《水文与水资源》授课内容(讲义).doc

水文与水资源授课内容（讲义）第一章 绪论一、水文学的研究对象  自然界一切生命活动都离不开水。缺少水植物不能生长，人类和动物由于没有初级生产者而失去食物源，将会被渴死、饿死。我们人类各业生产都是以水为基础的，没有水，就没有电，也就不可能有近代工业文明。许许多多的事例都可以说明，不论是过去、现在、还是未来，水都是我们人类生存的基础，是绝对不可缺少、而且是无法替代的重要资源，也是社会稳定和可持续发展的重要因素。  那么，地球上的水是从哪儿来的，地球上的水到底有多少，能够被我们人类真正利用的水资源有多少，水资源会不会枯竭，另外洪水是怎么形成的，为什么会形成洪水，怎样才能预防洪水，这些问题与我们人类社会的生存、发展、进步有着非常密切的关系。我们将要学习的水文学就是一门研究水的科学，可见，水文学在人类认识自然、改造自然的过程中非常重要的意义和广阔的应用前景。  水文学是研究地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律及其与地理环境、人类社会活动之间相互关系的科学。  研究水文规律的学科称为水文学，它是通过分析观测资料，模拟和预报自然界中水量和水质的变化及发展动态，为开发利用水资源，控制洪水和保护水环境等方面的水利建设提供科学依据。而水资源作为一门学科是随着经济发展对水的需求和供给矛盾的不断加剧，伴随着水资源研究的不断深入而逐渐发展起来的。在这一发展过程中，水文学的内容一直贯穿在水资源学的始终，是水资源学的基础。而水资源学始终是水文学的发展和深化。   因此可以认为，水文与水资源学，不但研究水资源的形成、运动和赋存特征以及各种水体的物理化学成分及其演化规律，而且研究如何利用工程措施，合理有效地开发、利用水资源并科学地避免和防治各种水环境问题的发生。在这个意义上可以说，水文与水资源学研究的内容和涉及的学科领域，较水文学还要广泛。 水资源是与人类生活、生产及社会进步密切相关的淡水资源，也可以理解为大陆上由降水补给的地表和地下的动态水量，可分别称为地表水资源和地下水资源。因此，水文与水资源学和人类生活及一切经济活动密切相关，如制定流域或较大地区的经济发展规划及水资源开发利用，亦或一个大流域的上中下游各河段水资源利用和调度以及工程建设都需要水文与水资源学方面的确切资料。一个违背了水文与水资源规律的流域或地区的规划、工程及灌区管理都将导致难以弥补的巨大损失。水文学的研究对象：是指各种水体：江河、湖泊、冰川、海洋、地下水、大气中的水等。 二、水文学的发展史  水文学与人类的生存和发展有着密切关系，因此，它的产生与发展过程与人类改造自然的过程密不可分。总的来说，水文学的发展史有三个阶段。诞生阶段（1600年1900年）：在古代人们为了利用河流灌溉，掌握河水的变化，已经有了简单的水位、雨量及河水的观测。公元3000年前，埃及人对尼罗河进行过观测，公元2000多年前，大禹治水时已用“随山刻木”（立木于河中）观测水位，公元前250年李冰在四川省灌县都江堰设立石人观测水位，用来了解灌溉的用水量，隋代改为“石刻水则”在全国推广。吕氏春秋以及水经注等古代著作中，曾记载了我国各大河流动水情，并记载了水分循环的初步知识及其他水文知识。在此之前，人们只是进行一些简单的水文观测，还没有成为一门科学。  水文学成为科学是1600年以后的事。进入15世纪后随着各种水文仪器的出现，以及气象学、水力学的发展，为水文学奠定了稳固的基础，从而推动其成为一门科学。本阶段的特点是水文现象由概念性的描述进入定量表达，水文理论逐渐形成。  如：1424年中国和朝鲜先后开始使用统一的测雨器，1663年C.雷恩制造了自记雨量计，1687年E.哈雷研制成功了蒸发器，1870年T.G.埃利斯研制出了流速议。19世纪以来，世界各国普遍建立了水文站网，制定了统一的观测规范，为观测水文现象、定量研究和科学试验提供了条件。同时，1674年P.佩罗提出了水量平衡概念，1775年出现了谢才公式，1802年道尔顿提出了蒸发公式，1856年达西提出了非常著名的达西定律，这些理论和公式的相继出现，促使了水文学成为一门科学。尤其是1674年法国人P.