第二章坡面水文过程分解

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工程水文学第二章 水文循环与径流形成

工程水文学第二章 水文循环与径流形成
2. 水文分析法:流域水量平衡方程分析(略)
三、下渗率、下渗能力、下渗曲线、下渗公式
1、下渗率:单位时间内渗入单位面积土壤中的 水量(mm/min,mm/h)。
2、下渗能力:充分供水条件下的下渗率(EM)。 3、下渗曲线、霍顿(Horton)下渗公式:
ftf0fcetfc
f 0 : 起始下渗率 f c : 稳定下渗率 : 系数
每日8时至次日8时降 水量为当日降水量。
2.自计式雨量计
虹吸式 翻斗式 称重式
(1)虹吸式 分辨率:0.1mm 降雨强度适用范围: 0.01~4.0mm/min。
Tipping bucket gauge: funneling the collected rain to a small bucket that tilts and empties each time it fills
4.径流模数(M):流域出口断面流量与流域面积之比值,
L/(s·km2),洪峰流量模数,多年平均流量模数。
M Q F
5.径流系数(α ):径流深与流域平均降雨量的比,
α <1。
R
P
作业: 1、2:2-2、2-3。 3、某流域面积1000km2,流域多年平均降雨量 1400mm,多年平均流量20m3/s,问该流域多年
2、小循环:
海洋上蒸发的水汽在海洋上空凝结后,以降水 的形式落到海洋里,或陆地上的水经蒸发凝结又降 落到陆地上,又称为内循环。
二、地球上的水量平衡 水量平衡原理: 在水文循环过程中,对任一区域、任一时段进入 水量与输出水量之差额必等于其蓄水量的变化量。 水量平衡方程:
I、O——给定时段内输入、输出该地区的总水量 △S——时段内区域蓄水量的变化量,可正可负。

第二章坡面水文过程教程

第二章坡面水文过程教程

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:
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。
2.3.3 径流产生的机制
径流产生的机制是指降雨产生径流的基本物理条 件,它取决于下垫面结构及降雨特性。 在坡面上,径流发生的机制一般可概括为超渗产 流、蓄满产流和壤中流。
1. 超渗径流的产流机制 超渗径流的产生机制是指供水强度与入渗强度大 小矛盾发生在地面时的产流机制。只有当降雨满足了 植物截留、蒸发、填洼和入渗损失后,才具备产生地 面径流的充分条件。因此,降雨强度大于入渗率是产 生超渗地面径流的充分条件。
3. 人类活动的影响
人类活动对径流的影响主要是通过改变下垫面条 件,从而直接或间接影响径流过程和径流量的变化。
在坡面上布设水土保持工程措施和林草植被措施, 可在一定程度上调节径流过程或径流量。
作业
1. 名词解释

第二章水文基础知识

第二章水文基础知识

W Q•T
y Q •T •103 Q •T (mm)
F •106
1000F
径流模数(M):流域出口断面上的流量与流域面积的比值。
M=1000Q/F
径流系数(α):某时段降雨量x所形成径流深y的比例数
α =y/x
因为降雨总是会有损失,所以一般α只能小于1。
3/3
(三)流域平均降雨量的计算
流域内各站降雨量是不同的,分析流域 降雨与径流关系时,需要由降雨量计算流域 平均面雨量,根据流域内雨量资料,常用以 下方法:
1. 算术平均法
式中
——某一指定时段的流域平均雨量,mm; ——流域内的雨量站数; ——流域内第站指定时段的雨量,mm。
2. 泰森多边形法
f4 f3
2. 降水的分类 按空气抬升形成动力冷却的原因可以把降水分
为4种类型:
强度大,范围小,历时短
降水
对流雨 地形雨 气旋雨
迎风面雨多,背风面雨少
温带气旋雨
气旋前方:暖锋云系及连续性降雨 气旋后方:狭窄的冷锋云系和降雨 气旋中部:暖气团,层云或毛毛雨
热带气旋雨 水汽充足,运动强烈,易带来狂风暴雨
锋面雨
冷锋雨 暖锋雨
水面蒸发常用蒸发器进行观测。换算关 系为:
式中
——天然水面蒸发量,mm; ——蒸发器实测蒸发量,mm; ——蒸发器折算系数。
(二) 土壤蒸发 土壤蒸发比水面蒸发要复杂得多。湿润
的土壤,其蒸发过程一般可以分为三个阶段。
(三)植物散发 土壤中的水分经植物根系吸收后,输送
至叶面,再从叶面散发到大气中,称为植物 散发。
(四) 流域总蒸发
流域总蒸发是流域内所有的水面、土壤以及植 被蒸发与散发的总和。目前采用的方法是从全流 域综合角度出发,用水量平衡原理来推算流域总 蒸发量。

