水文学与水文地质学( PowerPoint 122页)

'水文学与水文地质学演讲人李冬桂2022/2/191第一页，编辑于星期二：十八点二十四分。 第一部分水文学2022/2/192第二页，编辑于星期二：十八点二十四分。 第一章绪论2022/2/193第三页，编辑于星期二：十八点二十四分。 通过本章节的介绍，主要了解有关的水文概念，对水文学的学习有个粗略的认识。重点2022/2/194第四页，编辑于星期二：十八点二十四分。 1、水文现象§1—1水文现象及水分循环——地球上的水在太阳的辐射和地心引力的作用下，所发生的降水、蒸发、渗流和径流现象统称为水文现象。2022/2/195第五页，编辑于星期二：十八点二十四分。 水文的四大表现形式：降水蒸发渗流径流（1）降水——指雨、雪、雾　、雹、霰。降水的形式下雪前降落的小冰粒2022/2/196第六页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔2〕蒸发指：截流蒸发地面蒸发叶面蒸发水面蒸发海洋蒸发水上升为水汽的五种形式。2022/2/197第七页，编辑于星期二：十八点二十四分。 包含入渗渗透地表水经过土壤表面进入土壤的过程。水分在土壤中的运动。〔3〕渗流2022/2/198第八页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔4〕径流地下径流地面径流分为——指水流沿地下一定路径流动。——指水流沿地面一定路径流动。2、本水文学研究的主要对象河川径流2022/2/199第九页，编辑于星期二：十八点二十四分。 3、水分循环（1）大循环——由海洋蒸发的水汽降到陆地后又流入海洋的循环。——由海洋蒸发的水汽成为降水后又直接落入海洋，或者降落在陆地上的水在流入海洋之前就又蒸发到空中，这种局部循环称为小循环。（2）小循环2022/2/1910第十页，编辑于星期二：十八点二十四分。 4、水分循环图示：图1．1水文循环示意图2022/2/1911第十一页，编辑于星期二：十八点二十四分。 §1—2水文学的研究领域及开展——水文学是研究地球上各种水体的形成、运动变化规律以及地理分布的科学。1、水文学概念2022/2/1912第十二页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔1〕按研究水体可分为：2、分类河流水文学湖泊水文学河川水文学沼泽水文学海洋水文学地下水文学土壤水文学大气水文学2022/2/1913第十三页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔2〕据所采用的实验方法可分为：水文测验学水文调查学水文实验2022/2/1914第十四页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔3〕据研究内容可分为：水文分析与计算水文地理学水文学原理水文预报水文动力学2022/2/1915第十五页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔4〕据应用分类工程水文学土壤水文学农业水文学城市水文学森林水文学研究流域规划、水文计算、水文预报2022/2/1916第十六页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔5〕随着科技开展，又有：随机水文学模糊水文学等2022/2/1917第十七页，编辑于星期二：十八点二十四分。 水文学是与给排水工程密切相关的一门学科。主要研究从降水到径流入海这一段中地面径流的规律、测量方法及在工程中的应用。§1—3水文学与给排水工程的关系2022/2/1918第十八页，编辑于星期二：十八点二十四分。 §1—4水文现象的特性1、水文现象时程变化的的对立统一周期性随机性2、水文现象地区分布的特殊性相似性的对立统一2022/2/1919第十九页，编辑于星期二：十八点二十四分。 §1—5水文学的研究方法成因分析法数理统计法地理综合法2022/2/1920第二十页，编辑于星期二：十八点二十四分。 