佩罗根据他在赛纳河观测到的降雨和径流资料，计算出塞纳河在伯格底以上流域的年经流量是年降雨量的1/6，这是人们第一次建立的降雨径流定量关系，这一结论的公布，被人为是现代水文学的开始。发展阶段（1900年1950年）：本阶段的特点是水文观测理论体系进一步成熟，应用水文学进一步发展，水文学发展成为完整、系统的学科。   进入20世纪后，由于社会的进步，水利、水电、交通事业得到了大力发展，为水文学提出了大量新问题和新课题，从而推动了工程水文学的发展。由于防洪的需要，推动了水文计算及水文预报的发展，同时为了满足水文计算、水文预报对水文资料的需要，水文站网也得到了一定的发展，这一时期的主要成果有：洪水计算的推理公式；谢尔曼德单位线；霍顿的下渗理论；海森、耿贝尔的水文统计理论；恩斯坦的泥沙推移理论等。在这一时期，随着工程水文学的发展农业水文学、城市水文学、森林水文学也相应兴起。1949年R.K.林斯雷应用水文学、D.姜斯簦的应用水文学原理等著作的出版，总结了这一时期的成就，使水文学直接为生产生活服务，应用水文学也成为该时期最具有生气的分支。现代阶段（1950）：进入50年代以来，由于水文理论的深入发展和其他科学（概率论、统计学、计算数学、系统工程学、气象学等）的渗透，水文计算和水文预报出现了许多新方法，另一方面，由于计算机、遥感、遥测等新技术的应用，水文学进入了现代化时期。这一时期的主要特点是：引进了遥感、计算机等新技术、新方法，重点开展水资源及人类活动的水文效应研究，分支学科不断产生，研究方法趋于综合。   进入50年代以来，科学技术进入了新的发展时期，气象卫星、雷达测雨、中子法测土壤含水量、放射示踪测流、同位素测沙、卫星遥感传送资料等现代化技术使人们能够获得用常规方法无法取得的水文数据，现代化的研究实验设备使人们对水文现象有了更深的了解，水文模拟、水文随即分析、系统分析等方法使人们分析水文现象的能力大大增强，计算机的应用更使水文测验、水文研究的自动化成为可能。   随着科学技术的发展和进步，社会生产规模空前扩大，生产生活用水不断增多，环境污染日趋严重，水资源日益紧张，迫使水文学特别侧重于水资源的研究，研究工作既着眼于水量，也着眼于水质，既注意洪水、也注意枯水；从研究范围上讲，不仅要研究一条河流、一个流域的水文特性，还要研究跨流域、跨地区的水资源综合利用、综合调度中的水文问题。   今天的水文观测、水文分析已不仅仅是研究自然水体的运动变化规律，以及为工程设计提供数据资料，还要为水资源管理、水资源评价、水资源的优化利用提供依据，进而开展人类活动水文效应的研究。   总之，随着社会的进步，水文学与其他学科的相互渗透将越来越多，并不断分化为新的分支学科。现代水文学的社会属性日益明显，水文学将发展成为兼具自然科学、技术科学、社会可修的一门综合性科学。三、水文学的分科    作为基础科学，水文学是地球科学的一个重要组成部分。以研究对象分类:水文学是以水为研究对象的，最初只是研究陆地表面的河流、湖泊、沼泽、冰川等，以后扩展到地下水、大气中水、海洋水。因此，传统的水文学是按研究对象水体的不同划分分支学科的，一般划分为：河流水文学、沼泽水文学、冰川水文学、水文气象学、地下水文学、海洋水文学。  根据研究手段分: 水文学主要是通过定点观测、野外勘查、室内外试验等手段获得水文资料的，因此，根据研究手段可以划分为：水文测验学、水文调查、水文实验三个分支学科。    以研究区域分: 为了研究不同自然地理环境中水的作用，形成了区域水文学，主要有：流域水文学、河口水文学、山坡水文学、平原水文学、干旱区水文学、岩溶水文学等。    根据应用范围分: 水文学是一门应用性很强的学科，作为应用学科，水文学可以分为：工程水文学（包括水文计算、水文预报）、农业水文学、森林水文学、土壤水文学、城市水文学。    总之，随着科学技术的进步以及相关学科的相互渗透，同时为了满足社会生产对水资源的需要，水文学研究的范围在不断扩大，研究方法在不断更新，边缘学科不断涌现，有些新的学科虽然还不成熟，但这已经表明水文学与人类生产活动有着密切关系，有强大的生命力。四、水文现象的主要特点    水在循环过程中的存在和运动形态，称为水文现象。如：降雨、径流、河流的水情，地下水位的变化等等。