第二章坡面水文过程教程
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小。
2.1.1 雨滴直径及分布
1. 雨滴的大小 一般情况下，小雨滴为圆形，大雨滴(＞ 5.5mm)开始为纺锤形，在其下降过程中因受空 气阻力作用而呈扁平形，两侧微向上弯曲。
因此把雨滴0.25mm<直径≤5.5mm时，降落 过程中比较稳定的雨滴称稳定雨滴；当雨滴直 径＞5.5mm时，雨滴形状很不稳定，极易发生 碎裂或变形，称为暂时雨滴。对于直径＜ 0.25mm的雨滴称为小雨滴。
2. 地面坡度的影响
就坡度而言，同一雨强下，坡度愈大，入渗率 愈小。
3. 降雨特性的影响
降雨对入渗的影响可分为直接影响和间接影响。 从水土保持角度来看，降雨特性对入渗的影响 主要表现在雨型、雨滴直径和降雨强度上。
4. 下垫面因素
下垫面的作用主要在于使降落到地面的雨水发生 重新分配，同时可削弱雨滴动能，增加土壤水分入渗。
2.1.3 降雨侵蚀力
降雨雨滴的侵蚀力是降雨和土壤互相作用的结果。 降雨侵蚀力是指雨滴分散和击溅土壤颗粒的作用力。 它是降雨物理特征的函数，降雨雨滴侵蚀力的大小完 全取决于降雨性质，即该次降雨的雨量、雨强、雨滴 大小等，而与土壤性质无关。
计算方法：威斯迈尔经过大量寻优计算，得到 了一个用复合参数表示表示降雨侵蚀力的方法。降雨 侵蚀力指标R，表达式为：R=E*I30。其中E为该次降 雨的总动能[J/（m2.mm）]；I30为该次降雨过程中出 现的最大30min降雨强度（mm/h）
入渗作为降水、地面水、土壤水和地下水相互 转化的一个重要环节，受到土壤水分运动规律的制 约，是土壤水分最常见的向下运动的现象，也是降 雨径流形成的主要环节。
1. 入渗过程
下渗不仅直接决定地表径流量的大小，还影响 土壤水分的增长以及表层径流与地下径流的形成。 降雨入渗过程一般可划分为以下三个阶段：渗 润阶段--渗漏阶段--渗透阶段。 从径流形成的角度考虑，降雨入渗过程也可分 为两个阶段：雨强控制阶段--土壤入渗率控制阶段。
水文上常用包气带土层的含水量折合为水深的 方法来表示，称为土壤蓄水量。
土壤含水量常划分为最大吸湿水量、最大分子 持水量、调萎含水量、毛管断裂含水量、田间持水量 和饱和含水量六中类型。
3. 土壤水分运动过程
土壤水分运动过程主要包括入渗过程、土壤蒸Baidu Nhomakorabea发过程与植物蒸腾过程。
2.2.2 入渗
入渗是指水分自地面渗入土壤的水文过程。
3. 入渗曲线
入渗曲线（入渗能力曲线）：是指在地面充分 供水条件下，入渗率随时间的变化过程线。
4. 入渗水的垂向分布规律
入渗水在土体中的垂向分布大致可划分为 4个带： 饱和带、过渡带、水分传递带、湿润带。
2.2.3 影响入渗的因素
1. 入渗过程
土壤特性对入渗的影响，主要取决于土壤的透 水性、吸水性和持水性。
5. 人类活动的影响
人类活动既可增大土壤入渗，也可抑制土壤入 渗。
2.3 径流
沿地面或沿地面下运动的水流称为径流。 对形成径流有重要作用的因素有降雨、蒸 发与入渗等。
2.3.1 径流的分类及表示方法
由降水开始到到水流流经流域出口断面的整个物 理过程，称为径流形成过程。
根据水流组成，可以把径流划分为地表径流、壤 中径流、地下径流。根据径流形成过程及径流途径的 不同，流域内的河川径流又可分为地面径流、壤中流、 地下径流。 径流表示方法与度量单位主要包括：
2. 雨滴的分布 降雨是由大小不同的雨滴组成的。 一次降雨的雨滴分布，用该次降雨雨滴累 积体积百分曲线表示，其中累积体积为50%所 对应的雨滴直径称为中数直径，用D50表示。 通常降雨强度愈大，D50也愈大，降雨强 度变小，D50也相应减小（D50=aIb）。
2.1.2 雨滴速度和动能
雨滴降落时，因重力作用逐渐加速，但其 周围空气的摩擦阻力及浮力也随之增加。当这 二力趋于平衡时，雨滴以匀速降落，此时的速 度即为终点速度(terminal velocity)。达到 终点速度的雨滴下落距离，随雨滴直径增大而 增加。 终点速度的大小，主要取决于雨滴直径 的大小和形状。雨滴的终点速度越大，其对地 表的冲击力也越大，即对地表土壤的溅蚀能力 也越强。
