降水属于气候还是水文_降水是一种自然现象还是天文现象
1.气候变化对水文循环的影响
2.水文特征和水系特征的区别
3.影响水文特征的因素有哪些?具体点说.影响气候的主要因素又有哪些?
4.(二)水文特征
自然地理因素包括地形、气象、水文及植被等方面。由于各地区自然地理条件不同,决定了一个地区地下水的形成条件和变化规律,使各地区的地下水具有独特的性质。下面着重介绍气象因素和水文因素对地下水的形成和变化的影响。
自然界中水循环的重要环节———蒸发、降水,都与大气的物理状态密切相关。气象要素包括气温、气压、风向、风力、湿度、蒸发和降水等这些决定大气物理状态的因素。这种大气的物理状态称为天气。而某一地区天气的多年平均状态(用气象要素的多年平均值来表示)称为该地区的气候。气象和气候因素对水的形成与分布具有重要影响。对地下水的形成而言,虽然变化缓慢的气候因素起着极为重要的影响作用,但变化迅速的气象要素,则对地下水发生着显著的影响。这其中以降水、蒸发及气温的影响最大。
1.气温
大气具有一定的温度称为气温。一切复杂的天气变化,主要是气温条件不同而引起的。气温的变化会直接影响地下水温度的变化,水温变化会使地下水中的气体成分发生变化。例如由于温度的增高,气体活跃性增大,一部分气体就要从水中逸出,从而减少地下水中气体成分的含量;水中气体含量的降低,又会引起地下水化学成分的变化。此外,由于热力增加,地下水蒸发作用加强,水量就减少,水的浓度增加。
2.湿度
大气中水汽的含量称为空气湿度。大气中水汽含量变化不定,占空气总量的0.01%~4%,其中70%分布在0~3.5km的高度内。
水汽具有重量,所以有压力,因此,表示空气中水汽含量多少可以用重量或压力表示。湿度分为绝对湿度和相对湿度两种。
绝对湿度:为某一地区某一时刻空气中水汽的含量。用重量单位时,以1m3空气中所含水汽克数(g/m3)表示,表示符号为m;用压力单位时,为空气中所含水汽分压相当于水银柱高度的毫米数或以毫巴表示,表示符号为e。
空气中绝对湿度变化很大,主要受气温、地表面性质等因素的影响。在温暖地带和辽阔水面或潮湿土壤上空,绝对湿度较大。在气温低的地区,空气绝对湿度则很小。
空气中可容纳水汽的数量和温度有密切关系,温度越高,可容纳的水汽数量越多;反之越少。某一温度下,空气中所能容纳的最大水汽数量,称为该温度下的饱和水汽含量。同样也可用重量单位或压力单位表示,两种情况分别用符号M和E表示。不同温度下的饱和水汽含量,见表1-2。
表1-2 不同温度下的饱和水汽含量
绝对湿度只能说明某一时刻空气中水汽含量的多少,而不能说明空气中的水分是否达到饱和,因此,又有相对湿度的概念。
相对湿度:绝对湿度与饱和水汽含量之比为相对湿度(r)。即
普通水文地质学
尽管空气绝对湿度不变,当气温下降时,则相对湿度增加。当相对湿度达到100%时,说明空气中水汽已达到饱和状态。空气中水汽达到饱和时的气温称为露点。当气温低于露点以下时,多余的水汽就要凝结发生降水。
3.降水
当空气的温度低于露点时,空气中多余的水汽就要凝结,以液态或固态形式降落到地表称为降水。气象部门用雨量计测定降水量,以某一地区某一时期的降水总量平铺于地面得到水层高度的毫米数表示。如某地区年降水量为1000mm,即表示降落在该地区的水量平铺在该区水平面积上,该水层高度为1000mm。