水文学的一般第二章概念与水文测验2022/2/1921第二十一页，编辑于星期二：十八点二十四分。 重点掌握水位～流量关系曲线的绘制及延长了解河川径流的基本概念掌握一般的测流方法，能进行有关问题的计算。2022/2/1922第二十二页，编辑于星期二：十八点二十四分。 ——直接注入海洋、湖泊的河流。1、干流一、干流、支流和水系§2—１　　河流与流域一般取长度、流量最大的河2022/2/1923第二十三页，编辑于星期二：十八点二十四分。 2、支流——流入干流的河流。又可分为一级支流二级支流直接注入干流的河流注入一级支流的河流2022/2/1924第二十四页，编辑于星期二：十八点二十四分。 ——河流的干流及全部支流所构成的脉络相通的河流系统，称为河系或水系。3、水系常用干流名称来命名2022/2/1925第二十五页，编辑于星期二：十八点二十四分。 1、河长——从河源到河口的距离。是确定河流落差、比降和能量的基本参数。——河道全长与河源到河口直线距离之比。2、弯曲系数二、河长及弯曲系数表示河流平面形状弯曲程度的参数2022/2/1926第二十六页，编辑于星期二：十八点二十四分。 三、河槽的根本特征一般可以用下面几个参数来表示1、河流的平面形态图2.12022/2/1927第二十七页，编辑于星期二：十八点二十四分。 图2.1河流等深线图2022/2/1928第二十八页，编辑于星期二：十八点二十四分。 黄河花园口游荡型河段长江下荆江蜿蜒型河段顺直型河段长江南京附近八卦洲分汊型河段2022/2/1929第二十九页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔1〕横断面——与水流方向正交的断面1>根本河槽——枯水期水流通过的局部2>洪水河槽——洪水期被洪水淹没的局部有单式断面和复式断面2、河流横断面主槽或枯水河槽河漫滩或河滩2022/2/1930第三十页，编辑于星期二：十八点二十四分。 图2—3河流横断面图示2022/2/1931第三十一页，编辑于星期二：十八点二十四分。 ——沿河流深泓线的剖面3、河流的纵剖面可明显的表示出河底纵坡和落差分布深泓线即溪线——沿河流各过流断面最大水深点的连线中泓线——沿河流各过流断面最大流速点的连线2022/2/1932第三十二页，编辑于星期二：十八点二十四分。 是单位河长的落差〔河段两端的河底高程差〕4、河流的比降——即河流的坡度河流长度——沿溪线测量的长度可在适当比例的地图上量得2022/2/1933第三十三页，编辑于星期二：十八点二十四分。 计算：其中：Ｚ１、Ｚ２——若为河面高程差，则s为河面比降；若为河底高程差，则s为河底比降。如果一条河流各段比降不同，一般可用分段计算法，求得平均比降。2022/2/1934第三十四页，编辑于星期二：十八点二十四分。 2012211102)()()(lzlzzlzzlzzslnnn-++++++=-L〔1〕*纵比降计算式：6—31式〔p186〕其中：Z1、Z2……Zn——为各断面高程。L1、L2……Ln——为各相邻两断面之间的距离。2022/2/1935第三十五页，编辑于星期二：十八点二十四分。 地球自转产生的偏转力；河流弯道处所受离心力；流速分布的不均匀性。〔2〕横比降——指水面的横向比降。1>产生横比降的原因：2022/2/1936第三十六页，编辑于星期二：十八点二十四分。 FF地球自转偏力作用：地球由西向东自转，其自转偏力将造成自北向南流动的河流右岸受冲刷；自南向北流动的河流左岸受冲刷。2022/2/1937第三十七页，编辑于星期二：十八点二十四分。 弯段横比降及水内环流现象a)弯段河道螺旋流b)重力与离心力作用c)断面单环流现象d)断面冲淤现象e)平面河流呈蜿蜒曲折平面形态凹岸水深大，水质好，是取水口的最佳位置。2022/2/1938第三十八页，编辑于星期二：十八点二十四分。 直段横比降及水内环流现象(a)(c)(b)a)直段河道螺旋流：原因是横向与垂线流速不均匀。b)退水时河道螺旋流：退水时，河中水位下降快，两岸退水慢，水流一面向下游流动，一面向河道集中，且呈两螺旋流，横断面呈凹形水面。c)涨水时河道螺旋流：涨水时，河中央上涨较快，断面呈中高岸低的“水拱〞形，且呈两螺旋流。