水文学思考题
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1，分析水循环基本过程，循环动力与循环现象；
2，综合分析水循环的作用与效应；
3，试述水量平衡与水循环内在关系及水量平衡研究意义。
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1，水循环概述，水循环基本过程[分段]，水循环动力，水循环现象
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地球上的水在太阳辐射和重力作用下，以蒸发、降水和径流等方式进行的周而复始的运动过程，亦称为水分循环.水循环是地理环境中最重要、最活跃的物质循环之一。
水的三态（固态、液态、气态）转化特性是产生水循环的内因，太阳辐射和地心引力作用是这一过程的外因或动力。太阳向宇宙空间辐射大量热能，到达地球的总热量约有23％消耗于海洋和陆地表面的水分蒸发，液态水经过蒸发作用成为水蒸气进入大气，通过降水又返回海洋和陆地。水循环过程通常由4个环节组成：
1.
蒸发，指太阳辐射使水分从海洋和陆地表面蒸发，从植物表面散发变成水汽，成为大气组成的一部分。
2.
水汽输送，指水汽随着气流从一个地区被输送到另一地区，或由低空被输送到高空；
3.
凝结降水，指进入大气中的水汽在适当条件下凝结，并在重力作用下以雨、雪和雹等形态降落；
4.
径流，指降水在下落过程中，除一部分蒸发返回大气外，另一部分经植物截留、下渗、填洼及地面滞留水，并通过不同途径形成地面径流、表层流和地下径流，汇入江河，流入湖海。
在海洋上空产生的水汽大部分在由低空向高空输送的过程或向陆地输送的过程中凝结成云，进而作为降水回到海洋，另外一部分进入陆地进一步凝结成为陆地降水，再由陆地径流、地下径流返回海洋，或经陆地蒸发、植物蒸腾作用回到大气。由于水循环的过程受多种因素的影响，故水资源在地球上的分布不均匀。影响水循环的因素很多。自然因素主要有气象条件(大气环流、风向、风速、温度、湿度等)和地理条件(地形、地质、土壤、植被等)。人为因素对水循环也有直接或间接的影响。如受纬度和大气环流影响，在回归线附近形成高压带，太阳辐射强烈，蒸发量大而降水少，形成了回归干旱带。而欧亚大陆东部沿海地区受海陆季风影响，雨量充沛。青藏高原的隆起阻挡了印度洋的暖湿气流北上等。人类活动不断改变着自然环境，越来越强烈地影响水循环的过程。人类构筑水库，开凿运河、渠道、河网，以及大量开发利用地下水等，改变了水的原来径流路线，引起水的分布和水的运动状况的变化。农业的发展，森林的破坏，引起蒸发、径流、下渗等过程的变化。城市和工矿区的大气污染和热岛效应也可改变本地区的水循环状况。
水循环的作用与效应
水循环可分为水分大循环和水分小循环两类。
①水分大循环，即海陆间循环。海洋蒸发的水汽，被气流带到大陆上空，凝结后以降水形式降落到地表。其中一部分渗入地下转化为地下水；一部分又被蒸发进入天空；余下的水分则沿地表流动形成江河而注入海洋。
②水分小循环，即海洋或大陆上的降水同蒸发之间的垂向交换过程。其中包括海洋小循环（海上内循环）和陆地小循环（内陆循环）两个局部水循环过程。
水循环是地球上最重要的物质循环之一，他实现了地球系统的物质、能量的迁移和转换，构成了地球连续的动态循环系统。水循环联系了海洋与陆地两大系统，调结全球水量分布，影响生态系统，塑造地貌。对于地表演化和人类可持续发展有重要意义。
一、水循环的实质是物质与能量的传输过程。水循环改变了地表太阳辐射能的纬度地带性，在全球尺度下进行了高地纬度、海陆间的热量再分配。而水通过溶解、侵蚀、搬运作用负载大量物质迁移、集聚。