2第二章水文现象及其过程的物理基础

2第二章水文现象及其过程的物理基础

第三节 水文平衡(重点) 一 水量平衡
1.通用的水量平衡方程
根据物质不灭定律,水量平衡原理的概念就是对于 任一区域在给定的时段内,各种输入量与区域内储 水量的变化之和。
I O (W2 W1) O W
I——在给定时段内输入区域的各种水量之和; O——在给定时段内输出区域的各种水量之和; W1 、W2——区域内时段始、末的储水量。
又称下渗容量。指在充分供水条件下 的下渗率。 累积下渗量F
dF/dt=f
第五节 天然条件下的下渗
一 下渗与降雨强度的关系 定义:在充分供水条件下,单点均质土壤 的下渗规律,反映土壤的最大下渗率过程, 称下渗能力曲线。
f0:初始下渗率 fc:稳定下渗

供水充足的时候: 降雨强度>=下渗 能力
第四节 降雨资料的收集与整理
1、降雨 三个要素:降水量、历时和强度 降雨强度分类
2、下渗的定义 下渗:降雨渗入土壤和地下水的运动过程。 3、下渗过程
降水的入渗过程
降雨
粘膜水
毛细水
重力水 地下水
4.下渗率和下渗能力 下渗率f
又称下渗强度。指单位面积上、单位 时间内渗入土壤中的水量。 下渗能力fp
第二章 水文现象及其过程的物 理基础
第一节 水的物理性质
➢ 水的密度 ➢ 水的热容量与传热性 ➢ 水的三态转化(气态、液态、固态) ➢ 水的表面张力 ➢ 水的运动特征及其它特性
第二节 水文学现象的基本规律以 及研究方法的基本特点
(一) 水文现象变化的基本规律
1 1、成因规律(确定性规律):
确定的成因和水文现象形成的内在因果关系,确定 的成因和条件将件将对应于确定的结果。
二、 河川径流
1.径流的表示方法(前面已提及):

第二章 水文循环与水量平衡2

第二章 水文循环与水量平衡2

海洋的多年平均水量平衡方 程为:
P c R Ec
Po R Eo

从上面分析看,则全球多年平均水量平衡方程为:


P c P o Ec Eo


说明全球多年平均降水量与多年平均蒸发量相等。
PE
第二节

水文循环的尺度
水文循环具有全球水文循环、流域或区域水文循环和水— 土壤—植物系统水文循环等三种不同的尺度。
3、河道纵比降 落差、纵比降 比降计算公式: ( 1 )当河道纵断面近于直线 时,比降计算式为:

J
h1 h0 h l l


( 2 )当河底高程沿程变化时, 如下图,比降计算式为:
(h0 h1 )l1 (h1 h2 )l2 (hn 1 hn )ln 2h0 L J L2

形成水文循环的内因是水的三态(固、液、气)在常温下 可以相互转化,水文循环的外因是太阳辐射和地心引力(重 力)。因下垫面的不同,水文循环的强度、规律和路径也不
同。
水文循环的存在,不仅是水资源和水能资源可再生的根本原因,而且是地 球上生命生生不息,能千秋万代延续下去的重要原因之一。水文循环是自 然界众多物质循环中最重要的物质循环。

Байду номын сангаас
二、流域
(一)流域 流域:汇集地面水和地下水的区域称为流域。也就是 分水线包围的区域。 (闭合流域、不闭合流域)

(二)流域的基本特征
1、流域面积:流域分水线包围区域的平面投影面 积。 2 、 河网密度:流域河流干支流总长度与流域面 积的比值。 3、 流域的长度和平均宽度: 流域的长度(流域的轴长):以流域出口为中心 向河源方向做一组不同半径的同心圆,在每个 圆与流域分水线相交处作割线,各割线中点的 连线的长度就是流域的轴长。 平均宽度:流域面积与流域长度之比。

