从海洋送向陆地，所以还存在与海洋之间的横向水分交换。

而陆地上的内流去，其多年降平均降水量等于蒸发量，自成一个独立的水循环系统，地面上并不直接和海洋相沟通，水分交换以垂直向为主，仅借助于大气循环运动，在高空与外界之间，进行一定量的水气输送和交换过程。

16.试述水量平衡与水循环的内在关系以及水量平衡的研究意义。

A水量平衡：

所谓水量平衡，是指任意选择的区域（水体）在任意时段内，其收入的水量与支出的水量之间差额必等于该区域内的蓄水变化量。

即水循环过程中，从总体上说收支平衡。

B研究意义：

首先：

可以定量的揭示水循环过程与全球地理环境，自然生态系统之间的相互联系，相互制约的关系；

揭示水循环过程对人类社会的深刻影响，以及人类活动对水循环过程的消极影响和积极控制的效果。

其次：

又是研究水循环系统内在结构和运行机制，分析系统内蒸发，降水以及径流等个环节之间的内在联系，揭示自然界水文过程基本规则的主要方法；

是人们认识和掌握河流，湖泊，海洋，地下水等各种水体的基本特征，空间分布，时间变化，以及今后发展趋势的重要手段。

第三：

是水资源现状评价与供需预测研究功能工作的核心。

第四：

在流域规划，水资源工程系与规划设计工作中，同样离不开水量测量工作，它不仅为工程规划提供基本设计参数，而且可以用来评价工程建成以后了能产生的实际意义。

第五：

是合理处理个部门不同用水需要，进行合理的调度，科学原理，充分发挥工程效益的重要手段。

17.对比分析水面蒸发，土壤蒸发以及植被散发各自的特点以及主要影响因素。

A水面蒸发：

是在充分供水条件下的蒸发。

从水分子运动论的观点看，水面蒸发是发生在水体与大气之间的界面上的分子交换现象。

包括水分子自逸出，有液态变为气态，以及水面上的水汽分子返回液面，有气态变为液态。

从能态立论观点来看，在液态水和汽水两面共存的系统中，每个分子都具有一定的能动，能逸出水面的首先是能动大的分子，而温度是物质分子运动平均能动的反应，所以温度越高，自水逸出的水分子越多。

