水文學(xué) (hydrology)研究存在于大氣層中、地球表面和地殼內(nèi)部各種形態(tài)水在水量和水質(zhì)上的運動,、變化,、分布以及與環(huán)境及人類活動之間相互聯(lián)系和作用的學(xué)科。是地球物理學(xué)和自然地理學(xué)的一個分支,。按研究范圍分,,有水文氣象學(xué)、陸地水文學(xué),、海洋水文學(xué),、地下水文學(xué)等。他與水利水電工程及其他與水有關(guān)的建設(shè)事業(yè)有密切聯(lián)系,,直接為綜合利用水資源和環(huán)境保護(hù)服務(wù) 工程水文學(xué) (engineering hydrology)亦稱“應(yīng)用水文學(xué)”,。水文學(xué)的一個分支。應(yīng)用水文學(xué)的基礎(chǔ)理論和方法,,研究水域水的控制和利用分析水文要素的變化和水量分布的規(guī)律,,為工程規(guī)劃、設(shè)計,、施工和管理提供水文計算和預(yù)報的依據(jù),。主要內(nèi)容有:水文測驗、水文計算,、水文預(yù)報和水源保護(hù)等,。 水文手冊 (hydrologic manual)根據(jù)區(qū)域水文資料及綜合分析成果而匯編的工具書。主要包括各種水文特征值的等值線圖,、分區(qū)成果表,、關(guān)系曲線、計算公式及簡要的計算方法等,??晒┧こ碳夹g(shù)人員、農(nóng)業(yè)科技人員在水文計算方面的參考,,為小型水利工程的設(shè)計和農(nóng)田水利規(guī)劃等提供參考的水文數(shù)據(jù),。有的水文手冊還附有水文特征值的歷年統(tǒng)計成果表。 歷史洪水 (historical flood)歷史上曾發(fā)生過的大洪水或特大洪水,。在中國一般指水文站有系統(tǒng)觀測資料以前發(fā)生的,。調(diào)查歷史洪水的痕跡、漲落過程,、發(fā)生的年份和量測歷史洪水痕跡的高程,、過水?dāng)嗝婷娣e,借以推算歷史洪水的洪峰流量,,估算其洪水總量及發(fā)生的重現(xiàn)期,,供洪水頻率計算使用或直接作為工程設(shè)計的依據(jù),。對于提高洪水頻率計算成果的精度有重要作用。 洪水總量 (flood volume)簡稱“洪量”,。洪水在一定歷時內(nèi)從流域出口斷面流出的總水量,。一般以計。在降雨徑流預(yù)報中常計算一次降雨所形成的一次洪水總量,,可由本次洪水過程線的流量起漲時刻至退水段上終止時刻之間的面積來求得,。在水文計算中有時需要統(tǒng)計某一時段的最大洪水總量(如一天最大、三天最大洪水總量等),,通過頻率計算,,求得各種事端最大的設(shè)計洪水總量,據(jù)此推求設(shè)計洪水過程線,,作為水庫調(diào)洪算的依據(jù),。 水文預(yù)報 (hydrological forecast)先期預(yù)測預(yù)報某一水體水文各要素變化的工作。在掌握水文要素演變規(guī)律的基礎(chǔ)上,,根據(jù)水文氣象情報資料及其他有關(guān)自然地理資料,,對某一水體的各項水文要素的變化進(jìn)行先期的推測和預(yù)告。如對江河,、湖泊(水庫)進(jìn)行預(yù)報的主要項目有水位,、流量、洪水,、枯水,、冰情、泥沙,、水質(zhì)等,;對地下水預(yù)報的主要項目有儲量、埋深,、水位變幅,、水質(zhì)等。按預(yù)報期限,,可分為緊急,、短期、中長期預(yù)報等,。正確的水文預(yù)報,,對防汛、抗旱,、水利調(diào)度和水資源的合理利用具有重要作用,。 洪水預(yù)報 (flood forecast)汛期洪水先期水情推測和預(yù)告。根據(jù)洪水形成規(guī)律,,有流域上的有關(guān)氣象資料或河段上游站的水文情報資料,,對流域出口斷面或河段下游站將要發(fā)生的洪水做出的先期預(yù)測報告。主要項目有最高水位,、洪峰流量,、水位和流量過程線及洪水總量等。其方法有相應(yīng)水位(流量),、流量演算,、降雨徑流等。正確,、及時的洪水預(yù)報在防汛中具有重要作用,。 水文計算 (hydrologic computation)根據(jù)有關(guān)水文氣象資料,通過分析計算,,對未來長時期內(nèi)的水文情勢做出的概率預(yù)估,。為工程的規(guī)劃設(shè)計擬定合理的標(biāo)準(zhǔn),以便確定工程規(guī)模,。如對興利計算中所需的設(shè)計年徑流及其年內(nèi)分配,;防洪、除澇計算中所需的設(shè)計洪水,、設(shè)計暴雨,;淤積計算中所需的泥沙資料;以及分析,、估算人類活動對徑流(包括水質(zhì))的影響等,。 累積頻率 (cumulative frequency)簡稱“頻率 ” 。從統(tǒng)計資料得出某水文特征值可能出現(xiàn)的幾率,。將多年水文特征值(如年降水量,、年最大流量、汛期最高水位),,按照大小次序排列,,求出其分段頻率,再逐段累積求得,。通常以p表示,,以百分?jǐn)?shù)計。 重現(xiàn)期 (return period ,; recurrence interval)指洪水(或暴雨)等于或大于某設(shè)計值平均多少年一遇,。即設(shè)計洪水(暴雨)重現(xiàn)一次的間距的平均值。常以 T 表示,。在概念上比頻率更為直觀,。在防洪、除澇計算中,,重現(xiàn)期 T 與頻率 p 的關(guān)系為 T=1/p ,。例如,,防洪設(shè)計頻率p=1%,則重現(xiàn)期 T=1/0.01= 100 (年)表示“百年一遇 ” 即這樣大小的洪水在長時期內(nèi)平均一百年可能發(fā)生一次,。但不能理解為每一百年內(nèi)一定發(fā)生一次,。在興利計算中,是計算等于或小于某設(shè)計值的重現(xiàn)期T′,,因此重現(xiàn)期T′與頻率 p 的關(guān)系為T′=1/1-p 如灌溉設(shè)計保證率p=90%,。則重現(xiàn)期T′=1/1-0.9=10(年), 表示“十年一遇”即平均一百年內(nèi)有十年正常的灌溉用水可能得不到保證,,而其他九十年灌溉用水可得到保證,。 洪水頻率 (flood frequency)指某一洪水特征值 ( 年最大流量、各種時段洪水總量)出現(xiàn)的累積頻率,。即在多年時期內(nèi),,該特征值等于或大于某定量出現(xiàn)的可能性大小,也可折合成每一年內(nèi)出現(xiàn)的可能性大小,。例如洪水頻率為1%,,即該洪水平均百年可能出現(xiàn)一次,也可認(rèn)為每年出現(xiàn)該洪水的可能性有1%,。按照自然規(guī)律,,大洪水出現(xiàn)的可能性較小,特大洪水出現(xiàn)的可能性更小,,而一般洪水出現(xiàn)的可能性較大,。須根據(jù)長期實測洪水和歷史洪水資料,運用數(shù)理統(tǒng)計方法和合理性分析,,才能得出工程上所需的大洪水,、特大洪水或設(shè)計洪水所相應(yīng)的洪水頻率。如10億m3以上的大型水庫,,常用洪水頻率為0.1%的洪水來設(shè)計,,用洪水頻率為0.01%的洪水或用可能最大洪水來校核,即所謂干年設(shè)計,,萬年校核,。 設(shè)計頻率 (design frequency)與設(shè)計水工建筑物等工程時所采用的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的頻率。