水文学基础幻灯片.ppt

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1、水文学基础第1页，共137页，编辑于2022年，星期一主要内容一、水文循环与水量平衡二、降雨、蒸发三、入渗、土壤水、地下水四、河川径流2第2页，共137页，编辑于2022年，星期一一、水文循环及水量平衡水文学：研究地球上江河、湖泊、冰川、地下水和海洋等研究地球上江河、湖泊、冰川、地下水和海洋等各种水体的存在数量、分布及变化规律的科学。各种水体的存在数量、分布及变化规律的科学。与气象学、地理学、生态环境学等关系密切。与气象学、地理学、生态环境学等关系密切。3第3页，共137页，编辑于2022年，星期一1.1 水文循环：（1）地球上水的存在形式：地球上水的存在形式：汽态、液态、固态汽态、液态、固态

2、 （2 2）存在位置：）存在位置：空气中、地表、地下、生物体内空气中、地表、地下、生物体内 4第4页，共137页，编辑于2022年，星期一 水文循环的概念：地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下蒸发变成水汽，上升地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下蒸发变成水汽，上升到空中，被气流带动输送到各地，在这过程中，水汽遇冷凝结，到空中，被气流带动输送到各地，在这过程中，水汽遇冷凝结，以降水的形式降落到地面和海洋，降至地面的那部分水，再从以降水的形式降落到地面和海洋，降至地面的那部分水，再从河道或渗入地下以地下水形式补给河流流入海洋。水分这种河道或渗入地下以地下水形式补给河流流入海洋。水分这种往往返循环、

3、不断转移交替返循环、不断转移交替的现象称为水文循环或水循环。的现象称为水文循环或水循环。5第5页，共137页，编辑于2022年，星期一6水循环示意图水循环示意图第6页，共137页，编辑于2022年，星期一7 水循环的外因：太阳辐射能和地球引力的存在太阳辐射能和地球引力的存在 水循环的内因：水物理三态水物理三态(气、液、固气、液、固)之间的相互之间的相互 转化转化第7页，共137页，编辑于2022年，星期一自然界水循环据其规模及涉及的地域可分为：自然界水循环据其规模及涉及的地域可分为：大循环大循环/小循环小循环8海海 洋洋 上上 空空大大 陆陆 上上 空空海海 洋洋地地 下下陆陆 面面降降水水蒸

4、蒸发发返返回回大大气气地面径流地面径流海海洋洋蒸蒸发发降降水水气流输运气流输运大循环：大循环：小循环小循环：地下径流地下径流汇入河汇入河川川第8页，共137页，编辑于2022年，星期一水文循环的意义：水文循环的意义：9 直接影响气候变化：直接影响气候变化：改变地表形态：改变地表形态：造成再生资源：造成再生资源：负面影响：干旱，洪涝灾害负面影响：干旱，洪涝灾害第9页，共137页，编辑于2022年，星期一（2）河流流域的水量平衡10河流流域的定义：河流流域的定义：河流某断面以上，汇集地表水和地下水的河流某断面以上，汇集地表水和地下水的区域（称做地面集水区和地下集水区）统称区域（称做地面集水区和地下

5、集水区）统称做河流在该断面以上的流域。做河流在该断面以上的流域。由分水线包围的集水区域。由分水线包围的集水区域。第10页，共137页，编辑于2022年，星期一非闭合流域非闭合流域/闭合流域：闭合流域：11 非闭合流域：非闭合流域：若地面分水线与地下分水线在位置上不完全重合，若地面分水线与地下分水线在位置上不完全重合，即地面和地下集水区不相重合常称这种流域为非闭合流即地面和地下集水区不相重合常称这种流域为非闭合流域。域。闭合流域：闭合流域：若若流流域域的的地地面面水水和和地地下下水水分分水水线线在在位位置置上上重重合合，即即地地面面和和地地下下集集水水区区相相重重合合，则则称称这这种种流流域域为

6、闭合流域。为闭合流域。第11页，共137页，编辑于2022年，星期一二、降水与蒸发2.1 降水：是指液态或固态的水汽凝结物，从天空下降至地是指液态或固态的水汽凝结物，从天空下降至地面而成的液态水或固态水的现象。降水是气象要素之面而成的液态水或固态水的现象。降水是气象要素之一，也是水循环中重要的一个环节。一，也是水循环中重要的一个环节。12第12页，共137页，编辑于2022年，星期一（1）降水的各种形态：13 雨雨 从云中降落下来的液态水滴从云中降落下来的液态水滴,其直径一般为其直径一般为0.56毫米。小雨滴呈球形，直径在毫米。小雨滴呈球形，直径在1 1毫米以上的雨滴呈毫米以上的雨滴呈扁球形，

7、雨滴越大，形状越扁平。扁球形，雨滴越大，形状越扁平。雪雪 由较大的冰晶（即雪晶）组成。雪晶一般大于由较大的冰晶（即雪晶）组成。雪晶一般大于0.3 毫米，其基本形状为六角形。毫米，其基本形状为六角形。第13页，共137页，编辑于2022年，星期一14霰 又称雪珠或软雹，是白色不透明的圆锥形或球形的又称雪珠或软雹，是白色不透明的圆锥形或球形的颗粒状固态降水。直径约颗粒状固态降水。直径约25毫米，下降时常呈阵性，毫米，下降时常呈阵性，触及硬地时常反跳。它是由各自冻结的小云滴组合触及硬地时常反跳。它是由各自冻结的小云滴组合在一起而成的，密度小而松脆易碎。在一起而成的，密度小而松脆易碎。雹雹 又称冰雹或