二、水循环深刻影响地球表层结构的形成、演化、发展。它将地球上各种水体组合成连续统一的水圈，在循环过程中渗入大气圈、地圈、和生物圈，将地球上的四大圈层紧密的联系起来。水循环不仅在地质构造的基底上从新塑造了全球的地貌形态，同时影响着全球的气候变迁和生物群落。
三、水循环是海陆间联系的纽带。水循环的大气过程实现了海陆上空的水汽交换，海洋通过蒸发源源不断的向陆地输送水汽，进而影响着陆地上的一系列物理、化学和生物过程；陆面过程通过径流归还海洋损失的水量，并源源不断的向海洋输送大量的泥沙、有机质和各种营养盐类，从而影响海水的性质、海洋沉积及海洋生物。
四、水循环是地球系统中各种水体不断更新的总合，使得水成为可再生资源，影响人类社会的发展。水循环强弱的时空变化，是制约一个地区生态环境平衡和协调的关键，同时影响着地区内生物体的分布与活动。
水量平衡
水量平衡与水循环是对于同一过程的不同描述，随着水文测量的发展，对水循环的认识渐渐利用质量守恒定律以加深，就是水量平衡。地球水体处于较为稳定的连续有序的动态更新中，对于全球来说，总水量接近常数。对于空间区域而言，一定时段内水的收入与支出的差额等于该区域储水的变化量，而长时间尺度的储水变化量趋于零。水资源的分布对于地球系统有重要的影响。水是影响地球表层形态的重要因素，水分条件直接影响了地球生态系统，控制了动植物的地带性分布。水资源在时空分布上的不均匀直接影响了地球表层环境。通过对于水量平衡的研究，有利于掌握水资源的分布规律，充分利用水资源，对水资源进行合理调度，应对自然灾害。中而言之，对于水量平衡的研究有利于保护地球生态系统，促进可持续发展。
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０３级基地班 冯志轩 031164003
1．试述影响降水的主要因素以及我国降雨主要特点。
答：降水是受地理位置、大气环流、天气系统、下垫面条件等因素综合影响的产物，影响降雨的因素主要有以下几点：
１）大气环流的影响
水汽输送中，环流输送占主导地位，而流场和风速场直接影响全球水汽的分布变化，以及水汽输送的路径和强度。
２）地理纬度的影响
主要表现为影响辐射平衡值，影响气温、水温的纬度分布，进而影响蒸发以及空中水汽含量的纬向分布，基本规律是水汽含量随纬度的增高而减少。
３）海陆分布的影响
海洋是水汽的主要源地，因而距海远近直接影响空中水汽含量的多少。
４）海拔的影响
随着地表海拔高度的增加，近地层湿空气层逐步变薄，水汽含量相应减少。
５）地形条件的影响
地形主要是通过气流的屏障作用和抬升作用对降水的强度与时空分布发生影响的。地形对降水的影响程度决定于地面坡向、气流方向以及地表高程的变化。
６）森林的影响
森林对降水的影响极为复杂，其影响于森林面积、林冠的厚度、密度、树种、树龄以及地区气象因子、降水本身的强度、历时等特性有关。
７）水体的影响
陆地上的江河、湖泊、水库等水域对降水量的影响，主要是由于水面上方的热力学、动力学条件与陆面上存在差别而引起的。
８）人类活动的影响
人类对降水的影响一般都是通过改变下垫面条件而间接影响降水。在人工直接控制降水一般只能对局部地区的降水产生影响。
我国降雨的主要特点是：
2．分析对比水面蒸发、土壤蒸发、植物散发各自的特点以及主要影响因素。
答：1）水面蒸发
水面蒸发是在充分供水条件下的蒸发。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。从能态理论观点来看，在液态水和水汽两相共存的系统中，每个水分子都具有一定的动能，能逸出睡眠的首先是动能大的分子，而温度是物质分子运动平均动能的反映
2）土壤蒸发
3）植物散发
3．径流形成过程包括哪些阶段，各阶段主要特征是什么？
答：径流形成过程及各阶段的主要特征如下：