對于防洪,、除澇工程的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)常用設(shè)計頻率表示,。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)越高,采用的設(shè)計頻率越小,,在頻率曲線上查得相應(yīng)于設(shè)計頻率的水文數(shù)據(jù)也就越大,,利用它來確定工程規(guī)模也就較為安全。對引灌溉、發(fā)電,、航運,、給水等興利工程,設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也用設(shè)計頻率表示,,但習(xí)慣上稱“設(shè)計保證率”,,即在多年工作期間,興利工程滿足用水部門正常工作的平均保證程度,,用百分?jǐn)?shù)表示。其計算方法有正常工作年數(shù)占總年數(shù)之比和正常工作時間(月,、旬,、天)占總時間之比兩種。除航運部門用后者計算外,,其余用水部門話用前者計算,。 頻率曲線 (frequency curve)表征以年觀測值大小為序列的水文特征值 x 與頻率之間相互關(guān)系的曲線。將某一水文特征值(如年降水量)的n年觀測值,,按大小序列排成 x1> x2>… xn…> xn,,以此為縱坐標(biāo);以等于和大于各 x 值相應(yīng)的計算頻率 p1,, p2,,·, Pm,,…,, pn為橫坐標(biāo),點繪于概率紙上.根據(jù)點及分布作成一光滑曲線,,稱為“經(jīng)驗頻率曲線”,。實際上,水文計算中常用接近于經(jīng)驗頻率曲線的皮爾遜Ⅲ曲線代替稱為“理論頻率曲線”,,它電三個統(tǒng)計參數(shù),,即:均值x;變差系數(shù)Cv,;偏態(tài)系數(shù)Cs,。實際運用中,可根據(jù)工程設(shè)計頻率p從頻率曲線上查出設(shè)計值xp,,即得到所要求向水文特征值,。 統(tǒng)計參數(shù) (statistical parameters)反映頻率曲線特性的數(shù)字特征。水文上常用的統(tǒng)計參數(shù),,有均值,、變差系數(shù)和偏態(tài)系數(shù)等。是根據(jù)實測資料,,并經(jīng)過統(tǒng)計計算得出的,。 均值 (mean ,; average)亦稱“算水平均數(shù)”。統(tǒng)計參數(shù)之一,。水文學(xué)中指某一水文特征值(如年平均流量)n年觀測值 x1,、 x2……, xn的平均數(shù),,記作 ,,即 = ( x1十 x2+……+ xn) = 反映水文特征值平均水平的高低。例如,,長江宜昌站年平均流量的均值為1430 m3/s,,黃河陜縣站年平均流記的均值為1340 m3/s,經(jīng)比較可知前者的平均水平高于后者,。 變差系數(shù) (coefficient of variation)亦稱“離勢系數(shù)”,。統(tǒng)計參數(shù)之一。反映某一水文特征值n年觀測值x1,、x2……,,xn對其均值 x 的相對離散程度,記作Cv,。是均方差σ與均值x之比,,即Cv=σ/= 。不同河流之間或不同水文特征值之間用均方差難以比較其離散程度,,用變差系數(shù)則可進(jìn)行對比.例如,,長江宜昌站年平均流量的均方差為1570m3/S,黃河陜縣站年平均流量的均方差為351m3/S,,前者大于后者,,但并不反映前者較后者離散更甚,因為兩者的均值不同,。宜昌站年平均流量的Cv值(=1570/14300)為0.11 ,,陜縣站年平均流量的Cv值(=351/1350)為0.26,可見前者實較后者離散程度為小,。中國年降水量的變差系數(shù)為0.20~0.40,,中等河流年徑流的變差系數(shù)為 0.20 ~ 0.70 ,暴雨,、洪水的變差系數(shù)則更大,。變差系數(shù)一般北方大于南方。反映著旱,、澇災(zāi)害北方較南方頻繁,。對于變差系數(shù)大的河流,欲取得同樣的經(jīng)濟(jì)效益,其水利資源的開發(fā)利用和洪災(zāi)的防治,,比變差系數(shù)小的河流需要更多的投資,。 偏態(tài)系數(shù) (coefficient of skew;skewness)亦稱“偏差系數(shù)”,。統(tǒng)計參數(shù)之一,。反映某一水文特征值 n 年觀測值x1、x2……,,xn和對其均值 分布的不對稱程度,,記作Cs,近似公式為Cs≈ ,。Cs的絕對值愈大,,表示各xi(i=1~n)值對其均值的不對稱程度愈大;反之愈小,。Cs>0稱為正偏,Cs<0稱為負(fù)偏,;Cs=0表示分布接近對稱,。在頻率計算中,由于水文資料觀測年限較短,,計算的C值誤差太大,,不能滿足要求,常采用數(shù)倍于Cv的值來表示,,一般Cs=(2~4)Cv,。 設(shè)計洪水 (design f1ood;project flood)被選作為設(shè)計依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)洪水,。在設(shè)計水工建筑物,、橋涵或排水等工程時,作為確定工程規(guī)模,、核算工程安全,、估計經(jīng)濟(jì)效益等的依據(jù)。內(nèi)容主要包括設(shè)計洪峰流量,、不同時段的設(shè)計洪水總量及設(shè)計洪水過程線三項,。各項工程的特點和設(shè)計要求不同,需要計算的設(shè)計洪水內(nèi)容也就不同,,如無調(diào)蓄能力的堤防和橋涵工程,,要求計算設(shè)計洪峰流量;對蓄洪區(qū),,主要計算設(shè)計洪水總量 ; 對水庫工程,,需要計算完整的設(shè)計洪水過程線;當(dāng)水庫下游有防洪要求或梯級水庫時,還需要計算設(shè)計洪水的地區(qū)組成,;施工設(shè)計有時要求估算分期(季或月)的設(shè)計洪水,。設(shè)計洪水應(yīng)按工程要求,對有關(guān)的資料進(jìn)行綜合分析計算而決定,。 設(shè)計洪水過程線 (design flood hydrograph; project flood hydrograph)符合一定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的洪水流量隨時間變化的曲線,。它的洪峰流量或(和)時段洪水總量通常要求等于設(shè)計洪峰流量或(和)設(shè)計時段洪水總量。推求的方法是用設(shè)計洪峰流量或(和)設(shè)計時段洪水總量作為控制,,對實測或虛擬的典型洪水過程線用同一倍比(設(shè)計洪峰流量與典型洪水的洪峰流量之比或設(shè)計時段洪水總量與典型洪水的時段洪水總量之比)進(jìn)行放大,,也可用變倍比放大,使各時段洪水總量符合同頻率設(shè)計時段洪水總量而得,??勺鳛榇_定工程規(guī)模、核算工程安全的依據(jù),。 設(shè)計暴雨 (design storm,;project storm)被選作設(shè)計依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)暴雨。在設(shè)計水工建筑物,、橋涵或排水等工程時,,為了確定工程規(guī)模,達(dá)到安全和經(jīng)濟(jì)要求,,需要采用的一定標(biāo)準(zhǔn)的暴雨,。大中流域上的設(shè)計暴雨主要包括各種時段的設(shè)計面暴雨量及其時程分配和面分布雨型。