工程水文第二章徑流形成

第二章徑流形成河流、流域降水下滲蒸散發(fā)徑流§2河流與流域河流橫斷面結(jié)構(gòu)（復(fù)式斷面）洪水位枯水位灘地主槽中泓線點(diǎn)（縱斷面點(diǎn)）河流縱斷面

一河段河底比降平均比降（等面積）012345h5h0Ll1地貌規(guī)律河流分級源頭小河流為1級同級匯合加一級不同級匯合取較高者1111111111222222333流域?qū)嗝娑缘孛娣炙€地下分水線閉合流域不閉合流域影響因素不透水層軸長流域特征流域面積河網(wǎng)密度=干支總長度/總面積軸長：出口為中心割線中點(diǎn)連線長度平均寬度=總面積/軸長形狀系數(shù)=平均寬度/軸長平均高度：均勻分成小方格，求高程平均值平均坡度：均勻分成小方格，求坡度平均值經(jīng)緯度氣候下墊面：地形、地質(zhì)構(gòu)造、土壤、植被、湖沼、工程等§3降水概念：雨雪霰雹露霜?dú)庀笠蛩爻梢蚍诸惔髿猸h(huán)流影響我國天氣系統(tǒng)我國降水時(shí)空分布降水觀測水文循環(huán)水量平衡一區(qū)域一時(shí)段I-O=?S全球、某時(shí)段大陸Pc-R-Ec=?Sc海洋Po+R-Eo=?So全球、多年平均大陸海洋則即流域水量平衡P+EI+RSI+RGI+S1=EO+RSO+RGO+q+S2令R=RSO+RGO，E=EO-EI，ΔS=S2-S1q=0閉合流域：RSI=0，RGI=0P=E+R+ΔS多年平均：P=E+R概念分類：雨雪霰雹露霜降水量,以mm計(jì)日降水量降水歷時(shí)降水強(qiáng)度：mm/m,mm/h降水面積：籠罩的面積暴雨中心：暴雨集中的局部地區(qū)霰為白色不透明球形或圓錐形的固體降水物，直徑比米雪大，約2～5毫米。它是由過冷水滴碰撞在冰晶（或雪花）上凍結(jié)所致，落地后會(huì)反跳，且易破24h雨量mm<0.10.1~1010~2525~5050~100100~200>200等級微量小雨中雨大雨暴雨大暴雨特大暴雨日降雨等級降水的氣象因素氣溫：氣溫直減率γ≈0.65度/100m氣壓：dP=-ρgdZ風(fēng)