8、雹块，从对流云中产生的球状、锥状、又称冰雹或雹块，从对流云中产生的球状、锥状、椭球状或形状不规则的坚硬固态降水，直径约椭球状或形状不规则的坚硬固态降水，直径约250毫米。毫米。第14页，共137页，编辑于2022年，星期一（2）降水的成因：15 大气中存在水分，即水汽；大气中存在水分，即水汽；降温，降至露点温度以下，或空气冷却降温，降至露点温度以下，或空气冷却 大气中存在吸水性的微粒大气中存在吸水性的微粒(凝结核凝结核)露点：露点：空气中水汽达到饱和时的温度。当大气温空气中水汽达到饱和时的温度。当大气温度下降到露点以下时，则形成了水汽凝结的必要条件。度下降到露点以下时，则形成了水汽凝结的必要条

9、件。大气凝结核：大气凝结核：指飘浮在大气中的尘粒，其直径约指飘浮在大气中的尘粒，其直径约10-310m。大气凝结核由固态物质、溶液滴或两者的混。大气凝结核由固态物质、溶液滴或两者的混合物组成，其化学成分很复杂，最常见的是氯、氮、碳、合物组成，其化学成分很复杂，最常见的是氯、氮、碳、镁、钠、钙等化合物。镁、钠、钙等化合物。第15页，共137页，编辑于2022年，星期一（3）降雨的分类及其特性 按气流上升运动的原因，常把降雨分成四种类型：按气流上升运动的原因，常把降雨分成四种类型：16 对流雨对流雨 地形雨地形雨 锋面雨锋面雨 气旋雨气旋雨第16页，共137页，编辑于2022年，星期一1）对流雨：

10、17对流雨对流雨(亦称对流性降水亦称对流性降水)发生的条件：发生的条件：地面受辐射温度升高，下层暖湿空气膨胀上升，地面受辐射温度升高，下层暖湿空气膨胀上升，则暖湿空气在上升过程中形成绝热冷却，水汽则会凝则暖湿空气在上升过程中形成绝热冷却，水汽则会凝结成云（淡积云结成云（淡积云浓积云浓积云 积雨云），积雨云），形成形成 降雨。降雨。第17页，共137页，编辑于2022年，星期一 对流雨发生的特点：对流雨发生的特点：18 对对流流雨雨是是在在大大气气不不稳稳定定的的条条件件下下产产生生的的，多多发发生在夏季酷热的午后；生在夏季酷热的午后；其其水水平平尺尺度度很很小小(0.150公公里里)，降降雨雨

11、历历时时较较短短（几十分钟），形成阵性降水，常称阵雨。（几十分钟），形成阵性降水，常称阵雨。降降水水强强度度的的变变化化很很大大。对对流流性性降降水水常常伴伴有有雷雷暴（伴有闪电和雷声），称为雷阵雨。暴（伴有闪电和雷声），称为雷阵雨。第18页，共137页，编辑于2022年，星期一2）地形雨19地形雨形成示意图地形雨形成示意图山山 脉脉 暖暖湿湿空空气气在在运运移移过过程程中中，因因受受地地形形（如如山山脉脉等等）影影响响而而被抬升，则由于动力冷却而形成的雨。被抬升，则由于动力冷却而形成的雨。地形雨发生的条件：地形雨发生的条件：第19页，共137页，编辑于2022年，星期一20 因因气气流流（空

12、空气气）的的湿湿度度、温温度度、抬抬升升速速度及地形特点的差异而不同。度及地形特点的差异而不同。地地形形作作用用一一般般使使山山的的迎迎风风面面的的降降水水量量大大，而背风面降水量减少。而背风面降水量减少。地形雨的特点：地形雨的特点：第20页，共137页，编辑于2022年，星期一3）锋面雨:21 由由于于不不同同性性质质的的气气团团相相遇遇所所形形成成的的雨雨称称为为锋面雨锋面雨。气团：气团：物物理理属属性性（物物理理属属性性主主要要是是温温度度、湿湿度度、大大气气静静力力稳稳定定度度等等物物理理量量）在在水水平平方方向向差差异异很很小小的的空空气气质质点点群群体体。其其水水平平范范围围可可达

13、达几几百百万万平平方方公公里里，铅铅直直厚度可达几公里至十几公里。厚度可达几公里至十几公里。第21页，共137页，编辑于2022年，星期一气团的分类：气团的分类：22 按按气气团团的的热热力力性性质质不不同同,可可划划分分为为：冷冷气气团团(比比其其所所经经下下垫垫面面冷冷)和和暖暖气气团团（比比其其所所经经下下垫垫面暖）面暖）;按按湿湿度度特特征征的的差差异异可可分分为为：干干气气团团和和湿湿气气团团；第22页，共137页，编辑于2022年，星期一23 按其静力稳定度的区别可分为按其静力稳定度的区别可分为稳定气团稳定气团和和不稳不稳定气团定气团；按气团的发源地的不同常分为按气团的发源地的不同