降水是水循环的主要环节之一,一个地区降水量的大小,决定了该地区水的丰富程度,对地下水的形成具有重要影响。大气降水渗入地下,对地下水的补给最为普遍,它是地下水最重要的来源。大气降水补给作用的强弱主要取决于两个方面:一是大气降水(特别是降雨、降雪)的强度、延续时间;另一方面是当地的入渗条件,如包气带的岩性和厚度、地形、植被等。如单位时间内所降下的雨量(降雨强度)大,延续时间长,则可能补给的地下水量就多;当入渗条件好,如地表岩土透水性好,地形平坦,植被良好,则入渗作用就强,补给地下水就多。
不同类型的降雨对地下水的补给是不一样的。
暴雨:历时短而强度大。按气象部门的惯例,当日降雨量大于50mm或12h降雨量大于30mm的降雨称为暴雨。这种雨一般笼罩面积不大,降雨过程短,一般说来降雨大部分来不及渗入地下而变为地表径流流走,而且往往强烈冲刷地表,甚至改变地表原来的结构。但在平坦的裸露砂砾石层地区和植被覆盖较好的地区,仍然可有相当多的水渗入地下。
细雨:历时不久,雨量小,雨滴小。这种雨往往一边下,一边极易蒸发,对地下水补给的意义不大。
*雨:历时久,强度小,笼罩面积大,在地表条件适当时,这种雨可以大量地补给地下水,对地下水的补给具有很大的意义。
暴*雨:历时久,平均强度大,常常酿成地面的洪涝灾害,它对地下水的影响也是显著的,它常常破坏原有的地表结构,对矿坑和某些工程带来威胁。
在分析大气降水的补给作用时,不但要考虑绝对的降水量,还应考虑降水的性质(如延续时间、强度),降水形式(液态、固态)和降水的类型等。在水文地质调查时,应收集降水的月平均、年平均及多年平均资料。
4.蒸发
水在常温下,由液态变为气态进入大气的过程称为蒸发。自然界的蒸发可以在水面、岩石土壤表面和植物的枝叶上进行。所以根据蒸发性质的不同,可分为水面蒸发、土面蒸发和叶面蒸发三种。蒸发量仍以水层厚度毫米数表示。
(1)水面蒸发
水面蒸发是指在一个地区,一定时间内地表水体表面水分的蒸发。其蒸发量的大小用水面蒸发皿来测定,其值以蒸发度表示,它表示一个地区蒸发能力的大小。
水面蒸发量的大小受许多因素影响,它与蒸发面的温度、空气饱和差、风速、气压等有关。蒸发面的温度越高,饱和差越大,风速越大,气压越低,则蒸发速度越快,蒸发量越大。
(2)土面蒸发
土面蒸发是指在一个地区,一定时间内土壤表面水分的蒸发。土面蒸发量除了气温、饱和差、风速、气压外,还与地下水的埋藏条件、土壤性质有关。一般当地下水埋藏较浅时,由于土壤毛细作用,将地下水吸至地表,蒸发量加大;埋藏较深,蒸发量就小。土壤颗粒越细,土壤层经常保持的水分就多,则蒸发量就大。
(3)叶面蒸发
叶面蒸发是指在一个地区,一定时间内某种植物叶面水分的蒸发,其蒸发过程称为蒸腾(蒸散)。
必须注意,气象部门提供的蒸发量,只能说明蒸发的相对强度(蒸发度),它不代表实际的蒸发水量。
最后介绍气压与地下水的关系和潮湿系数的概念。
大气的质量施加于地面的压力称为气压,常用毫米水银柱高度表示。在标准状态下的气压为760mmHg高度,即约相当于105Pa。
