扬大水文学原理Ch8章ppt课件.ppt

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1、第八章流域产流水文学原理降雨-径流过程降雨到达下垫面后，在截留、填洼、土壤持水、下渗和蒸散发等因素作用下的余额～产流（本章讲授内容）；产生径流从流域各处向流域出口断面汇集～汇流（ch10章讲授）。包括：1截留与填洼、2包气带水文特性、3单点产流、4流域产流本章主要介绍流域产流，实际上是对流域蓄渗过程的物理机制进行进一步分析，从而为降雨径流计算奠定理论基础。研究思路——从包气带水分运行与消退规律出发，研究单点产流的物理机制，再归纳总结流域面上的产流规律，并简要介绍流域产流计算方法。本章重点是各种界面的产流规律，流域产流过程与产流量的计算。本章

2、主要内容（一）截留植物截留(Canopyinterception)interception)：降雨在植物枝叶表面吸附力、承托力、水分重力和表面张力等作用下储存于植物枝叶表面的现象。植物最大截留量(Interceptioncapacity)影响植物截留的因素：植物特性和气候气象条件第一节截留与填洼（二）填洼填洼(Depressiondetention/storage,pondingponding)：降雨被流域上池塘、小沟等闭合洼地拦蓄的现象。第一节截留与填洼填洼过程：i>f填洼开始D=Dmax洼地出流降雨终止后，填洼量耗于入渗和蒸散发一、包气

3、带的结构a.土壤结构与土壤体湿润条件下：溶提作用—颗粒较粗、孔隙较大的溶提层淀积作用—颗粒较细、孔隙较小的淀积层干旱条件下：风成说（黄土高原）b.岩石（基岩）裂隙和溶隙结构裂隙、溶隙c.特殊包气带不透水的下垫面、冻土等第二节包气带的水文特性二、包气带的水分分布特征在流域上沿深度方向取一剖面，以地下水面为界可把土柱划分成两个含水带：地下水面以下的饱和带和地下水面以上的包气带。当土柱中不存在地下水面时，就不存在饱和带，不透水基岩以上的整个土层全属包气带。当不透水基岩露出地面时，就不存在包气带。饱和带包气带地下水位第二节包气带的水文特性(1)毛管

4、悬着水带—供水结束以后，在包气带上部存在悬着毛管水，厚度约1.0m。其水分来源于降水，消耗于蒸散发。既是降水的承受面，又是土壤的蒸发面，水分变化剧烈，另称为影响土层。(3)毛管上升水带—在地下水面以上存在支持毛管水，厚度在1～2m左右。(2)中间包气带—在毛管悬着水带与毛管上升水带之间的水分过渡带。毛管上升水带毛管悬着水带中间包气带Z包气带又可划分成三带：三、包气带的水分动态（增长vs.消退）包气带的水分动态是指包气带中土壤含水量及水分剖面的增长与消退过程。1、包气带水分的增长包气带水分的增长来源于上界面的降水(或灌溉)和下界面的地下水补

5、给。在天然情况下，地下水的补给一般处于均衡状态。故上界面降水是主要原因。水分沿垂向的增长可由下渗理论描述。增长量等于累积下渗量。深度2、包气带水分的消退包气带水分的消退是由于上界面的蒸散发和下界面的内排水补给。其中内排水只有当包气带存在自由重力水时才出现，故上界面蒸散发是主要原因。水分沿垂向的消退可采用三层蒸发模式计算。消退量等于蒸发量。深度包气带中孔隙和裂隙等具有吸收、储存和输送水分的功能。1、包气带地面对降雨的再分配作用(“筛子作用”)降雨到达地面以后，一部分消耗于植物截留、蒸发、填洼等损失，剩下部分被分成两部分：超过地面下渗能力(

6、容量)部分留在地表，其余部分渗入地下。分配的结果是将雨水分为地面和地下两个部分。即：P当雨强小于下渗能力时，降雨全部渗入地下。RsF四、包气带对降水的再分配作用(包气带在产流中的作用)2、土层对下渗水量的再分配作用(“门槛作用”)下渗水量(F)一部分以蒸发形式逸出地面(E)。剩余部分又被分成“土壤蓄存”和“径流”两个部分。蓄存部分是指水分运动中为维持土壤含水量等于或小于田间持水量所需的下渗水分。特殊地，当包气带的起始土壤含水量为最大分子持水量a(z)，终止土壤含水量为田间持水量f(z)时，S=包气带的最大蓄水容量SM。记Wf为包气带达到

7、田间持水量时的土壤含水量(mm)，W0为包气带初始土壤含水量(mm)，Wt为时段末包气带含水量(mm)，即：产生径流部分是指土壤含水量超过田间持水量以后，以自由重力水形式运行的部分。记一次降雨中包气带的输水量为Tp，则：若F-E>Wf-W0，蓄存部分S=Wf-W0若F-E

8、壤，位于具有较低水力传导度的细质地土壤之上。当供水时，易在交界面形成积水，并逐渐向上回升，产生压力水头，在土层存在一定坡度时可产生侧向水流。（b）上层细下层粗一层具有较低水力传导