１）流域蓄渗过程
降雨初期，除了一小部分降落在河漕水面上直接形成径流外，大部分降水并不立即产生径流，而消耗于植物截留、下渗、填洼与蒸散发。植物截留量与降水量、植被类型及郁闭程度有关。随着降雨继续进行，满足填洼后的水开始产生地面径流，在一次降雨过程中，流域上各处的蓄渗量和蓄渗过程的发展是不均匀的，因此，地面径流产生的时间、地方有先有后，先满足蓄渗的地方先产流。
流域上继续不断降雨，渗入土壤的水使包气带含水量增加。土层中的水达到饱和后，在一定条件下，部分水沿坡地土层侧向流动，形成壤中径流。下渗水流达到地下水面后，以地下水的形式沿坡地土层汇入河槽，形成地下径流。
在流域蓄渗过程中，无论是植物截留、下渗、填洼、蒸散发及土壤水的运动，水的运行均受制于垂向运行机制，水的垂向运行过程构成了降雨在流域空间上的在分配，从而构成了流域不同的产流机制，形成了不同径流成分的产流过程。
２）坡地汇流过程
超渗雨水在坡面上呈片流、细沟流运动的现象，称为坡面漫流。满足填洼后的降水开始产生大量的地面径流，它沿坡面流动进入正式的漫流阶段。在漫流过程中，坡面水流一方面继续受降雨的直接补给而增加地面径流，另一方面又在运行中不断地消耗于下渗和蒸发，使地面径流减少。地面径流的产流过程雨坡面汇流过程是相互交织在一起的，前者是后者的必要条件，后者是前者的继续和发展。
坡面漫流通常是在蓄渗容易得到满足的地方先发生，然后范围逐渐扩大。坡面水流可能呈紊流和层流，其流态与降雨强度有关，其水的运行受重力和摩阻力支配。坡面漫流的流程一般不超过数百米，历时亦短，对小流域很重要。地面径流经过坡面漫流而注入河网。
壤中流及地下径流也同样具有沿坡地土层的汇流过程。它们都是在有孔介质中的水流运动。由于介质性质不同，所流经的途径各异，沿途所受阻力也有差别。壤中流主要发生在近似地面透水性较弱的土层中，它是临时饱和带内的非毛管孔隙中侧向运动的水流。通常壤中流汇流速度比地面径流慢，但比地下径流快得多。壤中流在总径流中的比例与流域土壤与地质条件有关。地下径流运动缓慢，变化亦慢，补给河流的地下径流平稳而持续时间长，构成流量的基本流。
在径流形成中，坡地汇流过程起着对各种径流成分在时程上的第一次再分配作用。降雨停止后，坡地汇流仍将持续一定的时间。
３）河网汇流过程
各中径流成分经过坡地汇流注入河网后，沿河网向下游干流出口断面汇集的过程，即河网汇流过程。这一过程自坡地汇流注入河网开始，直至将最后注入河网的降水输送到出口断面为止。
综上，径流形成过程实质上是水在流域的再分配与运行过程。产流过程中水以垂向运行为主，它构成降雨在流域空间上的再分配过程，是构成不同产流机制和形成不同径流成分的基本过程。汇流过程中水以水平侧向运行为主，水平运行机制是构成降雨过程在时程上再分配的过程，是构成流域汇流过程的基本机制。
4．试分析说明下渗过程及其主要影响因素。
答：下渗过程可划分为３个阶段：
１）渗润阶段
降水初期，若土壤干燥，下渗水主要受分子力作用，被土粒所吸附形成吸湿水，进而形成薄膜水，当土壤含水量达到岩土最大分子持水量时，开始向下一阶段过渡。
２）渗漏阶段
随着土壤含水率的不断增大，分子作用力渐由毛管力和重力作用取代，水在岩土孔隙中作不稳定流动，并逐渐充填土壤孔隙，直到基本达到饱和状态为止，下渗过程向第三阶段过渡。
３）渗透阶段
在土壤孔隙被水充满达到饱和状态时，水分主要受重力作用呈稳定流动。
上述三个阶段并无截然的分界，特别是土层较厚的情况下，三个阶段可能同时交错进行。
影响下渗的主要因素有：
