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流域水文学

《流域水文学》是2014年8月1日清华大学出版社出版的图书,作者是杨大文、杨汉波、雷慧闽。 

流域水文学基本信息

流域水文学前言

水文学是研究地球上水的起源、循环及分布,水与物理、生态环境之间的相互作用及水对人类活动的响应等规律,以及应用这些规律为人类服务的知识体系。水文学是地理科学、水利科学与工程等专业的基础课程。流域水文学以流域为研究的基本对象,介绍流域尺度的水文过程、分析方法及工程应用等基础知识。

水文现象具有确定性和随机性,水文过程的描述方法也有确定性方法和统计方法两大类。确定性方法认为,水文过程遵循质量守恒、能量守恒和动量守恒定律,流域水量平衡、蒸发、下渗、地表与地下径流等水文过程的数学物理描述都是这三大守恒定律的具体应用。根据水文现象的随机性,概率与数理统计方法广泛应用于水文分析与工程水文设计。流域水文学力求体现对自然规律的认识,从不同时间和空间尺度讲解水文循环的现象、过程和原理,揭示流域水量平衡的基本规律。本书系统介绍了流域水文学的方法论,力求做到从原理到方法的自然过渡,注重科学与工程的结合,在保持水文学经典内容的基础上适当体现水文学的一些前沿发展,做到经典与前沿相结合。

早在1938年,清华大学土木工程系水利组就开设了水文学课程,并培养了一批我国早期的水文学家。1952年,清华大学成立水利工程系,工程水文学是本科生的专业基础课程。长期以来,水文学课程坚持课堂教学与实践教学相结合,强调基础理论知识,重视培养学生分析和解决工程实际问题的能力。20世纪50年代,黄万里教授讲授工程水文学课程并编写了《工程水文学》(电力工业出版社,1957年)教材,廖松教授参加了全国高等学校教材《工程水文学》(水利电力出版社,1987年)的编写,王燕生教授主持了全国高等学校教材《工程水文学(第2版)》(中国水利水电出版社,1992年)的编写。

为了适应水利学科及中国水利事业发展的新形势,从2004年开始,清华大学水利水电工程系对工程水文学课程的教学内容进行调整,启动编写水文学新教材,并同步启动了精品课程建设。2005年,将原来的工程水文学课程(48学时)调整为水文学系列课程,包括水文学原理与应用(Ⅰ)(32学时)、水文学原理与应用(Ⅱ)(32学时)及工程水文设计(16学时)。水文学原理与应用(Ⅰ)的主要授课内容为流域水文学,水文学原理与应用(Ⅱ)的主要授课内容为地下水文学。水文学原理与应用课程在2008年被评为清华大学精品课,在2009年被评为北京市精品课程和国家精品课程。

本书主要由杨大文编写与统稿,杨汉波和雷慧闽参与了部分内容的编写,全书由张思聪校稿。本书在编写过程中,得到了多位教师的热情帮助,清华大学水利水电工程系水文水资源研究所的多名研究生参与了资料的收集、整理和编写工作,特此感谢。虽然本书在编写过程中做了大量的工作,但是书中难免存在一些问题,希望广大师生及读者在使用过程中提出宝贵意见和建议,以便今后进一步完善。

