第二章 流域产流预报2.ppt

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1、第二章流域产流2012年2月26日本章内容第1节概述第2节产流机制分析第3节流域蒸散发量计算第4节实测径流分析第5节前期雨量指数模型第6节蓄满产流模型第7节超渗产流模型第8节混合产流第1节概述从定量上研究降雨形成径流的原理和计算方法，包括流域的产流计算和汇流计算。产流计算：研究流域上降雨扣除植物截留、填洼、蒸发、下渗等损失，形成净雨量（包括坡面流、壤中流和基流）的计算方法；汇流计算：研究净雨沿地面和地下汇入河网，并沿河网汇集形成流域出口断面径流。第1节概述流域产流量计算流域水量平衡原理闭合流域非闭合流域非闭合流域水量平衡水量平衡方程式：R=P-E-WP-WS-ΔW±R交±R引±R其他In:P

2、(降水)Out:E(流域蒸散发量)WP(植物截留量)WS(地面坑洼储水量)ΔW土壤蓄水量变化R(径流量)R引(跨流域引水量，引入为正，引出为负)R交(流域不闭合径流交换量)R其他(其他因素引起的水量增减)中等或平缓山坡：5~15mm耕地：10~40mm平整的土表面：<10mm一般植被条件：<10mm发育完好的森林：次洪降雨量的15%~25%闭合流域水量平衡水量平衡方程式：R=P-E-WP-WS-ΔW±R交±R引±R其他=0Rt=Pt-Et+Wt-Wt+1t－t时刻无大的跨流域引水工程：R引=0无大的其他影响流域蓄水量增减的因素：R其他=0将冠层截留、填洼与土壤蓄水合并Wt,Wt+1分别为t时

3、刻和t+1时刻土壤蓄水量Rt=Pt-Et+Wt-Wt+1t－t时刻已知：降雨量Pt和初始土壤含水量Wt？需要：蒸发计算模式计算Et建立Pt~Rt关系，利用Pt推求Rt与流域产流机制有关第2节产流机制分析流域植被分布、土壤质地和类型等空间变异性很大，使得尽管对单个水文过程（降雨、入渗、饱和及非饱和土壤水分运动等）研究相对比较成熟，但如何把这些理论加以综合来解释流域产流机制的理论尚未取得令人满意的结果。根据流域的自然地理和气候特征，对复杂的流域产流物理过程进行必要的概化描述，是建立数学模型的前提。流域产流过程就是水分经过流域下垫面（包括地面和包气带）作用之后对降水的再分配的过程。因此，不同的下垫

4、面条件对应不同的流域产流机制，从而进一步影响到整个流域径流发展的过程也不相同。超渗产流蓄满产流蓄满产流：包气带土壤含水量达到田间持水量（蓄水容量,Wm）的产流情况。当土壤蓄满后，降雨入渗到土壤中的部分将形成地下径流（Rg）；降雨超过入渗强度（fc）的部分形成地表径流（Rs）。总径流量：R=Rg+Rs。水量平衡平衡方程：R=P-E-(Wm-W0)超渗产流是指降雨强度过大，导致降雨强度超过下渗率，未渗入土壤的水量,便形成地表径流的产流过程。总径流量：R=Rs。水量平衡平衡方程：R=P-E-(We-W0)饱和s未达到饱和思考：两者的差异地下径流雨强/雨量产流机制论证方法流量过程线分析气候、地理和下

5、垫面特征分析定量描述洪水过程线的对称性－形状不对称系数CSCs—不对称系数qt—比例过程线的纵坐标tB—过程线重心的时间t—时间Cs=-0.0099Cs=0.7气候、地理和下垫面特征分析气候长年干旱、蒸发量大、土壤缺水量大－超渗产流湿润地区，土壤缺水量少－蓄满产流下垫面植被差、土壤颗粒细、地下水埋深大－超渗产流土壤颗粒大、质地疏松、植被好、地下水埋深浅－蓄满产流中国长江以南地区：年降雨量>1000mm，径流系数>0.4—蓄满产流西北干旱地区：年降雨量<400mm，径流系数<0.2—超渗产流其他地区：年降雨量400~1000mm，径流系数0.2~0.4—混合产流区（需综合分析）综合分析编号对比

6、分析内容蓄满产流超渗产流1多年平均降雨量>1000mm<400mm2多年平均径流系数>0.4<0.23流量过程线不对称系数大小4降雨强度小大5影响产流因素初始土湿和降雨量初始土湿和降雨强度6表层土质结构疏松、不易超渗密实、易超渗7缺水量小、易蓄满大、不易蓄满8地下径流比例大比例小9产流与降雨特征关系与降雨量关系密切与降雨强度关系密切统计学r2=0.632r2=0.234r2=0.98r2=104不同流域产流机制是什么？？第三节流域蒸散发量计算蒸散发是水分消耗的重要形式，相对于其他水文变量（如降雨、径流、土壤水分等），其准确测定相对困难。在这一节系统介绍蒸散发计算模型及测定方法的最新进展。基本

7、概念蒸发：水分子从物体表面向大气逸散的现象。蒸发潜热（λ）：单位水量蒸发到空气中所需的能量。凝结潜热（λ）：单位水量从空气中凝结返回水面所释放的能量。λ是温度（tinoC）的函数：λ=2491-2.177t（J/g）蒸发能力：充分供水条件下，单位时间从单位面积逸散到大气中的水分子与从大气中返回蒸发面的水分子数之差值饱和水汽压（kPa):在一定温度下，空气含水量达到饱和时的水汽压。是温度（tinoC)的函数蒸发