第六章径流
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出口断面
• 此时，由于河网水位上升速度 大于其两岸地下水位的上升速 度，当河水与两岸地下水之间 有水力联系时，一部分河水补 给地下水，增加两岸的地下蓄 水量，这称为河岸容蓄。
• 同时，涨洪阶段，出口断面以 上坡地汇入河网的总水量必然 大于出口断面的流量，因河网 本身可以滞蓄一部分水量，称 为河网容蓄。
一、流域蓄渗阶段
• 当雨水降落到地面上时，除一小部分（一般不超过5%）降 落于河槽水面上的降水直接形成径流外，大部分降雨并不 立即产生径流，而是消耗于植物截留、下渗、填洼与蒸发。
• 在一次降雨过程中，流域上各处的蓄渗量及蓄渗过程的发 展是不均匀的。
• 因此，地面径流产生的时间和地方并不一致，有前有后， 先满足蓄渗的地方先产流。
第二节 径流的表示方法
2.径流总量W :在一定时段内通 过某断面的水量，以m3 或 亿m3 表示。
• 在流量过程线上时段T内流量 过程线以下的面积，即为时段 T的径流总量。有时也用其时 段平均流量与时段的乘积表示， 即 W＝QT
第二节 径流的表示方法
3.径流模数M :指流域出口 断面流量与流域面积的 比值，即单位时间单位 面积上产生的水量。
地下水位
河岸调节作用
• 在径流形成中通常将流域蓄渗过程，到形成地面汇 流及早期的表层流过程，称为产流过程，
• 坡地汇流与河网汇流合称为流域汇流过程或汇流过 程。
径流形 成过程
流域蓄渗过程 地面汇流
坡地汇流过程 壤中汇流
地下水汇流 河网汇流过程
流域产流过程 流域汇流过程
第二节 径流的表示方法
1. 流 量 2. 径流总量 3. 径流模数 4. 流量变率 5. 径流深度 6. 径流系数
• 坡面漫流通常是在蓄渗容易得到满足的地方先发生，例如， 透水性较低的地面（包括小部分不透水的地面）或较潮湿 的地方（例如河边）等，然后其范围逐渐扩大。
2.壤中流
• 壤中流及地下径流也同样具有沿坡地土层的汇流过程。 • 它们都是在有孔介质中的水流运动。 • 由于它们所通过的介质性质不同，所流经的途径各异，沿
植物截留
枯落物截留
下渗
填洼
因为流域中各处的土壤特性、 土层厚度、土壤含水量、地 表状况等因素各不相同，所 以流域内各点出现超渗产流 和蓄满产流的时间不同。 首先出现产流的地方雨水在 流动过程中还要填满流路上 的洼坑,称为填洼。
超渗产流
• 在降雨过程中当降雨强度小于土壤的入渗强度（能力）时， 所有到达地表的雨水全部渗入土壤之中，但是下渗强度的 空间变化很大，有些地方下渗能力强，有些地方下渗能力 弱，在有些地方当降雨强度大于土壤的入渗强度时多余的 雨水便在地表形成地表径流（超渗雨），这种产流方式称 为超渗产流。
第二节 径流的表示方法
1.流量Q : 单位时间内通过某过水断面的水量，以（m3／ s）表示。流量有瞬时值、日平均值、年平均值及多年 平均值等。
• 流量过程线通过某断面的流量随时间的变化过程——以 时间为横坐标，以流量为纵坐标，根据流量实测记录绘 成的曲线。从流量过程线上可以看出流量在该时段的变 化过程。
第六章 径流
• 流域的降水，由地面与地下汇入河网，流出流域出口断面 的水流，称为径流。
• 径流包括降水沿地表与地下汇入河网，并向出口断面汇集 和输送的全部水流。
– 沿地表（坡面与河槽）流动的水流称为地表径流； – 在地表面以下岩石、土壤和冲积层空隙中流动的水流叫做地下径
流。 – 而从地表和地下汇人河川后，向流域出口断面汇集和排泄的水流
– 如α→0，说明降水主要用于流域内地各种消耗，其中最主要的消 耗为蒸发。
– 如α→1,说明降水大部分转化为径流。
第三节 影响径流的因素
一、气象因素 二、下垫面因素 三、人类的活动