各地气压的差异引起空气流动,冷暖空气交锋,形成降雨。我国东部由于受季风的影响,故降雨大多集中于夏季,而冬季寒冷干燥。气压变化可影响地下水位升降,从而引起泉水流量变化。如气压下降,泉水流量有增高的现象。
潮湿系数(KB)是指一个地区的年降水量(X)与年蒸发度(Z)(水面蒸发值)的比值。
普通水文地质学
潮湿系数的大小反映了一个地区水分的丰缺和气候的干湿特性。KB越大,说明地区水量越丰富;反之,则蒸发越强烈,水分越缺乏。前者有利于地下水的形成,而后者不利于地下水的形成。地区的潮湿程度与潮湿系数的关系如下:
普通水文地质学
普通水文地质学
气候变化对水文循环的影响
水文因素有:河流的水位,流速,流量,汛期,河流流域范围,支流数目等等。
气候对河流的影响有两个方面:
①影响河流的水源补给类型
湿润、半湿润地区的外流河多以雨水补给为主;干旱地区的内流河多以冰雪融水补给为主。
②影响河流的水文特征。从气温来看,内流河径流的季节变化特点取决于气温的变化;气温的高低与外流河结冰期的长短有关,1月均温>0℃的亚热带、热带河流无结冰期,1月均温在0℃以下的河流有结冰期——冬季越长,气温越低,结冰期越长。从降水影响来看,以雨水补给为主的河流径流的季节变化和年际变化随降雨的变化而变化,降雨季节变化大的河流,径流的季节变化也大。降水量的多少影响河流水量的大小,亚马孙河流域位于多雨的热带雨林区,成为世界上流量最大的河流。
水文特征和水系特征的区别
气候变化对水文循环的影响有全球水文循环、影响水体温度 、影响水数量。
1、全球水文循环
全球水文循环是受气候变化影响的一个重要方面。全球水文循环是指地球上水从陆地到大气再到海洋的循环过程,这个循环过程中涉及到降雨、蒸发、地表径流等关键环节。气候变化可以影响这些环节的强度和频率,从而改变全球水文循环的模式和效率。
气候变暖会导致冰雪融化和海平面上升,从而改变全球水文循环的地理分布和时间变化。
2、影响水体温度
随着全球气温的上升,水体的温度也会相应升高。这不仅会影响水生生物的生存环境,还会改变水体的化学性质和营养物质循环。
水体温度升高会导致湖水中的氧气含量下降,使得鱼类等水生生物的生存环境变得恶劣。同时,水体温度升高还会加速有机物的分解和营养物质的循环,导致水体中的营养物质减少,从而影响水生生物的生长和繁殖。
3、影响水数量
气候变化会影响降雨量、河流流量等水的关键指标,从而影响人类的用水需求和生活质量。例如,气候变暖会导致干旱和洪涝等极端天气的频率和强度增加,从而给人类带来巨大的经济损失和社会压力。
同时,气候变化还会影响农业灌溉用水量和质量,从而影响农业生产和粮食安全。
气候变化影响
1、降水的形式和量
气候变暖会导致蒸发作用增强,使得地表径流减少,同时也会使得海洋的蒸发作用增强,从而改变全球水文循环的模式和效率。
2、影响水体的化学性质和营养物质循环
气候变化还会影响水体的化学性质和营养物质循环,从而影响水生生物的生存环境和人类的用水需求。例如,气候变化会影响湖水中的氧气含量和营养物质含量,从而影响鱼类等水生生物的生存环境;同时也会影响农业灌溉用水量和质量,从而影响农业生产和粮食安全。
影响水文特征的因素有哪些?具体点说.影响气候的主要因素又有哪些?