编者2014年5月于清华园

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流域水文学图书目录

第1章绪论

1.1水文学的研究对象和内容

1.2水文学的发展历程

1.3水文学的研究方法

参考文献

习题

第2章地球上水的分布及循环

2.1地球上水的分布与循环

2.1.1地球上水的分布

2.1.2全球水循环与水量平衡

2.2全球能量平衡

2.2.1太阳辐射传输

2.2.2地球表面的能量平衡

2.3流域水文循环与水量平衡

2.3.1流域水量平衡

2.3.2流域水文气候特征

参考文献

习题

第3章降水

3.1大气的基本特征

3.1.1大气的垂直结构

3.1.2主要气象要素

3.1.3大气状态方程

3.1.4大气稳定性

3.2降水形成及分类

3.2.1降水形成机理

3.2.2降水类型

3.3影响降水的天气系统

3.3.1高纬度气旋和锋面

3.3.2高纬度对流天气系统

3.3.3季节性的热带天气系统

3.3.4大尺度热带对流天气系统

3.3.5降水的地形效应

3.4降雨观测

3.4.1雨量筒

3.4.2天气雷达

3.4.3卫星遥感

3.5流域降雨特性分析

3.5.1降雨的时空特征

3.5.2流域面平均雨量

参考文献

习题

第4章积雪与融雪

4.1雪的物理性质及分布

4.1.1雪的成分

4.1.2雪的相变

4.1.3积雪分布

4.2融雪过程及融雪量计算

4.2.1融雪的物理过程

4.2.2融雪水分下渗及径流

4.2.3融雪水量计算

4.3降雪、积雪与融雪观测

4.3.1降雪观测

4.3.2积雪观测

4.3.3融雪观测

参考文献

习题

第5章蒸发

5.1蒸发的物理过程

5.1.1地表能量平衡

5.1.2紊流扩散与湍流通量

5.1.3蒸发与土壤水分

5.1.4蒸腾与植被生长

5.2蒸发能力

5.2.1蒸发能力概念

5.2.2蒸发能力测量

5.2.3蒸发能力估算

5.3流域实际蒸发

5.3.1实际蒸发的组成

5.3.2实际蒸发的观测

5.3.3流域实际蒸发估算

5.4气候变化对蒸发的影响

参考文献

习题

第6章降雨下渗及土壤中的水分运动

6.1降雨下渗

6.1.1下渗过程及其定量描述

6.1.2土壤下渗能力

6.1.3实际降雨下渗过程

6.2土壤包气带的调蓄作用

6.2.1包气带对降雨下渗的影响

6.2.2包气带对下渗水量的再分配

6.3土壤水分运动过程

6.3.1土壤水形态

6.3.2土壤水分常数

6.3.3土壤水分运动

6.4地下水补给与排泄

6.4.1潜水补给与排泄

6.4.2承压水补给与排泄

参考文献

习题

第7章河川径流

7.1流域的基本概念

7.2河网结构及其描述

7.3流域地貌与水文特性

7.4河川径流过程

7.4.1产流过程

7.4.2汇流过程

7.5河川径流基本特征

7.5.1河川径流的度量

7.5.2河川径流特征

7.6河川径流测量

7.6.1水文站布设

7.6.2水位观测

7.6.3流量观测

7.6.4水位流量关系

参考文献

习题

第8章流域产汇流分析及水文模型

8.1概述

8.2流域产流机制

8.2.1蓄满产流

8.2.2超渗产流

8.3流域产流计算

8.3.1蓄满产流计算

8.3.2超渗产流计算

8.4流域汇流计算

8.4.1等流时线法

8.4.2经验单位线法

8.4.3纳西单位线法

8.4.4地下径流的汇流计算

8.5流域水文模型

8.5.1经验性水文模型

8.5.2概念性水文模型

8.5.3分布式水文模型

参考文献

习题

第9章流域水文预报

9.1概述

9.1.1水文预报的用途

9.1.2水文预报方法分类

9.2短期洪水预报

9.2.1上下游相关关系法

9.2.2河道洪水演进法

9.2.3基于实测降雨的洪水预报

9.3中长期径流预报

9.3.1中长期枯水预报

9.3.2中长期径流预报

参考文献

习题

第10章水文统计分析方法

10.1水文序列及其统计特征

10.1.1水文序列的概念

10.1.2概率与频率

10.1.3水文序列的统计特征

10.2水文学常用概率分布

10.2.1正态分布

10.2.2皮尔逊Ⅲ型分布

10.3水文频率分析

10.3.1概率分布的参数估计

10.3.2水文频率分析

10.4水文时间序列分析

10.4.1趋势分析

10.4.2突变分析

10.4.3周期分析

10.5水文相关分析

10.5.1基本概念

10.5.2线性相关

10.5.3曲线相关

参考文献

习题