由于跃入空气中的分子能量大，蒸发面上水分子的平均能动变小，水体温度因而降低。

B土壤蒸发：

是发生在土壤空隙中的水的蒸发现象，它在水面蒸发相比较，不仅蒸发面的性质不同，更重要的是供水条件的差异。

从本质上说，土壤蒸发是土壤失去水分的干化过程，随着蒸发过程的持续进行，土壤中的含水量逐渐减少，因而其供水条件越来越差。

土壤蒸发的阶段：

定常蒸发率阶段，蒸发率下降阶段，蒸发率微弱阶段。

C植被散发：

又叫植被蒸腾作用。

P52

D影响蒸发的主要因素：

a供水条件b动力学和热力学因素

（1）水汽分子的垂向扩散

（2）大气垂向对流运动（3）大气中的水平运动和湍流扩散（4）太阳辐射（5）平流时的热量变换c土壤特性和土壤含水量的影响。

18.何为分子扩散，水汽通量，简述我国的水气输送的基本特征。

A分子扩散：

又叫分子混合，是大气个的水汽，各种水体中的水分子运动的普遍形式。

B水汽通量：

表示在时间内流经某一单位面积的水汽量。

C基本特征：

：

①存在三个基本的水汽来源三条输出入路径，并有明显的季节变化。

②水气输送既有大气平均环流引起的平均输送，又有移动性涡旋动输送，其中平均输送方向基本与风场相一致。

③地理位置：

海陆分布与地貌上总体格局，制约了全国水气输送的基本态势。

④水气输送垂直分布存在明显差异。

19.试分析面降水量4种计算方法的各自性优缺点。

A算水平均法，此简单易行，设和与区域内地形起伏不大，雨量站网稠密且分布较为均匀的地区。

缺点是水文站要越多越好。

B垂直平分法：

又叫泰森多边形法。

用于雨量站分布不均匀的地区。

缺点是要把个雨量站所控制的面积在不同的降水过程中都是为固定不变，这与实际降水量不符。

C等雨量线法：

使用与面积较大，地形变化显著而又充足的雨量站的地区。

缺点是对雨量站的数量和代表性有较高的要求。

D客观运行法：

广泛运用。

优点是控制点多，且分均匀。

20.分析水说明土壤下渗过程及主要影响因素

下渗过程的阶段划分：

①渗润阶段：

下渗水份主要在分子力的作用下被土壤颗粒吸附，首先A成为吸湿水而后成为薄膜水。

在土壤干燥的情况下，这一阶段非常明显。

随着下渗的进行，土壤水分逐渐增多，当土壤含水量大于最大分子持水量时，这一阶段即结束。

②渗漏阶段：

下渗水份主要在毛管力和重力的作用下，在土壤空隙中做不稳定流动并逐渐充填土壤空隙。

当全部孔隙被水充满而饱和时，这一阶段即结束。

③渗透阶段：

在土壤空隙为水充满而饱和的情况下，水分在重力作用下做稳定运动。

B影响下渗的因素：

①土壤的特性的影响：

主要取决于土壤的透水性和土壤的前期含水量。

通常来讲，土壤颗粒越粗糙，空隙直径越大，透水性越强，下渗能力越大。

②降水特性的影响：

包括降水强度，历时，降水时程分配及空间分布等。

其中降水强度直接影响土壤下渗强度及下渗水量，在相同土壤水分条件下，下渗率随雨强度增大而增大。

降水的时程分布对下渗也有一定的影响，如在相同条件下，连续性降水的下渗量小于间歇性下渗量。

③流域植被，地形条件的影响：

通常有植被的地区，由于植被及地面上的枯枝落叶具有滞水作用，增加了下渗时间，从而减少了地表径流，增大了下渗量。

在相同条件下，地面坡度大漫流速度快，历时短，下渗量就小。

④人类活动的影响。

有增大的影响，也有抑制的影响。

21说明非饱和下渗和饱和下渗理论的主要区别，分析霍顿下渗公式的物理意义及实用性。

（P77）

A非下渗饱和理论是建立在包气带中水动力平衡和质量守恒原理的基础上。

B饱和下渗理论：

C霍顿公式的实践意义：

反映了下渗强度随时间递减的规律，并最终趋于稳定下渗，即下渗是一个消退过程。

有助于人们研究入渗的规律，有计划有目的地控制入渗过程，即地下水活动。

22径流形成过程中包括哪些子过程?

它们各有何特点？

A流域蓄渗过程特点：

在一次降水过程中，流域上各处的蓄渗量及蓄渗过程的发展是不均匀的。

在流域蓄渗过程中，无论是植被截留，下渗，填洼，蒸散发及土壤水的运动，水的运动均受制于垂向运行机制，水的垂向运行过程构成了降雨在流域空间上的再分配，从而构成了流域不同的产流机制，形成了不同径流成分的产流过程。