小流域上的設(shè)計暴雨,,可用流域中心的設(shè)計點暴雨量代替設(shè)計面暴雨量,。 點面關(guān)系曲線 (depth-area curve)簡稱“點面關(guān)系”。根據(jù)點雨量與面平均雨量的關(guān)系繪制成的曲線,。工程上常應(yīng)用暴雨中心點面關(guān)系曲線,,由已知流域中心的設(shè)計點雨量換算成流域設(shè)計面雨量。制作方法是:選擇幾場大暴雨資料,。繪成等雨深線圖,,量算各等雨深線所圍面積 F 及其相應(yīng)的面平均雨量 x 面 ,最后點繪成暴雨中心點面關(guān)系曲線,。應(yīng)用時,,根據(jù)已知的流域面積 F ,查圖中的平均點面關(guān)系曲線,,得比值 x 面 /x0( x0為暴雨中心雨量),。再用此比值乘以流域中心處的設(shè)計點雨量,即得所求均流域設(shè)計面雨量,。 深面時曲線 (depth-area-duration curve)暴雨的雨深隨面積,、時間不同而變化的一種統(tǒng)計特性曲線,。由實測大暴雨資料,繪制成不同歷時暴雨等雨深線圖,,再在圖上量算各等雨深線所困面積及其相應(yīng)的面平均雨深,,據(jù)此繪制面平均雨深、面積和歷時三者的關(guān)系曲線,。利用深面時曲線,,可分析暴雨在時間上和地區(qū)上的分布特性。供設(shè)計使用,。 可能最大降水 (probable maxi-mum precipitation)根據(jù)水文氣象理論,,結(jié)合暴雨資料的統(tǒng)計分析,求得的降水的近似上限值,。推求的一般步驟是:先擬定一個暴雨模式,,再對影響降水的主要因子(水汽、動力因子)極大化,。極大化方法有水汽因子放大法,、水汽和風(fēng)速因子聯(lián)合放大法、水汽因子和效率放大法等,。以暴雨為主形成洪水的地區(qū),,亦稱“可能最大暴雨”??赡茏畲蠼邓畬Υ笮退こ痰脑O(shè)計,以及已成水庫的保壩,、加固和管理運用具有重要意義,。 可能最大暴雨 (probable maximum storm)見“可能最大降水”。 設(shè)計水位 (design stage)被選作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)的水位,。在設(shè)計水工建筑物,、橋梁、航運,、灌溉,、發(fā)電和給水等工程時,為了確定工程規(guī)模,,達(dá)到安全和經(jīng)濟(jì)要求,,所采用的一定標(biāo)準(zhǔn)水位。根據(jù)工程性質(zhì)和設(shè)計要求,,采用頻率計算或歷時曲線方法推求不同的設(shè)計水位,。例如堤防和橋梁工程要求用頻率計算方法推求設(shè)計最高水位;航運和無調(diào)節(jié)的引水工程要求用歷時曲線方法推求某一保證率的設(shè)計枯水位,。 暴雨移置 (storm transposition)將鄰近地區(qū)的實測特大暴雨經(jīng)改正后移置到設(shè)計流域的過程,。移至?xí)r要進(jìn)行移置的可能性分析和移置改正,。前者主要對比設(shè)計流域與特大暴雨發(fā)生地區(qū)的降雨條件,包括天氣形勢,、地形條件等是否基本相似,。后者主要考慮設(shè)計流域與特大暴雨發(fā)生地區(qū)之間由于流域形狀、地理位置,、地形條件及高程障礙等差異而引起的降雨量不同,,作出定量改正。 水文站 (hydrometric station; hydrometrical station)在河流上或流域內(nèi),,測定水文要素的指定地點,。觀測系綜合性的,包括水位,、流量,、含沙量、水質(zhì),,并兼作降水,、地下水水位等項觀測。一般以流量為主要觀測項目,。僅作單項觀測的,,則不稱水文站,如觀測水位的稱水位站,,觀測雨量的稱雨量站等,。為特種實驗研究目的而設(shè)的稱為水文實驗站,如徑流實驗站,、水庫實驗站,、湖泊實驗站、河道演變實驗站,、排灌實驗站等,。 最高水位 (highest water level)在江河、湖泊上某一地點樹立標(biāo)尺,,經(jīng)過長期觀測水位后,,得出的最高水位值。最高水位必須指明其時間性,,例如月最高,、年最高或若干年最高,以及歷年最高水位,,方不致混淆,,又便于選用。為設(shè)計水工建筑物,、堤防的重要資料,,也是水利工程管理運用的重要依據(jù),。 平均水位 (mean stage; mean water level)江河、湖泊等水體某一地點,、時段水位的平均值,。根據(jù)長期觀測的水位數(shù)據(jù),不論時段長短,,均可用算術(shù)平均法或其他方法求得此時段內(nèi)的平均值,。例如,日,、月,、年及多年平均水位。時段愈長,,平均水位愈有代表意義,。 洪水位 (flood stage;flood level,;flood height)汛期內(nèi)因降雨或融雪,,河中流量上升漫溢兩岸灘地時的水位。通常指流域內(nèi)汛期因降雨或融雪,,而超過灘地或主槽兩岸地面時急劇上升的水位,。或根據(jù)歷年觀測資料,,繪制水位歷時線,,從中確定某一歷時的水位作為下限,則超過此限度的水位即稱洪水位,。 自記水位計 (stage recorder,;recording gauge ;water level recorder)自動記錄水位的儀器。在中國,,目前常用的是安裝在自記水位臺上機械型直立式自記水位計。由浮筒,、傳動機構(gòu),、圓筒記錄儀、時鐘驅(qū)動器等組成,。其原理是利用浮于水面上的浮筒隨水位變化而升降,,借傳動機構(gòu)使記錄筆隨之上下移動,并在圓筒的記錄紙上繪出水位過程線,,圓筒內(nèi)有時鐘驅(qū)動圓筒轉(zhuǎn)動,。近來采用有線電傳水位計,將水面上浮筒的升降電傳到室內(nèi)的記錄紙上,。國外多應(yīng)用有線電傳水位計,、無線遙測水位計,,并用穿孔紙帶或磁帶記錄,便于直接輸入電子計算機進(jìn)行處理,。 流速儀 (current meter)測量水流速度的儀器,。常用的有旋杯式和旋槳式兩種,均須借水流沖擊而旋轉(zhuǎn),,旋轉(zhuǎn)快慢隨水流速度而變,,其關(guān)系須經(jīng)檢驗確定。其組成分水下和水上部分,,水下部分有旋杯和鉛魚,,水上部分有電傳計數(shù)器。施測時以懸桿或鋼索(索下端吊鉛魚以防流速儀漂?。业趿魉賰x沉入水面以下一定深度,,旋杯或旋槳的旋轉(zhuǎn)信號經(jīng)電線傳到上面的計數(shù)器,再用檢驗公式計算,,即得該點的時段平均流速,。 流速儀測流 (current metermeasurement of discharge;streamgauging with current meter)用流速儀測定河渠流量的工作,。一般包括下列內(nèi)容,;測量河渠橫斷面;沿水面寬測設(shè)測速垂線,,并在各測速垂線用流速儀測0.6相對水深點(或測二點,、三點、五點,、六點)的流速,,可算出垂線平均流速和部分面積平均流速;觀測水位,,計算各部分面積的流量,,累加得斷面流量。在不同水流情況下,,流速儀測流的垂線數(shù)和測速點數(shù)可多不一,,因此測得流量的精度也不同。 浮標(biāo)測流 (float measurement ;float method of measuring discharge)用浮標(biāo)來測量河渠的流速,。浮標(biāo)可用稻麥草,、木片、竹竿等捆扎而成,。