橋涵水文緒論PPT課件

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1、 課堂要求 1. 按時上、下課，不遲到，不早退 2. 認真聽講、做好筆記 課后要求 1. 課前預習、課后復習 2. 認真做好作業(yè) 考 察 1. 形式：閉卷考試 2. 成績：平時成績（20%）+ 考試成績（80%） 課程要求第1頁/共30頁第第1 1章章 緒論緒論第2頁/共30頁 內 容： 1.1 水文現象及水文循環(huán) 1.2 水文學的研究領域及發(fā)展 1.3 水文現象的特性 1.4 橋涵水文的研究意義 1.5 橋涵水文的研究方法 1.6 橋涵水文學課程的主要內容 重 點： 水文現象表現的運動形式； 水文循環(huán)的定義和分類； 水文現象的研究方法 難 點： 水文現象的特性第3頁/共30頁1.1 1.1

2、水文現象及水文循環(huán)水文現象 指地球上的水受外部作用而產生的永無休止的運動形式。1) 1) 水的相關基本概念(1) (1) 水體：水的聚積體。(2) (2) 水圈：地球上的水以液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài)的形式分布于海洋、陸地、大氣和生物機體中，這些水體構成了地球的水圈。2) 2) 外部作用 主要指太陽輻射、地心引力，還有其它如周圍星球的作用力。第4頁/共30頁3) 3) 運動形式 包括四種：降水、蒸發(fā)、滲流、徑流等。 (1) (1) 降水(Precipitation)(Precipitation)： 大氣中水汽凝結后以液態(tài)水或固態(tài)水降落到地面的現象。如雨、雪、露、霜、雹、霰等。 (2) (2) 蒸發(fā)(Ev

3、aporation)(Evaporation)： 水分子從水面、冰雪面或其它含水物質表面以水汽形式逸出的現象。包括截留蒸發(fā)、地面蒸發(fā)、葉面散發(fā)、水蒸發(fā)等。第5頁/共30頁 (3) (3) 徑流(Runoff)(Runoff)： 陸地上的降水匯流到河流、湖庫、沼澤、海洋、含水層或沙漠的水流。 包括地面徑流和地下徑流。 (4) (4) 滲流(Seepage flow)(Seepage flow)： 水從地表滲入地下及在地下流動的現象。包括入滲和滲透兩種現象。第6頁/共30頁水文循環(huán)1) 定義 地球上或某一區(qū)域內，在太陽輻射和重力的作用下，水分通過蒸發(fā)、水汽輸送、降水、入滲、徑流等過程不斷變化、遷移

4、的現象。2) 分類 (1) 大循環(huán)：大區(qū)域（領域）內的循環(huán)，也稱外循環(huán)。 第7頁/共30頁(2) (2) 小循環(huán)：小區(qū)域（領域）內的循環(huán)，也稱內循環(huán)。云云第8頁/共30頁111385第9頁/共30頁3) 3) 意義 水文循環(huán)是地球上最重要、最活躍的物質循環(huán)之一。 認識它的基本客觀規(guī)律，了解其各影響因素間的內在聯系，對合理開發(fā)和利用水資源，抗御洪旱災害，改造自然，利用自然都有十分重要的意義。第10頁/共30頁影響水文循環(huán)的主要因素 (1) 氣候因素 氣壓、氣溫、風向、風力等。 夏季：氣流（海洋大陸） 冬季：氣流（大陸海洋） (2) 下墊面因素 各種自然地理條件 地形、地貌、土壤、地質構造、植被情

5、況 (3)人類活動因素1）有利影響修建水庫引水灌溉跨流域調水2）不利影響大面積濫伐森林排干湖、沼過度抽取地下水第11頁/共30頁水資源簡況水資源簡況(1) 水資源儲量水資源儲量海洋水湖泊咸水和地下咸水淡水冰川地下淡水其他淡水96.53%1.74%0.03%0.76%0.94%2.53%永凍土底冰湖泊淡水土壤水大氣水沼澤水河水生物水海洋水湖泊咸水和地下咸水淡水冰川地下淡水其他淡水海洋水湖泊咸水和地下咸水淡水海洋水湖泊咸水和地下咸水淡水冰川地下淡水其他淡水冰川地下淡水其他淡水96.53%0.94%2.53%永凍土底冰湖泊淡水土壤水大氣水沼澤水河水生物水96.53%96.53%0.03%72.37%

