绪论

1. 定义：水文学是研究地球上水的起源、存在、性质、分布、循环、运动变化规律及其与

地理环境、人类社会之间相互关系的科学。 2. 主要研究对象——水体（水圈）

3. 核心内容：①水圈处于永不停息的运动状态;

②水循环：水圈中各种水体通过蒸发、水汽输送、降水、地面径流和地下径

流等水文过程紧密联系，相互转化，不断更新，形成一个庞大的动态系统。

4. 重要内容：水资源问题 第一章

1.水的密度：在一个标准大气压下，纯水0℃为冰点，100℃为沸点。0℃以下为固体，0-100℃为液体，100℃以上为气体。

①无杂质的纯水，在4℃（3.98℃）时密度最大，为1克/立方厘米，在0℃时密度

为0.9999克/立方厘米；

②水自液体状态变为固体状态，其密度要发生突变，大约要变小10%，即体积将

增加；0℃时冰的密度为0.9167克/立方厘米。

③同其他物质一样，受热时体积增大，密度减小（0-4℃范围内，不服从热胀冷缩

的规律）。

2.海水温度的分布特点：①表面平均温度：太平洋＞印度洋＞大西洋；

②北半球高于南半球；

③南北纬0-30度之间印度洋水温最高；

④南北纬50-60度之间大西洋水温相差悬殊。

（形成上述特点的原因：①由于热赤道北移，南半球的热带水一部分流入北半球，北半球暖

流势力强大，一直影响到高纬，受大陆和海底地貌影响，北冰洋的冷水不能大量南流； ②南半球三大洋相连，并与南极大陆相接，因此冷却效果特别明显； ③印度洋热带海区三面受亚、非、澳大利亚大陆包围，并受暖流影响，所以水温最高。 ）

3. 世界大洋表面水温分布的总趋势：第一，水温从低纬向高纬递减；

第二，南北回归线之间的热带海区水温最高； 第三，寒暖流交汇处水温变化较大； 第四，夏季大洋表面水温高于冬季。

4.正温层：当湖水温度随水深的增加而降低时，即水温梯度成负值时，将出现上层水温高， 下层水温低，但不低于4℃，这种水温的垂直分布，称为正温层；

逆温层：当湖温随水深的增加而升高时，上层水温低，下层水温高，但不高于4℃。这种水温的垂直分布，称为逆温层；

（ 同温层：当湖温上下层一致，上下层水温完全相同（同温层，4℃））

温跃层：当湖泊出现正文曾时，在湖面以下一定深度常常形成温跃层，即上下层水温有

急剧变化的一段。

5. 海水的密度，是实用盐度（s）、水温（t）和压力（p）的函数。 6. 海水密度的垂直分布规律：

①从表层向深处增加；

②南北纬20°之间在100米以内密度最小，并且在50米以内垂直梯度极小； ③50—150米深度上密度垂直梯度最大，出现密度的突变层（跃层），它对声波有折射作用，潜艇在其下面航行或停留在其上均不易发现，故有“液体海底”之称； ③约从1500米开始，密度垂直梯度很小，在深层，密度几乎不随深度而变化。

7.天然水中按性质分为三类：

1)悬浮物质：粒径大于100纳米（10－7米）的物质颗粒，在水中呈悬浮状态: 泥沙、粘土、藻类、细菌等

使天然水有颜色、变浑浊、产生异味

2)胶体物质：粒径为100—1纳米的多分子聚合体： 次生粘土矿物、含水氧化物、腐殖酸

3)溶解物质：粒径小于1纳米的物质，在水中成分子或离子的溶解状态： 盐类、气体、某些有机物 8. 天然水八大离子:

K+ 、Na+、Ca2+ 、Mg2+ 、Cl—、HCO3－、SO42－、CO32－ Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I等微量元素； O2、CO2、N2、H2S、CH4等

9. 海水的化学组成 主要化学元素：Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、Si、F等12种，其含量约占全部海水化学元素含量的99.8—99.9％，因此被称为海水的大量元素。 10. 海水的盐度

㈠ 定义：单位质量海水中所含溶解物质的质量，叫海水盐度。 它是海水物理、化学性质的重要标志。

㈡绝对盐度(SA) ：定义为海水中溶解物质的质量与海水质量的比值。在实际工作中，此量不易直接量测，而以实用盐度代替。

㈢实用盐度(S) ： 在温度为15℃、压强为一个标准大气压下的海水样品的电导率，与质量比为32.4356×10－3的标准氯化钾(KCl)溶液的电导率的比值Kl5来定义。 ㈣盐度的水平分布规律：