14、常分为极地气团极地气团和和热带热带气团气团两大类，再按发源地带的海陆差别，这些气团两大类，再按发源地带的海陆差别，这些气团还可划分为一些亚类。还可划分为一些亚类。第23页，共137页，编辑于2022年，星期一在北半球的主要气团有：在北半球的主要气团有：24 北冰洋气团：北冰洋气团：形成于北极的北冰洋，空气极寒且干燥。形成于北极的北冰洋，空气极寒且干燥。极地气团：极地气团：形形成成于于除除北北极极的的北北冰冰洋洋以以外外的的中中、高高纬纬度度地地区区，比比较较寒寒冷冷，其其中中形形成成于于大大陆陆上上的的有有极极地地大大陆陆气气团团、西西伯伯利利亚亚气气团团；形形成成于于海海洋洋上上的的有有极极

15、地地海海洋洋气团气团。第24页，共137页，编辑于2022年，星期一25 赤道气团：赤道气团：形形成成于于赤赤道道海海洋洋上上，既既热热又又很很潮潮湿湿，有有时时难难以以将它和热带海洋气团相区别。将它和热带海洋气团相区别。热带气团：热带气团：形形成成于于热热带带、副副热热带带的的暖暖气气团团。其其中中形形成成于于大大陆陆上上的的，称称为为热热带带大大陆陆气气团团；形形成成于于海海洋洋上上的称为的称为热带海洋气团热带海洋气团。第25页，共137页，编辑于2022年，星期一 锋面：26 温温度度或或密密度度差差异异很很大大的的两两个个气气团团相相遇遇，接接触触区区形形成成一一过过渡渡带带，简简称称

16、锋锋面面。锋锋面面是是倾倾斜斜的的，坡坡度度很很小小，一一般般约约为为1/100，冷冷气气团团在在下下，暖暖气气团团在在上上。锋锋面面的的铅铅直直厚厚度度约约1公公里里，水水平平宽宽度度在在近近地地面面约约数数十十公公里里，其其高高度度可可达达400公公里里以以上上（延延伸伸到到对对流流层层顶顶），锋锋的的水平范围可延伸数百公里甚至数千公里。水平范围可延伸数百公里甚至数千公里。第26页，共137页，编辑于2022年，星期一27 锋线：锋面与地面交线称为地面锋线锋面与地面交线称为地面锋线，也简称为锋。，也简称为锋。锋线锋线锋面锋面冷气团冷气团暖气团暖气团 地地 面面第27页，共137页，编辑于2

17、022年，星期一u 暖锋雨暖锋雨28暖暖锋锋：冷冷暖暖气气团团相相遇遇时时，暖暖气气团团较较强强起起主主导导作作用用，暖暖气气团团推推动动锋锋面面向向冷冷气气团一侧移动。团一侧移动。暖锋雨示意图 水文气象学将锋面二侧冷暖气团移动方向的不同，水文气象学将锋面二侧冷暖气团移动方向的不同，所形成的锋面雨分成以下几种类型：所形成的锋面雨分成以下几种类型：第28页，共137页，编辑于2022年，星期一29暖锋雨的特点：雨区位于锋线前方；雨区位于锋线前方；降降 雨雨 强强 度度 较较 小小(锋锋 面面 坡坡 度度 小小，介介 于于1/1001/300，暖湿气团上升缓慢）；，暖湿气团上升缓慢）；云和降雨区面

18、积较大。云和降雨区面积较大。第29页，共137页，编辑于2022年，星期一u 冷锋雨冷锋雨:30 冷冷暖暖气气团团相相遇遇时时，冷冷气气团团较较强强起起主主导导作作用用，冷冷气气团团推推动动锋锋面面向向暖暖气气团团一一侧侧移移动动。根根据据冷冷锋锋推推移移速速度度的的不不同同，又又分分为为慢行冷锋和和急行冷锋两种：两种：第30页，共137页，编辑于2022年，星期一31 缓行冷锋：云和雨区分布云和雨区分布 及降雨强度与及降雨强度与 暖锋雨相仿；暖锋雨相仿；雨区位于锋线雨区位于锋线 后方。后方。缓行冷锋雨特点：冷锋运移速度较慢冷锋运移速度较慢缓行冷锋雨示意图第31页，共137页，编辑于2022年

19、，星期一急行冷锋：32冷锋运移速度较快，使得暖湿气团产生剧烈的上升运冷锋运移速度较快，使得暖湿气团产生剧烈的上升运动，锋面坡度较陡，介于动，锋面坡度较陡，介于1/401/80（41820）。）。降雨在锋线附近，降雨在锋线附近，降雨强度大降雨强度大 历时短、雨区窄历时短、雨区窄急行冷锋雨特点：急行冷锋雨示意图第32页，共137页，编辑于2022年，星期一u 准静止锋准静止锋:33 当冷暖锋面势均力敌，则锋面在一定地区来回摆动，当冷暖锋面势均力敌，则锋面在一定地区来回摆动，称为准静止锋。或指移动很缓慢呈准静止状态的锋。称为准静止锋。或指移动很缓慢呈准静止状态的锋。准静止锋雨示意图第33页，共137