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。其中透水性能和土壤的质地、孔隙的多少与大小有关。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。其中降水强度直接影响土壤下渗强度及下渗水量；在相同土壤水分条件下，下渗率随雨强增大而增大。但对裸露的土壤，由于强雨点可将土粒击碎，并充填土壤的孔隙中，从而可能减少下渗率。
３） 流域植被、地形条件的影响
通常有植被的地区，由于植被及地面上枯枝落叶具有滞水作用，增加了下渗时间，从而减少了地表径流，增大了下渗量。
而地面起伏，切割程度不同，要影响地面漫流的速度和汇流时间。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。研究下渗规律，正是为了有计划、有目的控制下渗过程，使之朝向人们所期望的方向发展。
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基地班 葛松 031164004
一、试述影响降水的主要因素以及我国降雨主要特点。
答：降水是受地理位置、大气环流、天气系统、下垫面条件等因素综合影响的产物，影响降雨的因素主要有以下几点：
1、大气环流的影响
环流控制全球水汽的输送路径及强度，从而控制全球水汽分布的大的格局。
2、地理纬度的影响
主要通过影响辐射平衡值，影响气温、水温的纬度分布，其结果为水汽含量随纬度的增高而减少。
３、海陆分布的影响
海洋是水汽的主要源地，因而距海远近直接影响空中水汽含量的多少。
４、海拔的影响
随着地表海拔高度的增加，近地层空气水汽含量相应变化。
５、地形条件的影响
地形主要是通过气流的屏障作用和抬升作用对降水的强度与时空分布发生影响的。
６、森林的影响
森林可以影响地区气象因子，从而影响降水强度。
７、水体的影响
江河、湖泊、水库等水域对降水量的影响，主要是由于水面上方的热力学、动力学条件与陆面上存在差别而引起的。
８、人类活动的影响
人类对降水的影响一般都是通过改变下垫面条件而间接影响降水。
我国降水的主要特点：
我国降水资源分布极不均匀。我国的降水主要受海陆季风影响，使得降水从东部沿海向内陆减少；同时具有季节诧异性，夏季降水占全年降水量的一半以上，主要集中在7～8月份，形成雨热同期现象。西北沙漠地区降水量不到50毫米;
在东南多雨地区，最多超过2000毫米。如果以400毫米等雨量线为界，在其西北约占全国一半的国土。夏季集中的降水则造成洪涝灾害，雨季来迟则发生伏旱。
二、分析对比水面蒸发、土壤蒸发、植物散发各自的特点以及主要影响因素。
答：
1、水面蒸发
水面蒸发是在充分供水条件下的蒸发。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。从能态理论观点来看，在液态水和水汽两相共存的系统中，每个水分子都具有一定的动能，能逸出睡眠的首先是动能大的分子，而温度是物质分子运动平均动能的反映
主要影响因素：
气象因素：
水温，风速，气压，空气饱和差
蒸发面性质：
冰面蒸发小于水面蒸发
蒸发面的曲率越大，蒸发越快
溶液浓度大的水面，蒸发越快
2、土壤蒸发
土壤蒸发是含水土壤水分进入大气的过程，其蒸发不是自由水面的蒸发，除受气象等因素影响外还受到土壤结构影响。
影响土壤蒸发的因素：
土壤结构：紧密粘细的土壤有利于第一种过程蒸发
疏松的土壤有利于第二种过程蒸发
地形：高地＞低地
土壤状况：粗糙的土表蒸发＞平滑的；深色＞浅色
方位：南坡＞北坡
3、植物散发
植物散发是植物通过生理过程讲水分从气孔散发进入大气的过程，主要受植物本身特性的影响。
蒸腾阻力:
边界层阻力：风速越大，阻力越小。一般为1~2秒/厘米
片流副层：叶片周围的一薄层静止空气层，也称叶片边界层
气孔阻力：大小与气孔的开闭有关。一般10~20秒/厘米，最小为1~2秒/厘米，最大为50~100秒/厘米