A. 世界大洋的平均盐度是34.69×10－3，绝大部分海域表面盐度变化在

33—37×10－3之间。

B. 海洋表面盐度分布的总趋势：从亚热带海区向高、低纬递减，并形

成鞍形。

C. 大洋上盐度等值线大体与纬线平行，但寒流与暖流经过的海域，盐度

等值线有明显的弯曲。在寒暖流交汇的地方盐度等值线密集，盐度水平梯度增大。

D. 大洋中的盐度比近岸海区的盐度高 E. 世界盐度最高值在红海，大于40‰，最低盐度在波罗的海，低于10‰.

㈤世界海洋表层盐度的时间变化：

⑴大洋表层盐度随时间变化的幅度很小，一般日变幅不超过0.05‰，年变幅不超过2‰。 ⑵只有大河河口附近，或有大量海冰融化的海域，盐度的年变幅才比较大。 第二章

1. 水循环基本过程 ⑴定义：水循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。

（水循环的五个基本环节： 水汽蒸发、水汽输送、凝结降水、水分入渗、地表、地下径流） ⑵水循环机理：

第一， 水循环服从于质量守恒定律。

（整个循环过程保持着连续性，既无开始，也没有结尾。

从实质上说，水循环乃是物质与能量的传输、储存和转化过程，而且存在于每一环节。地面潜热交换成为大气的热量主要来源。）

第二， 太阳辐射与重力作用，是水循环的基本动力。（外因）

（两种动力不消失，水循环将永恒存在;

水的物理性质，在常温常压条件下液态、气态、固态三相变化的特性是水循环的前提条件（内因）；

外部环境包括地理纬度、海陆分布、地貌形态等则制约了水循环的路径、规模与强度。）

第三， 水循环广及整个水圈，并深入大气圈、岩石圈及生物圈。

（循环路径并非单一的，而是通过无数条路线实现循环和相变的，所以水循环系统是由无数不同尺度、不同规模的局部水循环所组合而成的复杂巨系统。）

第四， 全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统。

（可将全球水循环系统近似的视为封闭系统，因为地球与宇宙空间之间虽亦存在水分交换，但每年交换的水量还不到地球上总贮水量的1/15亿；

对地球内部各大圈层，对海洋、陆地或陆地上某一特定地区，某个水体而言，既有水分输入，又有水分输出，是一个开放系统。）

第五， 地球上的水分在交替循环过程中，总是溶解并携带着某些物质一起运动（诸如

溶于水中的各种化学元素、气体以及泥沙等固体杂质等。）

⑶水循环的基本类型

大循环：发生于全球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。

小循环：是指发生于海洋与大气之间，或陆地与大气之间的水分交换过程。

2. 水循环的作用和效应

? 水循环作为地球上最基本的物质大循环和最活跃的自然现象： ? 影响着全球地理环境； ? 影响生态平衡；

? 影响水资源的开发利用。 3.水量平衡

? ⑴水量平衡：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。

? 收入的水量－支出的水量=蓄水的变化量 ⑵水量平衡的研究意义

①定量揭示水循环过程与全球地理环境、自然生态系统之间的相互联系、相互制约的关系

②水量平衡是研究水循环系统内在结构和运行机制，分析系统内蒸发，降水及径流等各个环节相互之间的内在联系

③水量平衡分析是水资源现状评价与供需预测研究工作的核心

④在流域规划，水资源工程系统规划与设计工作中离不开水量平衡工作

⑤合理处理各部门不同用水需要，进行合理调度，科学管理，充分发挥工程效益的重要手段

⑶通用水量平衡方程：I－Q=ds/dt

I为水量收入项；Q为水量支出项；

ds为研究时段区域（或水体）内蓄水变化量；dt为时段 4.蒸发

⑴蒸发的物理机制 蒸发面： 水面蒸发

土壤蒸发 陆面蒸发 植物散发

①水面蒸发:

Ⅰ充分供水条件下的蒸发。

Ⅱ蒸发过程中只需要克服水分子之间的内聚力。

Ⅲ从分子运动论的观点来看，水面蒸发是发生在水体与大气之间界面上的分子交换现

象。包括水分子自水面逸出，由液态变为气态；以及水面上的水汽分子返回液面，由气态变为液态。