:劃分12級，右旋，季風(fēng)對降水影響很大濕度：水汽壓e,飽和水汽壓E,相對濕度e/E露點(diǎn)，比濕--占空氣質(zhì)量比例）云等壓面位勢高度圖—?dú)鈮嚎臻g分布700hpa308304308304大氣的垂直分層外層對流層平流層中間層熱層對流旺盛近地面，緯度不同厚度變；高度增來溫度減，只因熱源是地面；天氣復(fù)雜且多變，風(fēng)云雨雪較常見氣溫初穩(wěn)后升熱只因?qū)又谐粞醵嗨搅鲃?dòng)天氣好高空飛行很適合上冷下熱高空對流中間層頂?shù)轿灏傺踉显鰷乜斓厍蚴`引力小空氣質(zhì)點(diǎn)往外跑電離層500hpa高空圖和氣溫地面氣壓分布圖右旋高壓低壓梯度力風(fēng)地轉(zhuǎn)偏向力氣旋6000m2500m1500m降水成因及分類降水因素：水汽->上升運(yùn)動(dòng)->凝結(jié)上升因素：外力，大氣層結(jié)自身不穩(wěn)定T-lnP自由對流高度Zd凝結(jié)高度Zsγ降水分類對流雨地形雨鋒面雨氣旋雨：溫帶氣旋、熱帶氣旋（臺(tái)風(fēng)）臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)雨區(qū)100km颶風(fēng)云南龍吸水新加坡氣旋水柱降雨觀測2段制，4段制，8段制雨量器虹吸式：靈敏度0.1mm翻斗式雷達(dá)觀測衛(wèi)星觀測翻斗式雨量計(jì)虹吸式雨量計(jì)我國降水量時(shí)空分布年降水量：十分濕潤帶，濕潤帶，半濕潤帶，半干旱帶，干旱帶降水量年內(nèi)分配：雨季占全年比例降水量年際變化：最大年份/最小年份汛期雨帶變化：旬降雨占4-9月比值最大大暴雨分布降水年內(nèi)分配及年際變化6-9月70%~80%K=3-63-6/4-7月50%~60%K=2~35-10月K<2K>8K=3-4汛期雨帶變化大暴雨分布4-6月7-8月9-11§4、下滲、地下水包氣帶土壤水下滲地下水包氣帶、飽和帶不透水飽和帶，潛水包氣帶土層土壤水地下水不透水承壓水土壤水的形式土壤分子吸濕水薄膜水分子持水量重力水毛管懸著水（田間持水量）毛管上升水土壤含水量以mm計(jì)田間持水量：最大保持毛管懸著水量飽和含水量：填滿所有空隙的含水量土壤水的分布：毛管懸著水帶中間帶毛管上升水帶對徑流分配影響很大下滲物理過程：滲潤階段（最大分子持水量）滲漏階段（田間持水量）滲透階段（飽和含水量）下滲率（下滲強(qiáng)度）：單位時(shí)間滲入土壤的水量fmm/min、mm/h下滲能力：充分供水下滲曲線和下滲累積曲線f/FTf0fc0滲漏階段滲透階段霍頓公式下滲能力消退速率與剩余量成正比：自然條件下下滲率f與雨強(qiáng)i的關(guān)系mm/hti1i3i2f0fc其他空間因素對下滲影響降雨前初始土壤含水量（重要）降雨空間不均勻—均化地下水位高低不同—概化或忽略土壤、坡度、植被、人類開發(fā)—概化或忽略地下水類型：包氣帶水、潛水、承壓水補(bǔ)給區(qū)，承壓區(qū)，排泄區(qū)§5蒸散發(fā)概述陸地降水量中，蒸散發(fā)量E占66%流域蒸散發(fā)：水面、土壤、植物蒸發(fā)率：單位時(shí)間的蒸發(fā)量，mm/d蒸發(fā)能力EM：充分供水條件水面蒸發(fā):溫度、水汽飽和差、空氣對流紊動(dòng)、分子擴(kuò)散土壤蒸發(fā)：蒸散發(fā)水面蒸發(fā)土壤蒸發(fā)植物散發(fā)大型蒸發(fā)量測量小型蒸發(fā)測量土壤蒸發(fā)與土壤含水量土壤蒸發(fā)與土壤含水量關(guān)系E/EMWW飽W田W斷1E/EM=W/W田流域總蒸發(fā)包括水面、土壤、植物，實(shí)測困難閉合流域時(shí)段水量平衡法計(jì)算

P-E-R=?S多年平均情況下

E’=P’-R’根據(jù)P,R觀測資料，可計(jì)算E模式計(jì)算法：根據(jù)土壤垂直分層建立模型我國蒸發(fā)量分布我國平均年降水648mm,年蒸發(fā)364mm東南700-800，華北400-600，東北400，西北<300平原蒸發(fā)量高于同地區(qū)的山區(qū)年內(nèi)變化：年最小12、1月，東南7-8月最高，華北5-6月§6徑流分：地表徑流，地下徑流，河川徑流

補(bǔ)給：降雨徑流，融雪徑流

34%降水=>徑流徑流的形成：產(chǎn)流、匯流徑流情勢：流量、徑流量、徑流模數(shù)、徑流系數(shù)長江流域水系圖沱通長黃河黃河南京黃海海東上海武漢宜賓玉樹宜昌二灘東風(fēng)碧口安康三峽葛洲壩萬安東江烏江渡五強(qiáng)溪風(fēng)灘柘溪唐丹江口水電站龔嘴京杭運(yùn)河流域隔河巖江各拉丹東峰湖口枝城溪落渡向家壩寶珠寺銅街子天河大河金沙江雅礱江沱渡河岷江嘉陵江江漢江贛江湘烏江古拉山長江源產(chǎn)流過程凈雨：形成徑流的那部分降雨。前期干旱的情況下，損失量最大，稱為最大損失量IM

損失過程：植物截留，最終耗于蒸發(fā)填洼，最終耗于蒸發(fā)和下滲扣除了上述損失，剩余形成地面徑流（地面凈雨）土壤中達(dá)到一定含水量后，一部分流入河槽，稱為表層流（壤中流）由于劃分困難，通常并入地面徑流。最后一部分形成地下水，地下徑流，地下凈雨

匯流匯流過程坡地匯流坡面漫流、表層流=>地面徑流坡地地下徑流：潛水、深層地下水(基流)河網(wǎng)匯流河槽調(diào)蓄作用漲水段落水段降雨凈雨徑流tmmm3/s損失地下凈雨地面凈雨漲落地面地下Qm徑流運(yùn)動(dòng)特性（徑流情勢）的表示--流量：洪峰、日平均、月平均、年平均、多年平均徑流量：總水量W=ΣQiΔti徑流深：R=W/F單位：mm徑流模