6、0.03%27.6%0.94%2.53%0.94%2.53%永凍土底冰湖泊淡水土壤水大氣水沼澤水河水生物水第12頁/共30頁世界前10名水資源占有國家8,2334,5073,0512,9022,8382,8302,1321,9131,897128302,0004,0006,0008,00010,000BrazilRussiaUSACanadaIndonesiaChinaColombiaPeruIndiaCongoNatural RenewableWater Resource (km ) 3)第13頁/共30頁各地區(qū)人均水資源量599,944314,963289,848259,547159,17

7、1126,78993,40592,81085,221847876,8592,1860200,000400,000600,000800,000IcelandGuyanaSurinameCongoP. N. GuineaGabonSolomon Is.CanadaNew ZealandNorwayWorld Ave.ChinaPer Capita Water Resource(m3/person)第14頁/共30頁第15頁/共30頁Aridity中中國國缺缺水水地地區(qū)區(qū)分分布布情情況況第16頁/共30頁(2)(2)水資源與水文循環(huán)的關系水資源與水文循環(huán)的關系地球表層可供人類利用的水稱為水資源。包括

8、水地球表層可供人類利用的水稱為水資源。包括水量、水質、水能資源和水域。量、水質、水能資源和水域。水文循環(huán)供給陸地源源不斷的降水、徑流，某一水文循環(huán)供給陸地源源不斷的降水、徑流，某一區(qū)域多年平均的年降水量或年徑流量，即該地區(qū)區(qū)域多年平均的年降水量或年徑流量，即該地區(qū)的水資源量，因此水文循環(huán)的變化將引起水資源的水資源量，因此水文循環(huán)的變化將引起水資源的變化的變化 。各級水文部門根據水文、水質觀測資料通過水文各級水文部門根據水文、水質觀測資料通過水文學分析計算進行水資源評價（包括水環(huán)境質量）學分析計算進行水資源評價（包括水環(huán)境質量）工作。工作。 第17頁/共30頁1.2 1.2 水文學的研究領域及發(fā)

9、展水文學的研究領域1) 1) 水文學定義 研究水存在于地球上的大氣層中和地球表面以及地殼內的各種現象的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律及其內在聯系的學科。包括水體的形成、循環(huán)和分布，水體的化學成分，生物、物理性質以及它們對環(huán)境的效應等。2) 2) 研究領域( (分類) ) 水文學主要研究陸地表面的河流、湖泊、沼澤、冰川等，以后逐漸擴展到地下水、土壤水、大氣水和海洋水。第18頁/共30頁(1) (1) 傳統水文學按研究的水體來進行劃分：河流水文學湖泊水文學沼澤水文冰川水文學海洋水文學地下水水文學土壤水文學大氣水文學(2) (2) 由水文學采用的實驗方法，派生出三個分支學科：水文測驗學水文調查水文實驗第19頁/共3

10、0頁(3) (3) 由水文研究內容分為： 水文學原理水文預報水文分析與計算水文地理學河流動力學(4) (4) 作為應用科學，水文學分為：工程水文學_ _橋涵水文農業(yè)水文學土壤水文學森林水文學城市水文學第20頁/共30頁(5) (5) 隨新科學、新技術的發(fā)展和引進，出現新分支：隨機水文學模糊水文學灰色系統水文學遙感水文學同位素水文學第21頁/共30頁水文學的發(fā)展 水文學經歷了由萌芽到成熟、由定性到定量、由經驗到理論的發(fā)展過程。1) 201) 20世紀以前是水文學的萌芽和奠基階段(1) (1) 萌芽時期( (公元14001400年以前) ) 這一時期中國的水文知識居于世界領先地位，如： 公元前23

