工程水文学课件

第六节土壤水、下渗、地下水教学目标1、能够说出土层中的包气带和饱水带的特点2、能够说出土壤水分的存在形式3、描述下渗的物理过程4、能够陈述径流形成过程5、说出径流表示方法并计算一、土层中的包气带和饱水带土层中的包气带和饱水带

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包气带：指地面与地下潜水面之间的土层，是包含有空气、水、土三相系统，因此，称包气带。这里的水分，水文上称土壤水，水压力P小于大气压，为负压，P＜0。

---饱水带（饱和带）：指地下潜水面下边的土层，土粒间的孔隙完全被水充满，故称饱水带。这里的水在水文上称为地下水，P≥0。二、土壤水分的存在形式土壤水受力分析：分子力：土壤颗粒表面的分子对水分子的吸引力称为分子力毛管力：由土壤中毛管现象引起的力称为毛管力重力：土壤中水分受到的地心引力称为重力二、土壤水分的存在形式按受分子力、毛管力、重力作用的情况分为以下4种形式：

---吸湿水：被分子力紧紧吸附在土粒表面、不能流动、也不能为植物利用的土壤水分。

---薄膜水：被剩余的分子力吸附在吸湿水层外的水膜，这部分水可从薄膜厚的地方缓慢地流到薄膜较薄的地方。

--瞒-毛管纷水：土缎壤孔毁隙中龄被毛管仔力所漠吸持的水汪分，舌不能支在重陈力作破用下困流走盆。(1游)毛管顽上升倒水。丙地下稍水可损凭借梳毛管蒸作用栽上升贩进入议到土尺壤孔魂隙中辩。这服种沿毛蒙管上音升的季水分拒称为捉毛管棋上升愤水。毛纲管水趟上升渔的高伟度与乐土壤露颗粒酿的大那小和里土壤陶结构习状况怕有关丘，通甲常在l一5m之间菠。(2兰)毛管下悬着皇水。控当地面构获得盘降雨递或灌检溉后，凭依借毛管弦作用衬而保水持在喘靠近骡地面勤的土呈层中坦的水悼分称此为毛葡管悬烧着水严。--哨-重力琴水：在勾重力肯作用脑下可以电流动的土辛壤水展，是扔地下仙水的眉来源国。重力截的大束小与谋位置撞有关，离合地心宜远的描地方稼受到践的重冻力总示比离债地心五近的歇地方部小。三、博土壤挣含水星量与唯水分华常数土壤渐含水遗量是指包气武带土矿壤含聚水的葱多少，常余用单艇位土江壤体鹊积内足包含雾的水聪体体猜积、璃或包羊含的圾水体填质量侨来表感示。用某咳些特晓征条寸件下辆的土票壤含炊水量伤来反紫映土舞壤水课的变禽化特湖性。膨这些裹特征艳土壤靠含水失量称姨为土壤关水分刑常数。--圆-最大船吸湿索水量：在注饱和呼空气羽中，凳干燥添土粒盟能够蜂吸附辫的最摔大水甩量。--本-最大垮分子描持水惧量：土掉粒分汗子力陶所结勇合水偷分的滚最大描量，何薄膜但水厚子度达摔最大火值汁。--错-凋萎烦含水谈量（风凋萎描系数）：棋植物斥根系桨的吸炉力约恩为15个大泡气压忧，对尘于土嚼粒吸多附的烟吸力渣大于锤该值的的水论分，魔植物乳则无准法利鞭用。友当土殖壤水诊分低删于这医时的浇含水醒量时棉，植烦物将再缺水泽而凋阀萎死菠亡，葡该土吴壤含睛水量确称为凋萎布含水蛾量。--怎-毛管历断裂僵含水泊量：湿躲润的具土壤将逐渐妙干燥蜓时，孟毛管线悬着涛水的株连续残状态隙开始诉断裂砍，此圣时的旷土壤取含水周量称捷毛管滔断裂钻含水面量。泛土壤简含水亩量低国于该终值后也，土播壤中眉的水鲜分只瘦能以水汽茅和薄屿膜水的形鄙式向引蒸发处面运探移。--颈-田间夫持水缎量：土位壤能锡够保隙持而侮不在冤重力搂作用匪下流论走的穷最大误含水棵量，筑称田司间持摩水量播。这弃时继谢续下距渗的皮雨水屠，将株补给圣潜水跨，形别成地策下径泳流。--则-饱和既含水芝量：土壤团中的苍孔隙边全部惩被水路充满刃情况酸下的穷土壤然含水最量。四、青下渗下渗拥：降落辞在地旱面上镜的雨枯水从抹地表渗入土壤成内的站运动正过程呢。下渗鹊率：单位痛时间爱通过图单位罢面积尤的土融壤层海面渗惭入到捏土壤脉的水饺量称呆为下壮渗率笑，常用幸单位浇为mm／mi密n、mm浩/h等，虾用f表示昂。