蒸腾系数：植物形成单位重量干物质所消耗的水量
三、径流形成过程包括哪些阶段，各阶段主要特征是什么？
答：径流形成过程及各阶段的主要特征如下：
1、流域蓄渗过程
降雨初期，除了一小部分降落在河漕水面上直接形成径流外，大部分降水消耗于植物截留、下渗、填洼与蒸散发。随着降雨继续进行，满足填洼后的水开始产生地面径流，在一次降雨过程中，流域上各处的蓄渗量和蓄渗过程的发展是不均匀的，因此，地面径流产生的时间、地方有先有后，先满足蓄渗的地方先产流。流域上继续不断降雨，渗入土壤的水使包气带含水量增加。土层中的水达到饱和后，部分水沿坡地土层侧向流动，形成壤中径流。下渗水流达到地下水面后，以地下水的形式沿坡地土层汇入河槽，形成地下径流。
在流域蓄渗过程中，无论是植物截留、下渗、填洼、蒸散发及土壤水的运动，水的运行均受制于垂向运行机制，水的垂向运行过程构成了降雨在流域空间上的在分配，从而构成了流域不同的产流机制，形成了不同径流成分的产流过程。
２、坡地汇流过程
超渗雨水在坡面上呈片流、细沟流运动的现象，称为坡面漫流。满足填洼后的降水开始产生大量的地面径流，它沿坡面流动进入正式的漫流阶段。在漫流过程中，坡面水流一方面继续受降雨的直接补给而增加地面径流，另一方面又在运行中不断地消耗于下渗和蒸发，使地面径流减少。坡面水流流态与降雨强度有关，运行受重力和摩阻力支配。地面径流经过坡面漫流而注入河网。
壤中流及地下径流也同样具有沿坡地土层的汇流过程。它们都是在有孔介质中的水流运动。由于介质性质不同，所流经的途径各异，沿途所受阻力也有差别。壤中流主要发生在近似地面透水性较弱的土层中，它是临时饱和带内的非毛管孔隙中侧向运动的水流。通常壤中流汇流速度比地面径流慢，但比地下径流快得多。壤中流在总径流中的比例与流域土壤与地质条件有关。地下径流运动缓慢，变化亦慢，补给河流的地下径流平稳而持续时间长，构成流量的基本流。
在径流形成中，坡地汇流过程起着对各种径流成分在时程上的第一次再分配作用。降雨停止后，坡地汇流仍将持续一定的时间。
３、河网汇流过程
各中径流成分经过坡地汇流注入河网后，沿河网向下游干流出口断面汇集的过程，即河网汇流过程。这一过程自坡地汇流注入河网开始，直至将最后注入河网的降水输送到出口断面为止。
综上，径流形成过程实质上是水在流域的再分配与运行过程。产流过程中水以垂向运行为主，它构成降雨在流域空间上的再分配过程，是构成不同产流机制和形成不同径流成分的基本过程。汇流过程中水以水平侧向运行为主，水平运行机制是构成降雨过程在时程上再分配的过程，是构成流域汇流过程的基本机制。
四、试分析说明下渗过程及其主要影响因素。
答：下渗过程可划分为３个阶段：
１、渗润阶段
降水初期，若土壤干燥，下渗水主要受分子力作用，被土粒所吸附形成吸湿水，进而形成薄膜水，当土壤含水量达到岩土最大分子持水量时，开始向下一阶段过渡。
２、渗漏阶段
随着土壤含水率的不断增大，分子作用力渐由毛管力和重力作用取代，水在岩土孔隙中作不稳定流动，并逐渐充填土壤孔隙，直到基本达到饱和状态为止，下渗过程向第三阶段过渡。
３、渗透阶段
在土壤孔隙被水充满达到饱和状态时，水分主要受重力作用呈稳定流动。
上述三个阶段并无截然的分界，特别是土层较厚的情况下，三个阶段可能同时交错进行。
影响下渗的主要因素有：
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。
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。
３）流域植被、地形条件的影响
植被及地面上枯枝落叶具有滞水作用，增加了下渗时间，从而减少了地表径流，增大了下渗量。地面切割程度影响地面漫流的速度和汇流时间。
４）人类活动的影响