水分循環及徑流形成第一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三緒論內容提問1、水文現象有哪三種基本特點？答：確定性（必然性）、隨機性（偶然性）、地區性。2、根據水文現象的基本特點，水文學的研究方法分為那三類？答：成因分析法、數理統計法、地區綜合法第二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三第一章水分循環及徑流形成第一節水分循環第二節河流與流域第三節降水第四節蒸發下滲第五節徑流第六節流域水量平衡第三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三教學內容：一、自然界水文循環。二、流域與河系。三、降水、蒸發與入滲。四、河川徑流的形成與水量平衡。教學要求：從水循環的角度出發，了解降水、蒸發、入滲及自然地理因素對河川徑流的影響。初步建立水量平衡觀念，掌握流域主要特征值的概念和計算，掌握徑流常用單位。第一章水分循環及徑流形成第四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三第一章水分循環及徑流形成

第一節水分循環第五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三第一節水分循環教學內容：一、水循環的概念二、水循環的原因三、水循環的基本類型教學要求：掌握水循環的概念、形成的內因和外因以及水循環的基本類型。第六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三一、水循環的概念

地球表面的各種水體，在太陽的輻射作用下、從海洋和陸地表面蒸發上到空中、并隨空氣流動。在一定條件下，冷卻凝結形成降水又回到地面，降水的一部分經地面、地下形成徑流并通過河流回海洋；一部分又重新蒸發到空中，繼續上述過程。這種水分不斷交替轉移的現象稱為水分循環，也叫水文循環，簡稱水循環。動畫演示：水循環

第一節水分循環第七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三二、水循環的原因

[1]內因：水的物理性質，即“三態”轉化；

[2]外因：太陽輻射和地球引力作用。三、水循環的基本類型

通常按水循環的不同途徑與規模，將全球的水循環區分為大循環與小循環。

[1]大循環：大循環是指海洋與陸地之間的水分交換過程，由于廣及全球，故名大循環，又稱外循環。

[2]小循環：小循環是指海洋或陸地上的局部水分交換過程。第一節水分循環第八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三第一章水分循環及徑流形成

第二節河流與流域第九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三上節內容提問1、什么叫水文循環？答：水分不斷交替轉移的現象稱為水文循環。2、影響水文循環的內因和外因分別是什么？答：內因：水的物理性質，即“三態”轉化；

外因：太陽輻射和地球引力作用。3、什么叫大循環、小循環？答：大循環是指海洋與陸地之間的水分交換過程；小循環是指海洋或陸地上的局部水分交換過程。第十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三第二節河流與流域教學內容：一、河流及其特征二、流域及其特征教學要求：掌握有關河流和流域的概念及其特征。第十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三一、河流及其特征(一)河流

河流：自然界中脈絡相通的排泄降水徑流的天然輸水通道,其中分為各級支流及干流。

河流分段：河源、上游、中游、下游、河口

根據干支流的分布的幾何形態，河系可分為：

[1]、扇形水系：河流的干支流分布形狀似扇形，如海河；

[2]、羽形水系：河流的干支流由上而下沿途左右匯入多條支流，好比羽毛形狀。如紅水河；

[3]、平形水系：河流的干流在某一河岸平行接納幾條支流。如淮河；

[4]、混合水系：一般大江大河多為以上二至三種水系組成混合排列。

第二節河流與流域第十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三(二)河流的特征1.河流的縱橫斷面河流橫斷面：分單式斷面和復式斷面2.河流長度河長：一條河流，自河口到河源沿中泓線量計的平面曲線長度。3．河道縱比降河流縱斷面示意圖河流各個橫斷面最深點的連線第二節河流與流域第十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三河道縱比降：單位河長的河床落差。比降可按下式計算：式中J——河段的總比降；Z上、Z下——河段上、下斷面河底高程；