（督下渗浇现象残的定哗量表剥示是当下渗侄率）俘。下渗少能力桂：在充分执供水痛条件轻下的下艇渗率载则称惯为下翠渗能吊力。（一生）下扎渗的巷物理岸过程1.渗润纳阶段下渗膏的水槽分主购要受分子杰力的作镇用,被土絮壤颗搜粒吸惭收而患成薄茫膜水武。当唉土壤庭含水秀量达歌到最这大分葬子持撕水量驱时,分子价力不桃再起孩作用,这一链阶段请结束沾。2.渗漏桨阶段下渗糠水分呜主要创在毛管绝力、砍重力作用裙下,沿土五壤孔神隙向痒下作聪不稳刃定流往动,并逐恢步充死填土啊壤孔贪隙直羊至饱沉和。3.渗透举阶段当土桨壤孔孙隙充片满水醋达到握饱和纱时,水分车在重力作用坚下呈窝稳定增流动镇。（二告）下朵渗曲贴线下渗持能力兽随时情间的奋变化棍过程咽线,称为误下渗坚能力难曲线,简称讲下渗叶曲线,并以f（t）~t表示,稳定漏下渗摆率：随时前间的扬增长,下渗惭水量喜越来枕越多,土壤断含水沈量也袋逐渐奴增大,下渗霞率逐鄙渐递吊减。当土然壤孔斤隙充夸满水,下渗教趋于色稳定,此时联的下俗渗率戚称为稳定葬下渗蚀率,记为fc。累积诸下渗泥曲线累积差下渗士曲线从：累刷积下笑渗量F随时向间的狱变化盲曲线逼。—下渗热能力Fp——按下志渗容护量下竞渗自鼻开始砍至r时刻始渗入搞土壤脂的总蹄水量下渗困曲线怖和累露积下名渗曲锅线（三原）下课渗的倡数学处模式霍顿(H峰or悦to屠n)公式短：根谨据均炎质单爹元土现柱的返下渗帮试验模资料,认为过当降跟雨持堵续进墙行时,下渗沸率逐柿渐减僻小,下渗夹过程勇是一辰个消宁退的错过程,消退的的速储率与滥剩余相量成国正比往。第六龟节热径流邪形成异过程径流情形成待过程邪可概拜括为盗如下市的图盐式：泽降拔雨过演程→扣除央损失→净雨薪过程→流域疯汇流→流量垃过程悠其怪中降雨转化蒸为净雨的过思程称产流曲过程田；净腐雨转化晴为河川谷流量的过寻程称汇流片过程丈。（一荒）产竿流过位程降雨湖的损刃失：刺降雨酬中不瘦能形竖成径谎流的盖那一冠部分酬雨量植物女截留湾填洼嚷雨侍期蒸低发宜初程渗即检补充密土壤做缺水护量净雨绪过程--登-净雨骨过程：佩降雨构过程鞠减去再损失佣过程系，即悄得净廊雨过归程。凭净诱雨又嫂可分山为地面反净雨录、表搬层流析净雨至和地逃下净筛雨，前二得项分赚别形成从地挠面汇待入河参流的则地面珍径流歪和从森地表蓬相对户不透臣水层模汇入糠河流刚的表压层流移，为敌简化皱计算游，还小常常线将前找二项个合在检一起透，仍海称地度面净询雨；靠后者蛾从地过下潜精水层嗽汇入称江河佛，形凶成地护下径迁流。净雨娇与径爪流辨万析净雨太和径新流在游数量朝上相剑等。净雨姐是径锯流的过程，径阳流则茫是净羡雨汇唉流的结果。净雨秀在降惜雨结紧束时仍就停澡止了柄，而加径流匆却要路延长但很长荡时间露。（二沉）汇恨流过熔程净雨犁沿坡乞面和择坡地违汇入勿河网届，称坡地缘瑞汇流伏，然后全沿河磁网汇雁集到鉴流域浴出口，称这河网忆汇流父。坡地论汇流超渗害雨满赏足了就填洼凝后产貌生的尾地面章净雨羽沿坡甲面流淘到附煮近河邮网的锋过程,称为坡面趴漫流。特点:是由黎无数魂股彼盟此时坏分时签合的辉细小则水流虎所组鸭成,通常葱没有距明显滤的固砌定沟迁槽,雨强键很大片时可烧形成田片流纱。坡宣面漫谨流的励流程涨较短,一般羽不超订过数传百米,历时挖亦短课。表层高流径脂流表层港流径题流:表层掘流净悉雨沿坡面饲侧向似表层茄土壤纹孔隙流人蛮河网,形成表层扶流径昌流。特点膜：A、表我层流放流动周比地粉面径倘流慢,到达寄河槽敲也较虑迟。B、表染层流祸与地究面径清流有愁时能径相互上转化地下领径流狡和基误流地下众径流仆和基演流:地下戒净雨耻向下奖渗透泰到地李下潜画水面瓜或深亦层地最下水拣体后,沿水沃力坡低度最哨大的输方向腥流入尤河网,称为坡地辆地下汇径流。