涨水时水流冲刷两岸，故常出现崩岸，泥沙向河中搬运；退水时，河中受冲刷，泥沙向两岸搬运而淤积。2022/2/1939第三十九页，编辑于星期二：十八点二十四分。 2>造成的后果：在过水断面上形成一封闭的环流，与纵向水流结合形成漩涡流，从而将冲刷凹岸，淤积凸岸，影响取水口位置的选择。2022/2/1940第四十页，编辑于星期二：十八点二十四分。 四、河流的分段1、河流——江、河、溪、沟统称河流。2、形成——地面上的水在重力作用下，沿着陆地表面上的线性凹地流动，从而形成河流。3、分段——一条发育完整的河流，按河段的不同特性，可分为以下几部分：2022/2/1941第四十一页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔1〕河源——河流的发源地。即开始具有地面水流的地方。例如：泉水、冰川、溪涧2022/2/1942第四十二页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔2〕上游——紧接河源上端，奔流于深山峡谷中的一段河流。特点水流急，落差大，冲刷强烈。2022/2/1943第四十三页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔3〕中游——上游以下的一段河流。特点比降变缓，冲淤近乎平衡，流量增大。2022/2/1944第四十四页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔4〕下游——河流的最下一段。特点流速小，坡度变缓，泥沙淤积，沙洲众多，断面复杂。2022/2/1945第四十五页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔5〕河口——河流的终点。河流注入海洋、湖泊或其它河流的地方。特点断面变大，流速骤减，极易形成沙洲或三角洲。2022/2/1946第四十六页，编辑于星期二：十八点二十四分。 五、分水线及流域1、有关概念：指河流的集水区域。凡降落在该流域的水最终都将汇入该条河流中。流域——分水线——即流域四周的边界线。地势最高点的连线。2022/2/1947第四十七页，编辑于星期二：十八点二十四分。 闭合流域——地面分水线与地下分水线所重合的流域。非闭合流域——地面分水线与地下分水线不重合的流域。流域面积——流域分水线所包围的面积。2022/2/1948第四十八页，编辑于星期二：十八点二十四分。 地面分水线与地下分水线重合闭合流域非闭合流域2022/2/1949第四十九页，编辑于星期二：十八点二十四分。 2、流域的根本特征：主要指流域的几何特征、自然地理特征及人类活动的影响。决定着每一区域河流形成过程的具体环境，并影响径流的变化规律。2022/2/1950第五十页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔1〕流域的几何特征——主要指流域面积的大小和分布情况。流域的形状平均高程平均坡度流域的面积平均宽度不对称系数等2022/2/1951第五十一页，编辑于星期二：十八点二十四分。 地理位置；地形；植被；土壤；湖泊率；地质构造。〔2〕自然地理特征地理位置下垫面因素气象条件后详叙〔3〕人类活动2022/2/1952第五十二页，编辑于星期二：十八点二十四分。 §2—2河川径流及表示方法一、河川径流的根本概念1、径流——降落在地表上的雨水沿着一定的路径流动的水流。径流是水循环中的一个重要环节。降落到地面上的水除了下渗和蒸发等损失外，其余水流均以径流的形式注入河流。地面径流地下径流2022/2/1953第五十三页，编辑于星期二：十八点二十四分。 2、河川径流——降落到地面上的水，由地面和地下聚集到河系并沿河槽流动的水流，统称河川径流。河川径流的水源主要是大气降水。其中枯水期以地下径流为主，洪水暴雨期以地面径流为主。2022/2/1954第五十四页，编辑于星期二：十八点二十四分。 1、流量Q——单位时间通过某河流过流断面的水量。单位：m3/s二、河川径流的表示方法河川径流的几个特征值2、径流总量W——一段时间内通过某河流过流断面的总水量。