第一章绪论

水多造成洪灾，水少导致旱灾。水文学主要研究水的运动变化规律，实现“水旱从人、不知饥馑”。掌握了水文学知识，我们就知道三峡水利枢纽工程的坝顶高程为什么是185米，南水北调水利工程中线调水量为什么是130亿方，有望成为举世闻名的涉水工程的参与者。

●1.1水文学原理课程介绍

水文学原理作为专业基础课程，是后续专业课程的理论基础与支撑。同学们可以知道在《水文学原理》课程中将要学什么、为什么学、怎么学等一系列问题，为学好该课程做准备。

●1.2水文现象、水文学及其研究方法

水文学是伴随着人类不断认识、深化研究降水、蒸发、下渗、径流等自然现象(水文学上称作水文现象)的变化特征和规律而诞生的。本节中，主要学习水体、水文现象、水文学等基本概念，水文现象的基本特性以及对应的研究方法3个方面。

第二章水文循环与水量平衡

《吕氏春秋·圜道》记载：“云气西行，云云然，冬夏不辍；水泉东流，日夜不休。上不竭，下不满？ ”我们不仅要学习古人关于水文循环的猜想，还要厘清水文循环概念、过程、作用等，掌握水量平衡原理，具备定量计算水文要素的能力。

●2.1自然界的水文循环

地球上各种水体中的水在太阳辐射、地心引力作用下，通过蒸发、水汽输送、降水、下渗、地面和地下径流，发生着周而复始的运动和变化，就是水文循环。本节中，主要学习水文循环的过程、环节、分类、原因、作用等，认识水的运动变化特性。

●2.2地球上的水与水量平衡

全球水量总体上处于动态平衡，而水量平衡研究是水文、水资源学科的重大基础课题，也是解决一系列实际水问题的手段和方法。本节中，主要学习水量平衡的原理与方程，全球水量平衡方程，流域，尤其是闭合流域的水量平衡方程3个方面。

第三章河流与流域

河流与流域是降雨径流形成过程的发生场和分配场。不同河流与流域具有不同的径流特性；我国南方河流与北方河流的洪、涝、灾等水情基本不同。认识河流和流域是学习流域产汇流过程的基础。

●3.1河流与水系

河流是地形和气候共同作用下的产物。俗语说，三十年河东三十年河西。河流与水系的特征与河川径流，尤其是河网汇流有着直接联系。本节中，主要学习河流与水系的特征及其与径流的关系。

●3.2流域

“天上下雨地上流”，降水中的一部分从地面、地下汇集到河网，流出流域。本节中，主要学习流域的形状特征、地形特征和自然地理特征及其与径流的关系。

第四章降水

“好雨知时节，当春乃发生”。降水是流域水资源的来源，也是最常见的自然现象。由实测降雨资料分析流域的次降雨过程及其时空分布特点，是流域产汇流过程定性分析和定量计算的开端。

●4.1降水及其要素的表示方法

一场降雨如何表示？本节中，主要学习降水的5个要素，降水过程的时空表示方法，点降水资料整理分析方法3个方面。

●4.2降水资料的合理性

降水资料是实测的。由仪器观测所得的降水资料具有误差，误差的大小与测站位置、仪器设备、观测方法等有关。为确保降水资料的准确、可靠，满足一致性要求，需要开展合理性分析。本节中，主要学习降水资料的合理性分析方法，降水资料的检验与订正2个方面。

●4.3流域平均降水量的计算

一场降雨在流域上的空间分布是不均匀的，有暴雨中心，也有暴雨边缘。在水文预报、降水资源评价、流域产汇流计算等工作中，需要将实测的点降水量转换为流域面降水量。本节中，主要学习4种计算流域面降水量的方法，为流域产汇流计算提供条件。

第五章土壤水与下渗

一场降雨量分配为下渗水与地面径流量的比例主要由土壤湿润程度和土壤特性决定。了解土壤特性、土壤水与下渗之间的联系，为次降雨过程的下渗过程分析与计算提供基础。

●5.1土壤水分的存在形式

土壤水是陆地植物赖以生存的源泉。在分子力、毛管力与重力作用下，土壤中的水分数量、形式、特点等不同，与水文循环过程的下渗与蒸发环节有密切联系。本节中，主要学习土壤水类型、土壤水的定量表示、土壤水分常数及其与蒸发和下渗的关系。

●5.2土壤水运动的控制方程

水是运动的，土壤水也是运动的。土壤水的运动规律和基本运动方程是定量分析土壤水变化的基本原理。本节中，主要学习饱和与非饱和土壤水运动的达西公式和描述一维、均质、非饱和与饱和土壤水分运动的控制方程，为由理论途径推求下渗公式提供基础。

●5.3下渗的物理过程

降雨下渗是土壤水的最主要补给来源。下渗水的多少决定土壤水和地表以下重力水的大小。本节中，主要学习下渗的基本概念，下渗的物理过程、雨强与下渗的关系和下渗的影响因素4个方面。

●5.4由理论途径推求下渗公式

下渗能力随时间的变化过程可以用数学方程描述。本节中，主要学习由非饱和理论和饱和理论两种途径推求下渗过程的数学方程，认识下渗的物理机制、基本规律以及主要影响因素。

●5.5由实验途径推求下渗公式

由实验途径推求的经验下渗公式，具有适用范围广，方便灵活等优点。本节中，主要学习5种经验下渗公式的特点和适用条件，为后续流域产流过程中的下渗过程计算提供依据。

第六章蒸散发

蒸散发是自然界常见的水文现象。多年平均情况下，黄河流域的降水量有81%通过蒸散发返回大气，所以水资源较短缺；一颗大树，吸收的水分约有98%通过散发返回大气。合理估算蒸散发量是流域水量平衡计算与流域产流计算的前提。