水文现象是自然因素和人为因素共同作用的结果，因此，它在时空分布上具有以下三个特点。1地区性：水文现象在空间上具有地区性，不同地区的水体，因受该地区气候、地质地貌、土壤、植被等地影响，其水文现象有各自的特殊性。    不同的流域，如果它们所处的地理位置（主要指经度和距海洋的远近）相似，它们的水文现象就具有一定的相似性。如：我国北方干旱地区的河流经流量不足、洪峰流量达而枯水径流小、年内分配不均、产流方式多为超渗产流、水流中泥沙含量大；而我国南方湿润地区的流域，水量充沛、年内分配均匀、产流方式多为蓄满产流、水流中泥沙含量较低。因此，水文现象具有确定性的一面。    另一方面，即使处在相似地理位置的流域，由于各流域的形状、土壤、地质、地貌、植被等下垫面条件的影响，其水文现象也具有很大的差异。如：同一地区的有林流域和无林流域、山区流域和平原流域、岩溶流域和非岩溶流域，它们的水文现象有着很大的差异。这种局部性的差异反映出水文现象在空间变化上具有不可确定的一面。2周期性和随机性：水文现象在时间上具有周期性，又具有随机性。  所谓周期性是指某一水文现象在一定时间内会重复出现，而随机性是指某一水文现象出现的具体时间和量的大小事先是未知的。    如：每条河流每年都有一个汛期和枯水期，同时还存在连续丰水年与连续枯水年的多年周期，这是由于气候因子的四季变化及其它一些影响因子的周期变化引起的。虽然河流每年都会出现汛期和枯水期，但是每年汛期和枯水期出现的时间、流量大小、径流过程是不完全相同的，即它们具有随机性。这是由于影响水文现象的因素众多，各因素本身在时间上也不断变化，并相互作用相互制约所致。      正是由于水文现象具有周期性和随机性，在水文学中经常用数理统计的方法研究水文现象。如大型体育比赛的日期都是利用水文现象的周期性确定的。3水循环永无止境：地球上任一地区的水文现象都是全球水文现象中的一部分，是在永无止境的水循环过程中短暂表现。一个地区的洪水或干旱，往往与其他地区水文现象的异常有关。今天的水文现象是昨天水文现象的延续，明天的水文现象是在今天基础上发展的结果。任何水文现象在时间上和空间上存在着一定的因果关系。五、水文学的研究方法    水文学的研究是在实测资料的基础上，根据水文现象的基本特征进行综合分析。它的特点是通过已获得的短暂的实测水文资料，把各种水文现象看作是一个整体，并把它们同大气圈、岩石圈、生物圈及人类活动结合起来，进行水文过程和水文规律的研究，同时，以此为基础，对将来的水文状况进行预测预报。根据水文现象的这些特点，其研究方法一般可以划分为成因分析法、数理统计法、地理综合法。    成因分析法是以物理学原理为基础，利用实测资料研究水文现象的形成及演变过程，揭示水文现象的本质，确定水文要素间的定量、定性关系，建立各种确定性模型。    数里统计法是概率论为基础，运用数理统计法，对水文观测资料进行分析处理，计算出水文现象特征值得统计规律，以及水文现象与各影响因素间的相关关系，得出经验性模型。    地理综合法是按照水文现象的地带性规律和非地带性的地区差异，用各种水文等值线图表示水文特征的分布规律，建立地区性的经验公式，揭示地区性的水文特征。第二章 水分循环和水量平衡第一节   自然界的水分循环一、水分循环及模式  水分循环：地球表面的水体在太阳辐射的作用下被蒸发上升至空中，被气流带动输送到各地，水汽在上升和输送过程中，遇冷凝结以降雨的形式回到地面或水体上，再以河流或地下水的形式汇入海洋。水分这样往复不断转移交替的现象叫水分循环，简称为水循环。    从水循环的定义可见：水循环的动力是太阳辐射和地球引力，水分在太阳辐射的作用下离开水体上升到空中并向各地运动，又在重力的作用下回到地面并流向海洋。   水循环的内因是水的物理性质，它在不同的温度条件下，具有三种存在形式：气态、液态和固态，从而为水循环奠定了物质基础。   水循环一般包括四个阶段，即：蒸发、水汽输送、降水、径流，这四个阶段缺少任何一个都将使水循环中断。在有些情况下水循环可能没有径流这一过程，如，海洋中的水分被蒸发在上升过程中，遇冷凝结又降落到海洋之中，这个水循环就没有径流这一阶段二、水分循环的类型   根据水循环的过程可以把水循环分为大循环和小循环。   