河海大学811水文学原理2012年真题答案
河海大学811水文学原理第五章 土壤水与下渗123
第三节 土壤水分运动基本方程
教学目标： 土水势中各分势和总势。 滞后现象 分析质地和结构对土壤水分特征曲线影响。
一、土水势
1、土水势：土壤水的势能称土水势。 它是土壤水与标准参照状态下的水相比较所具有的
特定势能。 说明：标准参照状态：一定高度处，与土壤同温度
下承受一个标准大气压或当地大气压的状态。 土水势是一个表示土壤水势能的相对指标。
毛管力的方向，因土壤颗粒的排列十分复杂，故可能具 有任何方向。
H不大于3~4米
毛细管的直径在0.1~0.001mm最明显。
（三）重力
重力 土壤中水分受到的地心引力称为重力，其 作用方向总是指向地心，近似地可认为垂直向下。
二、土壤水类型
土壤中存在的液态水分，根据作用力的情况，可 分为束缚水和自由水两类。
1. 当土壤含水量大于此值时，毛管悬着水就能向土
壤水分的消失点或消失面转移，
2. 当土壤含水量小于此值，连续输移水分就会遭到
破坏，并将变为以薄膜水和水汽的形式进行。
3. 一般来说，毛管断裂含水量约为田间持水量的65
％。
Hale Waihona Puke 6、饱和含水量饱和含水量：土壤中所有孔隙均被水充满时的土壤含水量。 特点：
1. 若用容积含水率表示饱和含水量，则此时也等于孔隙度。 2. 饱和含水量与田间持水量之差即为受重力支配的自由重
1、最大吸湿量
在水汽达到饱和的空气中，干燥土壤的吸湿水达到 最大数量时的土壤含水量称为最大吸湿量，又称吸 湿系数。 （1）被吸附的水分子层的厚度相当于15—20个 水分子厚，约4—5um，其最外层的水分子所受到 的土壤颗粒的分子引力为31个大气压。 （2）不同粒径的土壤颗粒的最大吸湿量不同。
2、最大分子持水量
河海大学811水文学原理2011年真题答案
1、答案提示：毛管悬着水、饱和，土壤含水量；达到蒸发能力，稳定下渗率，蓄满产流。
相关知识点：六个基本土壤水分常数（P64），水文循环的四个环节的特点。
2、答案提示：质量守恒定律闭合流域：p 0=E 0+R 0全 球：p 0=E 0海 洋：E 0=p 0+R3、答案：裸土蒸发三个阶段： 当θ≥θf 时，因供水充分而持续稳定；当 θm ＜θ＜θ f 时，毛管的连续状态遭到破坏，土壤蒸发随着土壤含水量供应的减小而减小；当 θ ＜θm 时，毛管输水机制完全破坏，以汽态水或膜状水输送水分，4、答案提示：土壤水相对于标准参照下的水所具有的特定势能。
饱和土壤的土水势由静水压力势和重力势构成非饱和土壤的土水势由基质势和重力势构成5、答案：壤中水径流：存在相对不透水层，上层土壤质地比下层粗，至少上层土壤达到田间持水量。
地表径流：存在相对不透水层，上层土壤透水性比下层强，至少上层土壤达到饱和含水量。
6、7、答案：①降雨空间分布不均，由于太阳能在地球上分布不均，而且时间也有变化，导致降雨时空分布不均，其地理位置、气旋、台风路径也有影响；②下垫面条件分布不均，如土壤性质、植被、初始土壤含水量不同；③各处产流类型的差异，有的地方满足产流条件先产流，有的地方后产流，有的地方甚至不产流。
这样，降雨过程中产流面积会随时间变化。
8、答案：由流域上分布均匀，历时趋于零，强度趋于无穷大，但净雨量等于1个单位净雨在出口断面所形成的流量过程线称为流域瞬时单位线。
Q(t)=()()⎰tdt t -t u I τ s E9、答案：特征河长：河段中，由水位变化引起的流量变化量与由附加比降变化引起的流量变化量相抵消，具有河段槽蓄量与下断面流量呈单一关系的河段长。
①L ＜ l 时；涨洪时，水位变化引起的流量减少量小于附加比降变化引起的流量增加量 ②L = l 时；涨洪时，水位变化引起的流量减少量等于附加比降变化引起的流量增加量； ③L ＞ l 时；涨洪时，水位变化引起的流量减少量大于附加比降变化引起的流量增加量10、答案：同一时间间隔内液体流入质量与流出质量之差等于蓄水变化量。
2010年河海大学811水文学原理考研真题
2010年模拟题一、 问答题（1） 建立水量平衡方程式的物理依据是什么？试导出无旁侧入流情况下，洪水通过河段时河段水量平衡方程式的微分形式。