一、气象因素
• 气候气象因素是影响径流的最重要的因素；包括降水、 蒸发、气温、风、湿度等。
• 有人称“河流是气候的产物”。
称为河川径流。
降雨径流和冰雪融水径流
主要内容
1. 径流的形成过程 2. 径流的表示方法 3. 影响径流的因素
第一节 径流的形成过程
• 由降雨（或融雪）到水流汇集到河流出口断面的整个物理 过程，称径流形成过程。
• 径流形成过程是一个非常复杂的物理过程，根据各个阶段 的特点，把径流形成划分为以下三个过程： – 流域蓄渗阶段 – 坡地产流和汇流阶段 – 河槽集流阶段
途所受的阻力也有差别，因此，水的流速不等。
3.地下径流
小结
• 上述3种径流的汇流过程，构成了坡地汇流的全部内容， 就其特性而言，它们之间的量级有大小、过程有缓急，出 现时刻有先后，历时有长短之差别。
• 对一个具体的流域而言，它们并不一定同时存在于一次径 流形成过程中。
• 在径流形成中，坡地汇流过程起着对各种径流成分在时程 上的第一次再分配作用。
第二节 径流的表示方法
5.径流深度R : 将计算时段内的径流总量，均匀铺在某断面
以上的流域面积上，其相应的水层深度即是径流深度，以
mm表示。
RW 1 A 1000
第二节 径流的表示方法
6. 径流系数α:指同一时段内径流深与降雨深的比值。
R
P
– 0<α<1。径流系数反映了流域降水转化为径流的比率，综合反映 了流域自然地理因素和人为因素对降水径流的影响。
• 当降水和坡地汇流停止时，河岸 和河网容蓄的水达最大值，而河 网汇流过程仍在继续进行。
• 当上游补给量小于出口排泄量时， 即进入一次洪水过程的退水段。 此时，河网蓄水开始消退，流量 逐渐减小，水位相应降低，涨洪 时容蓄于两岸土层的水量又补充 入河网，直到降水在最后排到出 口断面为止。此时河槽泄水量与 地下水补给量相等，河槽水流趋 向稳定。
1.降 水
• 降水是径流的源泉，径流过程通常是由流域上降水过程转 换来的。
• 降水总量、强度、过程及其在空间上的分布，对径流的形 成和变化都有直接的影要因素之一，大部分的 降雨都以蒸发的形式损 失掉，而没能参与径流 的形成。
• 在北方干旱地区，80～ 90％的降水消耗于蒸发， 在南方湿润地区也有 30～50％。
产生地区
湿润地区或半干旱、半湿润地 干旱地区或半湿润、半干旱
区的多雨季节
地区的多雨季节
壤中流
– 降雨过程中渗入土壤的水分不断增加，当某一界面以 上的土壤达到饱和时，在该界面上就会有水分沿土层 界面侧向流动，形成壤中流。
地下径流
– 当降雨继续进行，下渗水分到达地下水面后，以地下 水的形式沿坡地土层汇入河槽，形成地下径流。
二、下垫面因素
• 地理位置：如纬度、距海远近、面积、形状等； • 地貌特征：如山地、丘陵、盆地、平原、谷地、湖沼等； • 地形特征：如高程、坡度、坡向； • 地质条件：如构造、岩性； • 植被特征：如类型、分布、水理性质（阻水、吸水、持水，
输水性能）等。
三、人类的活动
• 人类活动对径流的影响主要是通过改变下垫面条件，直接 或间接地影响径流的质量、数量和径流过程。
• 单位流域面积上的平均 流量 M = 1000Q / A
• 以 m3／s .km2 表示
第二节 径流的表示方法
4.流量变率K :是指某一时段的径流量与同一时段多年平均 径流量之比。 或某一年的年平均径流流量 Qi 和正常年径流量 Q0 之比 K = Qi / Q0 该值反映某一时段内径流量的丰（K>1）枯（K<1）程 度。
• 超渗雨开始蓄积形成地面积水。
蓄满产流
• 如果降雨强度小于下渗强度，下渗过程持续进行，当土壤 中所有孔隙都被雨水充满后，多余的水分在地表形成径流， 这种产流方式称为蓄满产流。
项目\类型
蓄满产流
超渗产流
产流条件