20、页，编辑于2022年，星期一34准静止锋雨的特点：降雨持续时间较长降雨持续时间较长 降雨强度比较小降雨强度比较小 雨区比暖锋雨更广雨区比暖锋雨更广 如江淮一带如江淮一带6、7月的常出现的阴雨天气即为月的常出现的阴雨天气即为典型的准静止锋雨。典型的准静止锋雨。第34页，共137页，编辑于2022年，星期一u 锢囚锋：锢囚锋：35 当当有有三三种种冷冷暖暖性性质质不不同同的的气气团团（如如暖暖气气团团、较较冷冷气气团团、更更冷冷气气团团）相相遇遇时时，便便会会产产生生两两个个锋锋面面，此此两两锋锋面面相相遇遇并并逐逐渐渐合合并并起起来来，原原来来暖暖气气团团被被迫迫抬抬离离地地面面，锢囚在高空，这

21、样形成的锋称作锢囚锋。锢囚在高空，这样形成的锋称作锢囚锋。图中图中：冷气团冷气团 暖气团暖气团 更冷气团更冷气团(1)(4)(2)(3)锢囚锋形成示意图第35页，共137页，编辑于2022年，星期一4）气旋雨36气气旋旋：北北（南南）半半球球，由由于于地地球球离离心心力力、偏偏向向力力及及摩摩擦擦力力的的共共同同作作用用下下，大大气气中中水水平平气气流流呈呈逆逆（顺顺）时时针针旋旋转转的的大大型型涡涡旋旋。在在同同高度高度上，气旋中心的气压比四上，气旋中心的气压比四周低，又称周低，又称低压低压。小气旋水平尺度为几百公小气旋水平尺度为几百公里，大的可达三四千公里，里，大的可达三四千公里，气旋中，

22、天气常发生剧烈气旋中，天气常发生剧烈的变化，是人们最关心和的变化，是人们最关心和最早研究的天气系统。最早研究的天气系统。第36页，共137页，编辑于2022年，星期一气旋区气流运动特点：37气旋平面图气旋平面图气旋平面图气旋平面图低气压区低气压区气旋立面图气旋立面图气旋立面图气旋立面图低气压区低气压区 在在低低气气压压中中心心区区，气气流流从从四四周周向向中中心心辐辐合合，垂垂直直方方向向上上运运动动是是上上升升的的，即即暖暖湿湿气气流流辐辐合合上上升升，在在水水平平面面上上温温度度和和湿湿度度变变化化很很大大，故故常常常常有有凝凝结结降降水水现现象象。可可出出现现大大范范围围降降雨雨和和大大

23、风风的的天天气气现现象象，称称为为气旋雨气旋雨第37页，共137页，编辑于2022年，星期一气旋按其生成的地理位置不同，可分为气旋按其生成的地理位置不同，可分为热带气旋热带气旋和和温带气旋温带气旋38 热带气旋热带气旋 发发生生在在热热带带海海洋洋上上强强烈烈的的气气旋旋性性涡涡旋旋，即即所所谓谓的的台台风风。风风的的水水平平尺尺度度约约几几百百公公里里至至上上千千公公里里，铅铅直直尺尺度度可可从从地地面面直直达达平平流流层层低低层层，是是一一种种深深厚厚的的天天气气系系统统。台台风风中中心心气气压压很很低低，一一般般在在990870百百帕帕（1hpa=1dyn/cm2)之之间间，中中心心附附

24、近近地地面面最最大大风风速速一一般般为为3050米米/秒秒，有有时时可可超超过过80米米/秒。秒。第38页，共137页，编辑于2022年，星期一9898长江流域大洪水起因：长江流域大洪水起因：39 与发生在与发生在1997.51998.5上世纪最强的厄尔尼诺现象上世纪最强的厄尔尼诺现象有关有关;冷暖空气频繁交绥冷暖空气频繁交绥于长江流域，造成二度于长江流域，造成二度梅雨（梅雨（6.117.3和和7.1631）1998年长江流域降雨天气图第39页，共137页，编辑于2022年，星期一热带气旋的危害：热带气旋的危害：40 强风引起的巨大海浪，可对海洋船舶造成很大破强风引起的巨大海浪，可对海洋船舶造

25、成很大破坏；当台风移近海岸时，狂风可引起大范围巨大的海坏；当台风移近海岸时，狂风可引起大范围巨大的海潮（风暴潮）。台风中心经过的地区常有大暴雨或特潮（风暴潮）。台风中心经过的地区常有大暴雨或特大暴雨，日雨量大暴雨，日雨量可高达可高达1000毫米以上，毫米以上，造成大范围洪涝。它是造成大范围洪涝。它是重要天气系统之一，一重要天气系统之一，一些河流特大洪水均与热些河流特大洪水均与热带气旋有关。带气旋有关。1983198319831983年年年年9 9 9 9月月月月6 6 6 6日第日第日第日第9 9 9 9号台风号台风号台风号台风的彩色增强显示卫星云图的彩色增强显示卫星云图的彩色增强显示卫星云图