●6.1水面蒸发与土壤蒸发

具有水分子的物体表面就是蒸发面。流域内的蒸发面主要有水面、土壤和植物。不同蒸发面的蒸发特性不同，蒸发规律也不同。本节中，主要学习蒸发的基本概念，水面蒸发、土壤蒸发的物理过程、估算方法与影响因素。

●6.2植物散发与流域蒸散发

水面蒸发、土壤蒸发与植物散发的总和就是流域蒸散发。流域蒸散发包含多种蒸发面，蒸发规律比较复杂。本节中，主要学习植物散发概念，流域蒸散发规律和估算方法，学会计算一场降雨过程中的流域蒸散发过程。

第七章径流

径流是人类生产、生活、生态用水的主要来源，也是连接陆地水和海洋水的桥梁。径流来源于降水，降雨过程转化为流域出口断面的流量过程，简称为降雨径流形成过程，也叫流域产汇流过程。

●7.1径流形成过程

一场降雨过程，经过流域蓄渗、坡面汇流、河网汇流等，最终转化为流域出口断面的流量过程。本节中，主要学习描述降雨径流形成过程，净雨与径流的关系，降雨过程与流量过程的异同3方面。

●7.2枯水及消退规律

枯水流量制约着城市的发展规模、灌溉面积、通航容量和时间，也是决定水电站出力的重要因素。本节中，主要学习枯水的消退规律，枯水消退系数，流域标准退水曲线以及枯水的主要影响因素4方面。

●7.3径流量的分割与计算

实测的流域出口断面流量过程，不仅径流成分复杂，而且还是由多次降雨形成的径流组合而成。本节中，主要学习流量过程的组成，流量过程的分割，地面与地下径流成分的划分，次洪径流量与径流深的计算4个方面，为流域降雨-径流关系建立、单位线分析和坡地汇流计算提供基础数据。

第八章流域产流

流域上的一次降雨过程，扣除植物截留、填洼、下渗、蒸散发等损失过程后，能够在重力作用下汇入河网、流出流域的那部分降雨过程，称为净雨过程或产流过程。流域产流就是分析流域蓄渗过程的物理机制，概化出流域产流过程的计算方法，进而计算得到次降雨的产流过程。

●8.1包气带的水文特性

包气带是径流形成和输送的重要场所。包气带的特征及其水分动态决定产流的过程和量的大小。本节中，主要学习包气带的水分分布特征、水分动态及其在产流中的作用3个方面。

●8.2产流机制

产流机制就是水分在沿土层剖面垂向运行过程中，在一定的供水和下渗条件下，各种径流成分的产生原理和过程。在学习传统的霍顿产流观念基础上，了解霍顿产流观念不能解释的4个实际水文现象。

●8.3产流模式

由于产流界面的复杂、下垫面空间分布不均、降雨时空差异等，即使是小到穿过包气带的一条垂线上，都可能在从上至下的不同界面上同时出现多种径流成分，这就是产流模式。随空间研究尺度不同，各种径流成分的可能组合不同。根据研究对象尺度不同，分为单点产流模式、单元流域产流模式和流域产流模式3种，分别学习。

●8.4产流计算

在已知流域产流模式、次降雨过程、降雨开始时刻流域的蓄水量基础上，即可根据相应的产流计算方法计算出流域的产流过程。本节中主要学习蓄满产流模式的蓄满产流模型法和超渗产流模式的下渗曲线法、图解法和初损后损法的产流过程。

第九章流域汇流

流域汇流是指在流域坡面上形成的净雨过程，沿着各自的路径在重力作用下汇入附近河网，最后流出流域的整个过程。通过学习流域汇流理论理解流域出口断面流量组成和汇流计算方法。

●9.1流域汇流计算基础（一）

流域坡面上不同点的净雨水质点的汇流时间不同。汇流时间的长短取决于与出口断面的路径、距离，该路径的坡度、植被等水力特性。本节中，主要学习流域汇流过程，与汇流时间有关的基本概念，如流域汇流时间、流域滞时等2个方面。

●9.2流域汇流计算基础（二）

流域汇流理论在于揭示洪水过程平移和坦化变形的机理，汇流计算旨在模拟洪水变形特征。可以从流域的调蓄作用和汇流时间概念两个角度解释洪水过程的平移和坦化现象。本节中，主要学习流域的调蓄作用、流域的蓄泄关系和流域汇流的面积-时间曲线3个方面。

●9.3地面径流汇流计算——经验单位线法

将流域对地面净雨的调蓄作用近似为流域汇流系统，采用忽略物理成因机理的黑箱子分析方法求解，提出了比较典型的经验单位线法、瞬时单位线法。本节中，主要学习经验单位线法的概念、假定和应用3个方面。

●9.4地面径流汇流计算——瞬时单位线法

将流域对地面净雨的调蓄作用近似为流域汇流系统，采用忽略物理成因机理的黑箱子分析方法求解，提出了比较典型的经验单位线法、瞬时单位线法。本节中，主要学习瞬时单位线法的概念，瞬时单位线（公式）推导和参数确定3个方面。

●9.5流域地下径流汇流计算

地下径流过程在次洪流量过程中占有一定比重，不可忽略。本节中，主要学习地下线性水库演算法和概化三角形法计算地下径流过程及其异同，流域出口断面流量过程的叠加2个方面。