（2） 什么叫田间持水量？已知某土壤的干容重和用体积含水率表示的田间持水量分别为θρf b 和，试给出用重量含水率表示的该土壤的田间持水量ωf 。
（3）什么叫蒸发率？试述控制蒸发的条件。
（4）试列举出两个确定水面蒸发的理论途径，并讨论各自的使用条件。
（5）什么叫下渗容量（能力）？试述控制下渗容量（能力）的条件。
（6）超渗地面径流和饱和地面径流的形成条件？ （7）什么叫波速？试证明它与平均流速之间的关系。
（8） 什么叫特征河长？若河长的河底比降为i 0，河道横断面为矩形，水面宽为b ，稳定流水深y 0与Q 0的关系为Q 0=my 0n ，试确定该河段的特征河长。
（m 和n为常数）（9） 试写出蓄满产流模式的包气带水量平衡方程式。
由蓄满产流模式求得的产流量，其径流成分的组成可能有几种？（10） 什么叫流域蓄水容量曲线？它有哪些性质？用它计算流域产流量的试用条件是什么？（11） 什么叫流域调蓄作用？其微观机理是什么？（12）什么叫流域瞬时单位线?若组成流域的坡面和河网瞬时单位线分别为u L （t ）和u R （t ），试根据给出流域瞬时单位线u w （t ）的表达式。
二、计算题（1）包气带由均质土壤组成，地下水埋深为100cm ，且稳定不变。
当土壤水力传导度为K （θ）=120cm/d 时，包气带以0.74cm/d 的速率稳定蒸发，试求此时在地下水面以上5cm 处的基模势。
（2）已知流域上某场降雨形成的地面产流量你r s 的1h 时程分配如表1所示。
该流域地面径流汇流的1h10mm 时段单位线q （1，t ）如表2所示。
试推求由这场降雨的地面产流量形成的流域出口断面流量过程线。
表1。
河海大学811水文学原理第十章 地表水流
是否相同，为什么？
蓄水量计算表
时间(月.日)
P
E
4
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
14.8 8.5
39
R
0.4 0.3 0.5 1.5 1.9 4.3 4.5 5.4
4 0.6 0.6 0.7 1.2 1.3
W 41.3
2. 河道上下两个断面的水位过程线和流量过程线之间的 差异，必然反映洪水波在该河段中的传播规律。
2、洪水波的传播特点
1. 移行：洪水波上任一位相的水位和流量在河段下断面 出现的时间总是迟于在上断面出现的时间，这个时差 称为该位相的水位或流量的传播时间 。
2. 坦化：河段下断面的流量过程线的形状一般要比上断 面的低平矮胖一些。具体来说，洪峰及其相近的流量 一般要衰减，而其余位相的流量则一般要增加。
2. 降雨开始后：流域中易产流的地区先产流，因此河流 中的水量主要来自于于产流地区，这些易产流地区主 要是土层浅薄的地区，或河沟附近土壤含水量较大的 地区或雨强大的地区。这时河沟开始逐渐向上游延伸， 河网密度开始增加。
3. 随着降雨的持续产流面积不断扩大，河网密度不断增 加，从而组成了不同时刻的出口断面流量过程线。
每条河流的枯水具体经历时间决定于河流流域的气候 条件及补给方式。
二、枯水的消退规律
蓄量方程式为线性时，退水方程为指数函数， 蓄量方程为幂函数时，退水方程也是一个幂函 数。
三、影响枯水消退的因素
一是退水开始时洪峰流量的大小。 洪峰流量大，相应的地面蓄水量多，枯水期退水就比 较缓慢，反之则地面蓄水量少，枯水期退水就较快。
完整word版,2012年水文水资源学术型硕士复试试卷
0
3.5
3
0.2
1
3
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4.4
4
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2
0.6
3.35
5
0.1
0.5
1.5
0.4
2.4
6
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1.55
7
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0.2