——河段的長度。河段兩端的河底高程之差（1-1）河道的平均縱比降可按下式計算：式中——河段自下而上沿程各轉折點的河底高程，——相鄰兩轉折點之間的距離，L——河段總長度。第十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三二、流域及其特征(一)流域、分水線流域：河流某一斷面以上的集水區域稱為河流在該斷面的流域。閉合流域：地面分水線與地下分水線完全重合的流域。一般大中流域均可看成閉和流域。非閉合流域：地面、地下分水線不重合的流域。如巖溶地區的河流和一些很小的流域。分水線：相鄰兩流域的界限線稱為分水線。點擊查看流域圖、分水線及流域面積示意圖(二)流域特征第二節河流與流域第十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三1.流域幾何特征1）流域面積流域面積是指河流某一斷面以上,由地面分水線所包圍的不規則圖形的面積。2)流域長度流域長度是指流域幾何中心鈾的長度。3)流域平均寬度流域平均寬度B指流域面積F與流域長度Lf的比值：4）流域形狀系數

流域形狀系數為流域的平均寬度B與長度Lf

的比值，以Kf

表示第二節河流與流域第十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三2、流域的自然地理特征(1)地理位置

主要指流域所處的經緯度以及距離海洋的遠近。一般是低緯度和近海地區雨水多，高緯度地區和內陸地區降水少。(2)氣候

流域的氣候條件包括降水、蒸發、溫度、濕度和風等。其中降水與蒸發對徑流影響最大。(3)地形

流域地形可分高山、丘陵、高原、盆地、平原等。第二節河流與流域第十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三(4)地質與土壤特性

流域的地質構造（如地層的褶皺、斷層等），巖石和土壤的類型以及水理性（如透水性和給水性）、對下滲水量及河流的泥沙都有影響。(5)植被覆蓋

流域的植被增加了地面糙率，加大了下滲水量，延長了地面徑流的匯流時間，減緩了洪水。另外能減少水土流失，改善生態環境。植被的覆蓋程度一般用植被面積占流域面積的百分比，即植被率表示。(6)湖泊、沼澤、塘庫

流域內的大面積水體對徑流起調節作用，湖泊（或沼澤）率是指湖泊（或沼澤）面積占流域面積的百分比表示。

第二節河流與流域第十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三第一章水分循環及徑流形成

第三節降水第十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三上節內容提問1、什么叫河長？答：一條河流，自河口到河源沿中泓線量計的平面曲線長度。2、什么叫閉合流域？答：地面分水線與地下分水線完全重合的流域。3、什么叫河道縱比降？答：單位河長的河床落差。4、氣候條件中哪兩個對徑流作用最大？答：降水和蒸發。第二十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三第三節降水教學內容：一、降雨的成因與分類二、點降雨特性及其分析方法三、面雨量概念與計算方法教學要求：了解降雨的成因及分類，有關降雨的概念和分析方法；掌握面雨量的計算方法，并重點掌握泰森多邊形法。第二十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三降水：空氣中的水汽以液態或固態形式從大氣到達地面的各種水分的總稱。氣團：水平方向物理性質比較均勻的大塊空氣。一、降雨的成因與分類