大循环是指由海洋上蒸发的水汽，被气流带到陆地上空，在一定的大气条件下降落到地面，降落到地面的水分有一部分以径流的形式汇入江河，重新回到海洋，这种海洋与大陆之间的水分交换过程叫大循环。   与大循环相对应的是小循环，是陆地上的水在没有回到海洋之前，又蒸发到空中，或从海洋上蒸发的水汽在空中凝结以降水的形式回到海洋中，这种局部的水循环称为小循环。   对林业、水土保持、水利工作者来说，最为重要的是内陆的水分状况，这直接关系到人类改造自然的问题，因此研究内陆水分循环就有着非常重要的意义。那么，什么是内陆水分循环？   内陆水分循环：陆地的水分经蒸发和蒸腾上升到空中，与从海洋输送来的水汽一起再向内陆输送至离海洋更远的地方，凝结降水，然后再蒸散到上空气团中向内陆运动，直至不能形成降水为止，这种水分循环称为内陆水分循环。   参加内陆水循环的的水分有那些呢？这主要包括大气下层的水汽、土壤上层的水分，植物根系范围内的水分、覆盖地面的冰雪上层的水分，这些水分经蒸发和蒸散顺风向内陆运动，重复增加内陆的水汽量。   从内陆水分循环的定义可以看到：内陆水分循环越活跃，输送到内陆的水汽量就越多，内陆的降水量就越大。我国内陆由于西高东低这种地形的影响，阻滞了内陆水分循环向西北地区的运动，这是我国西北地区降水水量偏少的主要原因。有人建议，如果在珠穆琅玛峰的半山腰打一洞，使海洋上来的水汽能够通过，促进内陆水循环向我国新疆地区运动，这将大大增加我国南疆地区的降水量，可能会实现塔克拉玛干大沙漠变成绿洲。我们水土保持工作中经常采用的各种工程措施和林草措施，主要目的就是阻止大循环，增加参加内陆水循环的水量，促进内陆水循环的发展，提高水分的利用率。三、水循环周期   在我们改造自然的活动中，不但要了解各种水体的储量，还必须掌握他们交替更新的速度和周期的长短。如果某一水体，它的更新速度快，更新周期短，那这种水资源的利用率就高。因此水循环周期是研究水资源的一个很重要的参数。通常水分的交替更新周期用下式表示T=W/w   T-交替周期（年、月、日、时）     W-为水体的储量    w为每年参与水循环的活动量   据研究：海水总量为1338E6km3,每年参与水分循环的海水量为505000km3,海水全部更新一次至少需要2650年，大气水的平均循环周期只有8天，河水16天平均就可更换一次。我国渤海的循环周期平均为13年。以上我们讲述了水在地球上的分布、水分循环现象及模式 、水分循环的类型、水循环的周期。我们研究水循环的根本目的：就在于认识水分循环的内在规律，揭露水文现象及其变动规律的内在联系，从而为人类利用自然、改造自然采取正确措施提供依据四、影响水循环的因素   影响水循环的因素主要包括以下几类：气候因素、下垫面因素、人为因素。   气候因素主要包括：湿度、温度、风速、风向等。气候因素是影响水分循环的主要因素，在水分循环的四个环节蒸发、水汽输送、降水、径流中，有三个环节取决于气候状况。一般情况下，温度越高，蒸发越旺盛，水分循环越快；风速越大，水汽输送越快，水分循环越活跃；湿度越高，降水量越大。另外，气候条件还能间接影响径流，径流量的大小和径流的形成过程都都受控于气候条件。因此，气候是影响水分循环最为主要的因素。  下垫面因素对水分循环的影响主要是通过影响蒸发和径流起作用的。有利于蒸发的地区，水分循环活跃，而有利于径流的地区，水分循环不活跃。人为活动对水分循环的影响主要表现在调节径流、加大蒸发、增加降水等水分循环的环节上。如修水库、淤地坝可拦蓄洪水、扩大了水面积、抬高了库区地下水位，从而加大了蒸发，促进了水分的循环。人类修建水利工程、修建梯田、水平条、鱼鳞坑等都能减少径流、增加入渗、增加土壤含水量，从而加大了蒸发，影响了水分循环。封山育林、造林种草也能够增加入渗、调节径流、影响蒸发。因此说，人类活动是通过改变下垫面的性质、形状来影响水分循环。五、水文循环的作用与意义：见课件六、我国水文循环的路径：见课件第二节  水量平衡一、水量平衡概述  水循环是描述水文现象运动变化的最好形式，如果要研究各水文要素间的数量关系，就需要用水量平衡的方法进行研究，水量平衡其实是水量收支平衡的简称，因为物质是不灭的。所以任意时刻，任何区域收入（或输入）的水量和支出（或输出）的水量之差，一定等于该时段内该区域储水量的变化，这就是水量平衡原理。  