第2章
坡面水文过程
2.1 雨滴特性 2.2 土壤水与入渗 2.3 径流
本章主要介绍降雨的基本特性、降 雨过程中的入渗、径流的形成过程及其 影响因素，分析坡面径流的形成过程， 有助于对坡面水文过程的理解。
2.1 雨滴特性
雨滴特性包括雨滴的形状、大小及雨滴 分布、降落速度、落地时冲击力、降雨量、降
雨强度和降雨历时等，直接影响侵蚀作用的大
①流量Q：流量是指单位时间内通过某一横断面的水量， 常用单位为m3/s。其计算式：
Q＝AV 式中，A为过水断面面积（m2)；V为断面平均流量（m/s）。
②径流总量W：径流总量是指在一定时段内通过河流某 一横断面的总水量（一般指出口断面），常用单位为 m3。其计算式为： W = QT 式中：Q为流量（m3/s）；T为时段（如日、月、年等） 长（s）。 ③径流深度R：径流深度是指单位流域面积上的径流总 量。也即是把径流总量平铺在整个流域面积上所得到 的水层深度，常用单位为毫米（mm）。其计算式 为：
2. 入渗要素
入渗率（入渗强度）：是指单位面积单位时间 内渗入到土壤中的水量。 入渗能力（入渗容量）：是指在充分供水和一 定土壤类型和土壤湿度条件下的最大入渗率。 初始入渗率：在入渗最初阶段，土壤入渗率极 大，其值称为初始入渗率。 稳定入渗率：当下渗锋面推进到一定深度后， 入渗率趋于稳定的常值，此时的入渗率称为稳定入渗 率。
W 1 R F 1000
式中：W为径流总量（m3）；F为流域面积（km2）； 1/1000为单位换算系数。
目的意义：如果将降雨侵蚀力高峰期和土壤抵 抗侵蚀力最弱时期分开，则可保证显著降低土壤侵蚀。
2.2 土壤水与入渗
2.2.1 土壤水 1. 土壤水分的存在形式
土壤水是指吸附于土粒和存在于土壤孔隙中的
水分，按受力情况可分为吸湿水、薄膜水、毛管水以
及重力水四种形式。
2. 土壤含水量与分类
土壤含水量是指包气带中土壤含水数量的多少， 常用单位土壤体积内包含的水体体积或单位土壤质量 内包含的水体质量来表示。
2.1.1 雨滴直径及分布
1. 雨滴的大小 一般情况下，小雨滴为圆形，大雨滴(＞ 5.5mm)开始为纺锤形，在其下降过程中因受空 气阻力作用而呈扁平形，两侧微向上弯曲。
因此把雨滴0.25mm<直径≤5.5mm时，降落 过程中比较稳定的雨滴称稳定雨滴；当雨滴直 径＞5.5mm时，雨滴形状很不稳定，极易发生 碎裂或变形，称为暂时雨滴。对于直径＜ 0.25mm的雨滴称为小雨滴。
2. 地面坡度的影响
就坡度而言，同一雨强下，坡度愈大，入渗率 愈小。
3. 降雨特性的影响
降雨对入渗的影响可分为直接影响和间接影响。 从水土保持角度来看，降雨特性对入渗的影响 主要表现在雨型、雨滴直径和降雨强度上。
4. 下垫面因素
下垫面的作用主要在于使降落到地面的雨水发生 重新分配，同时可削弱雨滴动能，增加土壤水分入渗。
2.1.3 降雨侵蚀力
降雨雨滴的侵蚀力是降雨和土壤互相作用的结果。 降雨侵蚀力是指雨滴分散和击溅土壤颗粒的作用力。 它是降雨物理特征的函数，降雨雨滴侵蚀力的大小完 全取决于降雨性质，即该次降雨的雨量、雨强、雨滴 大小等，而与土壤性质无关。
计算方法：威斯迈尔经过大量寻优计算，得到 了一个用复合参数表示表示降雨侵蚀力的方法。降雨 侵蚀力指标R，表达式为：R=E*I30。其中E为该次降 雨的总动能[J/（m2.mm）]；I30为该次降雨过程中出 现的最大30min降雨强度（mm/h）
入渗作为降水、地面水、土壤水和地下水相互 转化的一个重要环节，受到土壤水分运动规律的制 约，是土壤水分最常见的向下运动的现象，也是降 雨径流形成的主要环节。
1. 入渗过程
下渗不仅直接决定地表径流量的大小，还影响 土壤水分的增长以及表层径流与地下径流的形成。 降雨入渗过程一般可划分为以下三个阶段：渗 润阶段--渗漏阶段--渗透阶段。 从径流形成的角度考虑，降雨入渗过程也可分 为两个阶段：雨强控制阶段--土壤入渗率控制阶段。
水文上常用包气带土层的含水量折合为水深的 方法来表示，称为土壤蓄水量。