方法是:觀測浮標(biāo)隨水漂流經(jīng)過上下兩橫斷面間距所需時間,,用測角交會法測定浮標(biāo)流經(jīng)中斷面的位置,由此計算水面流速(亦稱“虛流速”),;測量幾次浮標(biāo)流速后,,利用中斷面的橫斷面圖,,計算出斷面虛流量,乘以改正的浮標(biāo)系數(shù),,即得斷面流量,。發(fā)生大洪水時,如流速太大不能用流速儀測流,,可利用浮標(biāo)或天然漂浮物測流,。流速太小且無風(fēng)時,也有用乒乓球當(dāng)作小浮標(biāo)來測流的,。 糙率 (roughness coefficient)綜合反映管壁,、渠道粗糙情況對液體流發(fā)生阻滯影響的系數(shù)。用于計算管,、渠流速,。例如,曼寧氏研究歸納的斷面平均流速公式V=,,式中R為水力半徑,;I為水而縱比降 ;n為糙率,由實驗求得,。對于較光滑的混凝土河渠護(hù)面,,n=0.014;對一般細(xì)粒土壤的規(guī)則河渠,,n=0.020~0.0225,;對于粗粒如卵石或巖石河床,n值可達(dá)0.04以上,。糙率對水力計算結(jié)果有重要影響,,選擇時務(wù)須審慎,一般從實測資料取得,,也可查水力學(xué)的糙率表選取,。 水文循環(huán) (hydrologic cycle) 亦稱“水分循環(huán)”、“水循環(huán)”,。在太陽輻射和地心引力的作用下,,地球上的水不斷地蒸發(fā)、輸送,、凝結(jié)、降落,、流動的現(xiàn)象,。形成水文循環(huán)的內(nèi)因 是水的三態(tài)(液態(tài)、固態(tài),、氣態(tài))在自然條件下互相轉(zhuǎn)化,,外因是太陽輻射和地心引力,。水文循環(huán)由規(guī)模大小不同的大循環(huán)與小循環(huán)組成。大循環(huán)是從海洋上蒸發(fā)的水汽,,輸送到大陸上空,。凝結(jié)為雨、雪,,然后降落到地面上,,經(jīng)地面或地下又流入海洋。小循環(huán)分為兩種:(1)海洋小循環(huán),,即從海洋表面蒸發(fā)的水汽又降落到海洋上,;(2)陸地小循環(huán),即從陸地表面蒸發(fā)的水汽又降落到大陸上,。 水量平衡 (water balance,;hydrologic budget;water budget)在一定時段內(nèi)水體(流域水量)各種輸人水量(收入水量)等于輸出水量(支出水量)與蓄水變量的代數(shù)和,。即水文循環(huán)過程中,,收支平衡。將這些數(shù)據(jù)列成方程,,稱為水量平衡方程,,是水文學(xué)中最基本的數(shù)學(xué)模型。水量平衡是水文研究及水文計算的重要依據(jù),,可用以闡明及解決許多水文學(xué)的問題,。通過各流域水系水量平衡分析可以了解其水資源分布狀況,對水資源的開發(fā)利用有很大用途,。亦可探討不同地區(qū)水文要素的相互關(guān)系及其數(shù)量對比,,以便利用水文、氣象和其他自然因素的規(guī)律,,檢查水資源估算成果的合理性,。 截留 (interception)降水被植物或建筑物攔截而存留,后因蒸發(fā)而不再到達(dá)地面的循環(huán)現(xiàn)象,。在一般流域中,,因植物截留所占比重大,故又稱“植物截留”,。是一種徑流損失,,尤其在林區(qū),年降雨量中可有 25 %的水量損失于截留,。 填洼 (depression storage) 降雨強度大于下滲強度后,,多余的雨水填滿洼地的現(xiàn)象。當(dāng)洼地填滿后,水往外溢出為徑流,。填洼水量最后耗于蒸發(fā)與下滲,,是徑流形成過程中的一種損失。流域的最大填洼量一般在10mm左右,,一次洪水的填洼量還要小些,,在實際計算中忽略它并不導(dǎo)致較大誤差。但在平原,、坡地流域中,,由于地面洼陷較多,最大填洼量可達(dá)100mm,,對徑流形成影響甚大,,則不容忽略。 下滲容量曲線 (infiltration capacity curve)下滲最大強度過程線,。在充分供水條件下,,下滲的最大強度稱“下滲容量”,又稱“下滲能力”,。由于下滲現(xiàn)象的復(fù)雜性,,對于不同地點、不同時間,,下滲容量曲線也不同,,目前還不易正確求出。多年來,,各國水文學(xué)者曾根據(jù)野外人工降雨試驗資料,,得出不少下滲容量曲線。例如,,美國工程師雷頓(RobertElmer Horton,,1875~1945 )于1939年提出的ft=fc+(fo-fc)e-βt。式中ft為ι時刻的下滲強度,;fc為穩(wěn)定時下滲強度,;fo為初始時下滲強度;t為時間,;β為常數(shù),,主要由土壤和植被情況而定。在水文預(yù)報和水文計算中,,可用下滲容量曲線推求地面徑流量,。將逐時段的降水量(h)與下滲量(f)作比較,求出各時段的地面徑流量(r),,再相加求出總地面徑流量(R),。當(dāng)h<f 時,則r=0;當(dāng)h>f 時,,則 r=(h-f) Δ t 。 落差 ( fall ,; drop )“水位落差”的簡稱,。按同一基準(zhǔn)面同時測得河道兩處的水位差值。亦指攔河壩上游與下游水位的差值.單位以 m 計,。是構(gòu)成水能資源的因素,。落差與發(fā)電流量均為水力電能的參數(shù),兩者的乘積與電能成正比,。河源與河口間的落差稱為總落差,。單位河長的落差稱為比降,用小數(shù)或千分?jǐn)?shù)表示,。 比降 ( rate of fall )見“落差”,。 河流 ( river )陸地表面上接納地面徑流和地下徑流的天然泄水道。河水沿著固定的延伸凹地經(jīng)常性地或周期性地流向海洋,、湖泊或另一河流,。按大小和性質(zhì),可分為江,、河,、溪、溝等,。其補給來源有雨水,、冰雪融水和地下水。河流通常分為河源,、上游,、中游、下游和河口,。干旱地區(qū)有些河流,,最后沒于沙漠,稱為“瞎尾河”,;石灰?guī)r地區(qū)有些河流經(jīng)溶洞或裂隙沒入地下,,成為地下河流,稱為“暗河”或“伏流”,。 分水線 ( divide ,; divide line )相鄰流域的分界線。通常是分水嶺最高點的連線,。分水線兩側(cè)的徑流,,分別注入不同的河流。流域內(nèi)的水流通常包括地面水和地下水,故有地面分水線和地下分水線之分,。但兩者往往不一致,,通常以地面分水線作為流域分界線的標(biāo)準(zhǔn)。兩者吻合者稱為“閉合流域”,,反之,,稱為“不閉合流域”。對一般大中流域,,因地面和地下分水線不一致而發(fā)生的與相鄰流域的“交換”的水量,,比流域總水量小得多,??珊雎圆挥?。對于流經(jīng)巖溶地區(qū)的河流,“水量交換”相當(dāng)大,,把地面分水線看作流域的邊界可能造成很大誤差,,需通過水文地質(zhì)勘探來確定地面及地下分水線。 河槽 ( river channel )也稱“河床”,。河谷中被水流淹沒的部分,。隨水位漲落而變化。河槽的形態(tài)常受地形,、地質(zhì),、土壤、水流沖刷,、搬運和堆積的影響,。可分為平原河槽與山區(qū)河槽兩類,。在平原河槽中,,一般將枯水期水流經(jīng)過的河槽稱為“枯水河槽”,也稱“基本河槽”或“主河槽”,;洪水期水流漫溢到兩岸灘地上,,形成很寬的河槽,稱為“洪水河槽”,。山區(qū)河槽比降大,、水流急,但一般枯水期形態(tài)比較穩(wěn)定,;而洪水期河流中常攜帶大量推移物質(zhì),,在支流和小溪河口附近沉積成沖積扇,或在河彎段沉積,,形成河槽的一部分,。 