地表水资源的形成.ppt

第三章地表水资源的形成 地表水 指河川径流 冰川 湖泊 沼泽等水体的总称 水资源的收支项 收入项 降水 决定一定地域水资源的丰富程度 支出项 蒸发和径流 第一节降水 径流和蒸发 决定区域水资源状态的三要素 降水 径流和蒸发 一 降水我国降水的主要表现为时空分布的极端不均匀性 表示降水量的年际变化程度的参数 年降水量的极值比Ka年降水量的变差系数Cv 1 年降水量的极值比Ka表示降水量的年际变化程度的参数 定义 Ka 说明 Ka值大 表明降水量年际变化大 Ka值小 说明降水量年际变化小 降水量年际之间均匀 北方Ka 南方Ka 2 年降水量变差系数Cv变差系数 数理统计中用均方差与均值之比作为衡量系列数据相对离散程度的参数 称变差系数Cv 又称离差系数或离势系数 无量纲 年降水量变差系数Cv是表示降水量的年际变化程度的参数 均方差 变差系数Cv v大 年降水量的年际变化越大 反之越小 北方 南方 西北高达 7 二 径流 河川径流的补给 雨水补给 指降水以雨水形式降落 产生径流流入江河 地下水补给 指降水一部分渗入地下经过地下水的调节作用后 再对河川径流的补给 冰川 融雪水补给 指大气降水以固态形式降落到地表由温升融化后补给河道的过程 径流区域分布受年降水量时空分布变动的影响 以及地形及地质条件的综合影响 年径流量的区域分布既有地域性的变化 又有局部的变化 由东南向西北年径流深度递减 3 径流量的动态变化1 参数 年径流量的多年变化一般用年径流量的变差系数Cv值表示 2 影响年径流量的多年变化的因素 年降水量多年变化 径流补给类型及流域内地貌 地质和植被等条件的综合影响 3 变化趋势 降水补给的河流Cv 冰川 融雪和降水混合补给的河流Cv 地下水补给的河流Cv 4 年径流量的季节变化主要取决于河川径流补给来源的性质和变化规律 三 蒸发 水面蒸发 主要反映当地的大气蒸发能力 受气温 湿度 日照 辐射 风速等影响 陆面蒸发 主要指某一地区或流域内河流 湖泊 塘坎 沼泽等水体蒸发 土壤蒸发以及植物蒸腾量的总和 受蒸发能力和降水条件制约 1 蒸发 湿润而又高温地区陆面蒸发量一般较大 干旱地区 由于总降水有限 没有足够的水分可供蒸发 陆面蒸发量小 湿润地区陆面蒸发近似等于水面蒸发 干旱地区陆面蒸发远小于水面蒸发 陆面蒸发量由东南向西北递减 第二节河流概况一 水系及流域1 水系水系 由干流 支流和流域内的湖泊 沼泽彼此连接组成的一个庞大系统 以干流或注入的湖泊 海洋命名 如长江水系 洞庭湖水系 干流 一个水系里 长度或水量最大的河流 支流 一级支流 二级支流等等 水系的形态 根据干支流的分布和组合情况分为 扇形 羽毛形 平行状 混合形等形态 水系的形态对河流的水情有重要影响 2 流域 分水线和流域A 分水线 当地形向两侧倾斜 使两水分别汇入两条不同的河流中去 这一地形上的脊线起着分水的作用 称为分水线或分水岭 分水线是相邻两流域的分界线 流域的分水线是流域的周界 流域的地面分水线是地面集水区的周界 流域的地下分水线是地下集水区的周界 很难对其准确定 如图3 1 由于水文地质条件和地貌特征的影响 地面和地下分水线可能不一致 如上图 B 流域 流域 指汇集地面 地下径流的区域 是相对河流的某一断面而言的 闭合流域 当流域的地面 地下分水线重合 河流下切比较深 流域面积上降水产生的地面 地下径流能够全部经过出口断面排出 这种流域称闭合流域 大中型都是 非闭合流域 因地面 地下分水岭不一致 或者因河流下切过浅 出口断面流出的径流量与流域的地面集水区上降水产生的径流量具有较大差异时 这种流域称非闭合流域 如小流域 岩溶地区的流域都属此类型 流域的自然地理特征 流域的地理位置 用流域所处的经纬度范围来表示 反映流域气候和地理环境的特性 流域的气候条件 包括降水 蒸发 温度 湿度和风等 径流取决于降水 降水与气象因素有关 土壤 岩性和地质构造 影响入渗及地下水的补给 因而也影响到径流的变化 植被 增加植被能减缓地面径流 增加入渗和地下水的径流量 森林覆盖率加大可使年雨量有所增加 同时也增加了流域蒸发量 流域地形特征 主要对流域内降水和径流量变化的影响 秦岭以南雨水流入长江 秦岭以北雨水流入黄河 二 河流的组成1 河流分段 河源 指河流的发源处 可以是溪涧 泉水 湖泊或沼泽等 上游段 直接连接河流 特点 落差大 水流急 下切和侵蚀作用强 多急流险滩和瀑布 中游段 特点 