水量平衡原理是水文、水资源研究的基本原理，借助水量平衡原理可以对水循环现象进行定量研究，并可以建立各水文要素间的定量关系，在已知某些要素的条件下可以推求其它水文要素，因此对水量平衡的研究不但具有理论意义，还具有重大的实用价值。二、水量平衡方程  从水量平衡原理出发，我们可以写出任一区域的水量平衡方程，为I-A=W  式中，I 为输入区域的水量      A 为输出区域的水量      W 为研究时段内区域储水量的变化  此式是水量平衡的基本形式，适用于任何区域、任意时段的水量平衡分析，但是在研究具体问题时，由于研究地区的收入项和支出项各不相同，因此要根据收入项和支出项的的具体组成，列出适合该地区的水量平衡方程。  如果我们以任一地区作为研究对象，它的水量平衡方程为：  收入项有：一定时间内降水量P，水汽的凝结量E1，有从其它地区流入该区的地表径流量R表、和地下径流量R地下。   支出项有，蒸发量和林木的蒸散量E2、从该区流出的地表径流量 r表及地下径流量r地下、该区内工农业及生活用水量q。  知道了收入项和支出项，我们就可以写出该区的水量平衡方程P+E1+R表+R地下=E2+r表+r地下+qW   如果令E=E2-E1为时段内的净蒸发量，则上式可改写成 P+R表+R地下=E+r表+r地下+qW 这就是通用的水量平衡方程式三、流域水量平衡方程   对于水土保持工作者和大多数的水文工作者来说，接触最多的是一个流域的水量平衡，水文、水资源的分析、水土保持效益的计算都是以流域的水量平衡为基础的，因此流域的水量平衡方程就显得非常重要。  流域有闭合流域和非闭合流域之分，对于非闭合流域，由其它流域进入研究流域的地下径流不等于零，根据通用的水量平衡方程，非闭合流域的水量平衡方程为 P+R地下=E+ r表+r地下+qW  令 r表+r地下R 称为径流量 如果不考虑工农业及生活用水，即q=0则上式可改写成P+R地下=E+R+W  对于闭合流域，由其它流域进入研究流域的地表径流和地下径流都等于零。闭合流域的水量平衡方程为P=E+R+W如果研究闭合流域多年平均的水量平衡，由于历年的W有正、有负，多年平均值趋近于零，于是上式可表示为P平均=E平均+R平均   P平均 为流域多年平均降水量   E平均 为流域多年平均蒸发量   R平均 为流域多年平均径流量  这就是说，某一闭合流域多年的平均降水量等于蒸发量和径流量之和。因此，只要知道其中两项，就可以用水量平衡方程求出第三项。如果将上式两边同除以P平均，则R/P+E/P=1  式中平均R平均/P平均 为多年平均径流系数   平均E平均/P平均 为多年平均蒸发系数   和之和等于1，是 相互消长的，径流系数越大，蒸发系数越小。在干旱地区，蒸发系数一般较大，径流系数较小，可见，径流系数和蒸发系数具有强烈的地区分布规律，他们可以综合反映流域内的干湿程度，是自然地理分区上的重要指标。  以上我们学习了水量平衡原理和水量平衡方程，重点要掌握的是流域的水量平衡方程第三章 水循环要素第一节 降水一、降水的概念    降水是自然界中发生的雨、雪、露、霜、霰、雹等现象的统称。其中以雨、雪为主，就我国而言更以降雨为最重要。降水是水循环的主要环节之一，是地球上各种水体的直接或间接补给来源，因此，降水是水文学研究的主要内容之一。 大气中的水分是从海洋河流、湖泊、河流等各种水体及土壤、植物蒸发而来的。在一定温度条件下，大气中水汽含量有一最大值，空气中最大的水汽含量称为饱和湿度。饱和湿度与气温成正比，气温越低，饱和湿度即空气中可容纳的水汽量越少。当空气中的水汽含量超过饱和湿度时，空气中的水汽开始凝结成水，如果这种凝结现象发生在地面，则形成霜和露；如果发生在高空则形成云，随着云层中的水珠、冰晶含量不断增加，当上升的气流的悬浮力不能再抵消水珠、冰晶的重量时，云层中的水珠、冰晶在重力作用下降到地面形成降水。空气中的水汽为何能够达到饱和？一个原因是地面水体源源不断地蒸发，使空气中的水汽地绝对含量增加，另一个原因是含有水汽的气团在上升和移动过程中温度降低，从而使空气中可容纳的水汽含量饱和湿度减少，原先非饱和地气团随着气温的降低逐渐变为饱和。二、降水的类型按降水性质分：连续性降水、阵性性降水、毛毛状降水。