工程水文第二章径流形成课件.ppt

1、2工程水文第二章径流形成第二章 径流形成n水文循环n河流、流域n降水n下渗n蒸散发n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n大陆 Pc-R-Ec=Scn海洋 Po+R-Eo=So全球、多年平均n大陆 n海洋n则 即ccER-PooERPcooEEPPcEP 流域水量平衡nP+EI+RSI+RGI+S1=EO+RSO+RGO+q+S2n令令R=RSO+RGO，E=EO-EI，S=S2-S1nq=0n闭合流域：闭合流域：RSI=0，RGI=0nP=E+R+Sn多年平均：多年平均：P=E+R2 河流与流域河流横断面结构（复式断面）n洪水位n枯水位n滩地n主槽中泓线点（纵断面点）

2、河流纵断面lhlhhJ01n一河段河底比降n平均比降（等面积）2012211102)(.)()(LLhlhhlhhlhhnnnj012345h5h0Ll1地貌规律河流分级n源头小河流为1级n同级汇合加一级n不同级汇合取较高者1111111111222222333流域n对断面而言n地面分水线n地下分水线n闭合流域n不闭合流域n影响因素不透水层轴长轴长流域特征n流域面积n河网密度=干支总长度/总面积n轴长：出口为中心割线中点连线长度n平均宽度=总面积/轴长n形状系数=平均宽度/轴长n平均高度：均匀分成小方格，求高程平均值n平均坡度：均匀分成小方格，求坡度平均值n经纬度n气候n下垫面：地形、地质构造

3、、土壤、植被、湖沼、工程等3 降水n概念：雨雪霰雹露霜n气象因素n成因分类n大气环流影响n我国天气系统n我国降水时空分布n降水观测概念n分类：雨雪霰雹露霜n降水量,以mm计n日降水量n降水历时n降水强度：mm/m,mm/hn降水面积：笼罩的面积n暴雨中心：暴雨集中的局部地区霰n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 24h雨量雨量mm200等级等级微量微量小雨小雨中雨中雨大雨大雨暴雨暴雨大暴雨大暴雨特大暴雨特大暴雨日降雨等级降水的气象因素n气温：气温直减率0.65度/100mn气压：dP=-gdZ n风

4、:划分12级，右旋，季风对降水影响很大n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）n云等压面位势高度图气压空间分布700hpa308304308304大气的垂直分层外层对流层平流层中间层热层对流旺盛近地面，对流旺盛近地面，纬度不同厚度变；纬度不同厚度变；高度增来温度减，高度增来温度减，只因热源是地面；只因热源是地面；天气复杂且多变，天气复杂且多变，风云雨雪较常见风云雨雪较常见气温初稳后升热气温初稳后升热只因层中臭氧多只因层中臭氧多水平流动天气好水平流动天气好高空飞行很适合高空飞行很适合上冷下热上冷下热高空对流高空对流中间层顶到五百中间层顶到五百氧原吸紫增温快氧原吸

5、紫增温快地球束缚引力小地球束缚引力小空气质点往外跑空气质点往外跑电电离离层层500hpa高空图和气温地面气压分布图地面气压分布图右旋高压低压梯度力风地转偏向力气旋6000m2500m1500m降水成因及分类n降水因素：水汽-上升运动-凝结n上升因素：外力，大气层结自身不稳定T-lnP自由对流高度自由对流高度Zd凝结高度凝结高度Zs降水分类n对流雨n地形雨n锋面雨n气旋雨：温带气旋、热带气旋（台风）台风结构雨区雨区100km台风云南龙吸水云南龙吸水新加坡气旋水柱降雨观测n2段制，4段制，8段制n雨量器n虹吸式：灵敏度0.1mmn翻斗式n雷达观测n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

6、n年降水量：十分湿润带，湿润带，半湿润带，半干旱带，干旱带n降水量年内分配：雨季占全年比例n降水量年际变化：最大年份/最小年份n汛期雨带变化：旬降雨占4-9月比值最大n大暴雨分布降水年内分配及年际变化降水年内分配及年际变化6-9月月70%80%K=3-63-6/4-7月月50%60%K=235-10月月K8K=3-4汛期雨带变化大暴雨分布4-6月月7-8月月9-114、下渗、地下水n包气带n土壤水n下渗n地下水包气带、饱和带不透水不透水饱和带，潜水饱和带，潜水包气带包气带土层土层土壤水土壤水地下水地下水不透水不透水承压水承压水土壤水的形式土壤分子吸湿水吸湿水薄膜水薄膜水分子持分子持水量水量重力

7、水重力水毛管悬着水毛管悬着水（田间持水量）（田间持水量）毛管上升水毛管上升水n土壤含水量以mm计n田间持水量：最大保持毛管悬着水量n饱和含水量：填满所有空隙的含水量n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：n渗润阶段（最大分子持水量）n渗漏阶段（田间持水量）n渗透阶段（饱和含水量）下渗率（下渗强度）：n单位时间渗入土壤的水量f mm/min、mm/hn下渗能力：充分供水下渗曲线和下渗累积曲线f/FTf0fc0渗漏阶段渗漏阶段渗透阶段渗透阶段霍顿公式tccceffftfftfdttdf)()()()(0积分得：自然条件下n下渗率f与雨强i的关系mm/hti1i

8、3i2f0fc其他空间因素对下渗影响n降雨前初始土壤含水量（重要）n降雨空间不均匀均化n地下水位高低不同概化或忽略n土壤、坡度、植被、人类开发概化或忽略地下水n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n陆地降水量中，蒸散发量E占66%n流域蒸散发：水面、土壤、植物n蒸发率：单位时间的蒸发量，mm/dn蒸发能力EM：充分供水条件n水面蒸发:温度、水汽饱和差、空气对流紊动、分子扩散n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/EMWW饱W田W断1E/EM=W/W田流域总蒸发n包括水面、土壤、植物，实测困难

9、n闭合流域时段水量平衡法计算 P-E-R=Sn多年平均情况下 E=P-Rn根据P,R观测资料，可计算En模式计算法：根据土壤垂直分层建立模型我国蒸发量分布n我国平均年降水648mm,年蒸发364mmn东南700-800，华北400-600，东北400，西北径流n径流的形成：产流、汇流n径流情势：流量、径流量、径流模数、径流系数长江流域水系图 沱通长黄 河黄 河南京黄海海东上海武汉宜宾玉树宜昌二滩东风碧口安康三峡葛洲坝万安东江乌江渡五强溪风滩柘溪唐丹江口水电站龚嘴京杭运河流域隔河岩江各拉丹东峰 湖口枝城溪落渡向家坝宝珠寺铜街子天河大河金沙江雅砻江沱渡河岷江嘉陵江江汉江赣江湘乌江古拉山长江源产流过

10、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n坡面漫流、表层流=地面径流n坡地地下径流：潜水、深层地下水(基流)河网汇流n河槽调蓄作用n涨水段n落水段降雨 净雨 径流tmmm3/s损失地下净雨地面净雨涨落地面地下Qm径流的度量n流量：洪峰、日平均、月平均、年平均、多年平均n径流量：总水量W=Qitin径流深：R=W/F 单位：mmn径流模数：M=Q/F 单位：L/(s.km2)n径流系数：=R/P1 单位：无量纲我国河川径流分布年平均284100800200干涸少水0.5径流年内分配、年际变化汛期连续最大4月占全年比例K3 6070%7080%K=1020谢谢观看