水文学的一些基本概念[熟悉]:
1.水量平衡
所谓水量平衡,是指任意选择的区域(或水体),在任意时段内,其收入的水量与支出的水量之间差额必等于该时段区域(或水体)内蓄水的变化量,即水在循环过程中,从总体上说收支平衡。
从本质上说,水量平衡是质量守恒原理在水循环过程中的具体体现,也是地球上水循环能够持续不断进行下去的基本前提。水循环是地球上客观存在的自然现象,水量平衡是水循环内在的规律。
2.蒸发
在常温下水由液态变为气态进入大气的过程称为蒸发。空气中的水汽主要来自地表水、地下水、土壤和植物的蒸发。有了蒸发作用,水循环才得以不断进行。
水面蒸发的速度和数量取决于许多因素(气温、气压、湿度、风速等),其中主要决定于气温和绝对湿度的对比关系。气温决定了空气的饱和水汽含量,而绝对湿度则是该温度下空气中实有的水汽含量,该两水汽含量之差称为饱和差。蒸发速度或强度与饱和差成正比,即饱和差愈大,蒸发速度也愈大。
风速是影响水面蒸发的另一重要因素。风速愈大,蒸发就愈强烈。
蒸发包括水面蒸发、土面蒸发、叶面蒸发等。通常用水面蒸发量的大小表征一个地区蒸发的强度。气象部门常用蒸发皿(直径数十分米的圆皿)测定某一时期内蒸发水量,以蒸发的水柱高度毫米数表示蒸发量。
必须注意,气象部门提供的蒸发量是指水面蒸发量,只能说明蒸发的相对强度,而不代表实际的蒸发水量。
3.降水
降水:当空气中水汽含量达饱和状态时,超过饱和限度的水汽便凝结,以液态或固态形式降落到地面。
空气冷却是导致水汽凝结的主要条件。
降水是水循环的主要环节之一,一个地区降水量的大小,决定了该地区水资源的丰富程度,对地下水资源的形成具有重要影响。
在一定地区一定时间内,各种气象因素综合影响所决定的大气物理状态称为天气。而某一区域天气的平均状态(用气象要素多年平均值表征),称为该地区的气候。
4.下渗
下渗又称入渗,是指水从地表渗入土壤和地下的运动过程。
下渗强度指的是单位面积上单位时间内渗入土壤中水量,用下渗率f表示,常用毫米/分或毫米/小时计。在超渗产流地区,只有当降水强度超过下渗率时才能产生径流。
下渗是将地表水与地下水、土壤水联系起来的纽带,是径流形成过程、水循环过程的重要环节。
在天然条件下,下渗过程往住呈现不稳定和不连续性形成这种情况的原因是多方面的,归纳起来主要有以下四个方面。
(1)土壤特性的影响。土壤特性对下渗的影响,主要决定于土壤的透水性能及土壤的前期含水量。一般来说土壤颗粒愈粗,孔隙直径愈大,其透水性能愈好,土壤的下渗能力亦愈大。
(2)降水特性的影响。降水特性包括降水强度、历时、降水时程分配及降水空间分布等。降水的时程分布对下渗也有一定的影响,如在相同条件下,连续性降水的下渗量要小于间歇性下渗量。
(3)流域植被、地形条件的影响。在相同的条件下,地面坡度大、漫流速度快,历时短,下渗量就小。
(4)人类活动的影响。人类活动对下渗的影响,既有增大的一面,也有抑制的一面。
5.径流
径流是水文循环的重要环节和水均衡的基本要素,系指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。径流可分为地表径流和地下径流。
汇注于某一干流的全部河流的总体构成一个地表径流系统,称为水系。一个水系的全部集水区域,称为该水系的流域。流域范围内的降水均通过各级支流汇注于干流。相邻两个流域之间地形最高点的连线即为分水线,又称分水岭。
在水文学中常用流量、径流总量、径流深度、径流模数和径流系数等特征值说明地表径流。水文地质学中有时也采用相应的特征值来表征地下径流。
6.水文循环
水文循环是发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。
水文循环是在太阳辐射和重力共同作用下,以蒸发、降水和径流等方式周而复始进行的。
地表水、包气带水及饱水带中浅层水通过蒸发和植物蒸腾而变为水蒸气进入大气圈。水文循环的过程参见图3-17中的7~10及图3-18 。
海洋与大陆之间的水分交换为大循环。海洋或大陆内部的水分交换称为小循环。通过调节小循环条件,加强小循环的频率和强度,可以改善局部性的干旱气候。
地壳浅表部水分如此往复不已地循环转化,乃是维持生命繁衍与人类社会发展的必要前提。大气水总量虽然小,但是循环更新一次只要8天,每年平均更换约45次。
河水的更新期是16天。海洋水全部更新一次需要2500年。地下水根据其不同埋藏条件,更新的周期由几个月到若干万年不等。
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