工程水文学第二章ppt课件.ppt

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1、雨水降落到地面后，当地表为透水的土壤时，将有一部分渗入土层，即下渗。下渗的雨水，首先进入包气带，当那里吸收的水量超过它的蓄水能力（称蓄满）时，多余的雨水进入饱水带，成为潜水和地下径流。§2-4下渗一.包气带和饱和带包气带：指地面与地下潜水面之间的土层，是包含有空气的水、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，故称饱和带。这里的水在水文上称为地下水，P≥0土壤固体颗粒同水分子经常处于相互作用中，作用于土壤水的主要的力有分子力、毛细管引力和重力。它们决定了土壤水的存在形式和运动。土壤

2、水通常以下列几种形式存在于土壤中：二土壤水（一）土壤水分存在的形式汽态水：存在于土壤空隙中的水汽汽态水(Vapor)吸着水(Hygroscopicwater)土粒吸湿水:紧束在土粒表面，不能自由移动薄膜水：吸附于吸湿水外部，只能沿土粒表面做微小的移动毛管水（CapillaryWater)毛管水:受毛管力的作用保持在土壤中的水分上升毛管水:地下水在毛管作用下上升并保持在土壤中的水分悬着毛管水:当地下水位较低时，降雨或灌溉后因毛管力的作用而保持在土壤里的水分重力水（GravitationalWater）重力水：受重力支配不能为土壤所保持的水分吸湿水：被分子力紧紧吸附在土粒表面、不能流动、也不

3、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。毛管水：土壤孔隙中被毛管力所吸持的水分，不能在重力作用下流走。重力水：在重力作用下可以流动的土壤水，是地下水的来源。（二）土壤含水量与分类1.土壤含水量土壤含水量是指包气带土壤含水的多少，常用单位土壤体积包含的水体体积、或包含的水体质量来表示。水文上还常用包气带土层的含水量折合为水深（㎜）来表示，称土壤蓄水量。某些特征下的土壤含水量称为土壤水分常数。2.土壤水分常数：最大吸湿水量：在饱和空气中，干燥土粒能够吸附的最大水汽量。最大分子持水量：土粒分子力所结合水分的最大量，

4、薄膜水厚度达最大值。凋萎含水量（凋萎系数）：植物根系的吸力约为15个大气压，对于土粒吸附的吸力大于该值的水分，植物则无法利用。当土壤水分低于这时的含水量时，植物将缺水而凋萎死亡，该土壤含水量称为凋萎含水量。毛管断裂含水量：湿润的土壤逐渐干燥时，毛管悬着水的连续状态开始断裂，此时的土壤含水量称毛管断裂含水量。土壤含水量低于该值后，土壤中的水分只能以水汽和薄膜水的形式向蒸发面运移。田间持水量：土壤能够保持而不在重力作用下流走的最大含水量，称田间持水量。这时继续下渗的雨水，将补给潜水，形成地下径流。饱和含水量：土壤中的孔隙全部被水充满情况下的土壤含水量。入渗一般是指大气降水或灌溉水通过土壤表面

5、进入土壤从而改变土壤内水分状况的过程。它是水在分子力、毛细管引力和重力的综合作用下在土壤中发生的物理过程，是径流形成过程的重要环节之一。下渗不仅直接决定地面径流量的生成及大小，同时也影响土壤水和地下潜水的增长，影响土壤中表层流、地下径流的生成和大小。三下渗（一)入渗的物理过程当初期土壤干燥，入渗过程按水分所受的主要作用力不同及运动特征不同，在水文学中大致可分为三个阶段：入渗的物理过程（1）渗润阶段渗润阶段的特点a由于初期土壤干燥，水分主要在分子力作用下,被土壤颗粒吸附而成为结合水（吸湿水和薄膜水）；b对干燥土壤，渗润阶段土壤吸力非常大，故起始下渗率很大。⑵渗漏阶段下渗的水主要在毛细管引力

6、和重力共同作用下，在土壤孔隙中形成不稳定运动，并逐步充填空隙，直到孔隙充满水之前均称为第二阶段，该阶段水呈非饱和运动，通常将渗润阶段和渗漏阶段合称为渗漏阶段。⑶渗透阶段/稳定下渗阶段稳定下渗阶段当土壤孔隙被水充满达到饱和时，水在重力作用下向下运动，属饱和水流运动。这时，下渗率维持稳定，称稳定下渗率。1.下渗率f（二）下渗率和下渗能力指单位时间内单位面积上渗入土壤中的水量（单位：mm/h或mm/min）。2.下渗能力fp在充分供水下的下渗率称为下渗能力（单位：mm/h）3..下渗能力曲线下渗能力随时间的变化过程线（单位：mm/h）（4）稳定下渗率fc土壤孔隙充满水，下渗趋于稳定的下渗率。下

7、渗能力随时程而递减，初期很大，后期逐渐变小，最后趋于稳定（一)下渗与雨强的关系实际入渗过程概化为以下特点：（三）自然条件下的下渗（1）i≥fp即降雨强度在研究时段内大于土壤入渗能力（2）i