降雨量大于包气带缺水量即包 气带饱和或蓄满
降雨强度大于下渗强度，而 包气带蓄水量小于田间持水 量，即未饱和或未蓄满
(1) 多年平均径流总量 W (2) 多年平均径流深 R (3) 多年平均径流模数 M
(4) 多年平均径流系数
(5) 1980年的流量变率 Ki
小结
• 在流域蓄渗过程中产生三种径流形式——地表径 流、壤中流和地下径流，因此，蓄渗过程也是流 域的产流过程。
• 在流域蓄渗过程中降雨必须满足四种损失，植物 截留损失、枯枝落叶吸收损失、下渗损失、填洼 损失，因此，流域的蓄渗过程也叫损失过程。
二、坡地产流和汇流阶段
1.坡面漫流
• 扣除植物截留、入渗、填洼后的多余的降雨在坡面上以片 状流、细沟流的形式沿坡面向溪沟流动的现象为坡面漫流。
• 人为活动对径流有正反两方面的影响。
本章思考题
1. 径流形成的基本过程 2. 径流的几个基本概念
3. 某水文站流域面积 A = 54500 km2 ，多年（1955~1985）平均 降雨量为 1650 mm，多年平均径流量为 1680 m3 /s ，1980年 径流量为 1880 m3 /s 。请计算
• 降雨停止后，坡地汇流仍将持续一定时间。
Q 涨水段
峰段
退水段
t
典型流量过程线
三、河网汇流过程
• 各种径流成分经过坡地汇流注入河网后，沿河网向下游干 流出口断面汇集的过程，即河网汇流过程。
• 这一过程自坡地汇流注入河网开始，直至将最后汇入河网 的降水输送到出口断面为止。
• 坡地汇流注入河网后，使河网水量增加、水位上涨、流量 增大，成为流量过程线的涨洪段。
损失量 径流量
包气带缺水量和蒸发量 （下渗量大于损失量）
下渗量F全为损失量、雨期蒸 发量E
满足包气带缺水量后的后续雨 量
径流率（产流强度）
径流成分 地表径流、壤中流和地下径流 只有地表径流
产流量的 决定因素
降雨量、雨前土壤含水量（影 响包气带缺水量）
降雨强度，雨前土壤含水量 （影响下渗率），与降雨量 关系不大
• 此时，由于河网水位上升速度 大于其两岸地下水位的上升速 度，当河水与两岸地下水之间 有水力联系时，一部分河水补 给地下水，增加两岸的地下蓄 水量，这称为河岸容蓄。
• 同时，涨洪阶段，出口断面以 上坡地汇入河网的总水量必然 大于出口断面的流量，因河网 本身可以滞蓄一部分水量，称 为河网容蓄。
一、流域蓄渗阶段
• 当雨水降落到地面上时，除一小部分（一般不超过5%）降 落于河槽水面上的降水直接形成径流外，大部分降雨并不 立即产生径流，而是消耗于植物截留、下渗、填洼与蒸发。
• 在一次降雨过程中，流域上各处的蓄渗量及蓄渗过程的发 展是不均匀的。
• 因此，地面径流产生的时间和地方并不一致，有前有后， 先满足蓄渗的地方先产流。
第二节 径流的表示方法
2.径流总量W :在一定时段内通 过某断面的水量，以m3 或 亿m3 表示。
• 在流量过程线上时段T内流量 过程线以下的面积，即为时段 T的径流总量。有时也用其时 段平均流量与时段的乘积表示， 即 W＝QT
第二节 径流的表示方法
3.径流模数M :指流域出口 断面流量与流域面积的 比值，即单位时间单位 面积上产生的水量。
地下水位
河岸调节作用
• 在径流形成中通常将流域蓄渗过程，到形成地面汇 流及早期的表层流过程，称为产流过程，
• 坡地汇流与河网汇流合称为流域汇流过程或汇流过 程。
径流形 成过程
流域蓄渗过程 地面汇流
坡地汇流过程 壤中汇流
地下水汇流 河网汇流过程
流域产流过程 流域汇流过程
第二节 径流的表示方法
1. 流 量 2. 径流总量 3. 径流模数 4. 流量变率 5. 径流深度 6. 径流系数
• 坡面漫流通常是在蓄渗容易得到满足的地方先发生，例如， 透水性较低的地面（包括小部分不透水的地面）或较潮湿 的地方（例如河边）等，然后其范围逐渐扩大。