连续性降水降水时间较长、强度变化小、降水面积较大 阵性降水时间短、强度大、降水范围小、分布不均 毛毛状降水降水强度很小、落在水面无波纹、落在地面无湿斑 按降水强度分：小雨、中雨、大雨、暴雨、特大暴雨，小雪、中雪、大雪。雨雪mm/日mm/小时mm/日小雨<10mm小雨<2.5mm/h小雪<2.5mm25mm>中雨10mm8.0mm/h>中雨2.5mm/h5.0>中雪2.5mm50mm>大雨25 mm16.0mm/h>大雨8.0 mm/h大雪5.0 mm100mm>暴雨50 mm暴雨16.0 mm/h200mm>大暴雨100 mm特大暴雨>200 mm按降水形态分：雨、雪、霰、雹霰是一种白色的不透明的细小颗粒，落地后会反跳，常见于降雪之前。按降水成因分：气旋雨、对流雨、地形雨、锋面雨。气旋雨：气旋就是低气压，低气压过境形成的降雨为气旋雨。气旋雨分为非锋面雨和锋面雨两种，非锋面雨是由于低气压中心气流上升形成的降水。锋面雨有冷锋雨和暖锋雨两种。冷锋雨是冷气团向暖气团推进时，暖气团迅速爬升，爬升过程中暖空气冷却后在冷暖空气团的交界面锋面上形成巨大的积雨云。冷锋雨的降雨强度大，历时较短，降雨笼罩面积较小。冷锋雨在锋面的后面。 暖锋雨是当暖气团向冷气团移动时，暖气团缓慢在锋面上爬升，逐渐冷却后形成降雨，暖锋雨出现在地面锋线的前面，降水强度小，历时长，降雨笼罩面积大。我国大部分地区锋面雨占全年降水的60以上，是降水的主要形式之一。 对流雨：是由于冷暖空气上下对流形成的降雨。在夏季暖湿空气笼罩在一个地区时，由于地面局部地区受热，下层热空气膨胀上升，上层冷空气下降，形成对流。上升的空气冷却后形成降雨，这种降雨常出现在酷热的夏季午后，特点是降雨强度大、历时短、降水笼罩面积小，常伴有雷电。 地形雨：是由于受地形的抬升，湿暖空气团爬升后冷却形成降雨。由于地形雨的影响，常造成迎风坡的降水量大于背风坡。 台风雨：当台风（热带风暴）登陆后，将大量的湿热空气带到大陆，造成狂风暴雨。台风雨的特点是强度大、雨量大，很容易造成大的洪水灾害。三、影响降水的因素影响降水的因素主要有：地理位置、气旋台风的途径、地形、森林和水面    地理位置的影响：降雨量的多寡取决于空气中水气含量的高低，空气中水汽含量的高低取决于气温和离海洋的远近。因此，一般情况下，东南沿海地区降水充沛，而西北内陆地区降水缺乏。如，青岛的年降水量为646mm，而兰州只有325mm。当气温较高时，地面海水体的蒸发强烈，空气中水汽含量相对较高，因此，降水较多。一般而言，赤道的降水较其他地区多。    我国的降水大部分由气旋和台风形成，因此气旋和台风的路径是影响降水的主要因子之一。如，在春夏之际气旋主要我国长江流域和淮河流域一带常形成持续的连绵的阴雨天气，即梅雨季节。而进入7、8月后锋面北移进入华北、西北地区，从而使广大的华北和西北地区进入雨季。台风对东南沿海地区的降水影响很大，是这一地区雨季的主要降水形式，有些台风还能深入内地，减弱后变成低气压，国给内地带来较大的降水。    在地形因素中一些大的山脉对降水影响很大，这是由于山脉使气流抬升，气流在抬升过程中因冷却而使部分水蒸汽凝结形成降水，从而使迎风坡的降水增加。降水的增加程度在不同的地区，随山脉的坡度、高度和空气中水蒸汽的含量而变，一般情况下，离海洋较近的地区，空气中水蒸汽含量高，在地形的影响下增加的雨量较多，而在离海洋较远的地区空气中水蒸汽含量少，在地形的抬升作用下增加的降水量相对较少。当空气中水蒸汽含量一定时，山脉的坡度越陡，抬升作用越强，增加的降水越多。地形增加降水的作用有一定的限度，并不是能够无限度的增加，当空气中的水蒸汽含量降低到某一值时，随地形的抬升，降水不会再增加。    森林对降水的影响作用是人们争论的一个焦点，有人认为森林能够增加降水，也有人认为森林不能增加降水。到目前为止，已经普遍得到认可的是森林能够增加水平降水。我个人认为，由于森林有着较大的蒸发作用，降雨时林木拦蓄的大部分降水重新通过林木的枝叶蒸发到空气中，从这一点上说，森林通过其强大的蒸发作用增加了林区的空气湿度，因此，林内很容易出现露、霜、雾、等水平降水。