26、的彩色增强显示卫星云图第40页，共137页，编辑于2022年，星期一按热带气旋地面中心附近风速大小，可分为：按热带气旋地面中心附近风速大小，可分为：41风速风速平均风力平均风力分分 类类10.810.817.1m/s17.1m/s6 6 8 8级级热带低气压热带低气压17.2 17.2 32.7m/s32.7m/s8 8 9 9级级热带风暴热带风暴10 10 1111级级强热带风暴强热带风暴32.7m/s32.7m/s 12 12级级台风台风（按中国气象部门规定分类）（按中国气象部门规定分类）第41页，共137页，编辑于2022年，星期一 温带气旋雨（锋面气旋）42 锋面气旋是由锋面的波动产生

27、的，多发生于锋面气旋是由锋面的波动产生的，多发生于温带的极地气团和热带气团的交界面之上，这种温带的极地气团和热带气团的交界面之上，这种波动也称气旋波。温带地区的降水大部分同锋面波动也称气旋波。温带地区的降水大部分同锋面气旋有关，气旋活动的频次、强弱对人类最密集气旋有关，气旋活动的频次、强弱对人类最密集的温带地区的经济和社会活动有重要的影响，因的温带地区的经济和社会活动有重要的影响，因此它是最受重视的天气系统之一。此它是最受重视的天气系统之一。第42页，共137页，编辑于2022年，星期一温带气旋的特点：温带气旋的特点：43 温温带带气气旋旋主主要要出出现现在在中中、高高纬纬度度地地区区。温温带

28、带气气旋旋范范围围大大，风风区区长长，在在海海上上形形成成大大风风、降降水水和和雷雷暴暴等等危危险险天天气气和和巨巨浪浪，在在冬冬季季有有时时也也能能引引导导冷冷空空气气南南下下，形形成寒潮天气。成寒潮天气。第43页，共137页，编辑于2022年，星期一44影响中国近海的温带气旋影响中国近海的温带气旋影响中国近海的温带气旋影响中国近海的温带气旋（主要发生在两个地区）：（主要发生在两个地区）：（主要发生在两个地区）：（主要发生在两个地区）：从从中中国国长长江江中中下下游游到到日日本本南南部部海海上上，命命名名为为江江江江淮淮淮淮气旋气旋气旋气旋和和东海气旋东海气旋东海气旋东海气旋 从从蒙蒙古古中

29、中部部到到中中国国东东北北的的大大兴兴安安岭岭东东侧侧，命命名名为为蒙古气旋蒙古气旋蒙古气旋蒙古气旋 和和 黄河气旋黄河气旋黄河气旋黄河气旋第44页，共137页，编辑于2022年，星期一(4)(4)降雨的观测降雨的观测 按降雨强度大小，降雨可分为按降雨强度大小，降雨可分为暴雨、大雨、中雨、暴雨、大雨、中雨、小雨小雨四种四种：45 1)暴雨暴雨(50mm/24h)暴雨：暴雨：50100大暴雨：大暴雨：100200特大暴雨：特大暴雨：2002)大雨大雨：2550 mm/24h3)中雨中雨：1025 mm/24h4)小雨小雨：1600mm 1600mm东南沿海，云南西南部，广西南部，西东南沿海，云南

30、西南部，广西南部，西藏东南角，湖南、江西、四川山地藏东南角，湖南、江西、四川山地2)2)湿润带湿润带800 800 1600mm1600mm长江中下游地区，云贵川和广西大部分长江中下游地区，云贵川和广西大部分地区地区3)3)半湿润带半湿润带400 400 800mm800mm华北平原，东北大部分，山西、陕西大华北平原，东北大部分，山西、陕西大部及甘肃东南部，四川西北，西藏东部部及甘肃东南部，四川西北，西藏东部4)4)半干旱带半干旱带200 200 400mm400mm内蒙，宁夏，甘肃，新疆西北部内蒙，宁夏，甘肃，新疆西北部5)5)干旱带干旱带 200mm 200mm内蒙、宁夏、甘肃沙漠区，青海

31、、新疆内蒙、宁夏、甘肃沙漠区，青海、新疆的盆地的盆地第56页，共137页，编辑于2022年，星期一57 2.5 5 20 40 80 120 160 200 300(cm)十分湿润带十分湿润带1600-2000湿润带湿润带半湿润带半湿润带半干旱带半干旱带干旱带干旱带8.0 说明丰枯变化很大。说明丰枯变化很大。北京地区：北京地区：1959年年P=1405mm，1869年年P=242mm K=1405/242=5.8 南方多雨地区：南方多雨地区：K=1.5-3.0 说明年际间降雨相对均匀；说明年际间降雨相对均匀；北方少雨地区：北方少雨地区：K=3.0-6.0 说明丰枯变化较大；说明丰枯变化较大；第