水系 ( river system ,; drainage net ; hydrographic net )亦稱“河系”,、“河網(wǎng)”,、“水網(wǎng)”。流域內(nèi)各種水體構(gòu)成脈絡(luò)相通系統(tǒng)的總稱,。通常包括干流,、支流、地下暗流,、沼澤、湖泊及水庫等,。分布型式大致可分為四種:( 1 )扇形水系,,各支流如手指狀分布;( 2 )羽毛狀水系,,各支流呈羽狀分布,;( 3 )平行水系,幾個曲折而近乎保持平行的支流至人海處附近始行匯合,;( 4 )混合型水系,,大的河流,大多包括上述兩種或三種型式混合排列,。 河源 ( river source )河流最初具有地面水流的地方,。亦即河流開始的處所。通常是溪澗,、泉水,、冰川、融雪,、沼澤或湖泊,。世界上大河的河源,多是沼澤或湖泊(湖泊群),。在河流溯源侵蝕作用下,,河源可不斷向上移動或變動位置。 河口 ( river mouth )河流注入海洋,、湖泊或其他河流的河段,。因受水體不同,可分為入海河口,、入湖河口及支流河口,。河口的水文特性與形態(tài)變化受河流及其所注入水體的雙重影響。在河流注入海洋處,,由于河流攜帶大量泥沙在海潮頂托下,,易在入海河口地區(qū)形成陸上和水下三角洲,。三角洲土地肥沃,是人類生產(chǎn)活動頻繁,、經(jīng)濟(jì)意義重大的特殊地帶,。例如中國的珠江、長江等河口的三角洲,。在河流注入湖泊處,,泄洪期河流攜帶的泥沙,由于湖水流動速度較低,,易在入湖河口形成淤積或在湖周淤積,,使湖區(qū)面積逐年減少。支流河口是支流匯入干流的區(qū)段,,在此區(qū)段,,支干流常互有影響,。洪水期干流如泄洪,,往往形成洪水倒灌;或者支流泄洪,,去頂托河口以上干流泄流,,抬高干流的水位,如支干流同時泄洪會增大干流泄洪負(fù)擔(dān),,增加干流下游河段的險情,,對防汛不利。 干流 ( main stream ,; main river ,; trunk stream )亦稱“主流”。流域內(nèi)或水系中主要的或最大的河流,。指在水系里,,匯集全流域的徑流,注人另一水體(海洋,、湖泊或其他河流)的水道,。 主流 ( main stream ; main river ,; trunk stream )①即“干流”,。②水流沿河槽總方向的流動。 支流 ( tributary )直接或間接流入干流的河流,。在較大的水系中,,按水量及從屬關(guān)系,可分為一級支流,、二級支流和三級支流等,。在中國,,流入干流的河流稱“一級支流”,流人一級支流的稱“二級支流”,,流人二級支流的稱“三級支流”,,其余依此類推。 流域 ( drainage basin; watershed; catchment )地面水及地下水分水線所包圍的集水區(qū)的統(tǒng)稱,。一般指地面水的集水面積,。流域內(nèi)的地面水和地下水皆將匯人河流并經(jīng)流域出口斷面流出。流域的面積大小,、形狀,、長度和寬度、對稱和起伏等特征對水文情勢有密切的影響,。 流域面積 ( drainage area; watershed area; catchment area )亦稱“集水面積”,、“匯水面積”。流域分水線所包圍的地面在水平面上的投影,。以 計大多先從地形圖上定出分水線,然后用求積儀或其他方法求得,。在大比例尺而有等高線的地形圖上求各分流域的面積,,精確度較高。在小比例尺的普通地圖上求大流域面積,,則須考慮地圖的投影方法,,并與經(jīng)緯線所構(gòu)成的梯形格子面積核對配合,否則不精確,。 上游 ( upper course; upper reaches )“上游河段”的簡稱,。河流在河源以下的一段河段。與河源和中游并無嚴(yán)格的分界,。它的特性是比降陡峻,,河槽中礁石暴露,水流湍急而具有巨大的侵蝕能力,。在河流發(fā)育的階段上,,上游相當(dāng)于河流的幼年期。 中游 ( middle course; middle reaches )“中游河段”的簡稱,。介于河流上游和下游間的河段,。與上游和下游并無嚴(yán)格的分界。它的特性是比降和水流都較上游平緩,,沖刷和淤積作用大致保持平衡,,河槽比較穩(wěn)定。在河流發(fā)育的階段上,,中游相當(dāng)于河流的成熟期,。 下游 ( lower course; lower reaches )“下游河段”的簡稱,。介于河流中游和河口之間的一段河段。與中游及河口并無嚴(yán)格的分界,。它的特性是比降平緩,,水面寬廣,泥沙沉積顯著,,河槽中多淺灘及沙洲,,易呈不穩(wěn)定現(xiàn)象。在河流發(fā)育階段上,,下游相當(dāng)于河流的老年期,。 湖泊 ( lake )大陸上天然洼地蓄積的停滯或流動緩慢的水體。是湖盆的積水部分,。按成因可分為構(gòu)造湖,、火口湖、冰川湖,、堰塞湖,、巖溶湖、瀉湖,、人工湖等,。按泄水情況,分為排水湖和非排水湖,。按水量補給和徑流關(guān)系,,分為內(nèi)陸湖和外流湖。技含鹽度高低,,分為淡水湖或咸水湖,。它具有調(diào)蓄水量、供給飲水,、灌溉,、航運和養(yǎng)殖等功能。 過程線 ( hydrograph )在一定地點的水位,、流量或水的其他水文特性與時間的關(guān)系曲線的統(tǒng)稱,。如水位過程線、流量過程線等,。習(xí)慣上流程過程線也稱為過程線,。流量過程線表示河道或渠道上某一橫斷面上流量隨時間變化的過程線,以流量為縱坐標(biāo),,時間為橫坐標(biāo)繪制而成,。水位過程線表示河渠某一斷面的水位隨時間變化的過程曲線,以水位為縱坐標(biāo),,時間為橫坐標(biāo)繪制而成,。 流量過程線 ( discharge hydrograph )見“過程線”,。 水位流量關(guān)系 ( discharge rating curve; stage-discharge relation )河渠測站橫斷面上某時流量與其相應(yīng)水位之間的關(guān)系。對不同水位,,經(jīng)實測多次流量后,,以水位為縱坐標(biāo)、流量為橫坐標(biāo)可在方格紙或?qū)?shù)格紙上繪成關(guān)系曲線,。每個水文站有它獨特的水位流量關(guān)系曲線,。水文站常通過水位流量關(guān)系曲線由水位推求流量。在水文預(yù)報,、水文計算和水利計算中,,也時常應(yīng)用。測站控制良好的呈穩(wěn)定的水位流量關(guān)系,;測站受變動回水影響,,水位流量關(guān)系散亂;受洪水漲落,、斷面沖淤,、水草生長或結(jié)冰影響時,水位流量關(guān)系為連時序曲線,。在這些復(fù)雜情況下,,同一水位,在不同時期,,就可能出現(xiàn)不同的流量,。 單位過程線 ( unit hydrograph )簡稱“單位線”,。在某一特定流域上,,單位時段內(nèi),降落一個分布均勻,、強度均一的單位深度凈雨,,經(jīng)匯流后,在流域出口斷面形成的地面徑流過程線,。單位凈雨深度一般采用 10mm ,;單位時段主要根據(jù)流域特性而定,可采用1,、3,、6、12,、24h,,必須在單位過程線上注明。由于實際降雨既不是一個單位時段,,也不是一個單位凈雨深度,,因此在分析單位線時作了三個基本假定:(1)對于歷時一定,,且強度均勻的各次凈雨所形成的地面徑流過程線,其總歷時不變,,與凈雨深度無關(guān),;( 2 )如單位時段相同而凈雨量不等,則對應(yīng)的流量之比等于凈雨量之比,;( 3 )相鄰各時段凈雨所形成的地面徑流過程線,,可視為彼此獨立,互不干擾,,因此,,各過程線相應(yīng)流量可以疊加。