河流水系特征与水文特征的区别:
水文特征包括:a.径流量 b.含沙量 c.有无汛期(凌汛)d.有无结冰期 e.水能是否丰富 f.水位 g.补给类型(地下水,雨水,冰川融水,冰雪融水等)
河流水系特征包括:① 河流长度、流向 ② 流域面积 ③ 支流数量及其形态(如;密西西比河是放射状水系)④ 河网形态、密度 ⑤ 落差或峡谷分布 ⑥河道的宽窄、弯曲、深浅
河流水系一般指集水河道的结构而言的。它包括源地、注入、流程、流域、支流及分布,以及落差等要素。不难看出,水系特征和地形关系较为密切,正如中国一句古话所说的:“水往低处流。”正是在这个总的基本原则下,只要有水就可形成河流水系,水多,水系就发达。
河流水文即水情,是指河水结构、变化等,如流量、流速、水位、汛期、水温和冰期、含沙量等。影响河流水文变化的最重要因素是河流的补给,即水源。而水源补给,对大多数河流来说主要是雨水补给。因此河流的水文和河流流经地的气候关系密切。冰期,包括凌汛当然也和气候有关。河水含沙量,由河流流经地区地表结构决定,如黄河中游地区,地表结构简单,由极易遭受流水侵蚀的黄土组成,且地面植被很少,从而造成黄河含沙量大的特点。
河流水系一般指集水河道的结构而言的。它包括源地、注入、流程、流域、支流及分布,以及落差等要素。
水系特征
河流水系特征一般从以下几方面进行描述:
① 河流长度、流向
判断依据:水流向低处。
举例:a.我国许多大河受西高东低的地势特点的影响,自西向东流。
b.海南岛中部高四周低,呈放射状向四周分流。
②水系状况与流域范围
判断依据:受山脉走向制约。
举例:a.长江水系基本位于昆仑山脉--秦岭和南岭之间,隆起成山,下切成谷,就形成河谷
b.美国密西西比河受南北走向的科迪勒拉山系与阿巴拉契亚山脉影响,支流东西向进入河流主干。
③ 支流数量及其形态
如;密西西比河多长大支流,呈放射状水系
④ 河网形态、密度
河流一般由源头流向侵蚀基准面,沿途又有山谷流水以及地下水汇集。
⑤落差或峡谷分布
⑥河道的宽窄、弯曲、深浅
资料来源:百度百科-水系特征
河流的水文特征一般包括径流量,含沙量,汛期、结冰期、水能、流速及水位。
外流河的水文特征一般包括河流的水位、流量、汛期、含沙量有无结冰期等方面,影响河流水文特征的因素主要是气候因素。
外流河水文特征
原 因
水位、流量大小及其季节变化
由降水决定的。夏季降水丰沛,河流流量大增,水位上升,冬季降水少,河流水量减少,水位下降。降水的季节变化大,河流流量季节变化也大。
汛期长短
雨季开始早结束晚,河流汛期长,雨季开始晚,结束早,河流汛期短。
产生凌汛现象的河流必须是有结冰期,且由低纬流向高纬,同时水量较大(凌汛是由洪水泛滥引起的自然灾害)。内流河一般不产生凌汛现象,因为内流河水量小,冬季有枯水期。
另外,像我国东北部的河流,一年会有两个汛期,一个春汛和一个夏讯,春汛是因为季节性冰雪融水,夏汛则是因为雨季。
含沙量大小
外流河含沙量是由植被覆盖情况和土质状况决定的。植被覆盖差,土质疏松,河流含沙量大。反之,含沙量小。
而内流河含沙量与植被覆盖率关系不大。
有无结冰期
由流域内最低气温决定的。最低月气温在0℃以下河流结冰,0℃以上无结冰期。
河水流速大小
由地形决定,落差大,流速大;地形平坦,水流缓慢。
水能是否丰富
取决于流量和水位落差
特别注意:
河流的补给类型并不属于河流的水文特征!
资料来源:百度百科-水文特征
(二)水文特征
河流的水文特征包括水量大小,汛期及水量季节变化,含沙量,流速, 结冰期.
外流河的水文特征一般包括河流的水位、流量、汛期、含沙量有无结冰期等方面,影响河流水文特征的因素主要是气候因素,对应如下:
外流河水交特征
原 因
水位、流量大小及其季节变化
由降水决定的.夏季降水丰沛,河流流量大增,水位上升,冬季降水秒,河流水量减少,水位下降.降水的季节变化大,河流流量季节变化也大,
汛期长短
雨季开始早结束晚,河流汛期长.雨季开始晚,结束早,河流汛期短.
含沙量大小
由植被覆盖情况和土质状况决定的.植被覆盖差,土质疏松,河流含沙量大.反之,含沙量小.