32、60页，共137页，编辑于2022年，星期一 中国暴雨的时空分布特点61 暴暴 雨：雨：指指在在短短时时期期出出现现的的大大量量降降水水，大大暴暴雨雨往往往往形形成成大大洪洪水水。特特大大暴暴雨雨是是一一种种灾灾害害性性天天气气,往往往往造造成成洪洪涝涝灾灾害害和和严严重重的的水水土土流流失失,导导致致工工程程失失事事、堤堤防防溃溃决决和和农农作作物物被被淹淹等等重重大大的的突突发发事事故故，另另一一方方面面，适适度度暴暴雨雨则则是是水水资源的重要来源，可用来兴利。资源的重要来源，可用来兴利。第61页，共137页，编辑于2022年，星期一62暴雨：暴雨：50100mm大暴雨：大暴雨：10020

33、0mm特大暴雨：特大暴雨：200mm 我国西部为暴雨低值区，东南沿海及海我国西部为暴雨低值区，东南沿海及海南岛为暴雨高值区，海河、黄河、淮河及长南岛为暴雨高值区，海河、黄河、淮河及长江的下游均为大暴雨区。江的下游均为大暴雨区。中国规定的暴雨量级：中国规定的暴雨量级：第62页，共137页，编辑于2022年，星期一中国大陆上暴雨主要集中在三个时期：中国大陆上暴雨主要集中在三个时期：63 4-64-6月月月月：东东南南季季风风登登陆陆，大大暴暴雨雨主主要要出出现现在在长长江江以以南南地地区区，是是华华南南地地区区汛汛前前暴暴雨雨和和江江南南梅梅雨雨期期暴暴雨雨出出现的季节；现的季节；6-7 6-7月

34、：月：月：月：季风南移，暴雨区主要发生在江淮流域，是长季风南移，暴雨区主要发生在江淮流域，是长江中下游的梅雨期；江中下游的梅雨期；7-8 7-8月：月：月：月：由于西南与东南季风盛行，暴雨区主要发由于西南与东南季风盛行，暴雨区主要发生在华北、川西、东南沿海多热带气旋暴雨。生在华北、川西、东南沿海多热带气旋暴雨。第63页，共137页，编辑于2022年，星期一2.2 蒸散发64 水水汽汽从从水水面面、冰冰面面或或其其他他含含水水物物质质表表面面逸逸出出的的过过程程。它它属属于于水水由由液液态态或或固固态态变变为为气气态态的的相相变变过过程程。水水汽汽分分子子的的不不规规则则运运动动，会会使使一一部

35、部分分逸逸出出去去的的水水分分子子又又回回到到水水（或或冰冰）面面，因因此此蒸蒸发发量量就就是是从从水水（或或冰冰）面面飞飞出出的的水水汽汽分分子子通通量量与与回回到到水水（或冰）面的水汽分子通量的差值。（或冰）面的水汽分子通量的差值。蒸蒸发发是是气气象象要要素素之之一一。在在自自然然界界中中，蒸蒸发发是是海海洋洋和和陆陆地地水水分分进进入入大大气气的的唯唯一一途途径径，是是地地球球水水文循环的主要环节之一。文循环的主要环节之一。第64页，共137页，编辑于2022年，星期一 蒸散发蒸散发65 水文学中指自然界水面蒸发、土壤表面蒸发和植物水文学中指自然界水面蒸发、土壤表面蒸发和植物散发的总称。

36、散发的总称。植物蒸散（蒸腾）植物蒸散（蒸腾）在植物生长期，水分从植物叶面和技干逸入大气的在植物生长期，水分从植物叶面和技干逸入大气的过程。过程。蒸发蒸发 水面与土壤表面的水变成水汽的过程。水面与土壤表面的水变成水汽的过程。第65页，共137页，编辑于2022年，星期一（1）水面蒸发66 水面蒸发是在水分充分供给条件下的蒸发现象。用水面蒸发是在水分充分供给条件下的蒸发现象。用以反映当地蒸发能力的一个指标。以反映当地蒸发能力的一个指标。蒸发率蒸发强度：蒸发率蒸发强度：蒸发率蒸发强度：蒸发率蒸发强度：指单位时间内的蒸发量。指单位时间内的蒸发量。(单位单位:mm/day,mm/min)蒸发量：蒸发量：

37、蒸发量：蒸发量：某个时段内单位面积蒸发的水量。某个时段内单位面积蒸发的水量。(单位单位:cm3/cm2=cm 或或 mm)蒸发量的大小可用以下特征量表示：蒸发量的大小可用以下特征量表示：第66页，共137页，编辑于2022年，星期一67水汽水汽水汽水汽饱和水压差：饱和水压差：水面温度水面温度水面温度水面温度T T：风速：风速：风速：风速：湍流湍流湍流湍流：可见，水面蒸发与以下几个因素有关：第67页，共137页，编辑于2022年，星期一(2)土壤蒸发68土壤蒸发：土壤蒸发：土壤中的水分通过空隙上升和汽化以水汽形式从土壤土壤中的水分通过空隙上升和汽化以水汽形式从土壤表面进入大气的过程。表面进入大气