根據(jù)上述三個假定,,可以從實測地面徑流過程中分析出單位過程線,,供根據(jù)降雨資料推求流量過程線之用。此法在水文預(yù)報和水文計算中應(yīng)用頗廣,。 水文年度 ( hydrologic year; water year )與水文情況相適應(yīng)的一種專用年度,。水文年度的起始日期的劃分方法有兩種:( 1 )以補給河流水源自然轉(zhuǎn)變的時間為起始日期,即從??康叵滤囱a給轉(zhuǎn)變到地面水源增多的時間為水文年度起點,;(2)選擇與地面水文氣象相適應(yīng)的時間,即以降水量極少,,地面徑流接近停止的時間為起始日期,。為便于整編計算,實際上常以某一月的第一日作為年度起始日期,。例如,,中國一股以3月1日作為河流水文年度的起始日期,但東北地區(qū)河流以4月1日為起始日期,,華北地區(qū)少數(shù)河流,,因春季枯水低于冬季枯水,則選6月1日為起始日期,。 水文區(qū)劃 ( hydrologic zonality; hydrologic regionalization; hydrologic zonation ) 根據(jù)地區(qū)水文特點,,參考自然地理條件對區(qū)域作出的不同劃分。在同一水文區(qū)域內(nèi),,各個水體間應(yīng)具有相似的水文現(xiàn)象及變化規(guī)律,。劃分區(qū)域的原則有:(1)根據(jù)河流的水源及一年內(nèi)徑流按季分配的情況;(2)根據(jù)河流多年平均徑流分配,、水情特點及徑流年內(nèi)先配情況,;(3)根據(jù)最大徑流出現(xiàn)的季節(jié);(4)根據(jù)水量平衡要素,如降水,,蒸發(fā),、徑流、徑流系數(shù)以及它們之間的關(guān)系,;(5)根據(jù)普通自然地理條件,,如氣侯、植被,、土壤,、地形、地質(zhì),,并考慮水情特性,,尤其是徑流大小,徑流系數(shù),、年降水量對蒸發(fā)的比例等,;(6)根據(jù)陸地水某些重要的水文動態(tài),例如侵蝕模數(shù)或河水含沙量,、河水水化學(xué)狀況,、河流熱動態(tài)及冰凌情況等。水文區(qū)劃對水文分析研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)很有意義,。 水文資料 ( hydrological data )從實地調(diào)查,、觀測及計算所得與水文有關(guān)的各項指標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)稱。如降水量,、蒸發(fā)量,、水位、流量,、含沙量,、泥沙顆粒級配、水質(zhì)等,,以及從這些資料求得的在一定時期內(nèi)的平均值,、最大值,、最小值,、總量、過程線和等值線等,??〉乃馁Y料有;水文年鑒,、水文手冊,、水文特征值統(tǒng)計、水文圖冊等。 水文年鑒 ( hydrological yearbook )各行政區(qū)劃按流域水系編年刊印的水文資料,。是一種供有關(guān)部門參考應(yīng)用的專業(yè)年鑒,。主要項目包括測站一覽表與分布圖、各測站的考證資料,、水位,、流量、泥沙,、降水,、蒸發(fā)、水質(zhì),、冰清,、水溫、地下水水位,、橫斷面等資料,。一般刊印成逐日平均值表、月統(tǒng)計表,、年統(tǒng)計表,、綜合過程線圖、等值線圖等,。中國每年出版水文年鑒 70 余冊,。 水文調(diào)查 ( hydrological survey ; hydrological investigation )為了水文分析計算,、水利規(guī)劃,、水文預(yù)報以及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門的需要,而進(jìn)行的野外查勘,、試驗,,以及向有關(guān)部門搜集資料的工作。目的是補充水文基本站網(wǎng)定位觀測之不足,。調(diào)查內(nèi)容包括:水文要素(水位,、流量、含沙量,、土壤含水量,、下滲等);氣候特征(降水,、蒸發(fā),、氣溫、濕度,、風(fēng)力等),;流域自然地理特征(地形、地質(zhì)、水系,、分水線,、土壤、植被等),;河道情況(河寬,、水深、彎道,、建筑物等),;人類活動情況(水利工程、水土保持措施,、土地利用,、工農(nóng)業(yè)用水、養(yǎng)殖和航運的開發(fā)利用,、污染及生態(tài)平衡的破壞等)以及水旱災(zāi)情,,社會經(jīng)濟(jì)狀況等方面。此外,,包括為某種目的,,組織專門的水文調(diào)查,如洪水調(diào)查,、河源調(diào)查,、水土流失調(diào)查等。 汛期 ( flood season )流域內(nèi)季節(jié)性和定時性江河水位上漲的時期,。主要由季節(jié)性暴雨和冰雪融化所引起,,在中國主要由夏季暴雨和秋季連綿陰雨造成,容易引起災(zāi)害,。按季節(jié)及發(fā)生原因,,可分為春汛、伏汛,、秋汛及凌汛等,。長江以南汛期較長江以北為早。在汛期應(yīng)及時發(fā)布洪水預(yù)報,,并采取蓄洪,、分洪等有效措施進(jìn)行防汛。 降水 ( precipitation )通常指大氣降水,,即從空中降落地面的液態(tài)水和固態(tài)水,。主要有雨,、雪,、霰、冰雹等。降水的原因是濕空氣上升,,相對濕度不斷增大,,直到水汽飽和,使其在懸浮于空中的氣溶膠微粒上凝結(jié)成云滴,,當(dāng)水汽略過飽和時,,云滴繼續(xù)增大,便能通過云層下降而不被蒸發(fā)掉,。促使說空氣上升的外力有鋒面或氣旋運動,,熱力對流及地形抬升等幾種。按照起主導(dǎo)作用的不同外力,,形成氣旋雨(鋒面雨),、對流雨和地形雨等不同降水類型。 降水強度 ( precipitation intensity )單位時間內(nèi)的降水量,。通常以 mm/s ,、 mm/min 、 mm/h 或 mm/d 計,。在雨季或其他災(zāi)害性天氣(例如,,臺風(fēng)、大雷雨,、暴雨等)出現(xiàn)時,,降水強度往往很大,容易造成洪水災(zāi)害,。最大降水強度是水利,、交通和建筑工程等的設(shè)計依據(jù)之一。 等雨量線 ( isohyet )又稱“雨量等值線”,。地圖上將同一時期內(nèi)雨量相等各點聯(lián)成的曲線,。可顯示雨量的地理分布,。對無資料地區(qū),,可供查算之用。 暴雨 ( storm )勢急量大的降雨,。中國氣象部門規(guī)定暴雨為:( 1 ) 1h 內(nèi)的雨量等于和大于 16mm 的雨,; (2)12 h 雨量等于和大于 30mm 的雨;( 3 ) 24h 雨量等于和大于 50mm 的雨,。按雨強又分為一般暴雨,,大暴雨和特大暴雨。各地標(biāo)準(zhǔn)不一,,視具體情況而定,,一般認(rèn)為 12h 雨量等于和大于 70mm ,,或 24h 雨量等于和大于 100mm 者稱大暴雨; 12h 雨量等于和大于 140mm ,,或 24h 雨量等于加大于 20mm 者稱特大暴雨,。中國暴雨主要出現(xiàn)在夏季;南方地區(qū)春季和秋季也有出現(xiàn),。