单位:m3计算式：W=QT2022/2/1955第五十五页，编辑于星期二：十八点二十四分。 4、径流深度R——将计算时段内的径流总量均匀的分布于测站以上的整个流域面积上，所得到的平均水层厚度。3、径流模数M——单位流域面积上平均产生的流量。单位:m单位:m/s计算式：M=FQ计算式：R=FW2022/2/1956第五十六页，编辑于星期二：十八点二十四分。 5、径流系数α——同一时段内，流域上径流深度与降水量之比。P——同一时段内的降水量。计算式：α=PR因为R流速仪的主要构造〔1〕流速仪法：尾翼旋转器信号记录器2>工作原理：流水冲击旋转器使其旋转，据流速仪所指示的转速计算流速2022/2/1989第八十九页，编辑于星期二：十八点二十四分。 方法在测流断面上，布置数条垂线，每条垂线上布置假设干测点。用流速仪测出各点的流速，最终求得整条垂线上的平均流速，并进而求得局部断面的平均流速。点流速→垂线上的平均流速→部分断面的平均流速→流量即2022/2/1990第九十页，编辑于星期二：十八点二十四分。 二点法五点法三点法一点法注意测速垂线及测点的布设原那么和数量应视实际的测流断面，据有关标准而定。垂线上测点的布设方法一般有：2022/2/1991第九十一页，编辑于星期二：十八点二十四分。 用于测水面流速测某深水点处的流速由上部的小浮标和下部的大浮标及细绳组成〔2〕浮标法：但凡能浮于水面上的物体，均可做成浮标。深水浮标水面浮标据浮标通过上、下游的时间来测算速度。测速原理：2022/2/1992第九十二页，编辑于星期二：十八点二十四分。 深水浮标：深水浮标用于测某水深点处的流速，它由上部小浮标(指示标)和下部大浮标(深水局部)其间用细绳连成一体，见图。上浮标做成流线形，以减少水流阻力，露出水面局部体积宜小，以减少空气阻力。下浮标为十字形以利接近流速浮移。上下浮标所连细绳长度应使下浮标位居测速点的深度。据上浮标漂浮速度计算下浮标速度·。水面浮标深水浮标2022/2/1993第九十三页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔1〕河床质泥沙三、泥沙测算悬移质输沙率推移质输沙率指1、泥沙的分类——据河流泥沙的运动状态组成河床的泥沙2022/2/1994第九十四页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔2〕悬移质泥沙〔悬沙〕粒径较小，其沉降速度小于水流垂直方向的脉动速度，可悬于水中，随水下移，其较粗的局部颗粒可与推移质交换。〔3〕推移质〔底沙〕沿着河底滚动，滑动，或跃动，并经常与河床质发生交换。2022/2/1995第九十五页，编辑于星期二：十八点二十四分。 2、悬移质输沙率Qs——单位时间内通过测流断面的悬移质泥沙重量。〔1〕计算式：Q——测流断面的流量——断面的平均含沙量2022/2/1996第九十六页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔2〕含沙量CS的测算：在河流中选定的测点处取含沙的水样，然后测出体积，将泥沙沉淀，过滤，烘干，并称出其泥沙的重量，计算出该点的含沙量。2022/2/1997第九十七页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔3〕计算：由点含量→垂线平均含沙量→局部断面的平均含沙量Cs——部分断面的平均含沙量（N/m3）q——部分断面的流量（m3/s）其中：2022/2/1998第九十八页，编辑于星期二：十八点二十四分。 横式沙洋采集器〔悬移质泥沙〕1、储水筒；2、筒盖；3、弹簧；4、撑爪；5、铁锤；6、钢索2022/2/1999第九十九页，编辑于星期二：十八点二十四分。 3、推移质输沙率——单位时间内通过测流断面的推移质泥沙重量利用推移质采样器，在测沙垂线底部取泥沙，以求得各测沙垂线处单位宽度内的输沙率，进而计算整个断面的输沙率。测算：2022/2/19100第一百页，编辑于星期二：十八点二十四分。 1、外壳；2一铅板；3、跳板；4、橡皮板；5、底盘托板；6、尾翼；7、吊杯推移质采样器〔推移质泥沙〕62022/2/19101第一百零一页，编辑于星期二：十八点二十四分。 