38、的过程。土土壤壤蒸蒸发发过过程程要要比比水水面面蒸蒸发发复复杂杂，除除影影响响水水面面蒸蒸发发的的几几种种因因素素(气气温温、水水面面温温度度、饱饱和和差差及及风风速速)外外，还还与与土土壤壤性性质质(结结构构、色色泽泽等等)、土土壤壤中中水水分分含含量量、地地下水埋深、土壤表面特征和地形等因素有关。下水埋深、土壤表面特征和地形等因素有关。第68页，共137页，编辑于2022年，星期一（3）植物散发(蒸腾)69植物散发（蒸腾）：在植物生长期，水分从植物叶面在植物生长期，水分从植物叶面和技干逸入大气的过程。和技干逸入大气的过程。植植物物散散发发是是一一物物理理生生物物的的过过程程，水水分分从从叶

39、叶面面气气孔孔中中扩扩散散出出去去的的量量可可受受气气孔孔开开闭闭程程度度而而受受到到调调节节。在在水水文文学学中中认认为为水水面面蒸蒸发发、土土壤壤蒸蒸发发与与植植物物散散发发是是不不可可分分割割的，故统称为陆面蒸发。的，故统称为陆面蒸发。第69页，共137页，编辑于2022年，星期一（4）流域总蒸发量70流域总蒸发包括：流域总蒸发包括：流流域域内内的的水水面面蒸蒸发发、土土壤壤蒸蒸发发、植植物物散散发发的的总总称称。又又称称流流域域蒸蒸散散发发。在在水水文文学学中中，通常指这些蒸发量的总和。通常指这些蒸发量的总和。第70页，共137页，编辑于2022年，星期一（5）中国蒸发的特点71年蒸发

40、量的地区分布：1）水面蒸发的地区分布特点：低温湿润地区水面蒸发量小，高温干燥地区水面蒸低温湿润地区水面蒸发量小，高温干燥地区水面蒸发量大；发量大；蒸发低值区一般多在山区，而高值区多在平原区蒸发低值区一般多在山区，而高值区多在平原区和高原地区。和高原地区。第71页，共137页，编辑于2022年，星期一中国多年平均水面蒸发量最低值400mm，最高值2600mm，相差悬殊，可分为几个区：72 年蒸发量在800mm以下的低值区：东北地区（除平原区南部）东北地区（除平原区南部）中国的中部，包括湖南、湖北西部，贵州、云南中国的中部，包括湖南、湖北西部，贵州、云南北部，四川大部，甘肃、青海东南部和陕西南部山

41、北部，四川大部，甘肃、青海东南部和陕西南部山区等；区等；第72页，共137页，编辑于2022年，星期一73 年蒸发量大于1200mm的高值区：年蒸发量在8001200mm的中间地带区：西北高原、盆地；青藏高原；华北东北平原；南部沿西北高原、盆地；青藏高原；华北东北平原；南部沿海；云南等；海；云南等；分分布布很很广广，如如东东北北平平原原大大部部，海海滦滦河河流流域域的的山山区区、海海河河平平原原北北部部，华华北北平平原原南南部部，长长江江流流域域的的大大部部分地区等。分地区等。第73页，共137页，编辑于2022年，星期一中国多年平均水面蒸发量图74说明：说明：该该分分布布图图由由E601转转

42、换换求求到到的的多多年年平平均均水水面蒸发面蒸发1000-12001000-1200600-800600-800600-800600-800600200020001600-20001600-2000800-1000800-10001400-16001400-16001200-14001200-1400第74页，共137页，编辑于2022年，星期一陆面蒸发的地区分布：陆面蒸发的地区分布：75 陆面蒸发量的地区分布与降水、径流的地区分陆面蒸发量的地区分布与降水、径流的地区分布有密切关系，呈东南向西北有明显递减趋势。说布有密切关系，呈东南向西北有明显递减趋势。说明中国的供水条件是陆面蒸发的主要制约因

43、素。明中国的供水条件是陆面蒸发的主要制约因素。有有一一条条300mm的的（陆陆面面）蒸蒸发发量量等等值值线线自自东东北北向向西西南南贯贯穿穿我我国国大大陆陆，大大体体上上将将中中国国陆陆地地的的蒸蒸发发量量分分布布情情况况分为二个区：分为二个区：第75页，共137页，编辑于2022年，星期一76 此线以西大部分属于干旱和半干旱地区：此线以西大部分属于干旱和半干旱地区：此线以西大部分属于干旱和半干旱地区：此线以西大部分属于干旱和半干旱地区：雨量少、温度低、属中国陆面蒸发量的低值区。雨量少、温度低、属中国陆面蒸发量的低值区。此线以东属湿润与半湿润地区：此线以东属湿润与半湿润地区：此线以东属湿润与半

44、湿润地区：此线以东属湿润与半湿润地区：南南方方湿湿润润地地区区雨雨量量大大，蒸蒸发发能能力力达达充充分分发发挥挥（即即充分条件下蒸发），为中国陆面蒸发量的高值区。充分条件下蒸发），为中国陆面蒸发量的高值区。第76页，共137页，编辑于2022年，星期一77多多年年平平均均陆陆面面蒸蒸发发量量图图海南岛东部海南岛东部1000 mm塔里木盆地、柴塔木盆塔里木盆地、柴塔木盆地：地：25 mm陆面蒸发量的低值区陆面蒸发量的低值区陆面蒸发量的低值区陆面蒸发量的低值区陆面蒸发量的高值区陆面蒸发量的高值区陆面蒸发量的高值区陆面蒸发量的高值区300mm第77页，共137页，编辑于2022年，星期一 年蒸发量的