暖濕空氣→抬升冷卻→凝結為大量的云滴→降落成雨兩個基本條件

:空氣中要有一定量的水汽;空氣要有動力上升冷卻。分類：※按空氣上升冷卻的原因，降雨可分為以下四種類型：一、鋒面雨

二、地形雨

三、對流雨

四、臺風雨第三節降水第二十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三

（一）鋒面雨（1）冷鋒雨特點：降雨面積小、強度大、歷時短。動畫演示：冷鋒雨的形成（2）暖鋒雨特點：降雨面積大、強度小、歷時長。動畫演示：暖鋒雨的形成(二)地形雨動畫演示：地形雨的形成第三節降水第二十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三（三）對流雨夏季地面受熱，溫度升高，近地面氣層的空氣受熱膨脹上升，上層冷空氣在周圍下沉予以補充，引起上、下對流。上升的濕熱氣流冷卻而凝結致雨，稱為對流雨。對流雨一般強度大、范圍小、歷時短，并常伴有雷電，又稱雷陣雨。（四）臺風雨臺風雨是由熱帶海洋上的風暴帶到大陸上來的狂風暴雨。在赤道附近洋面上某些地方，由于溫度高、濕度大，常形成劇烈的空氣旋渦并向副熱帶或溫帶移動，它所經之處，多大風暴雨，這是一種災害性天氣。我國七、八、九月份，臺風活動非常頻繁。第三節降水第二十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三※我國氣象部門按1h或24h的降雨量將降雨分為小雨、中雨、大雨和暴雨4級。小雨：1h的雨量≤2.5mm或24h的雨量<10mm中雨：1h的雨量為2.6~8.0mm或24h的雨量為10.0~24.9mm。大雨：1h的雨量8.1~15.9mm或24h的雨量為25.0~49.9mm。暴雨：1h的雨量≥16mm或24h的雨量≥50mm。第三節降水第二十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三二、點降雨特性及其分析方法點降雨量:一個雨量觀測站承雨器(口徑為20cm)所在地點的降雨。(一)點降雨特性1.降雨量降雨量是指一定時段內降落在單位水平面積上的雨水深度，單位用mm表示。2.降雨歷時降雨歷時是指—場降雨從開始到結束所經歷的叫間，常以小時為單位。3．降雨強度是指單位時間內的降水量，單位用mm／min或mm／h表示。4.降雨面積是指降雨所籠罩的水平面積，單位用以km2表示。5.降雨中心

是指一次籠罩面積上降雨量最為集中且范圍較小的局部地點。第三節降水第二十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三(二)降雨資料的圖示法

1.時段降雨量過程線2.降雨量累積曲線動畫演示:降雨量線的繪制3.等雨量線圖三、面雨量概念與計算方法（一）面雨量概念面雨量：一定區域面積上的平均雨量。第三節降水第二十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三(二)流域面平均雨量的計算方法1.算術平均法

當流域內地形變化不大,雨量站數目較多、分布較均勻時式中HF——流域平均降雨量，mm;Hi——流域內各雨量站雨量（i=1,2,…，n),mm;n——雨量站數目。2.泰森多邊形法（垂直平分線法）

當流域地形起伏大，雨量站分布不均勻時多用此法。先在流域平面圖上將就近的各相鄰雨量站用直線連接，構成若干個三角形。然后作三角形各邊的垂直平分線。這些垂直平分線將流域劃分成若干個部分面積，每塊面積內正好有一個雨量站。

動畫演示:泰森多邊形法

（1-8）第三節降水第二十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三3.等雨量線法

如果降雨在地區上或流域上分布很不均勻，地形起伏大，則宜用等雨量線法計算面雨量。動畫演示:等雨量線法4.降雨點面關系法當流域內雨量站少，或各雨量站觀測不同步時，可用降雨的點面關系來計算面雨量。其計算公式為式中——點雨量與面雨量比值，也稱點面雨量折算系數；

H0——點雨量，mm。（1-11）第三節降水第二十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三總結流域面雨量四種計算方法的特點：★算術平均法簡單，但要求條件較高，只適用流域內地形變化不大，且雨量站數目較多、分布均勻情況?！锾┥噙呅畏ㄟm用性較強，且有一定的精度，所以在水文上應用廣泛，但在降雨分布發生變化時，計算結果不一定符合實際?！锏扔炅烤€法要根據等雨量線圖來計算，計算精度最高，但要求有足夠的雨量站，且每次計算都要繪制等雨量線及計算工作量大，實際當中應用有限。★降雨點面關系法計算更簡單，但需要知道點面關系圖，在流域雨量資料較差或缺乏時應用較多。第三節降水第三十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三第一章水分循環及徑流形成

