第六章 下渗分析

80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 0
累积下渗量曲线
150
50 100 时间( min)
150
F f (t )dt
0
dF f (t ) dt
四、影响下渗的因素 (1)降水 (2)土壤 (3)植被 (4)地形 (5)人类活动
第三节 下渗的确定
一、下渗的测定


1. 注水法；
层次土壤是指土壤物理及水分物理性质存在明显
差异的均质土层。一般可概括为两种典型层理： （1）上层粗下层细
（2）上层细下层粗
四、产流的基本物理条件 1、超渗地面径流(Rs)的产流机制
i
fp
产流的物理条件： 超渗地面径流产生的物理条件 是雨强大于地面下渗容量。
四、 产流的基本物理条件（续）
2、壤中流(Rss)的产流机制
六、 流域产流特征分析
流域产流特征通常可从以下几方面进行分析：
1.分析流域的气候及下垫面特征 2.分析流域出口的流量过程形状 3.分析影响次洪产流量的因素
七、有效降雨的含义

指降雨量中扣除植物截留、下渗、填洼 与蒸发等各种损失后所剩下的那部分量。也 叫做净雨。
ΣR (mm) 0.0 0.5 2.0 6.3 13.2 20.7 ……
F(t) (mm) 0.0 2.0 3.0 6.2 11.9 16.4 ……
80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 0
累积下渗量曲线
0 1 2 5 10
50 100 时间( min)
150
15 ……

1. 霍顿公式
f p f c ( f 0 f c )e kt，f 0 — 初始下渗率；f c — 稳定下渗率。 ln( f p f c ) ln( f 0 f c ) kt

1、 Rs型——超渗产流型
特点：(1)产流量R取决于i和fp ， R=(i –f p)i ;
(2)雨止时土壤含水量仍未达到田间持水量 Wm； (3)径流成分单一。

2、 Rsat+Rss + Rg型——蓄满产流型
特点：(1)产流时土壤含水量已达到田间持水量Wm ；
(2)产流量R取决于降雨量P和初始土壤含水 量 W0， R=R(P,W0)=P-(Wm-W0) (3)径流成分复杂。
2. 土层对下渗水量的再分配作用
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。
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。
三、层次土壤中的下渗水流运动
fA fB
产流的物理条件： （1）包气带中必须存在相对不透水层，并且上层土 壤的质地比下层粗。 （2）至少要上层土壤的含水量达到田间持水量。
四、产流的基本物理条件（续）
3、饱和地面径流(Rsat)的产流机制
i fA fB
产流的物理条件： (1)存在相对不透水层，且上层土壤的透水性很 强，而下层土壤的透水性却弱得多。 (2)上层土壤含水量达到饱和含水量。
包气带又可划分成三带： (1) 悬着毛管水带
(2) 支持毛管水带
(3) 中间包气带
悬着毛 管水带 中间包 气带

支持毛 管水带
Z
（二）包气带对降水的再分配作用
1. 包气带地面对降雨的再分配作用 分配的结果是将雨水分为地面和地下两个部分。即：
P
Rs
当雨强小于下渗能力时，降雨全部 渗入地下。
F
二、包气带对降水的再分配作用（续）
第六章
第一节
下渗
土壤水分运动
一、土壤含水量
1.
重量含水量（） 体积含水量（）
2.
二、土壤水分的存在形式 1、吸湿水
2、薄膜水
3、毛管水
a)
b)
支持毛管水
毛管悬着水
4、重力水
三、 土壤水特性的主要参数
最大吸湿量
最大分子持水量
凋萎含水量 毛管断裂含水量 田间持水量 饱和含水量

2.考斯加柯夫公式
Fp at n，f p nat n 1，a和n为待定参数。 ln( Fp ) ln( a) n ln( t )
第四节 产流机制
植物截留In
植物散发ET 降雨P
填洼D
蒸发E 下渗f
下渗f
一、截流与填洼
二、包气带及其结构
（一）包气带定义：
包气带
地下水位
饱和带
各土壤水分常数相应的水分存在形式与作用力
最 大 吸 湿 量
31
风 干
作 用 10000 力 水 分 存 在 形 式
凋 萎 含 水 量
最 大 分 子 持 水 量
毛 管 断 裂 含 水 量
田 间 持 水 量
0.3
重力
饱 和 含 水 量
0.001
15
6.25个大气压
毛管力
分子力
吸湿水
薄膜水 结合水
毛管水 自由水
水分传递带
水分传递带
湿润带 湿润锋
湿润带
湿润锋
浙江义乌红壤剖 面图
三、下渗率、下渗能力

下渗率(f ) 稳定下渗率(fc) 下渗能力(fp)
100.0
5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0 50 100 时间( min)
t
下渗率曲线
累积下渗量( mm)
下渗率( mm/min)
四、产流的基本物理条件（续） 4、地下径流(Rg)的产流机制
产流的物理条件：整个包气带土壤含水量达到田间持
水量。
四、产流的基本物理条件（续） 5、回归流(Rr)的产流机制
相对不透水层
百度文库
产流的物理条件： (1)壤中流发育； (2)土壤饱和带露出地面； (3)要具备有利于壤中流流出的坡度及地形。
五、常见产流模式（二种）
2.人工降雨法
第三节 下渗的确定
二、下渗量的计算方法 （此处采用经验下渗曲线） 基本思路：对在特定条件下取得的下渗资
料，选配合适的函数形式，并根据曲线拟 合的好坏确定其中的各项参数。
100.0
累积下渗量( mm)
时间 (min)
ΣP (mm) 0.0 2.5 5.0 12.5 25.1 37.1 ……
重力水
第二节
下渗的物理过程和
影响下渗的因素
下渗的概念
一、下渗过程的阶段
根据水分所受作用力及运动特征，干燥 土壤在充分供水条件下的下渗分三阶段：
渗润阶段
渗漏阶段
渗透阶段
二、下渗过程中土壤含水量的垂向分布规律
前提条件：积水下渗、无地下水、初始含水量均匀、供水时间长 含水量(%) 饱和带 过渡带 风 干 土 田 间 持 水 量 饱 和 含 水 量 深度(m) 饱和带 过渡带