11、9239年的呂氏春秋 ； 20002000年前建成的都江堰； 公元527527年的水經注第22頁/共30頁(2) (2) 奠基時期( (公元1400140019001900年) ) 該時期，西歐的產業(yè)革命促進了水利事業(yè)的發(fā)展，在水文觀測方面，發(fā)明制造了雨量器、蒸發(fā)器、流速儀等，系統的水文測驗為水文定量計算及預報奠定了堅實基礎。2) 202) 20世紀初至5050年代，是應用水文學興起階段 進入2020世紀，大規(guī)模的水利水電建設蓬勃發(fā)展，需要科學的水文計算和水文預報，使應用水文學迅速發(fā)展起來。 美國19001900年J.A.J.A.塞登提出著名的塞登定律； 19241924年H.A.H.A.福斯

12、特建立了P-P-水文頻率曲線計算方法； 19321932年謝爾曼提出單位線法 19351935年G.T.G.T.麥卡錫建立了馬斯京根河道洪水演算法。 這一時期我國水文學發(fā)展則比較落后。第23頁/共30頁3) 203) 20世紀6060年代以來，是水文學的變革和發(fā)展階段，也是進入現代水文學的一個新階段 隨著計算機、遙感、遙測等高新技術的應用，使水文學發(fā)展進入了一個新時代，流域數學模型、水資源學、水環(huán)境學、隨機水文學相繼形成。第24頁/共30頁1.3 1.3 水文現象的特性 （1 1） 由水文現象具有時程上的隨機性和地區(qū)上的特殊性，需要對各個不同流域的各種水文現象進行年復一年的長期觀測，積累資料，

13、進行統計，分析其變化規(guī)律。由水文現象具有地區(qū)上的相似性，可有目的選擇代表性的河流進行觀測，并移用其成果于相似地區(qū)。（2 2）第25頁/共30頁1.4 1.4 橋涵水文的研究意義 (1) (1) 在橋涵規(guī)劃設計階段 流量、水位、流速位置、規(guī)模、基本尺寸 (2) (2) 在橋涵施工階段 估算施工期設計洪水安全性、經濟性 (3) (3) 在橋涵運行階段 是否需要對橋涵工程進行維修與改造， 河床是否需要整治第26頁/共30頁1.5 1.5 橋涵水文現象的研究方法以實際觀測資料為依據，對水文現象進行分析研究。按不同目的要求，水文學常用的分析方法可歸納為：成因分析法、地區(qū)歸納法（地理綜合法）、數理統計法、

14、。 （1 1）成因分析法：由觀測資料，從物理成因上研究水文變化規(guī)律，只定性分析，在定量上不能滿足工程設計要求。 （2 2）地區(qū)歸納法（地理綜合法）：由地區(qū)經驗公式和等值線圖分析，揭示水文現象的地區(qū)分布規(guī)律。 （3 3）數理統計法：運用概率統計理論對長期觀測的資料進行統計計算，以尋求其規(guī)律性。 小結：在解決實際問題時，上述三種方法常同時使用，它們是相輔相成、互為補充。我國已初步形成一種具有自己特點的研究方法，概括為“多種方法，綜合分析，合理選定”的原則。第27頁/共30頁1.6 橋涵水文學課程的主要內容橋涵水文學課程的主要內容 一、跨河構筑物過河點的選擇與確定 二、設計流量的確定 三、跨河構筑物孔徑的確定 四、跨河構筑物基礎埋深 五、河道中調制構筑物的設計第28頁/共30頁本章總結 理解和掌握水文現象的四種運動形式； 理解和掌握水文循環(huán)的概念、類型；了解其意義和水資源的關系； 理解水文學的概念和研究領域；了解其發(fā)展狀況； 理解和掌握水文現象的特性及研究方法。第29頁/共30頁感謝您的觀看。第30頁/共30頁