坡面水系工程水文水利计算

坡面水系工程水文水利计算
坡面水 系工程水 文水 利计算
( 1 贵州省水利水 电勘测设计研究院 贵州贵阳
邓 智 予 刘 莹 : 5 5 0 0 0 2 2 贵州黔水科研试验测试检测工程有限公 司
贵州贵 阳
5 5 0 0 0 2 )
大, 所 以设 计 时要 考 虑 此 因素 。 第 二 是 推 理公 式计 算 法 。 主要 是 结
2坡 面水 系工 程水 文计 算分 析
土的流 失 , 还能 够灌 溉梯 田 、 增 强农 田抗 旱 能力 , 排 出多余 的洪 据其灌溉要求来确定 , 只有来水量不足时才能使用其进行水量控 制。根据推算公式 , 蓄水工程的山塘容积 由近坝水深 、 水宽、 水 面 的长度决定 。当来水量不足 以用来灌溉 时 , 蓄水池的 Nhomakorabea计公式也
坡 面 水 土 流 失 的 防治 主要 通 过坡 面 水 系 工 程 来 实 现 , 通 过 拦 3 . 2蓄 水 工 程 水利 计 算
截、 引导 、 蓄水 、 灌水 、 排水 等各项工程减少坡面水土 流失 现象 , 这 坡 面水 系工程 中的蓄水工程主要包括蓄水池和 山塘 , 它们 的 是坡 面水 系工程 的主要功能 。坡面水系工程能够 控制坡 面径流 的 主要作用是农 田的灌溉和对洪峰调蓄。这种蓄水工程具有 区域性 方 向及流量 , 减 少径流对 坡面土壤 的 冲刷作 用 , 不仅能 够减少水 质 , 例如南方地 区降雨 量充足 , 灌溉需求量少 , 其容积设定就要根 水, 防止泥沙 的堆积 , 保 护农 田生 产。
3坡 面 水 系 工 程 水 利 计 算 分 析
坡 面水系工程 水利计算 是根据水文计 算得 出的洪峰流量 以
1坡 面水 土流 失 的原 因及 坡面 水 系工程 的 功能

石大自然地理学课件05地貌-3流水地貌

石大自然地理学课件05地貌-3流水地貌
• 气候变化与地壳上升可使洪积扇受到切割,形 成洪积扇阶地。
• 常年径流形成类似扇形地貌,称为冲积扇。
河漫滩平原、三角洲平原、洪积平原均可统称为 冲积平原,冲积平原组成物质常粗细相间。
➢ 扇形三角洲:前缘受海浪作用,岸线圆滑
➢ 尖头状三角洲:波浪作用强,前缘沉积物多受 波浪改造
➢ 多岛型三角洲:受潮流控制汊流河口多形成喇 叭型,口门外有长条状潮流沙坝。
• 洪积扇是干旱、半干旱区季节性或突发性洪流 在河流出山口因比降突减、水流分散、水量减 少而形成的扇形堆积地貌。
• 洪积扇相连可形成山麓洪积倾斜平原
第三节 流水地貌
一、流水作用 流水在运动过程中,使沿程物质发生侵蚀、搬运
和堆积,形成各种侵蚀地貌与堆积地貌。这类 由流水作用塑造的各种地貌称为流水地貌。
地表流水可分为:坡面流水、沟谷流水、河流三 类。
坡面流水的侵蚀呈片状; 沟谷流水与河流的侵蚀呈线状,并有下切、侧蚀
与溯源侵蚀三种形式;
流水对泥沙的搬运:推移、悬移。
环流:河道中垂直于主流方向的横向运动,表层 与底层的横向水流方向相反,在过水断面上横 向水流形成封闭系统,即环流。
旋涡流:在天然河道不规则河岸附近及河底起伏 的后面,由于水流的离解,液体常以质点群的 形式围绕一个公共轴转动,称漩涡流。 河岸 附近绕垂直轴旋转的直轴旋涡,常对岸边产生 强烈冲蚀,引起河岸崩塌。 河床底部岩槛及 沙坡等起伏处形成的横轴漩涡流,会使床底发
➢ 过渡性泥石流
➢ 粘性泥石流:固体含量0.55-0.78,在缓坡上不 发生散流,前锋突起,破坏力大。
➢ 塑性泥石流:流动性弱而滑动明显。
• 泥石流地貌的类型:泥石流沟谷与泥石流扇
• 泥石流沟谷上段为松散物质区;中段为通过区 多深切峡谷;下段为堆积区,形成独特泥石流 扇。