0.7
0
0.1
Hale Waihona Puke 0.100A卷共3页第1页
第二部分（共55分）
一、填空题（每空格1.5分，共18分）
1.选择代表年径流过程的原则水量相近、对工程不利。
A．下渗率随时间的变化曲线B．下渗量随时间的变化曲线
C．下渗容量随时间的变化曲线
2．径流系数是（B）的比值。
A．径流量与降雨量B．径流量与形成该径流量的降雨量
C．年径流量与年降雨量
3．裸土蒸发能力一般（C）同气象条件下的水面蒸发。
A．大于B．等于C．小于
4．对于特征河长，其（A）呈单一关系。
A．中断面水位与下断面流量B．中断面水位与中断面流量
设计洪水本身具有不确定性，为了保险起见，加安全修正值。可靠性参数α、样本均值、概率P、Cv、Cs。
3.拟在某河流断面修建水库，需推求水库坝址P=1%的设计洪水。现有资料条件如下：坝址以上流域面积为1000km2，坝址断面有连续8年的流量资料，流域内有10个雨量站42年的同期雨量观测资料。请根据资料情况拟出设计洪水计算的工作步骤。
④根据这套参数计算不同频率p下的相应设计值Qp,得到所谓的理论点据（p,Qp）， 。并根据理论点据绘出频率曲线（理论频率曲线）。
⑤ 判断理论曲线与经验点据拟合是否理想。如果不理想，再重新假设一套参数，重复①～ ④，直到满意为止。
河海大学811水文学原理2010年真题答案
1、答案：入流量-出流量=蓄水变化量入流量=（Q-əQ／əx △x)dt出流量=（Q+ əQ／əx △x)dt蓄水变化量=əA／ət△xdt由以上三个式子可得：əQ／əx +əA／ət =02、答案：毛管悬着水达到最大时的土壤含水量；它反映了在不受地下水影响条件下土壤在田间或自然状态下所能达到的最大含水量。
ρb=Ms／Vt ，θf= Vw／Vt ，wf= Mw／Msθf=f=Vw／Vt =Ms／Vt * Vw／Mw*Mw／Ms =ρb*wf*1／ρwwf=θf／ρb*ρw （ρw为液体的密度）3、答案：蒸发率：单位时间从单位蒸发面面积逸散到大气中的水分子数与从大气中返回到蒸发面的水分子数的差值（当其为正值时）称蒸发率。
蒸发率大小的三个控制条件：a.供水条件，蒸发面储存水分的多少；b.能量供给条件，蒸发面上水分子获得能量的多少；c.动力条件，蒸发面上空水汽输送的速度。
4、答案：热量平衡法和空气动力学法热量平衡法：Qn-Qh-Qe= Qθ-Qv；E=Qe／ρωL =Qn +Qv-Qθ／ρωL(1+R)R=-1时，上式是不能用的。
空气动力学法：E=ρΚωdq/dz；空气动力学法主要考虑了饱和差和风速对水面蒸发的影响。
5、答案：下渗容量当供水充足时，单位时间通过单位面积土壤渗入土中水量；控制下渗容量（能力）的条件有初始土壤含水量，土壤的质地和结构等。
6、答案：超渗地面径流：有供水，有界面，降雨强度大于下渗容量；饱和地面径流：存在相对不透水层且上层土壤透水性强，下层土壤透水性弱；上层土壤含水量达到饱和含水量；侧向排水条件差。
7、答案：波体上某一相位点沿河道的运动速度为该相位点的波速，或相应流量或相应水位沿河道的传播速度。
C≥V（C：波速，V：平均流速）证明：C=dQ/dA ，Q=V A ,C=dVA/dA =V+AdV/dA ，对于天然河道，一般dV/dA ＞0 ，所以C≥V，当且仅当A与Q呈线性关系时取等于号。
《河海大学811水文学原理2004-2012年考研真题及答案解析》
目录Ⅰ历年真题试卷 (2)河海大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试题 (2)河海大学2005年攻读硕士学位研究生入学考试试题 (4)河海大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试试题 (6)河海大学2008年攻读硕士学位研究生入学考试试题 (8)河海大学2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题 (10)河海大学2011年攻读硕士学位研究生入学考试试题 (12)河海大学2012年攻读硕士学位研究生入学考试试题 (14)Ⅱ历年真题试卷答案解析 (16)河海大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (16)河海大学2005年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (26)河海大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (35)河海大学2008年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (44)河海大学2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (51)河海大学2011年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (58)河海大学2012年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析 (66)Ⅰ历年真题试卷河海大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试题科目代码：811科目名称：水文学原理满分：150分一、指出下列各题成立的条件（每小题4分，共24分）1.在计算区域平均降雨量时，泰森多边形法和算术平均法取得相同结果的条件。
2.在非饱和土壤中，土壤水分从A点向B点运动的条件。
3.断面水位与流量呈单值关系的条件。
4.河段槽蓄量与河段下断面流量呈单值关系的条件。
5.运动波的速度等于断面平均流速的条件。
6.汇流系统的瞬时单位线等于组成该系统的两个概念性元素的瞬时单位线的卷积分的条件。
二、导出下列各题存在的关系（每小题5分，共25分）1.重量含水率W与容积含水率θ的关系。
2.单位入流H（t）与单位瞬时脉冲入流〥（t）的关系。
3.流域瞬时单位线u（t）与S曲线S（t）的关系。
4.特征河长l与扩算系数µ的关系。
河海大学811水文学原理第十章 地表水流
二、枯水的消退规律
蓄量方程式为线性时，退水方程为指数函数， 蓄量方程为幂函数时，退水方程也是一个幂函 数。
三、影响枯水消退的因素
一是退水开始时洪峰流量的大小。 洪峰流量大，相应的地面蓄水量多，枯水期退水就比 较缓慢，反之则地面蓄水量少，枯水期退水就较快。
1.4 0.5
4.9
蓄水量计算表
时间(月.日)
P
4
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
E 14.8
8.5
39
R
0.4 0.3 0.5 1.5 1.9 4.3 4.5 5.4
4 0.6 0.6 0.7 1.2 1.3
W 1.4 0.5
4.9
41.3 40.9 40.6 40.1
52 50.1 53.8 49.3 43.9 39.9 39.3 38.7
三、 流域蓄水容量曲线
（一）流域蓄水容量曲线：以包气带达到田间 持水量时的土壤含水量w’m为纵坐标，以小于 等于该W’m所占的流域面积比重a为横坐标， 则所得到的曲线称为流域蓄水容量曲线。
（二）流域蓄水容量曲线性质
(1)流域蓄水容量曲线是一条单增曲线。 (2)曲线上任—点的纵横坐标值表示流域中小于
二是潜水蒸发。 潜水蒸发是影响地下水退水的主要因素。一般在潜水 蒸发大的季节地下水退水快，而在潜水蒸发小的季节 地下水退水较慢。
三是径流成分的比重。 在湿润地区，流域蓄水量一般包括地面蓄水量 和地下蓄水量，其比值与降雨强度有关。
四是枯水量沿河长的分布情况。 当蓄水量主要集中在上游时，枯水期的流量消 退就较慢。
河海大学863,10-12年真题
机密★启用前 秘密★启用后 请将所有答案写在报考点提供的专用答题纸上河海大学2010年攻读硕士学位研究生入学考试试题（B 卷）考试科目代码及名称：(863) 信号与系统一、（本题满分10分）计算积分⎰+∞∞--'+dt t t e t ))()((δδ的值。