土壤含水量常划分为最大吸湿水量、最大分子 持水量、调萎含水量、毛管断裂含水量、田间持水量 和饱和含水量六中类型。
3. 土壤水分运动过程
土壤水分运动过程主要包括入渗过程、土壤蒸Baidu Nhomakorabea发过程与植物蒸腾过程。
2.2.2 入渗
入渗是指水分自地面渗入土壤的水文过程。
3. 入渗曲线
入渗曲线（入渗能力曲线）：是指在地面充分 供水条件下，入渗率随时间的变化过程线。
4. 入渗水的垂向分布规律
入渗水在土体中的垂向分布大致可划分为 4个带： 饱和带、过渡带、水分传递带、湿润带。
2.2.3 影响入渗的因素
1. 入渗过程
土壤特性对入渗的影响，主要取决于土壤的透 水性、吸水性和持水性。
5. 人类活动的影响
人类活动既可增大土壤入渗，也可抑制土壤入 渗。
2.3 径流
沿地面或沿地面下运动的水流称为径流。 对形成径流有重要作用的因素有降雨、蒸 发与入渗等。
2.3.1 径流的分类及表示方法
由降水开始到到水流流经流域出口断面的整个物 理过程，称为径流形成过程。
根据水流组成，可以把径流划分为地表径流、壤 中径流、地下径流。根据径流形成过程及径流途径的 不同，流域内的河川径流又可分为地面径流、壤中流、 地下径流。 径流表示方法与度量单位主要包括：
2. 雨滴的分布 降雨是由大小不同的雨滴组成的。 一次降雨的雨滴分布，用该次降雨雨滴累 积体积百分曲线表示，其中累积体积为50%所 对应的雨滴直径称为中数直径，用D50表示。 通常降雨强度愈大，D50也愈大，降雨强 度变小，D50也相应减小（D50=aIb）。
2.1.2 雨滴速度和动能
雨滴降落时，因重力作用逐渐加速，但其 周围空气的摩擦阻力及浮力也随之增加。当这 二力趋于平衡时，雨滴以匀速降落，此时的速 度即为终点速度(terminal velocity)。达到 终点速度的雨滴下落距离，随雨滴直径增大而 增加。 终点速度的大小，主要取决于雨滴直径 的大小和形状。雨滴的终点速度越大，其对地 表的冲击力也越大，即对地表土壤的溅蚀能力 也越强。
第2章
坡面水文过程
2.1 雨滴特性 2.2 土壤水与入渗 2.3 径流
本章主要介绍降雨的基本特性、降 雨过程中的入渗、径流的形成过程及其 影响因素，分析坡面径流的形成过程， 有助于对坡面水文过程的理解。
2.1 雨滴特性
雨滴特性包括雨滴的形状、大小及雨滴 分布、降落速度、落地时冲击力、降雨量、降
雨强度和降雨历时等，直接影响侵蚀作用的大
①流量Q：流量是指单位时间内通过某一横断面的水量， 常用单位为m3/s。其计算式：
Q＝AV 式中，A为过水断面面积（m2)；V为断面平均流量（m/s）。
②径流总量W：径流总量是指在一定时段内通过河流某 一横断面的总水量（一般指出口断面），常用单位为 m3。其计算式为： W = QT 式中：Q为流量（m3/s）；T为时段（如日、月、年等） 长（s）。 ③径流深度R：径流深度是指单位流域面积上的径流总 量。也即是把径流总量平铺在整个流域面积上所得到 的水层深度，常用单位为毫米（mm）。其计算式 为：
2. 入渗要素
入渗率（入渗强度）：是指单位面积单位时间 内渗入到土壤中的水量。 入渗能力（入渗容量）：是指在充分供水和一 定土壤类型和土壤湿度条件下的最大入渗率。 初始入渗率：在入渗最初阶段，土壤入渗率极 大，其值称为初始入渗率。 稳定入渗率：当下渗锋面推进到一定深度后， 入渗率趋于稳定的常值，此时的入渗率称为稳定入渗 率。
W 1 R F 1000
式中：W为径流总量（m3）；F为流域面积（km2）； 1/1000为单位换算系数。
目的意义：如果将降雨侵蚀力高峰期和土壤抵 抗侵蚀力最弱时期分开，则可保证显著降低土壤侵蚀。
2.2 土壤水与入渗
2.2.1 土壤水 1. 土壤水分的存在形式
土壤水是指吸附于土粒和存在于土壤孔隙中的
水分，按受力情况可分为吸湿水、薄膜水、毛管水以
及重力水四种形式。
2. 土壤含水量与分类
土壤含水量是指包气带中土壤含水数量的多少， 常用单位土壤体积内包含的水体体积或单位土壤质量 内包含的水体质量来表示。