第二章 径流形成过程

第二章 径流形成过程

蒸散发
降水
植物截留
填洼及地面滞 蓄量
不透水面积 坡面流
土壤蓄量 地下水蓄量
壤中流 潜水流
深层地 下水
径流形成过程框图
河 网 汇 流
出流过 程
2.1 径流形成过程描述
据此框图,可把径流形成过程划分为下列几个过程:
1.降水过程 从径流形成的角度看,供水过程,是径流形成的必要 条件。属于气象学的任务。
ss sm (1 eai )
式中 a 为经验常数
2.2.1植物截留
Rutter冠层截留量的计算公式如下
其中
C Q Keb(CS ) t
Q
PP11PP22
( (
P P
EPC EP )
/
S
)
当C S 当C S
式中:C是冠层实际的含水量;S是冠层蓄水容量(mm); P1是地表植被覆盖率;P2是总的叶面面积与植被覆盖的地面面积之比; K,b参数。
供水充分:ES=Ep 又:EP=f(气象因素) =f(E0)
ES=ES(EP,W)
2.2.3 流域蒸散发量计算
二、蒸发能力的确定 水面(器皿)蒸发与流域蒸发能力的区别:
1)水面(器皿)蒸发的水体是整体的,系敞开式 2)流域蒸发受土体影响,其水体存在于介质的孔隙中, 是不完整的,与周围环境热交换条件也与水面蒸发不同
2.1 径流形成过程描述
径流形成过程是一个复杂连续的物理过程.它始于降 雨过程,终于流域出口流量过程。径流形成过程可以划 分为五个:
(1)无雨期。降水前的干旱期。流域上无径流产生, 河槽处于低水期,主要靠地下水补给。
(2)初雨期。其特征是除槽面降水产生微量径流外, 流域中的降水,主要耗于植物截留、下渗、填洼和蒸散 发等。

坡面漫流过程

坡面漫流过程


R
F 1000 A

(5)径流系数α:径流深度R与降水量X之比,有
R h X x


天然河道水流但与清水明渠流相比,在基本特性上有很大的 差异。其主要表现在以下方面: 1.两相性 2.三维性 3.不恒定性 4.非均匀性 5.不平衡性 6.紊动性 7.阻力复杂性 8.流速分布不均匀性 9. 流态特异性
1.两相性 清水明渠流属于单相流(或一相流) 而天然河道中的水流,总不可避免地要挟带一定数 量的固体颗粒(泥沙) 此外,在冲积平原河道的河床演变中,泥沙运动在 水流与河床之间的相互关系中起着纽带作用
2.三维性 根据流场中流体质点的流速状况与空间坐标的关系,可将水流划 分为一维流、二维流和三维流三类情况。 一维流是水流的流速向量在空间坐标中只和一个空间变量(流程坐标 s)有关, 即u=u(s)或u=u(s,t), 在一维流场中,同一过水断面上各点的流速是相等的。 如果流场中任一点的流速与三个空间坐标变量有关,即u=u(x,y, z),或u=u(x,y,z,t),则称这种水流为三维流。 天然河道的河槽形态很不规则,山区河流更为如此。因此,严格说来 ,天然河道水流大多数为三维流,至少也属二维流,严格意义的一维 流几乎不存在。

地表水在重力作用下,进入土壤或岩层称为入渗 沿地表及地下流动的水流,统称为径流



其中沿地表流动的水流称为地表径流 在地下土壤或岩石裂缝中流动的水流,称为地下径 流或基流,它是长久无雨时期河水的补给源 沿河川流动的水流,称为河川径流 降水、蒸发、径流、入渗等现象,统称为水文现象 降水、径流、蒸发及入渗等周而复始的变化过程, 称为自然界的水循环
三、坡面漫流过程 除去流域蓄渗过程的雨水损失以后,剩余雨水沿着 坡面流动,称为坡面漫流 流域内各处坡面漫流的起始时间并非同步,而往往 是先从局部区域开始 坡面漫流的过程也伴随着入渗、降雨和蒸发的过程 ,因而坡面漫流过程是一个复杂的过程。