二、（本题满分15分）一线性非时变离散系统，其起始状态为)0(x ，已知当激励为)(k f 时，其全响应)()(1k k y ε=；若起始状态仍为)0(x ，激励为)]([k f -时，其全响应)(]132[)(2k k y k ε-⋅= ；求：若起始状态为)0(2x ，激励为)(3k f 时系统的全响应)(3k y 。
三、（本题满分25分）线性时不变系统如图所示，已知Ω=Ω=1,321R R ，F C H L 1,1==；V u A i C L 1)0(,1)0(==--求系统在)()(t t f ε=激励下的全响应)(t u c 。
题三图四、（本题满分10分）已知)(t f 对应的拉氏变换23)(2+-=-s s e s F s，求)(t f 。
五、（本题满分25分）给定系统微分方程)(8)(2)(4)(4)(t f t f t y t y t y +'=+'+''若激励信号和初始状态为：4)0(,3)0(,)()(/===---y y t e t f t ε；求系统的零输入响应，零状态响应及完全响应。
六、(本题满分25分) RC 电路如图所示，已知激励信号)()(2t e t f t ε-=，电容初始电压为零。
求：1．系统函数)()()(S F S Y S H = ；2．系统完全响应)t (y 。
题六图七、（本题满分15分）线性时不变系统的单位样值响应为)(k h ，输入为)(k f ，)3()()()(--==k k k f k h εε，求系统的零状态响应)(k y ，并绘图示出)(k y 。
河海大学811水文学原理2007年真题答案
1、答案：毛管悬着水达到最大时的土壤含水量；它反映了在不受地下水影响条件下土壤在田间或自然状态下所能达到的最大含水量。
2、从干燥土壤开始，在土壤吸收水分的过程中测定的或从饱和土壤开始，在土壤脱水过程中测定的吸力与土壤含水量的关系。
3、答案：当供水强度充分大时，下渗率将达到同初始土壤含水量和同土壤质地、结构条件下的最大值，称此时的下渗率为下渗容量，即下渗能力。
4、答案：下渗容量随时间变化的曲线称为下渗曲线。
5、答案：蒸发率：单位时间从单位蒸发面面积逸散到大气中的水分子数与从大气中返回到蒸发面的水分子数的差值（当其为正值时）称蒸发率。
6、答案：植物从土壤中吸收水分，然后输送到茎和叶面，大部分水分从茎和叶面逸散到大气中，这种现象称为植物散发。
7、答案：地下水面以上，土壤含水量未达到饱和，由土壤颗粒、水分和空气组成的三相系统称为包气带。
8、答案：土壤包气带含水量达到田间持水量后产生的径流，其次降雨与总径流关系不受雨强的影响。
9、答案：以包气带达到田间持水量时的土壤含水量wm’为纵坐标，以小于等于该wm’所占的流域面积比重为横坐标，则所得的曲线为流域蓄水容量曲线。
10、答案：波体相对于稳定流水面的比降即为附加比降，可以近似用波体的水面比降和稳定流水面比降的差值来表示。
11、答案：波体上某一相位点沿河道的运动速度为该相位点的波速，或相应流量或相应水位沿河道的传播速度。
12、答案：河段的槽蓄量取决于河段中的水位沿程分布即水面曲线的形状，且河段中每一断面的水位与流量又存在一定关系，所以河段槽蓄量是流量沿程分布和断面水位——流量关系的函数，即w=f（流量沿程分布，断面水位——流量关系），此方程即为槽蓄方程。
13、答案：旨在根据河段上断面的洪水过程推求河段下断面未来的洪水过程的方法，也称河道汇流计算，分为流量演算和水位演算两种情况。
14、答案：指蓄水量与出流量呈单一关系的水库或河段。
15、答案：流域调蓄作用：在dt时段内进入流域的水量是净雨i（t）dt，而流出流域的水量的Q（t）dt，涨洪时由于i（t）dt＞Q（t）dt，时段内的流域蓄水量必将增加，反之落洪时＜Q（t）dt，时段内的流域蓄水量必将减少，这种在洪水形成过程中所呈现出的流域蓄水量增加和减少的现象称为流域调蓄作用。
河海大学811水文学原理第三章 流域和水系
R w1 L
w=1，2，… ，
3、链长度
根据链的定义，锭长度可作为水系中基本单元河长，一 个水系的平均链长为
J
L
2N1 1
N1 一 水系中河源的数目，也就是1级河流的
数目
J
—水系的平均链长；
L —水系中河流的总长度
