【正文】 =100%=1，此時的氣溫就叫露點，若溫度繼續(xù)下降，則空氣中過剩的水汽將凝結形成不同形式降水。 采用重量單位表示時，常用代號 M； 采用壓力單位表示時，常用代號 E； 影響水文循環(huán)的氣象、水文因素 %100%100 ???? MmrEer 或 Company Logo 濕度 （ 2） 濕度的分類 ? 飽和水汽含量與溫度關系： （見表 12 P11） 一般規(guī)律：隨氣溫升高，飽和水汽含量增大；反之，則減小。 式中： e、 m代表絕對濕度 ； E、 M代表飽和水汽含量。 ? 絕對濕度只能說明某一時刻空氣中水汽含量的多少 ,而不能反映出空氣中水汽含量達飽和的程度 ,于是又提出了 相對濕度的概念 。 影響水文循環(huán)的氣象、水文因素 濕度 （ 2） 濕度的分類 ? 絕對濕度： 指某一地區(qū)在某時刻空氣中的水汽含量。 由于水汽既有重量 ，又有壓力 ， 因而其既可用重量單位表示 ， 也可以用壓力單位表示 。 ? 水平方向上的變化 :由地表的熱力狀況決定 ,地表的溫度越高 ,則氣壓越低 ,相反 ,地表的溫度越低 ,則氣壓越高。 的海平面上 )氣壓為 760 mm水銀（ Hg）柱高度，約相當于 105Pa。單位 :mm水銀（ Hg）柱高度。 垂直方向，同一地點 ,不同高度上氣溫不同 ,在對流層內 ,一般每升高 100M,氣溫降低 ℃ 。 ?大氣與地表直接接觸 ：由于熱傳導 、 對流而升溫這更是大氣增溫的主要原因 。 Company Logo 通用水量平衡方程 （ 1） 水文學 （ 水文地質學 ） 研究的基本原理 質量守恒定律和能量守恒定律為基本原理 （ 2）通用水量平衡方程： 區(qū)域 —時段 —各要素 I = O + (W1 W2) = O + △ W 其中， I ：時段內輸入?yún)^(qū)域的各種水量之和 O ：時段內輸出區(qū)域的各種水量之和 △ W =W1 W2： 區(qū)域內時段始末的儲水量 不同區(qū)域、不同研究對象可以寫出具體的水量平衡方程式 （ 在 地下水均衡中介紹 ） 水量平衡 Water balance Company Logo 水文循環(huán)的作用： 通過循環(huán) — 水的質量得以凈化 、 水的數(shù)量得以再生 水資源不斷更新與再生 ， 可以保證在其再生速度水平上的永續(xù)利用 ── 也是可持續(xù)發(fā)展保證 水文循環(huán)的作用 Company Logo 對水文循環(huán)有顯著影響的氣象 、 水文因素主要有 :氣溫 、氣壓 、 濕度 、 降水 、 蒸發(fā) 、 徑流 。 ? 下滲 下滲是指降落到地面上的雨水從地表滲入土壤內的運動過程。 ? 水氣輸送 水汽輸送，是指大氣中的水汽由氣流攜帶著從一個地區(qū)上空輸送到另一個地區(qū)的過程。第一章 地球上的水及其循環(huán) 主講教師：王 濤 Fundamentals of Hydrogeoloy 水文地質學基礎 Company Logo （ 1） 定義 指發(fā)生于大氣水 、 地表水和地殼巖石空隙中地下水之間的水循環(huán) 。 – 水文循環(huán)示意圖 ——環(huán)節(jié)或要素 （ 2）水文循環(huán)的劃分 – 循環(huán)路徑不同： 大循環(huán)（海 陸）與小循環(huán)（海 海，陸 陸） – 時空尺度不同： 全球水文循環(huán)，流域水文循環(huán)，水 土 生系統(tǒng)水文循環(huán) 水文循環(huán) Hydrologiccycle 水文循環(huán) 環(huán)節(jié) ? 蒸發(fā) 蒸發(fā)是水分通過熱能交換從固態(tài)或液態(tài)轉換為氣態(tài)的過程，是水分從地球地面和水體進入大氣的過程。 ? 凝結降水 降水是水汽在 大氣層 中微小顆粒周圍進行凝結，形成雨滴，再降落到地面的過程。 ? 徑流 徑流又稱為河川徑流，亦即地表徑流和地下徑流、壤中流之和。 氣溫 （ 1） 氣溫產(chǎn)生的原因 ? 大氣直接吸收太陽輻射熱 ： 僅占太陽輻射熱的 15%； ?大氣吸收地表輻射能量 ： 43%的太陽輻射到達地面 ， 地表接受太陽輻射增溫后 、 再向大氣輻射能量 ， 此部分能量絕大部分為大氣吸收而增溫 。 影響水文循環(huán)的氣象、水文因素 Company Logo 氣溫 （ 2） 氣溫的時空變化 ? 時間上的變化 : 晝夜變化、季節(jié)變化和多年變化； ? 空間上的變化 : 水平方向和垂直方向 水平方向，同一高度上，從赤道向兩極由高到低 。 影響水文循環(huán)的氣象、水文因素 Company Logo 氣壓 （ 1） 概念 指大氣的質量施加在地表或地表上的物體之上時而產(chǎn)生的壓力。 在標準狀態(tài)下 ,(即氣溫為 0℃ ,緯度 45176。 （ 2）氣壓的空間變化特征 ? 垂向上的變化 :隨高度增加 ,氣壓下降。 影響水文循環(huán)的氣象、水文因素 Company Logo 濕度 （ 1） 概念 指大氣中的水汽含量 。 （ 2）濕度的分類 絕對濕度和相對濕度 ? 絕對濕度： 指某一地區(qū)在某時刻空氣中的水汽含量。 ? 采用重量單位表示 時 ,單位為 g/cm3, 常用代號 m； ? 采用壓力單位表示 時 ,單位為 mmHg，常用代號 e。 影響水文循環(huán)的氣象、水文因素 Company Logo 濕度 （ 2） 濕度的分類 ? 相對濕度： 指絕對濕度與飽和水汽含量之比，常用代號 r。 ? 飽和水汽含量： 指某一溫度條件下，空氣中可以容納的最大水汽數(shù)量。 ? 相對濕度與溫度間關系： 假設絕對濕度不變的前提下： 溫度增加，飽和水汽含量增加，則相對濕度降低； 溫度下降，飽和水汽含量降低，則相對濕度增加。 影響水文循環(huán)的氣象、水文因素 %100%100 ???? MmrEer 或Company Logo 蒸發(fā) （ 1） 概念 指常溫下 ， 水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)進入大氣的過程 。 ? 通常用水面蒸發(fā)量的大小表示一個地區(qū)的蒸發(fā)強度。 ? 氣象部門提供的蒸發(fā)量只反映一個地區(qū)蒸發(fā)的相對強度，而不能代表一個地區(qū)的實際蒸發(fā)水量，因為一個地區(qū)不全是水面，且用小直徑蒸發(fā)皿測得的蒸發(fā)量比實際水面蒸發(fā)量又偏大許多。 飽和差： 飽和水汽含量與絕對濕度之差。 ? 風速 是影響蒸發(fā)的另一重要因素，風將水面上蒸發(fā)出的水汽帶走，從而可以大大加快蒸發(fā)的速度與強度。 ? 降水的形式 有：雨、雪、冰、霜等。 ? 降水量 數(shù)據(jù)是一個實際量，在計算含水層的降水入滲補給量時，經(jīng)常使用。 Company Logo 徑流 （ 1） 有關概念 ? 徑流： 指降落于地面的降水在重力作用下，沿地表或地下流動的水流 ， 分為 地表徑流與地下徑流 。 ? 流域： 指一個水系的全部集水區(qū)域，流域范圍內的降水通過各級支流匯注于干流。 地表水系、流域和 分水嶺同樣可用于地下水。V 式中： F：斷面面積 V：斷面的平均流速 ? 徑流總量（ W）： 某時段 T內，通過河流某一斷面的總水量，單位為 m3 W=QKm2 式中： F：流域面積（ Km2） Q：流量（ m3/s） ? 