特点额：深层适地下开水汇止流很乞慢,所以解降雨工以后,地下春水流稠可以旗维持北很长齐时间,较大宋河流非可以经终年断不断,是河黑川的跪基本喝径流,所以胸常称四为基流。河网塞汇流河网降汇流规：进另入河昏网的捷坡地蛇径流嫁，向织流域出口极汇集的过兆程。（三爸）径仪流表臂示方闪法与恰度量挠单位1、流恰量单位在时间宁内通礼过河毅流某祸一断拦面的价水量攻称为挺流量腹，以m³/s计。可由如水文代年鉴丧刊布错的流盐量资司料绘输制如懂图2-拉35的流臭量过孤程线然。2.径流索总量W：指历狂时T内通屡过河饭流某财一断贝面的富径流寄总量弓，以m3、万m3或亿m3计，毁按下惩式计惊算:（2-志31）式中Q(产t)企--问t时刻蔬流量,m3/s背;tl、t2--时段社始、蜻末时漂刻;T-李-计算聪时段,T戴=t2-t1,s驻;--计算眉时段彩内平喇均流床量,m3/s。3.径流驴深R：为将窑径流涛总量W平铺羞在流得域面爹积F上的惭水深血，以mm计:（2-译32）式中W-渔-时段T内径搂流量,d著;--计算泼时段董内平追均流膀量,m3/s呈;T-则-计算恐时段,s钓;F-娘-流域型面积,k魄m2。4.径流联模数M：平均帖单位匠流域样面积按上的秤流量扣，以m³/艘(s.榆km²)或L滚/秤(s.饭km²)计:（2-厌33）随着凶对Q赋予传的不羡同意恨义,径流茄模数门也有姻不同箱的含隐义,如Q为洪浆峰流聚量,相应撇的M为洪换峰流塌量模攀数,Q为多喇年平厚均流即量,相应贯的M为多推年平查均流谣量模露数等虚等。5.径流悔系数α：表示世降雨坚形成躺的径踪蝶流量雷与降狼雨量淹之比:棉α户=丑R严/千P（2-啄34）惯因R<创P,故α<唱1。例题【例2-招1】某水轰文站方流域划面积F=马54偏50琴0k尽m2奖,多年略平均淹降雨常量F=静16绢50创mm追,多年店平均刃流量=1研68渐0m半3/仪s。根膜据这某些资笼料可应算得:(1陕)多年艇平均槐径流述量。(2拜)多年乒平均外径流饼深。(3那)多年蓄平均棍径流搂模数复。(4城)多年黑平均吼径流抄系数席。（四销）我锋国河俊川径否流分著布概必况我国影年径贯流分走布和触年降毁水量执分布万一样,总的捷趋势野由南撑向北活和由茎东向勇西递剃减;新疆贤、甘独肃交画界以都西,则由唉西向那东递删减,具有闭明显艇的地均域性暴分布辱规律许。年径质流的誓地理桥分布我国拘多年谅平均胶年径怜流总僵量27瓣11花5亿m3灭,平均快径流急深28散4m稿m,即年降误水总喊量的43兄·8期%转化耳为河抽川径从流。按径愿流深度的大脚小,可划撞分为丰水初、多牧水、膏过渡纲、少轧水、绪干涸五个抽明显厌不同唇的地据带。1.丰水妹带年径敢流深洒大于80芳0m尖m,年径摸流系馋数一裂般在0.艺5以上,部分晕山地翠超过0.轰8。2.多水钓带年径半流深饼在20静0~仙80你0m愧m之间,部分蜡山地债年径途流深胡可达10源00室~2拦00只0m门m。年径迟流系栽数一芒般为0.牲4~觉0.胞6。3.过渡柜带年径翼流深戏在50馒~2肯0O厘mm之间,此带棚内平刃原地解区年浙径流刘深大揭部分武为50察~1它00谷mm执,年径赤流系抚数0·煎l左右筐。山届区年懂径流山深10脊0~味20功0m眉m,年径烤流系0.论2~楚0.脖4。4.少水素带年径爹流深许在10受~5钩0m饱m之间,本带厦内平将原地寒区年锦径流蔑深一架般为10挺~2明5m喝m,黄土液高原10融~5孩0m记m深,部分纹山区疾可达50分mm以上还。年披径流地系数四一般饿为0·宿1左右,个别膛地区小于0.迫05。5.干涸援带年径遭流深叉小于10搅mm,本带乓内不拢少地啊区基煤本不债产流,年径之流系约数只有0·维01虚~0筹.0昏3年径悬流的倘年内称变化径流未的年堡内变避化主逗要取锦决于付河流狮的补然给条瓦件。腐我国喊大部单分地抚区河睬川径估流靠恨雨水泪补给,季节竹性变巾