水系中每条链平均直接接纳的坡地面积为：
a
A
2N1 1
式中
a
——一个链平均直接接纳的坡地面积，
二、流域 地面分水线包围的汇集降落在其中的雨水流到 出口的区域称为流域。
中国流域介绍
三、水系
1、水系 流域中大大小小河流交汇形成的树枝状或网状 结构称为水系，亦称河系或河网(图3—3)。
水系形状
2、水系形状对出口流量影响
➢ 对面积相同、水系形状不相同的流域，同样一场暴雨形
成的流域出口断面流量过程线明显不同。
河道维持常数
为了维持1单位长度的河道必须要有多少汇水面积提供径 流。 不同级的河流要求的给养面积不相等，一般来说，随着 河流级的增加，要求的给养面积也增加。
河流频度和链频度
*——两条河流相交汇的运算符号。
四种方法比较
方法比较：
格雷夫利厄斯分级法：水系中河流越小，级数就越大 ,难以区分水系 中的主流和支流，同样为1级的河流可能相差较大。 雹顿分级法：2级以上的河流均可以一直延伸到河源，但实际上它们 的最上游都只具有1级河流的特征。 斯持拉勒法：能通过全流域水量和泥沙量的河流作为水系中最高级 的河流的。主要不足是不能反映流域内河流级愈高，通过的水量和 泥沙量也愈大的事实 。 施里夫分级法和沙伊达格分级法就是为弥补这一缺点而提出来的，
LWj
j 1
1 Nw
河海大学811水文学原理第八章--流域产流
c——系数，总是小于1，
27
28
三、包气带对降雨的再分配作用
包气带中的孔隙和裂隙等具有吸收、储存和输 送水分的功能。这种功能将导致它对降雨的一 系列再分配作用。
29
（一）包气带地面对降雨的再分配作用
地面犹如一面“筛子”。地面的下渗容量好比“筛孔”， 下渗容量大表示筛孔也大，可以把大的雨强“筛入”土 中；下渗容量小表示筛孔也小，只能把小的雨强筛入土 中。由于下渗容量是随土壤含水量的增加而逐渐减小， 直至达到稳定下渗率，因此，地面像一面筛孔会逐渐变 小的“筛子”。
24
这种机理可具体表述为：当雨强(i)大于上界面 的下渗容量(fp)时，实际下渗率fa等于fp；
当 i f p ， fa。 i
于是一场降雨中包气带增加的总水量应为：
I f pt it
i fp
i f p
25
(2)包气带水分的消退
包气带水分的消退同样发生在它的上、下界面 上。上界面消退水分是由于蒸散发，下界面消 退水分是由于内排水。
River
▽
Groundwater
1
产流相关概念
产流：从降水开始到径流产生的过程。
径流:降水所形成的，沿着流域地面和地下向河川， 湖泊等流动的水流。
产流量:降水在产流以前要经受许多损失，其中包 括：①植物叶面截留；②渗入土中补充薄膜水与 毛管水；③填洼。如尚有剩余，就成为产流量。
产流机制: 水在沿土层的垂向运行中，供水与下渗矛盾在 一 定 介 质 条 件 下 的 发 展 机
43
（1） 上层粗下层细
上层土壤的饱和水力传导度大于下层土壤的饱和水力 传导度。供水开始后的下渗首先受控于上层土壤。当 湿润锋面到达上、下两层土壤的界面时，下渗又变为 受控于下层土境。
河海大学811水文学原理第六 章 下渗
三、冻土下渗
控制冻土下渗的主要条件：冻结期的土壤含水 量，温度变化
(1)若土壤在达到饱和含水量时冻结，或在融 化时地面形成一层不透水的冰层下渗容量很小 且稳定。
(2)若土壤在含水量达到田间持水量的70％一 80％时冻结，则由于会有一部分携带热量的水 起着融化孔隙中冰的作用，故下渗容量会呈现 增加趋势。
下渗方程
求解土壤水分剖面表达式
对时间求导得到下渗曲线
积分求累积下渗方程
一、下渗方程的导出
下渗水流运动方程： (K ( ) )
t z
z
m g
g
z， z
g
1
所以 t
[K ( )
z
（
z
m
g）]
z
[K ( )
z
m
]
z
K ( )
因为
பைடு நூலகம்
与含水量之间存在一定关系，
m
[K ( )
z
进入渗漏阶段后，土壤颗粒表面已形成水膜， 因此分子力几乎趋于零，这时水主要在毛管力 和重力作用下向土壤中入渗，下渗容量比渗润 阶段明显减小，而且出于毛管力随土壤含水量 增加趋于缓慢减小阶段，所以这阶段下渗容量 的递减速度趋缓。