坡降变缓 下切力减弱 旁蚀力加强 河道有弯曲 两岸有滩地 河床较稳定 下游段 特点 坡降平缓 流速较小 常有浅滩 沙洲 淤积作用较显著 河口 是河流的终点 即河流注入海洋 湖泊或其他河流的地方 有些河流最终消失在沙漠之中 无明显河口 这种河流称瞎尾河 2 河流组成主要从平面 纵断面和横断面反映 平面见图3 2 3 3 组成 由弯段 直段及弯段部分的凹岸和凸岸组成 河道的深水线 将任一河段划分为无数与流向正交的断面 再将每个断面中的最深点连成一线 该线的水平投影称河道的深水线 主流线 将上述各横断面上的最大流速连成一线 该线的水平投影称主流线 一般情况下 深水线和主流线的位置大致重合 在弯曲处 深水线总是靠近弯段的凹岸 纵断面 指沿河流深水线的断面 如图3 4 可以反映出河床坡降和水面坡降在纵向变化特征 在通过同样的流量时 因为弯段的断面较大 所以水面坡降较缓 直线段断面较小 因此坡降较陡 洪水流量大 沿着弯断的深水线流速极大 此时直线段的流速反而不如弯段深水线内的流速大 所以弯段深水线处 断面1 3 5 的泥沙被冲刷 淤积在直线段上 枯水期流量小 水位降低时 河流的含沙量也少 但直线段断面面积减小 因而与弯段比起来坡降较陡 流速较大 所以枯水期直线段河底泥沙又被冲刷 回淤到弯段内 弯段的深水线处总是比直线段内的水深 弯段称深槽 直线段称浅槽 图3 5 第三节河川径流河川径流 指降落到地面上的降水 由地面和地下流入河川 途径某一指定断面的水量 称河川径流 此断面一般为水文站 取水构筑物所在的断面等 也称 出口断面 其中来自地面部分的称为地面径流 来自地下部分的称地下径流 地下水 水流中挟带的泥沙则称为固体径流 河川径流 除意为河流的径流量外 还具有更加广泛的意义 即有关河流中水流所有现象的综合概念也称 河川径流 径流随时间的变化过程 称为径流过程 一 径流的表示方法表示径流的特征值主要有1 流量Q 指单位时间内通过河流过水断面的水量 以m3 s为单位 流量有瞬时流量 日平均流量 月平均流量 年平均流量和多年平均流量之分 流量过程线 由实测各时刻流量可绘出流量随时间的变化过程线 Q t 2 径流总量W 在一定时段内通过河流水断面的总水量 以m3计 由于它是一个相当大的数字 实际常用亿 108 米3或公里3 109米3 表示 3 径流模数M 单位流域面积F 公里2 上平均产生的流量Q m3 s 叫径流模数 以m3 s km2计 4 径流深Rt 是设想将计算时段径流总量平铺在整个流域面积上所得的水深 单位 mm 即 Wt 径流总量m t 时段s 平均流量m3 sF 流域面积km2 Rt某时段的径流深度mm 5 径流系数 为某时段内的径流深度与同一时段内降水量之比 以小数或百分数计 即 6各特征值之间的关系 二 径流的形成过程 河流径流形成的过程 指自降水起到河水流出出口断面上的整个过程 如图3 10 影响径流的形成过程的因素 大气降水的多样性和流域自然条件的复杂性以降水补给的河流为例径流的形成过程分为四个阶段 降水阶段 蓄渗阶段 坡面漫流阶段 河槽集流阶段 三 影响河流径流的主要因素1 降水和蒸发 这是影响河流径流的最重要因素 它直接控制着径流量和损失量的大小 降水时间长 径流大 相对降水强度同等情况 降水强度大 径流大 反之小 径流过程缓慢 在流域下游降水时 径流的涨落变化较快 且洪峰时间短 洪峰量大 若在上游流域集中降水时 正好反之 蒸发强度大的地区 降水前土壤水分已全部蒸发 降水后有大量水分 消耗于下渗 2 地形 地面高程 坡度 切割程度 地形越陡 切割越深 坡面漫流和河槽汇流的水流速度越大 地表径流损失小 山区河流的径流变化比平原区河流强烈 高程增加 水蒸汽增加 降水量越大 气温下降 蒸发量减少 地表径流增大 在气流中含水蒸气较少的地区不成立 3 地质地质因素包括土壤性质 岩石的分布以及地质构造等 主要直接或间接控制着降水的下渗量 流域的冲刷以及地下水对流的补给量等 因而在一定程度上也影响着河流径流量和泥沙情势 4 植被 影响形成径流的多少 径流的过程等5 流域的几何形态主要指流域的形状和面积 流域形状不仅影响径流量的大小 而且还影响径流的过程 大流域的径流变化比小流域的变化平缓 流域的温度 湿度 及人类的活动等都影响着径流的形成和径流的变化过程 第四节河流补给类型及分类一 河流补给类型1 雨水补给型 特点 河流径流量的变化过程随着降雨而变 雨季河水量大 水位上涨 含泥