B流域汇流过程特点：

超渗雨水在坡面上呈片流，洗沟流运动的现象，称坡面漫流。

在得到满水的地方先发生，然后其范围逐渐扩张。

没有稳定的先，呈紊流或者是层流流态。

用水流方程或者是连续方程进行描述。

C河网汇流过程

各种径流成分经过回流坡地汇流注入河网后，沿河网向下游干流出口断面汇集的过程

23.流域对降雨的再分配功能表现在哪里？

流域下垫面因素包括：

地理位置，（纬度，距海远近，面积，形状）；

地貌特征（山地，丘陵，盆地，平原，沼泽，谷底）；

地形特征（高程，坡度，坡向）；

地质条件（构造，岩性）；

植被特征（类型，分布，水理性质）

再分配表现在：

流域对垂向运行的水的再分配，形成了不同径流成分；

对侧向运行的水再分配形成出口断面的径流过程。

因此，相对于降水是径流的源泉来说，流域就是径流的发生场和再分配场，也是径流形成中的重要因素。

第三章陆地表面水的组成与运动

24.陆地表面睡由哪些水体组成？

他们在地表水循环系统中各具有什么功能？

动力机制

交替周期

地表水循环亚系统中

热力因素重力作用

最短，水循环的活力最强

主干子系统，全球水循环大系统传递支系统

热力作用

稳定少变，水循环的活力最弱

储存和补给

25．试分别阐述各种径流成分的产流机制和产流条件？

并对比超渗地面径流和饱和地面径流的差异性。

（1）流域产流的机制：

①超渗地面径流的产流机制：

供水与下渗矛盾发生在包气带的上界面的产流机制。

②壤中径流的产流机制：

发生于非物质或层次性土壤中的透水层与相对不透水层界面上。

③地下径流的产流机制：

包气带较薄，地下水位较高时的地下水产流机制。

④饱和地面径流的产流机制：

在表层土壤具有较强透水性情况下的地面产流机制。

（2）产流条件：

1超渗地面径流：

产流的必要条件——降水

产生的充分条件——满足植物截留、蒸发、填洼和下渗的损失

2壤中径流：

前提条件：

有比上层下渗能力小的界面（产流界面）；

必要条件：

上层有下渗水；

充分条件：

（1）供水强度要大于下渗强度（fA>

fB）与降雨强度没有直接关系

（2）产生临时饱和带，有产生侧向流动的动力条件，即坡度及水流归槽条

③地下径流：

产流界面为包气带的下界面

（1）供水强度要大于下渗强度（fw>

fc）；

与降雨强度没有直接关系

（2）包气带下缘产生临时饱和带，还要具有产生侧向流动的动力条件，即坡度及水流归槽条件

④饱和地面径流：

1有供水

2界面（弱透水层的上界面）供水强度大于下渗强度

3形成饱和积水带，饱和带必须达到上层土层的全部饱和

（3）超渗产流与饱和产流的区别：

超渗产流

饱和产流

产流条件

决定于降雨强度,而与降雨量大小关系不大

决定于降雨量的大小，与降雨强度无关

主要区域

干旱地区

湿润地区

区域特征

地下水埋藏深、包气带厚度大、土壤透水性差、植被较差

包气带较薄、植被较好、土壤透水性强、下渗强度大

26．什么叫流域汇流？

影响流域汇流的因素有哪些？

流域汇流过程——流域上各处产生的各种成分的径流，经坡地到溪沟、河系，直到流域出口的过程

流域汇流的影响因素：

①降水特性的影响:

对相同降水量来说，雨强越大，降雨损失量越小，产流越快，洪峰流量越大，流量过程线越尖瘦。

②流域地形坡度的影响：

地形坡度越陡，汇流速度越快，汇流时间越短，地面径流的损失量就越小，流量过程线越尖瘦。

③流域的形状的影响：

狭长的流域汇流时间较长，径流过程平缓；

扁形流域因汇流集中洪水涨落急剧，峰形尖瘦。

④水力条件的影响：

在畅流条件下，水位越高，流速越快，汇流历时越短，峰量越大，因而峰形越尖瘦。

27．何谓等流时线？

何谓单位线？

用其推得的流量过程线各有什么优缺点？

（1）等流时线：

把流域内汇流时间相等的各点连接成的线。

（2）单位线是指单位时段内，均匀分布的单位净雨量在流域出口断面形成的地面径流过程线。

利用单位线来推求洪水汇流过程线，称单位线法。

（3）等流时线法存在的问题

1°

实际流域的汇流速度是变化的，等流时线也应是变的，但绘制等流时线时，采用流域平均汇流速度，等流时线固定不变，不符合实际情况。

2°

降落在同一等流时面积上的净雨量，在同一时段内全部流出，没有考虑河槽的调蓄作用，故推得的流量过程线偏尖瘦，洪峰流量偏大。

3°

假定流域内降雨分布均匀，每个单位时段降雨强度大致不变。

单位线的缺点：

首先，单位线的倍比和叠加线性假定不能完全符合实际，由各次大洪水分析得到的单位线并不完全相同。

其次，净雨量在流域上的分布也不完全是均匀的，暴雨中心分布与移动方向不同可使流量过程线峰值与峰型均发生变化。

再者，采用不同的时段计算，得到的单位线不同，且单位时段内净雨过程均匀的假设不符合实际。

此外，地下水的多少也影响单位线，地面径流比重大的洪水，单位线尖瘦，洪峰提前，地下水径流比重大则单位线平缓，洪峰滞后。

28．试述正常径流量的意义及其及其推求方法。

①正常年径流量研究意义

（1）反映了在天然情况下河流（流域）蕴藏的水资源理论数量，代表能开发利用的地面水资源的最大程度

（2）水文、水利计算中的一个重要特征值（3）在地理综合分析和不同地区水资源进行对比时，它是最基本的数据。

②1.资料充分时正常年径流量的推求

资料充分是指具有一定代表性的、足够长的实测资料系列。

（1）实测资料系列要求超过30年

（2）包含特大丰水年、特小枯水年及相对应的丰水年组和枯水年组。

误差大小取决于：

①年份n的大小；

②河流年径流变差系数Cv值的大小；

③资料总体的代表性。

2.资料不足时正常年径流量的推求

1）参证变量一般必须具有以下条件：

（1）参证变量与研究变量在成因上是相联系的。

当需要借助其他流域资料时，则参证流域与研究流域也需具备同一成因的共同基础。

（2）参证变量的系列比研究变量的系列要长。

（3）参证变量与研究变量必须具有一定的同步系列（10年以上），以建立相关关系。

2）常用参证变量：

相邻测站的年径流实测资料和流域年降水资料

3）.缺乏实测径流资料时正常年径流量的推求：

1）等值线图法2）水文比拟法

29．何谓洪水波？

它在运动过程中为什么会变形？

洪水波：

若雨前河道原有一稳定水面，降水后流域地表径流大量注入河槽形成的水波。

变形原因：

水面存在着附加比降。

30．河水的环流运动对河流泥沙运动及河槽演变有哪些影响？

环流对于泥沙运动和河床演变有重要的影响，它是引起泥沙横向输移的主要动力，是形成河槽形状多样化的主要原因

31试述推移质与悬移质运动力学因素的区别。

推移质主要为：

起速度时，纵向水流的正面推力，泥沙上、下部