形成暴雨的原因很多,,主要是低氣壓的發(fā)展、長時間的鋒面活動,、強烈雷雨以及臺風(fēng)影響等,。地形的影響,也往往促使暴雨的形成,。 梅雨 ( plom rains ,; mold rain ; blossom shower )亦稱“霉雨”,。主要指初夏產(chǎn)生在江淮流域中下游雨期較長的連綿陰雨天氣,。同時值梅子黃熟,故名,。由于處于均勢的冷暖空氣長期在該地區(qū)交綏,,導(dǎo)致鋒面或氣旋的頻繁活動所致。如梅雨適時適量,,有利于農(nóng)作物生長,。如梅雨開始過早或過遲,持續(xù)時間過短或過長,,雨量過少或過多,,則可能有旱或澇發(fā)生。根據(jù)統(tǒng)計資料,,入梅時間福州,、衡陽一線一般都在 5 月底,沿長江一帶在 6 月中,,淮南多在 6 月底,;出梅時間在 6 月到 7 月中,自南向北先后結(jié)束,,歷時一個月左右,。但不是每年都一樣,有些年份還可能沒有梅雨(空梅),,有些年份梅雨或可長達(dá)兩個月之久,。 對流雨 ( convectional rain )空氣對流而形成的降雨。因近地而濕熱空氣受熱或高度強烈降溫,,促使低層空氣上升水汽冷卻凝結(jié)所致,。對流雨多發(fā)生在夏季酷熱的午后,,春秋季強烈冷空氣南下時,也有發(fā)生,。一般強度大,,歷時短,,范圍小,。大河因?qū)α饔暝斐珊樗臋C會很少,但因雨勢驟急,,對小流域易于造成陡漲陡落驟發(fā)性洪水,。 地形雨 ( orographic rain )氣流在地形影響下所形成的降雨。因濕熱空氣流受山嶺障礙被迫沿山坡上升,,與高層冷空氣相遇,,使其所含水汽冷卻凝結(jié)所致。在一定高度內(nèi),,雨量大致沿山坡向上增加,。常發(fā)生在山脈的迎風(fēng)面,背風(fēng)的地方則雨量減少,。如中國南嶺地區(qū)嶺南嶺北雨量有比較明顯的差異,。 臺風(fēng)雨 (typh0on rain )熱帶海洋上的風(fēng)暴(臺風(fēng))帶到大陸來的降雨。這種風(fēng)暴由異常強大的海洋濕熱氣團(tuán)組成,,它來時不但有狂風(fēng),,而且還有暴雨。發(fā)生臺風(fēng)時,,一次過程中暴雨??蛇_(dá) 200 ~ 300mm ,甚至超過 1000mm ,,極易造成災(zāi)害,。夏秋之間,中國南方沿海浙江,、福建,、臺灣、廣東及廣西等地,,臺風(fēng)雨占年雨量的 20 — 30 %,,長江以北沿海各地僅占 10 %,稍人內(nèi)陸則不足 5 %,。這種雨型在各種雨量中所占比重雖小,,但雨勢急驟,常易造成特大洪水,,對水利工程威脅很大,。 雨量 ( rainfall )一定時段內(nèi),,降落到地面上(假定無滲漏、蒸發(fā),、流失等)的雨水深度,。通常用雨量器測定,以 mm 數(shù)表示,。在氣象上可用雨量來區(qū)分雨區(qū)大小和強度,,以 mm/h 計。在水文中可用以確定雨量等級,,劃定雨害范圍,。中國雨量分布不均勻,自東南向西北逐漸減少,。長江以南大部地區(qū),,年雨量超過1400mm,多雨季節(jié)為3一6 月(或4~7月).正常年最大四個月雨量約占全年50~60%,;西南,、華北、東北大部地區(qū),,年雨量為 400 ~ 1000mm ,,多雨季節(jié)為6~9月,正常年最大四個月雨量約占全年 70 ~ 80 %,;西北大部地區(qū)年雨量為100~400mm ,,四季分布均勻。 雨量器 ( rain gauge ) 亦稱“雨量筒”,、測定降水量的儀器,。外殼為金屬圓筒,分上下兩節(jié),。上節(jié)承接雨水,,底部為一漏斗(漏斗伸人貯水瓶內(nèi))、筒口直徑一般為20cm ,。下節(jié)放貯水瓶,,以收集雨水。安置時器口應(yīng)保持水平,,一般離地面 70cm ,。(也有將器口與地面齊平)。降雨后將儲水瓶中的雨水傾入特制的量雨杯以讀得雨量的數(shù)值,。 量雨杯 ( measuring glass ,; measuring jar )測定雨量的特制玻璃杯。杯上刻度按雨量器與量雨杯口徑的比例制作,,此比例按規(guī)定采取為 倍(面積比為10:1),,以便量得毫米水深即相當(dāng)于 0.lmm 雨量,,便于讀取 0.lmm 精確度的雨量數(shù)值。 自記雨量計 ( self-recording raingauge ,; rainfall self-recorder )自動記錄雨量及其歷時變化的儀器,。外殼是一個金屬圓筒,筒口直徑一般為 20cm ,。自記雨量計有兩種:( 1 )虹吸式,。主要利用虹吸作用自動記錄雨量。在其承雨口下有一浮子室,,室內(nèi)裝一浮子與上面的自記筆尖相聯(lián),。雨水自承水器流入浮子室,,浮子隨之上升,,自記筆尖即在自記鐘的記錄紙上描出雨量累積曲線。由于虹吸作用,,當(dāng)室內(nèi)積水達(dá)一定高度時,,積水自動流出,浮子下降,,自記筆尖亦回到基點,,繼續(xù)自動記錄雨量。( 2 )傾斗式,。用兩個小斗交替承雨,,當(dāng) 雨量盛滿一小斗時,即傾倒移位,,而另一小斗就位繼續(xù)承雨,。小斗傾側(cè)時自記筆尖在自記紙上繪出曲線。將自記雨量計裝上電熱裝置,,可使筒口積雪融化成水,,也可起自動記錄雪量的作用。 蒸發(fā) ( evaPoration )一種由液態(tài)通過熱能轉(zhuǎn)換變成氣態(tài)的過程,。氣象,、水文觀測中,指水分由地表的水面,、土壤,、植物體逸人空中的自然現(xiàn)象。有水面蒸發(fā)和陸面蒸發(fā)兩種,。在自然界中,,可視為水文循環(huán)的開始,也是水量平衡的重要組成要素,。蒸發(fā)的水資以水層深度毫米數(shù)計,。是氣象,、水文的重要因素,與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系密切,。 水面蒸發(fā) ( evaporation from water surfaces ) 水面不斷向大氣蒸發(fā)水分的過程,。由于在同時間內(nèi)從水面逸出的分子數(shù)大于從空氣中返回水體的分子數(shù)所致。其蒸發(fā)速度,,可由蒸發(fā)器觀測而得,,以 mm/d 計。水面蒸發(fā)量是指某一時段內(nèi)的總水面蒸發(fā)數(shù),。影響水面蒸發(fā)的主要因素有濕度,、風(fēng)速、氣溫及水體大小等,。在同一氣象條件下,,由于蒸發(fā)器本身及其四周的動力和熱力條件與天然水體不同,致使蒸發(fā)器的水而薄發(fā)值大于實際水體(如水庫,、湖怕多)的水面蒸發(fā)值,、因此,實際水體的蒸發(fā)值應(yīng)將蒸發(fā)器的觀測值乘一折減系數(shù),。計算湖泊,、水庫蓄水貴的水量損失及水稻需水量等都要使用水而蒸發(fā)資料。 陸面蒸發(fā) ( evaporation from land surfaces )地面水分以水汽狀態(tài)逸出地表進(jìn)入大氣的過程,。系雪面蒸發(fā),、土壤蒸發(fā)和植物散發(fā)的總和。通常由多年平均降水量與徑流量的差值求得,。是水文計算中必不可少的水平衡要素,。陸地蒸發(fā)的大小與氣象因素、土壤條件,、地下水活動和陸地表面特性(包括植被,、冰雪)等有關(guān),受蒸發(fā)能力和供水條件(降水量)的制約,。在地形圖上繪出陸面蒸發(fā)量等值線,,有助于了解干旱和半干旱地區(qū)、濕潤地區(qū)的分布情況,,與國土規(guī)劃和整治關(guān)系密切,。