到了渗透阶段，土壤含水量已达到田间持水量 以上，这时不仅分子力早已不起作用，毛管力 也不再起作用了。控制这阶段下渗的作用力仅 为重力。与分子力和毛管力相比，重力只是一 个小而稳定的作用力，所以在渗透阶段，下渗 容量必达到一个稳定的极小值，这就是稳定下 渗率。
第五节 天然条件下的下渗
教学目标： 1降雨强度随时间不变的情况下下渗与降雨强度
的关系 2 降雨强度随时间变化的情况下下渗与降雨强度
的关系 3、影响下渗的主要因素。
河海大学811水文学原理第十三章
一、流城汇流过程 降落在流域上的降水水滴，扣除损失后，从
流域各处向流域出口断面汇集的过程称为流域 汇流。
降落在河流槽面上的雨水将直接通过河网汇集到流域 出口断面；
降落在坡地上的雨水，一般要从两条不同的途径汇集 至流域出口断面：一条是沿着坡地地面汇入相近的河 流，接着汇入更高级的河流，最后汇集至流域出口断 面；另一条是下渗到坡地地面以下，在满足一定的条 件后，通过土层中各种孔隙汇集至流域出口断面。
16
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24
E 14.8
8.5
39
R
0.4 0.3 0.5 1.5 1.9 4.3 4.5 5.4
4 0.6 0.6 0.7 1.2 1.3
W 1.4 0.5
4.9
41.3 40.9 40.6 40.1
52 50.1 53.8 49.3 43.9 39.9 39.3 38.7
38 70.9 69.6
本章重点提示
流域的蓄水容量曲线的性质。 用蓄满产流法计算的降雨径流相关图有何特点。 以前期影响雨量（Pa）为参数的降雨(P)径流
(R)相关图特点。 蓄满产流模型中水源划分。 超渗地面径流列表计算法计算步骤。
第十三章 流域汇流
第一节 流域汇流现象
1、流域汇流过程（两个阶段，三种形式）。 2、不同汇流过程汇流时间的差异。 3、三种汇流时间表示方法。
最大流域汇流时间 平均流域汇流时间 流域滞时
最大流域汇流时间：指流域中最长汇流路径的水滴与其平均 速度的比值。
m
Lm
v
Lm—从流域出口断面沿流而上至流域分水线的最长距离； v——水滴平均速度。
平均流域汇流时间：指流域上各水滴在流达出口断面 时间的平均值。
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1、答案：流域调蓄作用：在dt时段内进入流域的水量是净雨i（t）dt，而流出流域的水量的Q（t）dt，涨洪时由于i（t）dt＞Q（t）dt，时段内的流域蓄水量必将增加，反之落洪时＜Q（t）dt，时段内的流域蓄水量必将减少，这种在洪水形成过程中所呈现出的流域蓄水量增加和减少的现象称为流域调蓄作用。
原因：①降水并不是从一个地点注入流域的，在同一场降雨中，降雨注入点离出口有远近之分；
②由于流域各处水力条件（如糙率、坡度）不同，流域各处水滴的速度在流域上的分布是不均匀的
2、答案：毛管悬着水达到最大时的土壤含水量；它反映了在不受地下水影响条件下土壤在田间或自然状态下所能达到的最大含水量。
其蒸发因供水充分而持续稳定，达到蒸发能力；
其下渗因只受重力影响而趋于稳定，达到稳定下渗率；
其产流为蓄满产流模式，包气带饱和，降雨都会用于产流。
3、答案：土壤水相对于标准参照下的水所具有的特定势能。
纯水中土水势包括重力势和静水压力势。
饱和土壤的土水势由静水压力势和重力势构成：
φ=φp+φg
非饱和土壤的土水势由基质势和重力势构成：
φ=φm+φg
4、答案：分子力、毛管力和重力的作用。
渗润阶段：土壤含水量较少，分子力、毛管力和重力的作用，土壤吸收水分的能力特别强，下渗容量很大。
由于分子力和毛管力随土壤含水量增加快速减小，下渗容量递减迅速。
渗漏阶段：土壤颗粒表面形成水膜，分子力趋于0，这时水主要受毛管力和重力的作用，下渗容量比深润阶段明显减小，而且由于毛管力随土壤含水量增加趋于减小阶段，下渗容量递减速度趋于缓慢
渗透阶段：土壤含水量达到田间持水量，分子力、毛管力不起作用
控制下渗仅为重力，与分子力、毛管力相比，重力只是一个小而稳定的力，此时下渗容量达到一个小而稳定极小值，即稳定下渗率。