徑流深度（ Y） ： 計算時段內的總徑流量均勻分布在測站以上整個流域面積上所得到的平均水層厚度，單位： mm 式中： W：計算時段內的徑流總量（ m3） F：測站以上的整個流域面積（ Km2） 影響水文循環(huán)的氣象、水文因素 310??FQM310 ???FWYCompany Logo 徑流 （ 2） 徑流要素 （ 主要針對地表徑流 ， 但對地下徑流也可以適用 ） ? 徑流系數(shù)（ ） ： 同一時間段內流域面積上的徑流深度 Y（ mm）與降水量 X（ mm）的比值。 影響水文循環(huán)的氣象、水文因素 ?%1 0 0?? XY??第二章 地下水的賦存規(guī)律 主講教師：王 濤 Fundamentals of Hydrogeoloy 水文地質學基礎 巖石中的空隙 ? 巖石 —— 水文地質學中指堅硬的巖石及松散的土層 ? 空隙 —— 巖 、 土中各種類型的空洞的總稱 空隙 — 是地下水賦存場所 （ places） 和運移通道（ conduits） 空隙類型 孔隙 （ pore） 松散土層 （ unconsolidated soil） 裂隙 （ fissure） 堅硬巖石 （ hard rock） 溶穴 （ cavity） 可溶巖石 （ dissoluble rock） 下面討論描述空隙特征的有關概念 ， 參數(shù) （ 指標 ） 和分析方法 。 孔隙的描述有 ：孔隙的大小 ， 多少 ， 形狀 ， 連通與分布 砂礫石孔隙大小及其影響因素 ? 孔隙大小與顆粒大小關系 ？ 試樣 a— 礫石樣品 ， b— 砂土樣品 ， c— 砂礫混合樣品 提問：試樣 a與 b構成的孔隙哪種大 ？ 哪種小 ？ ? 孔隙大小與顆粒排列關系 —— 立方體 、 四面體 孔隙大小特征的描述：孔喉 d=（ 立方體 ） 孔喉 d= （ 六面體 ） (上述為：理想的等粒球排列 ） 孔喉和孔腹 ？ ? 總結： 砂礫石孔隙大小主要取決于顆粒大小與排列情況 孔隙 Company Logo a— 礫石 (模型 ) b— 砂土樣品 c— 砂礫混合樣品 孔隙與粒徑關系 Company Logo 立方體排列與四面體排列 D d D d 立方體排列 四面體排列 d′ Company Logo 孔隙 砂礫石的孔隙度 （ porosity） 及其影響因素 孔隙度是描述松散巖石中孔隙多少的指標 ? 定義 ：指某一體積巖石 （ 包括顆粒骨架與空隙在內 ） 中孔隙體積所占的比例 。 b. 與分選程度有關 —— 下面試樣哪個孔隙度大 ？ 哪個小 ？ 試樣： ① 礫石 ② 砂石 ③ 混合樣 %100??TnVVnCompany Logo 不同顆粒大小的試樣 ——孔隙度？ ? 三種顆粒直徑不同的等粒巖石，排列方式相同時，孔隙度完全相同。 ? 總結 ? 影響砂礫石孔隙度大小的主要因素是 顆粒的分選程度及排列情況 。 ? 顆粒形狀愈不規(guī)則 ， 孔隙度愈大 。 Company Logo ? 自然界中松散巖石的孔隙度與上述討論的還有些不同 P17表 21 表 21 松散巖石孔隙度參考數(shù)值 ? 矛盾之一：與粒徑的關系不是愈大則愈大 ？ ? 矛盾之二：孔隙度超過 最疏松排列的 %— 達到 70% 巖石名稱 礫石 砂 粉砂 粘土孔隙度 2 5 4 0 % 2 5 5 0 % 3 5 5 0 % 4 0 7 0 % 孔隙 Company Logo 粘性土的孔隙與孔隙度 ? 粘土顆粒 ? 粘性土是指土體顆粒 ＜ 的直徑 ? “ 粘性土由于顆粒細小 ， 比表面積大 ， 連結力強 ? 粘粒在懸浮 推移 互相接觸時 ， 就會連結起來 形成 粘粒團 ” ? 細小粘粒集合 （ 團 ） 構成 （ 稱為 ） 顆粒集合體 。 孔隙度可以超過最大理論孔隙度 ？ 粘性土如同海綿、峰窩或絮狀結構 ? 結構孔隙 ——集合體與集合體、粘粒與粘粒之間 ? 次生孔隙 ——蟲孔 、 根系孔 、 裂隙裂痕等