水利概論

前言

“水利概論”是在制定水利學(xué)科專業(yè)規(guī)范時(shí)新列入的一門核心課程，在此之前，一些學(xué)校的水利學(xué)科專業(yè)已開設(shè)了“水利工程概論”、“水利土木工程導(dǎo)論”一類的必修或選修課程。作出這個(gè)改變的主要想法是希望通過這樣一門不限于工程的概論性質(zhì)的課程，使得新入學(xué)的水利學(xué)科專業(yè)的學(xué)生對(duì)水利以及中國的水利事業(yè)有較全面的了解與較宏觀的認(rèn)識(shí)，從而使得他們對(duì)本專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容與要求有較具體的理解，進(jìn)而能較主動(dòng)地完成其四年的學(xué)業(yè)。本書為試圖嘗試實(shí)現(xiàn)這個(gè)改變而編寫。由于水利的學(xué)科內(nèi)含十分廣泛，如何取材成了編寫本書的第一個(gè)難題。目前，本書包括水文學(xué)與水資源、水環(huán)境與水生態(tài)、水利工程、水利經(jīng)濟(jì)與水利管理、水利科技與水文化共5篇。從這個(gè)安排，讀者可以體會(huì)到作者對(duì)當(dāng)代水利的“較全面”與“較宏觀”是如何理解的。除了內(nèi)容框架的確定，本書在編寫過程中還特別強(qiáng)調(diào)要努力做到：概念提出必須清晰明了，內(nèi)容闡述應(yīng)該選擇精當(dāng)，中國水情力求交待清楚，至于本書是否基本達(dá)到了這些要求，有待讀者檢驗(yàn)并提出寶貴意見。本書涉及水利學(xué)科中多個(gè)次級(jí)學(xué)科內(nèi)容，因此如何組織相關(guān)學(xué)科的教師共同完成編寫任務(wù)是編寫本書的第二個(gè)難題。好在參與本書編寫的各位教師既是本學(xué)科領(lǐng)域的專家，又十分重視此項(xiàng)任務(wù)，不僅及時(shí)完成了初稿，并根據(jù)本書特點(diǎn)多次修改書稿，又經(jīng)主編們統(tǒng)稿、定稿，終于全部完成。參加本書編寫的教師分別來自河海大學(xué)的各個(gè)學(xué)院，他們是水文水資源學(xué)院的劉新仁教授（第1篇第1章、第3章），任立良教授（第1篇第2章、第4章），鐘平安教授（第1篇第5章、第6章）；水利水電學(xué)院的嚴(yán)忠民教授（第2篇第7～第10章），沈長松教授（第3篇第11～第13章、第15章），張展羽教授（第3篇第14章）；公共管理學(xué)院的黃濤珍教授（第4篇第17章、第18章），尉天驕教授（第5篇第20章）；以及姜弘道教授（第4篇第16章、第18章第3節(jié)，第5篇第19章）。全書由劉新仁、嚴(yán)忠民、姜弘道三位教授分篇統(tǒng)稿，并由姜弘道教授全書定稿。盡管我們在統(tǒng)一全書風(fēng)格方面作了很多努力，但由于各篇內(nèi)容的差異仍難以做到渾然一體，希望通過教學(xué)實(shí)踐再加以修改完善。

內(nèi)容概要

本書內(nèi)容包括水文學(xué)與水資源、水環(huán)境與水生態(tài)、水利工程、水利經(jīng)濟(jì)與水利管、理、水利科技與水文化等5篇。《水利概論》為水利學(xué)科水文與水資源工程、水利水電工程、農(nóng)業(yè)水利工程等專業(yè)的通用教材，供各專業(yè)開設(shè)“水利概論？課程使用?！端耪摗愤€可供其他相關(guān)專業(yè)開設(shè)“水利概論”或“水利工程概論”課程使用，也可供社會(huì)上關(guān)心水利的人士了解水利使用。