四、水文资料的收集来源水文数据库水文年鉴水文手册水文图集水文调查气象部门水文资料2022/2/19102第一百零二页，编辑于星期二：十八点二十四分。 §2-6水位与流量关系曲线水位与流量关系曲线——由断面实测水位与相应的流量点绘而成的曲线。一、曲线的绘制1、方法：在绘制水位～流量关系曲线的同时，将水位～面积曲线及水位～流速曲线按比例一同绘制在坐标纸上。2022/2/19103第一百零三页，编辑于星期二：十八点二十四分。 2、意义：由于相对于流量观测，水位观测要容易些，故可以利用水位～流量曲线从水位变化过程推算流量变化过程，从而计算出不同历时的平均流量。3、曲线：〔1〕水位～流量曲线2022/2/19104第一百零四页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔2〕河床发生冲淤变化时对H～Q曲线的影响G（水位）Q未冲淤前淤后冲后〔3〕江河中洪水涨落时对H～Q曲线的影响G（水位）Q稳定时落水涨水2022/2/19105第一百零五页，编辑于星期二：十八点二十四分。 2022/2/19106第一百零六页，编辑于星期二：十八点二十四分。 1、意义：二、曲线的延长一般地说，曲线都是由中、低、高水位的测点点绘而成。如果能将其作适当的延长，便可以得到特大或特小的点，以满足设计要求。2022/2/19107第一百零七页，编辑于星期二：十八点二十四分。 2、方法：低水位延长法高水位延长法直接延长法史梯文斯延长法断面特征法形态断面法2022/2/19108第一百零八页，编辑于星期二：十八点二十四分。 用于河床无严重冲淤的断面。第一.高水位延长法1>直接延长法：A、当延长的水位变幅<20%时，可徒手顺曲线的趋势作适当的延长。B、当需要延长的水位变幅较大时，可借助于另两条曲线，即H～ω和H～V，间接延长H～Q曲线。2022/2/19109第一百零九页，编辑于星期二：十八点二十四分。 先绘制H～ω曲线；再将H～V曲线向高水位作大幅延长（高水位时，此曲线趋于直线，且与纵轴平行，作大幅延长造成的误差不大）；最后由高水位时的ω和V值，得出延长的H～Q曲线。方法2022/2/19110第一百一十页，编辑于星期二：十八点二十四分。 水位HH～Qv、Q、ωH～ωH～VH0V0Q0ω02022/2/19111第一百一十一页，编辑于星期二：十八点二十四分。 方法：形态断面法A、据实测的流量及大断面资料，2>史梯文斯延长法：三条曲线作出2022/2/19112第一百一十二页，编辑于星期二：十八点二十四分。 C、将在高水位区作直线延长。B、将绘至高水位。D、找出对应点，延长曲线。高水位时近似常数2022/2/19113第一百一十三页，编辑于星期二：十八点二十四分。 HQH～QRQ～wRwRH～wH2022/2/19114第一百一十四页，编辑于星期二：十八点二十四分。 〔2〕低水位延长法：1>据H～ω和H～v作低水位延长。B、延长H～v曲线时，应先求得断流时的水位〔此时流速为零〕，而后再依从H～v的趋势将曲线延长到该点〔断流时的水位，0〕；A、延长方法与高水位相同，即据实测资料将H～ω曲线延长到最低水位；2022/2/19115第一百一十五页，编辑于星期二：十八点二十四分。 C、将延长局部各级流速v×相应的面积ω，即得到该水位时的Q。2>以断流水位为控制水位，作低水延长。求得断流水位，即可以此点〔水位H，O←流量〕为控制点，将H～Q作低水延长。2022/2/19116第一百一十六页，编辑于星期二：十八点二十四分。 断流时水位确实定：A、据测站的纵横断面资料确定。第一：测站下游有浅滩或石梁时，以其高程为断流水位；第二：测站下游长距离内河底平坦时，取基本水尺断面河底最低点高程为断流水位。2022/2/19117第一百一十七页，编辑于星期二：十八点二十四分。 ——〔用于无纵剖面图和实测资料，断面形状整齐，在水位变幅内河宽无突变，无浅滩分流的时候〕B、分析法在H～Q曲线的高、中、低弯曲部分，各顺次取三个点a，b，c方法2022/2/19118第一百一十八页，编辑于星期二：十八点二十四分。 