45、年内变化78 年年内内蒸蒸发发量量变变化化主主要要受受温温度度、湿湿度度和和季季节节变变化化的的影响，因此有：影响，因此有：一一般般南南方方变变化化小小，北北方方大大；山山区区变变化化小小，平平原原区区变变化化大大；低低纬纬度度地地区区年年内内分分配配较较均均匀匀而而高高纬纬度度地地区年内分配非常集中。区年内分配非常集中。夏夏季季太太阳阳辐辐射射较较强强故故蒸蒸发发增增强强，冬冬季季由由于于气气温温低低蒸蒸发发小。全年月的最小蒸发量一般出现在小。全年月的最小蒸发量一般出现在1212月及月及1 1月。月。第78页，共137页，编辑于2022年，星期一三、土壤水、入渗及地下水 土壤水 入渗 地下水

46、79第79页，共137页，编辑于2022年，星期一3.1 3.1 土壤水土壤水80 存存在在于于非非饱饱和和带带土土壤壤孔孔隙隙中中和和为为土土壤壤颗颗粒粒所所吸吸附附水水分分。它它具具有有三三态态：液液态态水水、固固态态水水及及汽汽态态水水。土土壤壤水水是是土土壤壤 土土粒粒、水水、气气三三相相系系统统的的一一个个组组成成部部分分。在在水水文文学学中中指指地地表表土土层层中中的的水水，广广义义的的土土层层指指整整个个包包气气带带。土土壤壤水水分分的的增增长长、消消退退及及动动态态变变化化同同降降水水、蒸散发、地下水和径流有密切关系。蒸散发、地下水和径流有密切关系。第80页，共137页，编辑于

47、2022年，星期一3.1.13.1.1土壤水的不同形式土壤水的不同形式81 土土壤壤固固体体颗颗粒粒同同水水分分子子经经常常处处于于相相互互作作用用之之中中，作作用用于于土土壤壤水水的的主主要要的的力力有有分分分分子子子子力力力力、毛毛毛毛细细细细管管管管引引引引力力力力和和重重重重力力力力。它它们们决决定定了了土土壤壤水水的的存存在在形形式式和和运运动动。土壤水通常以下列几种形式存在于土壤中：土壤水通常以下列几种形式存在于土壤中：第81页，共137页，编辑于2022年，星期一82 吸湿水吸湿水（强结合水（强结合水/吸着水）吸着水）土土壤壤颗颗粒粒表表面面的的分分子子对对水水分分子子具具有有很

48、很强强的的吸吸引引力力(称称分分子子力力)，故故土土壤壤颗颗粒粒表表面面能能吸吸附附大大气气中中的的水水分子，则称这部分水为吸湿水。分子，则称这部分水为吸湿水。第82页，共137页，编辑于2022年，星期一83吸湿水的特点：吸湿水的特点：土土粒粒表表面面对对它它的的吸吸力力很很大大，紧紧贴贴土土粒粒的的第第一一层层水水分分子子受受的的吸吸力力约约1万万个个大大气气压压（1大大气气压压1.01105N/m2=1.03kg/cm2)。吸吸湿湿水水具具有有固固态态水水的的性性质质（1.22.4),因此吸湿水不能自由移动。因此吸湿水不能自由移动。只有在高温（只有在高温（105110 0C）条件下可转变

49、成汽态散）条件下可转变成汽态散失，故吸湿水不能被植物所利用。失，故吸湿水不能被植物所利用。第83页，共137页，编辑于2022年，星期一 薄膜水薄膜水（弱结合水）（弱结合水）84 指土粒表面吸湿水达到最大量后，土颗粒剩余的分指土粒表面吸湿水达到最大量后，土颗粒剩余的分子力还能吸附水分，在吸湿水外表形成的膜状液态水。子力还能吸附水分，在吸湿水外表形成的膜状液态水。土土 壤壤颗颗 粒粒土土 壤壤颗颗 粒粒吸湿水吸湿水薄膜水薄膜水第84页，共137页，编辑于2022年，星期一85薄膜水的特点：薄膜水的特点：主主要要受受分分子子吸吸力力作作用用（为为316.25大大气气压压），与与液液态态水水的的性性

50、质质基基本本相相似似，在在吸吸力力作作用用下下能能以以湿湿润润的的方方式式，从从水水膜膜厚厚处处向向水水膜膜薄薄处处缓缓慢慢移移动动，或或从从土土壤壤湿湿润润的的地地方方向向干干燥燥的的地地方方运运移移，属属于于非非饱饱和和土土壤壤水运动研究的范畴。水运动研究的范畴。第85页，共137页，编辑于2022年，星期一 毛管水毛管水/毛细水毛细水86毛管水按其是否与地下水潜水面有联系又分为：毛管水按其是否与地下水潜水面有联系又分为：毛管水按其是否与地下水潜水面有联系又分为：毛管水按其是否与地下水潜水面有联系又分为：指指依依靠靠土土壤壤中中毛毛细细管管（一一般般指指d1mm的的空空隙隙称称毛毛细细管管