2.壤中流
• 壤中流及地下径流也同样具有沿坡地土层的汇流过程。 • 它们都是在有孔介质中的水流运动。 • 由于它们所通过的介质性质不同，所流经的途径各异，沿
植物截留
枯落物截留
下渗
填洼
因为流域中各处的土壤特性、 土层厚度、土壤含水量、地 表状况等因素各不相同，所 以流域内各点出现超渗产流 和蓄满产流的时间不同。 首先出现产流的地方雨水在 流动过程中还要填满流路上 的洼坑,称为填洼。
超渗产流
• 在降雨过程中当降雨强度小于土壤的入渗强度（能力）时， 所有到达地表的雨水全部渗入土壤之中，但是下渗强度的 空间变化很大，有些地方下渗能力强，有些地方下渗能力 弱，在有些地方当降雨强度大于土壤的入渗强度时多余的 雨水便在地表形成地表径流（超渗雨），这种产流方式称 为超渗产流。
第二节 径流的表示方法
1.流量Q : 单位时间内通过某过水断面的水量，以（m3／ s）表示。流量有瞬时值、日平均值、年平均值及多年 平均值等。
• 流量过程线通过某断面的流量随时间的变化过程——以 时间为横坐标，以流量为纵坐标，根据流量实测记录绘 成的曲线。从流量过程线上可以看出流量在该时段的变 化过程。
第六章 径流
• 流域的降水，由地面与地下汇入河网，流出流域出口断面 的水流，称为径流。
• 径流包括降水沿地表与地下汇入河网，并向出口断面汇集 和输送的全部水流。
– 沿地表（坡面与河槽）流动的水流称为地表径流； – 在地表面以下岩石、土壤和冲积层空隙中流动的水流叫做地下径
流。 – 而从地表和地下汇人河川后，向流域出口断面汇集和排泄的水流
– 如α→0，说明降水主要用于流域内地各种消耗，其中最主要的消 耗为蒸发。
– 如α→1,说明降水大部分转化为径流。
第三节 影响径流的因素
一、气象因素 二、下垫面因素 三、人类的活动
一、气象因素
• 气候气象因素是影响径流的最重要的因素；包括降水、 蒸发、气温、风、湿度等。
• 有人称“河流是气候的产物”。
称为河川径流。
降雨径流和冰雪融水径流
主要内容
1. 径流的形成过程 2. 径流的表示方法 3. 影响径流的因素
第一节 径流的形成过程
• 由降雨（或融雪）到水流汇集到河流出口断面的整个物理 过程，称径流形成过程。
• 径流形成过程是一个非常复杂的物理过程，根据各个阶段 的特点，把径流形成划分为以下三个过程： – 流域蓄渗阶段 – 坡地产流和汇流阶段 – 河槽集流阶段
途所受的阻力也有差别，因此，水的流速不等。
3.地下径流
小结
• 上述3种径流的汇流过程，构成了坡地汇流的全部内容， 就其特性而言，它们之间的量级有大小、过程有缓急，出 现时刻有先后，历时有长短之差别。
• 对一个具体的流域而言，它们并不一定同时存在于一次径 流形成过程中。
• 在径流形成中，坡地汇流过程起着对各种径流成分在时程 上的第一次再分配作用。
第二节 径流的表示方法
5.径流深度R : 将计算时段内的径流总量，均匀铺在某断面
以上的流域面积上，其相应的水层深度即是径流深度，以
mm表示。
RW 1 A 1000
第二节 径流的表示方法
6. 径流系数α:指同一时段内径流深与降雨深的比值。
R
P
– 0<α<1。径流系数反映了流域降水转化为径流的比率，综合反映 了流域自然地理因素和人为因素对降水径流的影响。
• 当降水和坡地汇流停止时，河岸 和河网容蓄的水达最大值，而河 网汇流过程仍在继续进行。
• 当上游补给量小于出口排泄量时， 即进入一次洪水过程的退水段。 此时，河网蓄水开始消退，流量 逐渐减小，水位相应降低，涨洪 时容蓄于两岸土层的水量又补充 入河网，直到降水在最后排到出 口断面为止。此时河槽泄水量与 地下水补给量相等，河槽水流趋 向稳定。
1.降 水
• 降水是径流的源泉，径流过程通常是由流域上降水过程转 换来的。