書籍目錄

前言第1篇 水文學(xué)與水資源  第1章 地球上的水    1.1 地球——水的行星    1.2 水——不尋常的尋常物質(zhì)    1.3 水文循環(huán)與水量平衡    1.4 地球水圈在地球系統(tǒng)中的作用    1.5 水——寶貴的自然資源  第2章 大氣——陸地水分交換    2.1 大氣——陸地水文系統(tǒng)    2.2 降水    2.3 蒸發(fā)和散發(fā)  第3章 地表以下的水文系統(tǒng)    3.1 土壤和巖石中的水    3.2 土壤水特性    3.3 下滲和蒸發(fā)    3.4 地下水文動(dòng)態(tài)  第4章 流域水文    4.1 地表水水文系統(tǒng)    4.2 流域產(chǎn)流    4.3 流域匯流    4.4 河川徑流  第5章 水文分析與預(yù)測    5.1 水文要素概率分布    5.2 水文要素概率預(yù)測    5.3 水文要素實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)    5.4 水文模型  第6章 水資源評(píng)價(jià)與配置    6.1 水資源及其基本屬性    6.2 世界水資源與中國水資源    6.3 水資源調(diào)查評(píng)價(jià)    6.4 水資源配置和調(diào)度第2篇 水環(huán)境與水生態(tài)  第7章 環(huán)境與生態(tài)    7.1 環(huán)境與環(huán)境科學(xué)    7.2 生態(tài)與生態(tài)系統(tǒng)    7.3 人類面臨的環(huán)境與生態(tài)問題    7.4 環(huán)境管理及其實(shí)施  第8章 水環(huán)境問題與對(duì)策    8.1 水環(huán)境    8.2 中國水環(huán)境問題    8.3 水環(huán)境治理對(duì)策    8.4 水污染控制規(guī)劃與防治技術(shù)  第9章 水生態(tài)問題與對(duì)策    9.1 水生態(tài)系統(tǒng)    9.2 中國水生態(tài)問題    9.3 水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)對(duì)策  第10章 水利水電工程的生態(tài)效應(yīng)及補(bǔ)償途徑    10.1 水利水電工程的生態(tài)效應(yīng)    10.2 水利水電工程負(fù)面效應(yīng)的補(bǔ)償途徑    10.3 水利水電工程生態(tài)補(bǔ)償案例第3篇 水利工程  第11章 水利樞紐與水工建筑物    11.1 水利樞紐及其等別    11.2 水工建筑物及其級(jí)別    11.3 擋水建筑物    11.4 泄水建筑物    11.5 國內(nèi)外典型水利樞紐工程  第12章 防洪工程    12.1 洪水和洪水災(zāi)害    12.2 防洪工程措施    12.3 防洪非工程措施    12.4 防洪規(guī)劃    12.5 江河防汛與堤防搶險(xiǎn)  第13章 水力發(fā)電工程    13.1 能源的種類及中國的水能資源    13.2 水能利用原理及水電站開發(fā)方式    13.3 電能負(fù)荷與電力系統(tǒng)    13.4 水電站建筑物    13.5 水電站主要?jiǎng)恿υO(shè)備  第14章 灌溉排水和水土保持    14.1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與灌溉排水    14.2 灌溉制度和灌溉用水量    14.3 渠系引水及輸水    14.4 節(jié)水灌溉    14.5 排水標(biāo)準(zhǔn)和灌區(qū)排水    14.6 水土保持  第15章 水利工程建設(shè)    15.1 水利工程建設(shè)的程序    15.2 水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)    15.3 水利工程施工導(dǎo)截流工程    15.4 水利工程項(xiàng)目管理    15.5 征地移民第4篇 水利經(jīng)濟(jì)與水利管理  第16章 水利與可持續(xù)發(fā)展    16.1 水資源的可持續(xù)利用    16.2 水利現(xiàn)代化  第17章 水利經(jīng)濟(jì)    17.1 水利經(jīng)濟(jì)的內(nèi)容與特性    17.2 水利工程效益    17.3 水利建設(shè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)    17.4 水利經(jīng)濟(jì)的理論問題  第18章 水利管理    18.1 水行政管理與依法治水    18.2 水利工程管理、水資源管理與水務(wù)一體化管理    18.3 水資源需求管理    18.4 節(jié)水型社會(huì)建設(shè)第5篇 水利科技與水文化  第19章 水利科技及其人才培養(yǎng)    19.1 水利科技的學(xué)科范疇    19.2 當(dāng)代中國水利科技前沿    19.3 當(dāng)代中國水利科技成果    19.4 水利科技特點(diǎn)與發(fā)展趨勢    19.5 水利科技人才的培養(yǎng)  第20章 水文化    20.1 水文化概述    20.2 水文化的表層——物象文化    20.3 水文化的中層——行為文化    20.4 水文化的深層——精神文化    20.5 水文化與水利  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：單位時(shí)問從單位面積的水面上蒸發(fā)的水量稱水面蒸發(fā)率，以mm／d計(jì)。