有无结冰期
由流域内最低气温决定的.月均温在0℃以下河流结冰,0℃以上无结冰期
河水流速大小
由地形决定,落差大流速大、地形平坦、水流缓慢
气候:地球的形状,地球的运动,海陆分布,地形地势,人类活动.太阳辐射能由赤道向两极逐渐递减.气温也由赤道向两极逐渐递减.从而形成不同的气候类型.纬度相同的地方,在夏季,海洋上气温低些,陆地上气温高些. 在冬季,陆地上气温低些,海洋上气温高些.在中纬度地区,海洋和陆地的最高气温月(海洋8月.陆地7月).最低气温月(海洋2月.陆地1月)也不同.同纬度地区比较,海拔越高,气温越低.海拔越低,气温越高.迎风坡,降水多;背风坡,降水少.海拔每增加100米,气温降低0.6?C
1.水文气象情况
流域属暖温带季风型大陆性气候,具有空气湿润,冬暖夏凉,气候温和等海洋性气候特点。多年平均气温11.8℃,最冷月份平均气温-2.9℃,最热月份平均气温25℃,极端最高气温39.6℃,极端最低气温-19.6℃。多年平均无霜期200d,历年最大冻土深度为0.5m。由于受大气补充条件和地理位置、地形等条件的影响,境内降水具有时空分布不均、丰枯交替发生的特点。多年平均降水量为686.7mm,年降水量最小值为388.5mm(1986年),最大值为1185.3.0mm(1964年),丰枯比3.5。丰枯连续出现的时间一般为2~3年。汛期6~9月四个月集中了全年降水量的70%以上。
2.径流
根据内夹河门楼水库水文站1952~2001年天然径流还原资料,门楼水库多年平均天然径流量为2.07亿m3,其中汛期6~9月份为1.59亿m3,占全年来水的76.8%。年际变化很大,年径流量最大值发生在1964年为55242万m3,年径流量最小值发生在1999年为878万m3,丰枯比为63。
根据外夹河福山水文站1956~2004年天然径流还原资料,外夹河福山站处多年平均天然径流量为2.02亿m3,其中汛期6~9月份为1.69亿m3,占全年来水的83.6%。年际变化也很大,年径流量最大值发生在1964年为56496万m3,年径流量最小值发生在1999年和2000年均为0万m3。
3.洪水
2009年11月烟台市水利建筑勘察设计院编制完成的《山东省烟台市外夹河下游段防洪规划》中,分别用由流量资料和暴雨资料两种方法对设计洪水进行了计算,经比较分析,最终确定选用由流量资料推求的设计洪水作为大沽夹河设计洪水计算成果。
由流量资料推求大沽夹河设计洪水,首先是根据外夹河福山站1952~2008年57a实测年最大洪峰流量进行频率计算,求得福山站设计频率洪峰流量,然后通过水文比拟法推求外夹河区间设计频率洪峰流量(外夹河区间洪水为外夹河流域面积1072km2和内夹河门楼水库以下流域面积145km2合计1217km2内产生的洪水);门楼水库入库洪水及溢洪道泄洪流量用2008年河北省水利水电勘测设计研究院编制的“山东省烟台市门楼水库除险加固工程初步设计水文分析计算报告”中的计算成果;将外夹河区间洪水与门楼水库的同频率下泄洪水错时段叠加,即为大沽夹河设计洪水。经计算,大沽夹河50年一遇和100 a一遇设计洪峰流量分别为5567.7m3/s和6774.8m3/s;内外夹河汇合口处50年一遇和100 a一遇设计洪峰流量分别为5407.5m3/s和6542.6m3/s。
4.潮位
夹河入海口处无潮汐资料,本次计算借用了8km外的烟台港实测潮汐资料。该处潮汐主要受黄海潮波的控制,属正规半日潮,潮汐季节变化也十分明显,其年变化曲线均是一峰一谷型,波谷在冬半年,以1~2月份最低,波峰在下半年,以8月份最高,年变幅在45~49cm之间。由于洪水多发生在汛期,故计算时用烟台港实测汛期最高潮位资料,用耿贝尔第Ⅰ型极限分布律进行计算,并绘制高潮位理论频率曲线及经验频率曲线,两曲线配合良好。最后由理论曲线查得:
多年平均高潮位:1.78m;
P=1%时高潮位:2.39m;
P=2%时高潮位:2.28m;
P=5%时高潮位:2.15m;
P=10%时高潮位:2.04m;
P=20%时高潮位:1.91m。
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