• 降水总量、强度、过程及其在空间上的分布，对径流的形 成和变化都有直接的影要因素之一，大部分的 降雨都以蒸发的形式损 失掉，而没能参与径流 的形成。
• 在北方干旱地区，80～ 90％的降水消耗于蒸发， 在南方湿润地区也有 30～50％。
产生地区
湿润地区或半干旱、半湿润地 干旱地区或半湿润、半干旱
区的多雨季节
地区的多雨季节
壤中流
– 降雨过程中渗入土壤的水分不断增加，当某一界面以 上的土壤达到饱和时，在该界面上就会有水分沿土层 界面侧向流动，形成壤中流。
地下径流
– 当降雨继续进行，下渗水分到达地下水面后，以地下 水的形式沿坡地土层汇入河槽，形成地下径流。
二、下垫面因素
• 地理位置：如纬度、距海远近、面积、形状等； • 地貌特征：如山地、丘陵、盆地、平原、谷地、湖沼等； • 地形特征：如高程、坡度、坡向； • 地质条件：如构造、岩性； • 植被特征：如类型、分布、水理性质（阻水、吸水、持水，
输水性能）等。
三、人类的活动
• 人类活动对径流的影响主要是通过改变下垫面条件，直接 或间接地影响径流的质量、数量和径流过程。
• 单位流域面积上的平均 流量 M = 1000Q / A
• 以 m3／s .km2 表示
第二节 径流的表示方法
4.流量变率K :是指某一时段的径流量与同一时段多年平均 径流量之比。 或某一年的年平均径流流量 Qi 和正常年径流量 Q0 之比 K = Qi / Q0 该值反映某一时段内径流量的丰（K>1）枯（K<1）程 度。
• 超渗雨开始蓄积形成地面积水。
蓄满产流
• 如果降雨强度小于下渗强度，下渗过程持续进行，当土壤 中所有孔隙都被雨水充满后，多余的水分在地表形成径流， 这种产流方式称为蓄满产流。
项目\类型
蓄满产流
超渗产流
产流条件
降雨量大于包气带缺水量即包 气带饱和或蓄满
降雨强度大于下渗强度，而 包气带蓄水量小于田间持水 量，即未饱和或未蓄满
(1) 多年平均径流总量 W (2) 多年平均径流深 R (3) 多年平均径流模数 M
(4) 多年平均径流系数
(5) 1980年的流量变率 Ki
小结
• 在流域蓄渗过程中产生三种径流形式——地表径 流、壤中流和地下径流，因此，蓄渗过程也是流 域的产流过程。
• 在流域蓄渗过程中降雨必须满足四种损失，植物 截留损失、枯枝落叶吸收损失、下渗损失、填洼 损失，因此，流域的蓄渗过程也叫损失过程。
二、坡地产流和汇流阶段
1.坡面漫流
• 扣除植物截留、入渗、填洼后的多余的降雨在坡面上以片 状流、细沟流的形式沿坡面向溪沟流动的现象为坡面漫流。
• 人为活动对径流有正反两方面的影响。
本章思考题
1. 径流形成的基本过程 2. 径流的几个基本概念
3. 某水文站流域面积 A = 54500 km2 ，多年（1955~1985）平均 降雨量为 1650 mm，多年平均径流量为 1680 m3 /s ，1980年 径流量为 1880 m3 /s 。请计算
• 降雨停止后，坡地汇流仍将持续一定时间。
Q 涨水段
峰段
退水段
t
典型流量过程线
三、河网汇流过程
• 各种径流成分经过坡地汇流注入河网后，沿河网向下游干 流出口断面汇集的过程，即河网汇流过程。
• 这一过程自坡地汇流注入河网开始，直至将最后汇入河网 的降水输送到出口断面为止。
• 坡地汇流注入河网后，使河网水量增加、水位上涨、流量 增大，成为流量过程线的涨洪段。
损失量 径流量
包气带缺水量和蒸发量 （下渗量大于损失量）
下渗量F全为损失量、雨期蒸 发量E
满足包气带缺水量后的后续雨 量
径流率（产流强度）
径流成分 地表径流、壤中流和地下径流 只有地表径流
产流量的 决定因素
降雨量、雨前土壤含水量（影 响包气带缺水量）
降雨强度，雨前土壤含水量 （影响下渗率），与降雨量 关系不大