另外正因为森林通过其强大的蒸发作用增加了林区的空气湿度，这些蒸发出来的水蒸汽加入了内陆的水分循环，从而促进了内陆水分的小循环，虽然对林区当地的降水没有太大的影响，但对增加其它地区空气中的水汽含量起到了积极作用，这就有可能增加其他周边地区的降水。因此说，森林虽然不能直接增加林区的降水，但它可以提高水分的循环次数，为内陆其他地区输送更多的水蒸汽。    水面如湖泊、大型水库等等，由于水面蒸发量大，对促进水分的内陆循环有积极作用，但是水面上很容易形成逆温，从而不利于水汽的上升，因此不易形成降水。四、降水的基本要素和表示方法 降水的基本要素就是描速降水的一些基本指标，主要有降水量、降水历时和降水时间、降水强度、降水面积。 降水量是指在一定时间内降落在某一面积上的水量，一般用mm表示。常用的降水量有次降水量、日降水量、月降水量、年降水量、最大降水量、最小降水量等。次降水量是指一次降水开始到结束时所降地水量。日降水量是指一日中的降水量，月降水量是指一月中的降水总量、年降水量是一年中的降水总量。最大降水量是指一次、一日、或一月、或一年中降水的最大量。 降水历时是指从降水开始到降水结束所经历的时间。一般以小时、分表示。降水时间是对应于某一降水量的时间上长。一般为天、月等，如1日最大降水量，此时的一日即为降水时间，降水历时候降水时间最大的区别在于降水时间内，降水并不一定连续。 降水强度是指单位时间内的降水量，单位为mm/分,mm/小时。  降水面积是指某次降水所笼罩的水平面积。 为了充分反映降水随时间的变化规律和空间分部规律，常用降水过程线、降水累计曲线、等降水量线、降水特性综合曲线表示降水的特性。 降水过程线是以时间为横坐标，降水量为纵坐标绘制成的降水量随时间的变化曲线。 遵义市主要站点年降水过程曲线图降水累计曲线是以降水时刻为横坐标，以到某一时刻的总降水量为纵坐标绘制成的曲线。它是一条递增曲线或折线。在累计曲线上可以明确的表达到某事某刻为止的降水量。累计曲线上任一点的斜率就是该时刻的降水强度。等降水量线，在一个较大的区域内，常用等降水量线表现区域内降水的分布情况。所谓等降水量线是区域内降水量相等地各点连成的曲线，它反映区域内降水的分布变化规律，在等降水量线图上可以查出各地的降水量和降水面积，但无法确定降水历时和降水强度。 降水特性综合曲线是反映降水特性的一些曲线，常用的有降水强度历时曲线、平均雨深面积曲线、雨深面积历时曲线三种。 降水强度历时曲线是反映降水强度随降水历时的变化曲线，一般情况下，降水强度与降水历时成反比。平均雨深面积曲线，是反映降水量与降水面积的关系曲线，一般情况下，降水面积越大，平均降水量（雨深）越小。雨深面积历时曲线，是以雨深、降水面积、降水历时为参数，会制成的曲线，一般情况下，当面积一定时历时越长，平均雨深越大；历时一定时，面积越大，平均雨深越小。五、流域平均降水量的计算    常用的流域平均降水量的计算方法主要有：算术平均法、加权平均法、泰森多边形法、等雨量线法等。在面积较大的流域，最好用泰森多边形法，计算流域的平均降水量；小流域常用加权平均法；在平地上可用算术平均法和等雨量线法。 1.算术平均法     对于地形起伏不大，降水分布均匀，测站布设合理或较多的情况下，算术平均法计算简单、而且也能获得满意的结果。              P（p1p2pn）/n 式中 p1,p2,pn 为各测站点同期降水量（mm） P 流域平均降水量（mm）n 测站数2.加权平均法    在对流域基本情况如面积、地类、坡度、坡向、海拔等进行勘察基础上，选择有代表性的地点作为降水观测点，每个测点都代表一定面积的区域，把每个测点控制的面积作为各测点降水量的权重，按下列公式计算流域平均降水量：Pa1p1/A+ a2p2/A .+anpn/A式中 P流域平均降水量（mm）A流域面积（hm2或km2）a1 ,a2. an每个测点控制的面积（hm2或km2） p1 ,p2. pn每个测点观测的降水量3.泰森多边形法    如果流域内的观测点分布不均匀，且有的站偏于一角，此时采用泰森多边形法计算平均降水量较算术平均法更为合理。其步骤如下：在地图上将降水观测点两两相连，构成许多三角形（包括邻近流域的测站），形成三角形网，然后对每个三角形各边作直平分线，用这些垂直平分线构成以每个测站为核心的多边形。假定每个雨量站的控制面积即为此多边形面积（流域边界内）。