5、答案：①降雨空间分布不均，由于太阳能在地球上分布不均，而且时间也有变化，导致降雨时空分布不均，其地理位置、气旋、台风路径也有影响；
②下垫面条件分布不均，如土壤性质、植被、初始土壤含水量不同；
③各处产流类型的差异，有的地方满足产流条件先产流，有的地方后产流，有的地方甚至不产流。
这样，降雨过程中产流面积会随时间变化。
流域蓄水容量曲线：以包气带达到田间持水量时土壤含水量Wm’为纵坐标，以小于等于该Wm’所占的流域面积比重为横坐标所得的曲线。
蓄满产流的产流面积变化特点：
①随着降雨量不断增加，产流面积不断增大；
②产流面积与降雨强度无关；
③全流域发生蓄满产流的条件∑（P-E) ≥Wm’m。
6、答案：质量守恒定律
闭合流域：P0=E0+R0
全 球：P0=E0
7、答案：a.两者的总势组成不同，饱和水流总土水势由重力势和静水压力势组成；非饱和水流总土水势由重力势和基模势组成。
b.两者的水力传导度不同，饱和水流水力传导度为常数，非饱和水流水力传导度为土壤含水量的函数。
8、答案：壤中水径流：存在相对不透水层，上层土壤质地比下层粗，至少上层土壤达到田间持水量。
饱和地表径流：存在相对不透水层，上层土壤透水性比下层强，至少上层土壤达到饱和含水量。
9、答案：由流域上分布均匀，历时趋于零，强度趋于无穷大，但净雨量等于1个单位净雨在出口断面所形成的流量过程线称为流域瞬时单位线。
S 曲线与瞬时单位线：()()⎰=t
dt t x u t x ，，S S 曲线与时段单位线：u （△t ，x ，t ）=S （x ，t ）-S （x ，t-1）
时段单位线与瞬时单位线：u （△t ，x ，t ）=
⎰∆t
t -t dt t x u ），（
10、答案：同一时间间隔内液体流入质量与流出质量之差等于蓄水变化量。
dt 时间内，从左侧面流入微元体的质量流量为：dydzdt 2dx x -x x ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∂∂ννρρ
dt 时间内，从右侧面流出微元体的质量流量为：dydzdt 2dx x x x ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∂∂+ννρρ 则微元体在 dt 时间内，沿 x 方向流入流出的质量流量差为：dx dydzdt x -x
∂∂νρ
同理：y 方向：dxdydzdt y -
y ∂∂νρ
z 方向：dx dydzdt z -
z ∂∂νρ
dt 时间内，纯流入微元体的流体质量为：()dxdydzdt t
-
∂∂ρθ
11、答案：特征河长：河段中，由水位变化引起的流量变化量与由附加比降变化引起的流量变化量相抵消，具有河段槽蓄量与下断面流量呈单一关系的河段长。
①L ＜ l 时；涨洪时，水位变化引起的流量减少量小于附加比降变化引起的流量增加量 ②L = l 时；涨洪时，水位变化引起的流量减少量等于附加比降变化引起的流量增加量； ③L ＞ l 时；涨洪时，水位变化引起的流量减少量大于附加比降变化引起的流量增加量
12、答案：基本假定：①以湿润锋为界，上层土壤含水量达到饱和含水量，下层土壤为初始土壤含水量；
②湿润锋向下移动的条件是上层土壤含水量达到饱和含水量。
控制方程组：
达西定律：fp=ks （1+Hc ／l ）
水量平衡方程：fp=dFp ／dt=（θn-θ0）dl ／dt
13、解：1.流域平均蓄水容量Wm
为曲线包围的面积
Wm=20mm*0.25+80mm*0.5+
140mm*0.25=80mm 。
2. ① （20-2）*0.25=4.5mm
②（20+40-2-4）-40-4.5=9.5mm
第二阶段后全流域都达到田间持水量，以后全部净雨都用于产流，
③50-4=46mm
④20mm
14、解：考虑了重力作用，因为当t →∞时，下渗能力fp 为一常数0.4.达到稳定下渗率，S
的因次是mm*t -1／2
Fp=
t
0p dt f =St 1／2+0.4t ，当t=9min 时，Fp=21mm ，带入得S=5.8mm*t -1／2。