如中國自東北向西南斜貫大陸劃一條 300 mm 等值線,線以西大部屬干旱和半干旱區(qū),,該區(qū)蒸發(fā)能力大大超過供水能力,,陸面蒸發(fā)接近或等于年降水量,分布狀況基本與降水一致,有明顯向西北內(nèi)陸遞減的趨勢,。線以東由于干濕條件不同而南北也有差異,,淮河以南為濕潤地區(qū),平原湖區(qū)較大,,達(dá) 800 ~ 900mm ,,山區(qū)較小,約 500 ~ 700 mm ,,淮河以北為半濕潤地區(qū),,蒸發(fā)能力超過降水,山區(qū)為 400 ~ 500mm ,,平原為 400 ~ 600 mm ,,主要受供水條件控制。 蒸發(fā)器 ( evaporometer )測定蒸發(fā)見的儀器,。通常有水面蒸發(fā)器和土壤蒸發(fā)器兩種,。前者用以測定水面的蒸發(fā)量;后者用于定時測定土壤蒸發(fā)量,。 水面蒸發(fā)器 ( evaporation pan )測定水面蒸發(fā)的儀器,。為具有一定口徑及深度的金屬圓筒,。水文站上多用埋置于土中的蒸發(fā)器及露置于空氣中的套盆式水面蒸發(fā)器,。水文實驗研究站用大型蒸發(fā)池觀測。每天定時定量注人清水,,因蒸發(fā)而減少的水量,,即為一天的蒸發(fā)量。 土壤蒸發(fā)器 ( evarotranspirometer )測定土壤蒸發(fā)的儀器,。通常由內(nèi)外兩個圓筒組成,,埋置于土中。內(nèi)筒填以原狀土壤,,外筒用以防止周圍土壤下塌或滲漏,。定時測定土壤重量變化,即得到一定時段的土壤蒸發(fā)量,。 流域總蒸發(fā) ( total evaporation ,; evapotranspiraton )流域內(nèi)水通過水面蒸發(fā)、陸面蒸發(fā)和植物葉面散發(fā)擴(kuò)散到大氣中的過程,。通常用水量平衡方程或經(jīng)驗公式推算,。中國北方地區(qū),因雨量少,,溫度低,,平均年總蒸發(fā)量一般只有 50 ~ 500 — mm 之間;而南方地區(qū),由于雨量豐沛,,溫度高,,年總蒸發(fā)量一般在 400 ~ 900 mm 之間。部分地區(qū),,如臺灣可高達(dá) 1000mm ,。 水文特征值 ( Hydrological characteristics )研究水文變化的定量值。用以表示一定時段(日,、月,、年、多年)內(nèi)水文要素的特征,,如最大,、最小、平均值等,。常用的有流量,、徑流總量、徑流模數(shù),、徑流深,、徑流系數(shù)等。也有把水文特征值再經(jīng)過統(tǒng)計處理后所得的一些參數(shù),,如均值 ,、交差系數(shù) C v 、偏態(tài)系數(shù) 等也統(tǒng)稱水文特征值,,為與前者區(qū)別,。在水文上稱為“水文統(tǒng)計參數(shù)”。 徑流 ( runoff )陸地上接受降水后,,從地上或地下匯集到河槽而下泄的水流,。分地而徑流和地下徑流兩種 一年內(nèi)流經(jīng)河槽上指定斷面的全部水量,稱“年徑流量”,;一月內(nèi)稱“月徑流量”,;通常以 m 3 或 mm 深計。一個閉合流域的多年平均徑流量( R ,。)等于該流域的多年平均降水量( P ,。)減去多年平均蒸散發(fā)量(E。),,亦即R,。=P。-E,。,。在河槽中實測流量后計算所得的徑流量,,包括地面徑流與地下徑流兩部分。徑流引起江河,、湖泊水情的變化,,是水,文循環(huán)和水量平衡的基本要素,。 地面徑流 ( surface runoff )降水后除直接蒸發(fā),、截留、下滲,、填洼外,,其余從流域坡面上流人河槽的水流。包括表層徑流,。是人類利用的最重要水源,。中國地面徑流的分布基本上與降水量相同,但具有地區(qū)分布不均勻,、季節(jié)和年際變化大的特點,。按地區(qū)分布可劃分為:(1)豐水帶,年徑流系數(shù)大于 0.5 ,,年徑流深大于 1000 mm ,;( 2 )多水帶,年徑流系數(shù)為 0.3 ~ 0.5 ,,年徑流深 300 ~ 1000 mm ,;( 3 )過渡帶,年徑流系數(shù)為 0.1 ~ 0.3 ,,年徑流深 50 ~ 300m ,。;( 4 )少水帶,,年徑流系數(shù)小于 0.1 ,年徑流深 10 — 50 mm ,。( 5 )干涸帶,,年徑流深不足 10 mm 。按季節(jié)分,。有夏豐冬枯的特點,。 表層徑流 ( subsurface runoff , interflow )亦稱“壤中流”,、“中間流”,、“貫流”。降水滲入土壤表層并沿土壤表層側(cè)向流動補給河槽的水流,。是地面徑流的一部分,。一般易在表土疏松、透水性強和厚度不大且其下有相對不透水層的情況下形成。 地下徑流 ( groundwater runoff )降水經(jīng)深層滲漏形成地下水,,仍循 一定途徑流動,,然后歸于江河、匯入海洋的水流,。是河流的一種水源,。河流的枯季徑流,主要由地下徑流補給,。在一些較干旱的地區(qū)是可供人類利用的重要水源,。 地面、表層,、地下徑流示意圖 1 .地面徑流 2 .表層徑流 3 .地下徑流 暴雨徑流 ( storm runoff )由暴雨形成的徑流,。短歷時強烈暴雨,經(jīng)常為陣發(fā)性,,籠罩面積小,,故對較小流域,全流域或大部分面積可能為暴雨所籠罩,,徑流突增,,形成驟發(fā)性洪水。歷時較長而量大的暴雨,,對較大流域亦因產(chǎn)生大量徑流而形成洪水,。而暴雨加霪雨,則因歷時長(往往長達(dá)幾晝夜),,總量大,,降雨期間變化相當(dāng)劇烈,平均強度較大,,個別時段內(nèi)特大,,并且后期地面已飽和,徑流系數(shù)大,,所以常釀成大江大河的災(zāi)害性洪水,。 徑流模數(shù) ( runoff modulus )亦稱“徑流率”。指某一流域內(nèi)單位面積上單位時間的徑流量,??砂?span id="3squ974rb" class=style5>M=1000Q/F 計算。式中 M 為徑流模數(shù)(L/(s·km2),,Q為流量(m3/s),,F(xiàn)為流域面積( km 2 )??煞譃椋孩?瞬時徑流模數(shù),,由瞬時流量計算所得,,例如最大徑流模數(shù),;⑵ 平均徑流模數(shù),。由日平均,、月平均.年平均和多年平均的流量計算所得. 徑流系數(shù) (coefficient of runoff)指同一地區(qū)及同一時期內(nèi)的徑流深度與降水深度的比值。以小數(shù)或百分比計,。用以說明在降水量中有多少部分變成徑流,。可由α =R/P 計算,。式中α為徑流系數(shù)R為徑流深度(mm),,P為降水深度(mm)。通常有次徑流系數(shù)和年徑流系數(shù)等,。干旱地區(qū)和濕潤地區(qū)的次徑流系數(shù)可從0~1.0,;年徑流系數(shù)中國北方一般約為0.3左右,南方為 0.5~0.6 ,。在小面積徑流計算中,,根據(jù)降水資料,常用地表徑流量與降水量之比表示徑流系數(shù),,用以計算徑流量,。 模比系數(shù) (coefficient of modulus)某一時段內(nèi)的徑流模數(shù)與較長時段內(nèi)的平均徑流模數(shù)的比值。如以逐年的徑流模數(shù)與多年的平均徑流模數(shù)相比,,則得到逐年的徑流模比系數(shù),。 |
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