第四節蒸發與下滲第三十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三上節內容提問1、降雨的兩個基本條件是什么？答：空氣中要有一定量的水汽;空氣要有動力上升冷卻。2、冷鋒雨和暖鋒雨各自的特點是什么？答：冷鋒雨的特點是降雨面積小、強度大、歷時短；暖鋒雨的特點是降雨面積大、強度小、歷時長。

3、什么叫點雨量、面雨量和降雨強度？答：點降雨量:一個雨量觀測站承雨器(口徑為20cm)所在地點的降雨。面雨量：一定區域面積上的平均雨量。降雨強度：是指單位時間內的降水量4、請比較流域面雨量四種計算方法的特點。答案。第三十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三第四節蒸發與下滲教學內容：一、蒸發二、下滲教學要求：了解蒸發的影響因素和下滲的物理過程；掌握有關蒸發的概念和分類；下滲的相關概念。第三十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三一、蒸發蒸發是指水由液態或固態轉化為氣態的物理變化過程，是水分循環的重要環節之一，也是水量平衡的基本要素和降雨徑流的一種損失。(一)水面蒸發水面蒸發主要受氣溫、濕度、水面面積、風速等的影響而變化。水面蒸發是湖、庫、江、海、河流的主要損失，(二)土壤蒸發除影響水面蒸發的因素外，土壤蒸發還受土壤層含水量、地下水埋深、土壤結構、土壤色澤、地勢、植被和降水方式等多種因素的影響。(三)植物散發影響植物散發的因素，除氣溫、濕度、土壤溫度外，還有日光、植物的性質等。(四)流域蒸發水面蒸發流域蒸發土壤蒸發植物散發第四節蒸發與下滲第三十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三二、下

滲下滲：水分從土壤表面向土壤內部滲入的物理過程，以垂向運動為主要特征。（一）下滲的物理過程第一階段：滲潤階段第二階段：滲漏階段第三階段：滲透階段（二）下滲的變化規律—下滲能力（容量）曲線下滲率（下滲強度）：單位面積上、單位時間內滲入土壤中的水量，常用mm/min或mm/h計。下滲能力（容量）：充分供水條件下的下滲率。下滲能力（容量）曲線：下滲能力（容量）隨時間變化的過程線。

第四節蒸發與下滲第三十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三第一章水分循環及徑流形成

第五節徑流第三十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三上節內容提問1、流域蒸發可分為哪三類？答：流域蒸發可分為水面蒸發、土壤蒸發和植物散發。2、什么叫下滲強度？答：單位面積上、單位時間內滲入土壤中的水量。3、什么叫下滲能力？答：充分供水條件下的下滲率。第三十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三第五節徑流教學內容：一、河川徑流的補給源二、降雨徑流的形成過程三、徑流的表示方法及單位四、次雨洪徑流過程及其特征教學要求：了解河川徑流的補給源；掌握降雨徑流的形成過程及次雨洪徑流過程的特征；重點掌握徑流的表示方法間的單位互換。第三十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三一、河川徑流的補給源補給來源有雨水、冰雪融水、地下水和人工補給等。二、降雨徑流的形成過程降雨徑流是指雨水降落到流域表面上，經過流域的蓄滲等過程分別從地表面和地下匯集到河網，最終流出流域出口的水流。動畫演示:河川徑流的形成過程第五節徑流第三十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三（一）產流過程(扣損過程)凈雨過程：降雨過程減去損失過程，即得凈雨過程。損失：植物截留、填洼

、雨期蒸發、補充土壤缺水量的下滲等。

地面徑流壤中流次徑流（產流量）淺層地下徑流深層地下徑流（基流）河川徑流第五節徑流超滲產流蓄滿產流產流方式第四十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三（二）匯流過程第五節徑流流域匯流坡面匯流河網匯流地面徑流（快）壤中流地下徑流（慢）支流干流第四十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三徑流的影響因素：氣候因素：降雨蒸發下墊面因素：流域的位置和地形河道特性流域面積的大小和形狀土壤巖石和地質構造植被湖泊和沼澤人類活動因素第五節徑流第四十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三三、徑流的表示方法及單位（1）流量Q