水面蒸發(fā)量可用儀器直接觀測確定，也可估算。中國采用的直接觀測水面蒸發(fā)的儀器有20cm直徑小型蒸發(fā)器，80cm直徑套盆式蒸發(fā)器。20世紀(jì)60年代初選用E一601型蒸發(fā)器為全國標(biāo)準(zhǔn)儀器。蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)站則采用20m。和100m。蒸發(fā)池和漂浮蒸發(fā)器。大水體的蒸發(fā)量的確定要用各種蒸發(fā)器測得的蒸發(fā)量乘以折算系數(shù)。折算系數(shù)隨蒸發(fā)器面積大小、季節(jié)和氣候區(qū)等不同而異。大水體蒸發(fā)量的間接估算可用水量平衡法，即根據(jù)降水、徑流和蓄水量等要素推求自然水體某一時(shí)段的水面蒸發(fā)量。這種方法精度受測量誤差的影響，應(yīng)用受到一定限制。另一種是熱量平衡法，是通過測算太陽短波輻射、大氣和水面長波輻射、進(jìn)出水體的熱量、對(duì)流的熱量和水體的儲(chǔ)熱量等來估算蒸發(fā)量。如有觀測資料，這個(gè)方法能估算到1h的時(shí)段蒸發(fā)量，但由于其中幾個(gè)必要的項(xiàng)目難估算，易產(chǎn)生誤差。經(jīng)驗(yàn)公式與半經(jīng)驗(yàn)公式法是根據(jù)蒸發(fā)的影響因素之間的關(guān)系推求水面蒸發(fā)量。2.土壤蒸發(fā)土壤蒸發(fā)指土壤中的水分通過上升和汽化從土壤表面進(jìn)入大氣的過程。土壤蒸發(fā)影響土壤含水量的變化，是水文循環(huán)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。土壤蒸發(fā)持續(xù)進(jìn)行的條件是：經(jīng)常有熱量到達(dá)土面，提供水分汽化所需的汽化熱；土面水汽壓高于大氣水汽壓；土面能持續(xù)得到土內(nèi)水分。根據(jù)各種形態(tài)水分的運(yùn)動(dòng)情況，土壤蒸發(fā)過程分三個(gè)階段：①毛細(xì)管運(yùn)行階段，當(dāng)土壤濕潤時(shí)，水充滿土壤孔隙，水分通過毛細(xì)管作用，不斷快速地向地表運(yùn)行，水分在地表汽化、擴(kuò)散，土壤水分蒸發(fā)強(qiáng)烈。②薄膜運(yùn)行階段，當(dāng)蒸發(fā)耗水使土壤含水量降低，小于毛細(xì)管水?dāng)嗔押繒r(shí)，毛細(xì)管水?dāng)嚅_，毛細(xì)管傳導(dǎo)作用停止，土壤水分則以薄膜水形式，由水膜厚的地方向水膜薄的地方運(yùn)動(dòng)。由于這種運(yùn)動(dòng)緩慢，土壤蒸發(fā)明顯減弱。此時(shí)，蒸發(fā)不僅在地表進(jìn)行，土壤內(nèi)部水分也可汽化，并經(jīng)土壤孔隙向大氣擴(kuò)散。③擴(kuò)散運(yùn)行階段，當(dāng)土壤含水量降低，接近凋萎系數(shù)時(shí)，土壤水分由底層向土面的薄膜運(yùn)動(dòng)已基本停止，地表土壤內(nèi)只有氣態(tài)水進(jìn)行擴(kuò)散，蒸發(fā)率甚小。此時(shí)地表干土層很厚，水分不能滿足作物需要。此外，也有根據(jù)土壤蒸發(fā)率變化情況，把土壤蒸發(fā)過程分為：①大氣蒸發(fā)力控制階段（即蒸發(fā)率不變）；②土壤導(dǎo)水率控制階段（即蒸發(fā)率降低）；③擴(kuò)散控制階段（即干土層的蒸發(fā)由水汽擴(kuò)散控制）。單位時(shí)間從單位面積土壤上蒸發(fā)的水量稱土壤蒸發(fā)率，以mm／d計(jì)。測定方法有：①實(shí)測法（器測法），常用土壤蒸發(fā)器根據(jù)水量平衡原理確定土壤蒸發(fā)。這種方法適用于點(diǎn)上，而在大面積上因植被和土壤類型復(fù)雜，難于分清土壤蒸發(fā)與植物散發(fā)，所以器測法極少應(yīng)用。②數(shù)學(xué)模型法，模型可由熱量平衡原理建立。平衡方程由凈輻射通量、土壤吸收熱通量、感熱通量和蒸發(fā)熱通量組成。通過計(jì)算可得土壤蒸發(fā)率。此外，也有根據(jù)土壤水運(yùn)動(dòng)理論，考慮等溫或非等溫條件推出的數(shù)學(xué)模型、經(jīng)驗(yàn)公式或圖解曲線法等推求土壤蒸發(fā)量。

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