水分循环及径流形成.ppt
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1、绪论内容提问,1、水文现象有哪三种基本特点?答:确定性(必然性)、随机性(偶然性)、地区性。2、根据水文现象的基本特点,水文学的研究方法分为那三类?答:成因分析法、数理统计法、地区综合法,第一章 水分循环及径流形成,第一节 水分循环第二节 河流与流域第三节 降 水第四节 蒸发下渗第五节 径 流第六节 流域水量平衡,教学内容:一、自然界水文循环。二、流域与河系。三、降水、蒸发与入渗。四、河川径流的形成与水量平衡。教学要求:从水循环的角度出发,了解降水、蒸发、入渗及自然地理因素对河川径流的影响。初步建立水量平衡观念,掌握流域主要特征值的概念和计算,掌握径流常用单位。,第一章 水分循环及径流形成,第
2、一章 水分循环及径流形成 第一节 水分循环,第一节 水分循环,教学内容:一、水循环的概念二、水循环的原因三、水循环的基本类型教学要求:掌握水循环的概念、形成的内因和外因以及水循环的基本类型。,一、水循环的概念 地球表面的各种水体,在太阳的辐射作用下、从海洋和陆地表面蒸发上到空中、并随空气流动。在一定条件下,冷却凝结形成降水又回到地面,降水的一 部分经地面、地下形成径流并通过河流回海洋;一 部分又重新蒸发到空中,继续上述过程。这种水分不断交替转移的现象称为水分循环,也叫水文循环,简称水循环。动画演示:水循环,第一节 水分循环,二、水循环的原因 1 内因:水的物理性质,即“三态”转化;2 外因:太
3、阳辐射和地球引力作用。三、水循环的基本类型 通常按水循环的不同途径与规模,将全球的水循环区分为大循环与小循环。1 大循环:大循环是指海洋与陆地之间的水分交换过程,由于广及全球,故名大循环,又称外循环。2 小循环:小循环是指海洋或陆地上的局部水分交换过程。,第一节 水分循环,第一章 水分循环及径流形成第二节 河流与流域,上节内容提问,1、什么叫水文循环?答:水分不断交替转移的现象称为水文循环。2、影响水文循环的内因和外因分别是什么?答:内因:水的物理性质,即“三态”转化;外因:太阳辐射和地球引力作用。3、什么叫大循环、小循环?答:大循环是指海洋与陆地之间的水分交换过程;小循环是指海洋或陆地上的局
4、部水分交换过程。,第二节 河流与流域,教学内容:一、河流及其特征二、流域及其特征教学要求:掌握有关河流和流域的概念及其特征。,一、河流及其特征(一)河流 河流:自然界中脉络相通的排泄降水径流的天然输水通道,其中分为各级支流及干流。河流分段:河源、上游、中游、下游、河口 根据干支流的分布的几何形态,河系可分为:1、扇形水系:河流的干支流分布形状似扇形,如海河;2、羽形水系:河流的干支流由上而下沿途左右汇入多条支流,好比羽毛形状。如红水河;3、平形水系:河流的干流在某一河岸平行接纳几条支流。如淮河;4、混合水系:一般大江大河多为以上二至三种水系组成混合排列。,第二节 河流与流域,(二)河流的特征1
5、.河流的纵横断面河流横断面:分单式断面和复式断面2.河流长度河长:一条河流,自河口到河源沿中泓线量计的平面曲线长度。3河道纵比降河流纵断面示意图,河流各个横断面最深点的连线,第二节 河流与流域,河道纵比降:单位河长的河床落差。比降可按下式计算:式中 J 河段的总比降;Z上、Z下 河段上、下断面河底高程;河段的长度。,河段两端的河底高程之差,(1-1),河道的平均纵比降可按下式计算:,式中 河段自下而上沿程各转折点的河底高程,相邻两转折点之间的距离,L 河段总长度。,二、流域及其特征(一)流域、分水线流域:河流某一断面以上的集水区域称为河流在该断面的流域。闭合流域:地面分水线与地下分水线完全重合
6、的流域。一般大中流域均可看成闭和流域。非闭合流域:地面、地下分水线不重合的流域。如岩溶地区的河流和一些很小的流域。分水线:相邻两流域的界限线称为分水线。点击查看流域图、分水线及流域面积示意图(二)流域特征,第二节 河流与流域,1.流域几何特征1)流域面积流域面积是指河流某一断面以上,由地面分水线所包围的不规则图形的面积。2)流域长度流域长度是指流域几何中心铀的长度。3)流域平均宽度流域平均宽度B指流域面积F与流域长度Lf的比值:4)流域形状系数流域形状系数为流域的平均宽度 B 与长度 Lf 的比值,以 Kf 表示,第二节 河流与流域,2、流域的自然地理特征,(1)地理位置 主要指流域所处的经纬