流量是指單位時間內通過某一斷面的水量，單位為m3/s。有瞬時、日平均、月平均、年平均及多年平均流量之分。流量隨時間的變化過程：流量過程線

（2）徑流量W

徑流量指一定時段內通過河流某一斷面的水量，單位有m3、萬m3、億m3、（m3/s）?h、（m3/s）?d、（m3/s）?月。徑流量與平均流量的關系為(1-13)式中Q——時段平均流量，m3/s;T——計算時段，s。

第五節徑流第四十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三（3）徑流深Y

徑流深指將一定時段的徑流總量平均鋪在流域面積上所得到的水層深度，單位為mm。計算式如下

(1-14)式中W——計算時段的徑流量,m3;

F——流域某斷面以上的流域集水面積，km2。第五節徑流第四十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三（4）徑流模數M

單位流域面積上所產生的流量，常用單位為L/（s?km2）或m3/(s?km2)

，其計算公式為

（5）徑流系數α

流域某時段內徑流深與形成這一徑流深的流域平均降水量的比值，即：

(1-15)（1-16）第五節徑流第四十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三【例1-1】已知某小流域集水面積Ｆ＝130km2,多年平均降雨量ＨF0=915mm,多年平均徑流深Y0=745mm。求該流域多年平均徑流量W0、多年平均流量Ｑ0、多年平均徑流模數M0以及多年平均徑流系數。解：直接代入公式計算：第四十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三四、次雨洪徑流過程及其特征洪水流量過程線降雨特性流域下墊面洪水流量過程線三要素：洪峰流量Qm洪水總量W洪水總歷時T洪水流量過程線形狀：單峰洪水復式峰洪水第五節徑流第四十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三第一章水分循環及徑流形成

第六節流域水量平衡第四十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三上節內容提問1、降雨徑流的形成過程可概括為哪兩個過程？答：產流過程和匯流過程。2、由一次降雨形成的河川徑流產流量包括哪三部分？答：地面徑流、壤中流和淺層地下徑流。3、降雨徑流的損失主要包括哪些？答：植物截留、填洼

、雨期蒸發、補充土壤缺水量的下滲等。4、流域的產流有哪兩種基本方式？流域的匯流可分為哪兩個過程？答：流域的產流方式有超滲產流和蓄滿產流；流域的匯流可分為坡面匯流和河網匯流。第四十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三5、徑流深的概念？答：徑流深指將一定時段的徑流總量平均鋪在流域面積上所得到的水層深度。6、徑流模數的概念？答：單位流域面積上所產生的流量。7、徑流系數的概念？徑流系數與1的關系？答：徑流系數是指流域某時段內徑流深與形成這一徑流深的流域平均降水量的比值，徑流系數始終小于1。8、洪水流量過程線有哪三要素？答：洪峰流量、洪水總量和洪水總歷時。上節內容提問第五十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三第六節流域水量平衡教學內容：一、水量平衡原理二、流域水量平衡教學要求：了解水量平衡原理；掌握流域水量平衡方程；重點掌握閉和流域多年平均水量平衡方程，并學會應用。第五十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三一、水量平衡原理一般的水量平衡方程

I–O=W2-W1=△W（1-17）二、流域水量平衡閉和流域的水量平衡方程

H-(E+Y)=△W(1-25)多年平均情況下，，閉和流域的水量平衡方程

H0=E0+Y0

(1-26)第六節流域水量平衡第五十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期三補充例題：某流域多年平均流量Q0=15m3/s，流域面積F=1000km2，流域多年平均年降雨量H0=815mm，試計算該流域多年平均年徑流量W0，年徑