依据：低水局部符和：Q=K〔G－Z〕n使，则断水水位可用下面的公式计算：2022/2/19119第一百一十九页，编辑于星期二：十八点二十四分。 C、图解法〔条件同上〕HQH～QZ如图Z为断水水位三水位对应的流量应满足:2022/2/19120第一百二十页，编辑于星期二：十八点二十四分。 三、曲线的应用利用H～Q曲线可将最大的设计流量和枯水流量换算成相应的设计水位或反之。2022/2/19121第一百二十一页，编辑于星期二：十八点二十四分。 1、了解面对逆境，远比方何接受顺境重要得多2021/9/151:00:4601:00:461:00:46AM。九月-21九月-21Wednesday,September15,20212、一般的伟人总是让身边的人感到渺小Wednesday,September15,20211:00:46AM9/15/20211:00:46AM01:00Sep-21。01:00:4601:00:4601:009/15/20211:00:46AM3、01:00Sep-2115-Sep-214、昨天是张退票的支票15-Sep-211:00:46AM01:0001:00:4601:00:4601:00Wednesday,September15,20215、积极人格的完善是本，财富确实立是末15-九月-21。九月-21九月-2101:00:4601:00:46September15,20216、昨晚多几分钟的准备9/15/20211:00:46AM15九月20211:00:46上午01:00:46九月-217、每一发奋努力的背，必有加倍的赏赐1:00:46上午九月211:00上午九月-2101:00September15,20218、业余生活要有意义，不要越轨。2021/9/151:00:4601:00:4615September20219、要及时把握梦想，因为梦想一死9/15/20211:00:46AM。1:00:46上午1:00上午01:00:46九月-2110、一个人的梦想也许不值钱，但一个人的努力很值钱。9/15/20211:00:46AM01:00:4615-九月-2111、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由信心跨出第一步。9/15/20211:00AM9/15/20211:00AM九月-21九月-21谢谢大家第一百二十二页，编辑于星期二：十八点二十四分。 1、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路2021/9/151:01:1201:012、成功源于不懈的努力，人生最大的敌人是自己怯懦。01:01:1201:01:1201:019/15/20211:01:12AM3、每天只看目标，别老想障碍Wednesday,September15,2021。九月-2101:01:1201:01Monday,July19,202115-Sep-214、宁愿辛苦一阵子，不要辛苦一辈子1:01:12上午。01:01:1201:01:1201:01Wednesday,September15,20215、积极向上的心态，是成功者的最根本要素01:01:12。九月-21九月-2101:01:1201:01:12September15,20216、生活总会给你另一个时机，九月-211:01:12AM1:01:12上午01:01:12九月-217、人生就像骑单车，想保持平衡就得往前走21:19:48九月-2101:01September15,20218、业余生活要有意义，不要越轨。2021/9/151:01:1201:01:1215September20219、我们必须在失败中寻找胜利Wednesday,September15,2021九月-2110、一个人的梦想也许不值钱，但一个人的努力很值钱。9/15/20211:01:12AM01:01:1215-九月-2111、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由信心跨出第一步。9/15/20211:01AM9/15/20211:01AM九月-21九月-21谢谢大家第一百二十三页，编辑于星期二：十八点二十四分。'