7、度以及距离海洋的远近。一般是低纬度和近海地区雨水多,高纬度地区和内陆地区降水少。(2)气候 流域的气候条件包括降水、蒸发、温度、湿度和风等。其中降水与蒸发对径流影响最大。(3)地形 流域地形可分高山、丘陵、高原、盆地、平原等。,第二节 河流与流域,(4)地质与土壤特性流域的地质构造(如地层的褶皱、断层等),岩石和土壤的类型以及水理性(如透水性和给水性)、对下渗水量及河流的泥沙都有影响。(5)植被覆盖 流域的植被增加了地面糙率,加大了下渗水量,延长了地面径流的汇流时间,减缓了洪水。另外能减少水土流失,改善生态环境。植被的覆盖程度一般用植被面积占流域面积的百分比,即植被率表示。(6)湖泊、沼泽、塘
8、库 流域内的大面积水体对径流起调节作用,湖泊(或沼泽)率是指湖泊(或沼泽)面积占流域面积的百分比表示。,第二节 河流与流域,第一章 水分循环及径流形成 第三节 降水,上节内容提问,1、什么叫河长?答:一条河流,自河口到河源沿中泓线量计的平面曲线长度。2、什么叫闭合流域?答:地面分水线与地下分水线完全重合的流域。3、什么叫河道纵比降?答:单位河长的河床落差。4、气候条件中哪两个对径流作用最大?答:降水和蒸发。,第三节 降水,教学内容:一、降雨的成因与分类二、点降雨特性及其分析方法三、面雨量概念与计算方法教学要求:了解降雨的成因及分类,有关降雨的概念和分析方法;掌握面雨量的计算方法,并重点掌握泰森
9、多边形法。,降水:空气中的水汽以液态或固态形式从大气到达地面的各种水分的总称。气团:水平方向物理性质比较均匀的大块空气。一、降雨的成因与分类 暖湿空气 抬升冷却 凝结为大量的云滴 降落成雨 两个基本条件:空气中要有一定量的水汽;空气要有动力上升冷却。分类:按空气上升冷却的原因,降雨可分为以下四种类型:一、锋面雨 二、地形雨 三、对流雨 四、台风雨,第三节 降水,(一)锋面雨(1)冷锋雨特点:降雨面积小、强度大、历时短。动画演示:冷锋雨的形成(2)暖锋雨特点:降雨面积大、强度小、历时长。动画演示:暖锋雨的形成(二)地形雨动画演示:地形雨的形成,第三节 降水,(三)对流雨夏季地面受热,温度升高,近
10、地面气层的空气受热膨胀上升,上层冷空气在周围下沉予以补充,引起上、下对流。上升的湿热气流冷却而凝结致雨,称为对流雨。对流雨一般强度大、范围小、历时短,并常伴有雷电,又称雷阵雨。(四)台风雨 台风雨是由热带海洋上的风暴带到大陆上来的狂风暴雨。在赤道附近洋面上某些地方,由于温度高、湿度大,常形成剧烈的空气旋涡并向副热带或温带移动,它所经之处,多大风暴雨,这是一种灾害性天气。我国七、八、九月份,台风活动非常频繁。,第三节 降水,我国气象部门按1h或24h的降雨量将降雨分为小雨、中雨、大雨和暴雨4级。小雨:1h的雨量2.5mm或24h的雨量10mm 中雨:1h的雨量为2.68.0mm或24h的雨量为1
11、0.024.9mm。大雨:1h的雨量8.115.9mm或24h的雨量为25.049.9mm。暴雨:1h的雨量16mm或24h的雨量50mm。,第三节 降水,二、点降雨特性及其分析方法点降雨量:一个雨量观测站承雨器(口径为20 cm)所在地点的降雨。(一)点降雨特性1.降雨量降雨量是指一定时段内降落在单位水平面积上的雨水深度,单位用mm表示。2.降雨历时降雨历时是指场降雨从开始到结束所经历的叫间,常以小时为单位。3降雨强度是指单位时间内的降水量,单位用 mmmin 或 mmh 表示。4.降雨面积 是指降雨所笼罩的水平面积,单位用以 km2表示。5.降雨中心 是指一次笼罩面积上降雨量最为集中且范围
12、较小的局部地点。,第三节 降水,(二)降雨资料的图示法 1.时段降雨量过程线2.降雨量累积曲线 动画演示:降雨量线的绘制3.等雨量线图 三、面雨量概念与计算方法(一)面雨量概念面雨量:一定区域面积上的平均雨量。,第三节 降水,(二)流域面平均雨量的计算方法1.算术平均法 当流域内地形变化不大,雨量站数目较多、分布较均匀时式中HF 流域平均降雨量,mm;Hi流域内各雨量站雨量(i=1,2,,n),mm;n雨量站数目。2.泰森多边形法(垂直平分线法)当流域地形起伏大,雨量站分布不均匀时多用此法。先在流域平面图上将就近的各相邻雨量站用直线连接,构成若干个三角形。然后作三角形各边的垂直平分线。这些垂直
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