地表水文学

地表水文学研究地表水体的流动和储存，特别是河流和渠道中的水体，包括水流的产生、路径、测量以及极端洪水的特征。

Definition

地表水文学是水文学的一个分支，主要研究地球表面水体的发生、运动、测量和统计，特别是河流和渠道中的水流及其携带的洪水和泥沙负荷。

Scope

该领域涵盖明渠水流及其水力学、暴雨径流过程线和河流的水流状况、洪水的统计和物理特征，以及塑造河道的泥沙输移。它主要关注水一旦集中在河道和地表后的情况，而坡面径流的产生则在流域和径流过程下进行研究，地下水流则在地下水学下进行研究。

Sub-topics

• 洪水水文学
• 河流泥沙输移
• 河流流量与河道水力学
• 水文过程线与径流状况

Core questions

• 水流是如何产生、通过河道输送和测量的？
• 径流过程线的形状揭示了流域对降雨的何种响应？
• 如何估算洪水的大小及其发生的概率，以用于设计和风险评估？
• 流动的河流如何夹带和输送泥沙并塑造其河道？

Key concepts

• 水流和流量
• 明渠水力学
• 暴雨径流过程线
• 流量历时和水流状况
• 洪水频率和重现期
• 泥沙输移和水力几何学

Key theories

明渠水流和水力几何学

河道中的水流由明渠水力学描述，经验水力几何学将宽度、深度和流速与流量联系起来，系统地描述了河道如何适应其所承载的水量。

洪水频率分析

通过将概率分布拟合到年最大流量来统计描述洪水大小，从而得出洪水分位数和重现期，这些是工程设计和洪泛区管理的基础。

Clinical relevance

地表水文学是水坝、桥梁、涵洞和洪泛区法规设计、水库和供水系统运行、洪水预报和预警以及河流航运、生态和水质管理的基础。

History

系统性的水流测量和河流评级在19世纪和20世纪随着明渠水力学的发展而发展；20世纪中期，出现了单位线、洪水频率统计分析以及利奥波德及其同事的定量地貌学，这些研究将河道形态与水流联系起来。

Key figures

• Luna B. Leopold
• Ven Te Chow
• David R. Maidment

Seminal works

• dingman2015
• chow1988
• leopold1953

Frequently asked questions

河流流量是如何实际测量的？

流量通常通过测量横截面的水流速度并乘以面积来确定，然后通过水位-流量关系曲线将其与连续记录的水位相关联，以便仅根据水位估算流量。

“百年一遇的洪水”是什么意思？

它是指在任何给定年份，其发生或超出的概率估计为百分之一的洪水大小，来源于洪水频率分析；它是一个概率陈述，而不是保证此类洪水每世纪只发生一次。