第11章设计年径流

11.1概述

11.1.1年径流变化特性

11.1.2年径流量的影响因素

11.2根据长期实测资料推求设计年径流

11.2.1资料审查

11.2.2设计年、月径流量系列

11.2.3设计代表年径流量及年内分配

11.3根据短期实测资料推求设计年径流

11.3.1根据径流资料的插补与延长

11.3.2根据降雨资料的插补与延长

11.4缺乏实测资料情况下的设计年径流计算

11.4.1水文比拟法

11.4.2参数等值线图法

参考文献

习题

第12章设计洪水

12.1概述

12.1.1工程等级与设计标准

12.1.2设计洪水的三要素

12.2由流量资料推求设计洪水

12.2.1资料审查

12.2.2样本选取

12.2.3特大洪水的频率计算

12.2.4频率曲线参数估计

12.2.5设计洪峰、洪量及洪水过程

12.2.6误差分析及合理性检查

12.3由暴雨资料推求设计洪水

12.3.1设计面暴雨量

12.3.2设计净雨计算

12.3.3由设计净雨推求设计洪水

12.4可能最大暴雨及可能最大洪水

12.4.1可能最大降水量估算

12.4.2流域可能最大降水

12.4.3流域可能最大洪水

12.5小流域设计洪水

12.5.1小流域设计暴雨

12.5.2小流域设计洪水的推理公式

12.5.3小流域设计洪水过程线

参考文献

习题

附录A皮尔逊Ⅲ型频率曲线的离均系数Φ值表

附录B皮尔逊Ⅲ型频率曲线的模比系数KP值表

附录C瞬时单位线S曲线查用表

附录D1000 hPa地面到指定高度(用气压表示)间饱和假绝热大气中的可降水量与

1000 hPa露点函数关系表

附录E1000 hPa地面到指定高度(距地面的高度)间饱和假绝热大气中的可降水量与

1000 hPa露点函数关系表

各章主要名词中英文对照

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流域水文学内容简介

本书为高等学校水文水资源专业及水利水电工程专业的通用教材。

全书共12章,主要内容包括:地球上水的分布及循环,降水,积雪与融雪,蒸发,降雨下渗及土壤中的水分运动,河川径流,流域产汇流分析及水文模型,流域水文预报,水文统计分析方法,设计年径流,设计洪水等。全书系统介绍了流域水文学的基本概念、原理和方法,包括流域水文基本过程、流域水文计算方法和工程水文设计三大部分。

本书内容安排重视从原理到方法的自然过渡,注重科学与工程的结合,在保持经典内容的基础上体现水文学的新进展。 本书可供高等院校相关专业的师生使用,也可作为相关专业科研人员和工程技术人员的参考书。

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流域水文学常见问题

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流域水文学文献

供水水文地质学补充的水文学内容 供水水文地质学补充的水文学内容

供水水文地质学补充的水文学内容

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大小:7KB

页数: 1页

1. 3. 2 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 。 因此, 径流可分为 地表径流 和地下径流 ,两者具有密切联系,并经常相互转化。 据统计,全球大陆地区年平均有 47 000km 3 的水量通过径流返回海洋,约占陆地降水量 的40%。这部分水量大体上是可资人类利用的淡水资源。 一条河流常常可以根据其地理—地质特征分为 河源、上游、中游、下游和河口 五段。 根据一年内河流水情的变化, 可以分为 若干个 水情特征时期 ,如汛期、平水期、 枯水期 或冰冻期 。 平均水位 是单位时间内水位的平均值。 平均高水位 与平均低水位 则是 各年最高水位与最低水位各自的平均值。 中水位 是一年中观测水位值的中值。 常水位 指一年中水位最常出现值。 河流各站的 水位过程线 上,上下游站在同一次涨落水期间 位相相同 的水位,叫相应水位

“工程水文学”课程教学改革探讨 “工程水文学”课程教学改革探讨

“工程水文学”课程教学改革探讨

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大小:7KB

页数: 2页

工程水文学课程涉及的范围广、内容多且抽象,易使学生感到枯燥难学。笔者根据多年的教学经验,在课程教学方法、授课手段及授课内容创新等方面进行了探讨,以期能不断提高教学效率及授课质量,提升学生的听课兴趣。

