2工程水文-第二章-径流形成

第二章径流形成,水文循环河流、流域降水下渗蒸散发径流,1水文循环,水量平衡,一区域一时段I-O=S全球、某时段大陆Pc-R-Ec=Sc海洋Po+R-Eo=So全球、多年平均大陆海洋则即,流域水量平衡,P+EI+RSI+RGI+S1=EO+RSO+RGO+q+S2令R=RSO+RGO，E=EO-EI，S=S2-S1q=0闭合流域：RSI=0，RGI=0P=E+R+S多年平均：P=E+R,2河流与流域,河流横断面结构（复式断面）洪水位枯水位滩地主槽,中泓线点（纵断面点）,河流纵断面,一河段河底比降平均比降（等面积）,0,1,2,3,4,5,h5,h0,L,l1,地貌规律,河流分级源头小河流为1级同级汇合加一级不同级汇合取较高者,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,3,3,3,流域,对断面而言地面分水线地下分水线闭合流域不闭合流域影响因素,不透水层,流域特征,流域面积河网密度=干支总长度/总面积轴长：出口为中心割线中点连线长度平均宽度=总面积/轴长形状系数=平均宽度/轴长平均高度：均匀分成小方格，求高程平均值平均坡度：均匀分成小方格，求坡度平均值经纬度气候下垫面：地形、地质构造、土壤、植被、湖沼、工程等,3降水,概念：雨雪霰雹露霜气象因素成因分类大气环流影响我国天气系统我国降水时空分布降水观测,概念,分类：雨雪霰雹露霜降水量,以mm计日降水量降水历时降水强度：mm/m,mm/h降水面积：笼罩的面积暴雨中心：暴雨集中的局部地区,霰,为白色不透明球形或圆锥形的固体降水物，直径比米雪大，约25毫米。它是由过冷水滴碰撞在冰晶（或雪花）上冻结所致，落地后会反跳，且易破,日降雨等级,降水的气象因素,气温：气温直减率0.65度/100m气压：dP=-gdZ风:划分12级，右旋，季风对降水影响很大湿度：水汽压e,饱和水汽压E,相对湿度e/E露点，比湿-占空气质量比例）云,等压面位势高度图气压空间分布,700hpa,308,304,308,304,大气的垂直分层,外层,对流层,平流层,中间层,热层,上冷下热高空对流,地球束缚引力小空气质点往外跑,500hpa高空图和气温,地面气压分布图,右旋,高压,低压,梯度力,风,地转偏向力,气旋,6000m,2500m,1500m,降水成因及分类,降水因素：水汽-上升运动-凝结上升因素：外力，大气层结自身不稳定,T,-lnP,自由对流高度Zd,凝结高度Zs,降水分类,对流雨地形雨锋面雨气旋雨：温带气旋、热带气旋（台风）,台风结构,雨区,100km,台风,云南龙吸水,新加坡气旋水柱,降雨观测,2段制，4段制，8段制雨量器虹吸式：灵敏度0.1mm翻斗式雷达观测卫星观测,翻斗式雨量计,虹吸式雨量计,我国降水量时空分布,年降水量：十分湿润带，湿润带，半湿润带，半干旱带，干旱带降水量年内分配：雨季占全年比例降水量年际变化：最大年份/最小年份汛期雨带变化：旬降雨占4-9月比值最大大暴雨分布,降水年内分配及年际变化,6-9月70%80%K=3-6,3-6/4-7月50%60%K=23,5-10月K8,K=3-4,汛期雨带变化,大暴雨分布,4-6月,7-8月,9-11,4、下渗、地下水,包气带土壤水下渗地下水,包气带、饱和带,不透水,饱和带，潜水,包气带,土层,土壤水,地下水,不透水,承压水,土壤水的形式,土壤分子,吸湿水,薄膜水,分子持水量,重力水,毛管悬着水（田间持水量）,毛管上升水,土壤含水量以mm计田间持水量：最大保持毛管悬着水量饱和含水量：填满所有空隙的含水量土壤水的分布：,毛管悬着水带,中间带,毛管上升水带,对径流分配影响很大,下渗,物理过程：渗润阶段（最大分子持水量）渗漏阶段（田间持水量）渗透阶段（饱和含水量）下渗率（下渗强度）：单位时间渗入土壤的水量fmm/min、mm/h下渗能力：充分供水,下渗曲线和下渗累积曲线,f/F,T,f0,fc,0,渗漏阶段,渗透阶段,霍顿公式,下渗能力消退速率与剩余量成正比：,自然条件下,下渗率f与雨强i的关系,mm/h,t,i1,i3,i2,f0,fc,其他空间因素对下渗影响,降雨前初始土壤含水量（重要）降雨空间不均匀均化地下水位高低不同概化或忽略土壤、坡度、植被、人类开发概化或忽略,地下水,类型：包气带水、潜水、承压水,补给区，承压区，排泄区,5蒸散发,概述陆地降水量中，蒸散发量E占66%流域蒸散发：水面、土壤、植物蒸发率：单位时间的蒸发量，mm/d蒸发能力EM：充分供水条件水面蒸发:温度、水汽饱和差、空气对流紊动、分子扩散土壤蒸发：,蒸散发,水面蒸发,土壤蒸发,植物散发,大型蒸发量测量,小型蒸发测量,土壤蒸发与土壤含水量,土壤蒸发与土壤含水量关系,E/EM,W,W饱,W田,W断,1,E/EM=W/W田,流域总蒸发,包括水面、土壤、植物，实测困难闭合流域时段水量平衡法计算P-E-R=S多年平均情况下E=P-R根据P,R观测资料，可计算E模式计算法：根据土壤垂直分层建立模型,我国蒸发量分布,我国平均年降水648mm,年蒸发364mm东南700-800，华北400-600，东北400，西北径流径流的形成：产流、汇流径流情势：流量、径流量、径流模数、径流系数,长江源,产流过程,净雨：形成径流的那部分降雨。前期干旱的情况下，损失量最大，称为最大损失量IM损失过程：植物截留，最终耗于蒸发填洼，最终耗于蒸发和下渗扣除了上述损失，剩余形成地面径流（地面净雨）土壤中达到一定含水量后，一部分流入河槽，称为表层流（壤中流）由于划分困难，通常并入地面径流。最后一部分形成地下水，地下径流，地下净雨,汇流,汇流过程,坡地汇流坡面漫流、表层流=地面径流坡地地下径流：潜水、深层地下水(基流)河网汇流河槽调蓄作用涨水段落水段,降雨净雨径流,t,mm,m3/s,损失,地下净雨,地面净雨,涨,落,地面,地下,Qm,径流的度量,流量：洪峰、日平均、月平均、年平均、多年平均径流量：总水量W=Qiti径流深：R=