流域平均降水量P按下式计算：P= (a1p1 + a2p2 .+anpn)/A式中：a1 ,a2. an各测站控制面积，即流域边界内各多边形面积（km2）p1 ,p2. pn为各观测站同期降水量A流域总面积（hm2或km2）P流域平均降水量（mm）将上式改为：    P=w1p1+w2p2+.+anpn    式中 wai/A，是各观测站控制面积与流域总面积的比值，又称各观测站的权重系数。    此方法的前提是假设测站间的降水是线性变化，因此没有考虑地形对降水的影响。如站网稳定不变，该方法使用方便，精度较高。如果某一测站出现漏测时，则必须重新计算各测站的权重系数，才能计算出全流域的平均降水量。4.等雨量线法    一般说来，等雨量线是计算区域平均雨量最完善的方法。它的优点是考虑了地形变化对降水的影响，因此对于地形变化较大（一般是大流域）、流域内又有足够数量的降水观测站，能够根据降水资料结合地形变化绘制出等雨量线图，则应采用本方法。其步骤是：（1）绘制降雨量等值线图，（2）用求积仪或其他方法测算出相邻等雨量线间的面积ai，用ai除以流域总面积得出各相邻等雨量线间面积的权重，（3）以各相邻等雨量线间的雨深平均值乘以相应的权重即得权雨量. （4）将各相邻等雨量间面积上权雨量相加即为流域 的平均雨量，计算公式如下：P=a1p1/A + a2p2/A .+anpn/A式中 a1,a2.an各相邻等雨量线间的面积（hm2）p1 ,p2.pn为各相邻等雨量间的雨深平均值（mm）A流域总面积（hm2或km2）P流域平均降水量(mm)六、我国降水的时空分布特征（自己组织内容）第二节  蒸散发    蒸发是水循环的重要环节之一，在研究一定地区的水量平衡、热量平衡、水资源估算中有着重要作用。     蒸发是液态水或固态水表面水分子的能量足以超过分子间的吸力时，不断地从水体表面逸出的现象。常见的蒸发有土壤蒸发、植物散发、水面蒸发。     蒸发面是水面的称为水面蒸发；蒸发面是土壤表面的称为土壤蒸发；蒸发面是植物体的称蒸散发。 水 面 蒸 发       在太阳辐射或其他能量的作用下，使水体中水分子的运动速度加快，从而使水分子的动能增加，当某些水分子所获得的动能大于水分子之间的内聚力时，就能突破水面而跃人空中，当水体中的某些水分子溢出水面后，所剩下的水分子平均动能将减少，水温因而降低。另一方面，空气中某些能量较低的水分子因能量降低、受到水面水分子的吸力作用凝结重新返回水体。当从水体中进入空气的水分子数与从空气中进入水体的水分子数达到平衡时，空气湿度达到饱和，蒸发与凝结达到动态平衡。    单位水量从液态变为气态所吸收的热量称蒸发潜热或汽化潜热。    L=595-0.52t (L-为蒸发潜热 卡/克 t-水温)    凝结时所产生的凝结潜热与蒸发潜热相同。     蒸发量或蒸发率：单位时间内从水面跃出的水分子数量与返回水面的水分子数量之差，即，单位时间内从蒸发面蒸发的水量，通常以mmd，或mma计。     对于一个封闭系统，水分子运动的能量来自热能。每个水分子离开水体时，都要吸收一定的能量而使水体温度降低，但当继续供给热能时，汽化作用就能不断地进行，结果水分子在水面上累积起来。水面温度愈高，其中水分子运动愈活跃，从水面进入空中的水分子也就愈多，导致水面上空气中的水汽含量也愈多。根据理想气体定律，在恒定的温度和体积下，气体的压力与气体的分子数成正比，因而水汽压也就愈大。同时，空气中的水分子返回水面的机会也增多。当到一定程度时，必然发生出入水面的水汽分子数相等的情况，有效蒸发量为0，达到“饱和平衡状态”，相应的水汽压力称饱和水汽压。水面温度若发生变化又会出现新的平衡状态，所以可用饱和水汽压衡量水面有效蒸发量的变化。饱和水汽压与水面温度有关（假定近水面的气温水温相等），这一关系可用马格奴斯（Magnu：）经验公式表示： 式中：es为温度为t时的饱和水气压，单位为Pae0为0度时的饱和水气压，其值为6.1Pa    从上式可以看出：随着温度升高，饱和水汽压按指数规律而迅速增大。而蒸发量仅与饱和水汽压有关。因而空气温度的变化，对蒸发和凝结有重要的影响。 影响水面蒸发的因素    影响水面蒸发的因素有两类，一类是气象条件，如太