流域分布式水文学原理及应用图书目录

前言

第1章 水文学及水循环

第2章 水文模型

第3章 分布式水文模型的构建

第4章 多源数据信息利用

第5章 基于DEM的流域特征提取

第6章 分布式水文模型参数率定及其应用

第7章 暴雨洪水预报

第8章 土壤含水量变化规律研究

第9章 气象-水文耦合模式研究

第10章 水文-气象双向耦合模型在大尺度与中尺度区域的应用

第11章 水文尺度问题研究

第12章 流域分布式水文模型的应用前景

参考文献

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流域分布式水文学原理及应用内容简介

本书首先介绍了水文模型的发展概况、分类,集总式和分布式水文模型的优劣以及分布式水文模型的主要应用领域。其次重点阐述了分布式水文模型的构建及组成,其中包括土壤水文模型、陆地水文模型、地下水水文模型和地表水、地下水耦合模型四个部分。再次讨论了分布式水文模型结合DEM模型的流域特征提取、模型参数的率定方法及分布式水文模型在洪水预报和土壤大孔隙流中的应用。接着又探讨了大气模型和分布式水文模型的耦合,并将耦合模型应用于单场暴雨、多场暴雨的洪水预报以及大中尺度区域。最后指出了水文模型存在的尺度问题以及水文参数和网格的空间变异性等问题。

本书可供水文学、水资源、水文地质、气象、水利工程等学科的科研人员、大学教师、高年级本科生和研究生,以及从事水资源管理工作的技术人员参考和使用。

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水文学水文学

水文学水的出现

地球表层的水由地球内部逸出,经过约35亿年的积聚和演变,逐渐形成今天的水圈。水圈的形成不仅改变了岩石圈的面貌,使大气圈中的现象变得复杂多样,而且导致生物圈的出现。因此,水的出现和水圈的形成,是地球自然历史中最重大的事件。

水文学研究领域

水文学的研究领域十分宽广。从大气中的水到海洋中的水,从陆地表面的水到地下水,都是水文科学的研究对象;水圈同大气圈、岩石圈和生物圈等地球自然圈层的相互关系,也是水文学的研究领域;水文科学不仅研究水量,而且研究水质,不仅研究现时水情的瞬息动态,而且探求全球水的生命史,预测它未来的变化趋势。

陆地上的水量虽然只约占全球总水量的3.5%,但淡水几乎都分布在陆地。整个人类生活在陆地,最复杂的水文过程也发生在陆地,因此对陆地上的水的研究尤其受到人们的重视。陆地水文学是水文科学的主要组成部分。有关海洋和大气中的水文知识,现已分别归入海洋学和大气科学的范畴里了。

水文学学科内容

水文学与气象学、海洋学、地质学、自然地理学等学科关系密切。广义的水文学可分为水文气象学、海洋水文学和陆地水文学。水文气象学主要研究大气中水汽的变化规律,包括大气中的水循环和水量平衡,以蒸发、凝结、降水为主要方式的大气与下垫面的水分交换,是水文学与气象学的边缘学科。海洋水文学主要研究海洋的水文现象,包括波浪、潮汐和海流等,属海洋学的内容之一。陆地水文学主要研究陆地上各种水体的水文现象和运动规律。随着生产发展的需要和研究工作的深入,已形成河流水文学、湖泊水文学、冰川水文学、地下水水文学等分支。陆地水文学中直接为工业、农业、交通等生产部门服务的内容称为应用水文学。狭义的水文学通常指陆地水文学和应用水文学。

水文学研究方法

概括为:①成因分析法。即以收集水文站网的大量实测资料及室内试验资料为基础,研究水文现象的形成过程、物理机理和相互关系,建立水文现象与影响因素的定量关系或水文模型。②数理统计法。水文现象兼有确定性和随机性,可以把某些水文现象看作随机事件,用概率论和数理统计的原理和方法,对某些水文现象进行频率分析,推求各种频率(或重现期)的水文数据。③地区分析法。气候与自然地理条件具有地区性分布的特点,水文现象也有一定程度的地区相似性,因此可研究水文要素分类和分区的特征值或建立区域性经验公式,或绘制各种特征值等值线图和分区图。

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