第二章 坡面集水保水工程2

第二章  坡面集水保水工程2

三、抑制农用水池和渠道渗漏的技术
农用水池和渠道的防渗技术一般都要首先采取措 施压实土壤,以封闭土壤空隙。最简单的办法是 用人工或畜力压实(如脚踩、打夯、牛羊踏实 等),大的水池或水库可用轮式拖拉机压实。必 要时还可用胶泥、黏土或1:5的石灰土铺在池底 或搪在池壁,以形成防渗层。或在池内放入浅水, 反复进行水耕水耙,把水搅浑,使细泥沉降并填 塞于土壤孔隙之中,以减低渗漏。 现代工业技术提供了很多廉价防水材料,可以阻 止贮水、输水工程的底、壁透水。
二、抑制水面蒸发的技术
(四)沙、石填充法
用沙和粗石填充贮水池和水库,把水贮存在沙、石粒 之间的空隙中,水位保持在地表下30cm以上,可以避免水 面蒸发。在美国亚里桑那州沙弗得附近建造的贮水池,就 是塑料薄膜衬底和池壁,然后用粗石填满贮水池。这些粗 石使小贮水池的体积减少约55%,但减少蒸发约90%。 修造填沙坝:也是抑制水面蒸发的一种形式。这种沙 坝可长时期的贮存水分,比露天贮水池贮存的时间长得多。 在干旱年份也能提供水分,因为当水位降到沙面以下1m 时,蒸发实际上就停止了。
三、沟渠工程规划与设计
(一)规划原则
3. 在坡面上一般应综合考虑布设截排、引、灌溉渠 工程。截水沟、排水沟可兼做引水渠、灌溉渠。 4. 截水沟一般应与排水沟相接,并在连接处前后作 好沉沙、防冲设施。 5. 梯田区域内承接背沟两端的排水沟,一般垂直等 高线布设,并与梯田两端的道路同向,呈路边沟或 路代沟(为凹处)状,土质排水沟应分段设置跌水。
漂浮的石蜡板放在水面上,在太阳光下石蜡融化, 伸展成一个柔软的连续薄膜,可以抑制水面蒸发。在 美国亚里桑那州,一个贮水池的石蜡覆盖层用了4年, 起蒸发抑制效率超过85%。
(三)固态板
用轻质水泥、聚苯乙烯、石蜡、橡胶和塑料等制 成的固态板,覆盖水面可以减少产生蒸发的面积,为 了克服抑制蒸发所引起的水体增温问题,选用绝热, 浅色、能避免太阳能进入水体的反射材料来解决这个 问题。

第二章__河川径流

第二章__河川径流

流域面积A越小,Q越小,但洪水涨落较为急剧。流域形
状影响径流汇集时间的长短和径流形成过程。若流域形 状狭长为羽毛形,则出口断面流量就小,径流过程的变
化较小而历时较长。相反,流域形状为扇形,则出口断
面流量大,径流过程的历时较短。
2.流域的自然地理特征
主要是流域的地理位置和地形
流域的地理位置一般以流域中心和流域边界的经纬度来表
顺直微弯型河段
弯曲型河段(长江下荆江蜿蜒型河段)
分叉型河段(长江南京附近八卦洲)
游荡型河段(黄河花园口)
顺直微弯型 分汊型 散乱型
弯曲型
第二节 河川径流的形成
降落在流域表面的雨水,除去损耗外,剩余的部分
从地面和地下汇入河槽中而形成河川径流。其中来自地
面的部分称为地面径流,来自地下的部分称为地下径流
(2)蒸发
流域内的蒸发是指水面蒸发、陆面蒸发、植
物散发等各种蒸发的总和。
在一次降雨过程中,蒸发对径流影响不大,但对降雨 前的流域蓄渗影响却很大;如蒸发强度大,则雨前土壤的 含水率就小,降雨的入渗损失量就增大,而径流量就减小 。因此,蒸发也是影响径流变化的重要因素。
2.下垫面因素 流域的地形、土壤、地质、植被、湖泊等自然地理 因素,相对于气候因素而言,称为下垫面因素。
(3)降水强度(mm/min或mm/h):单位时间内的降水量
降水的变化过程直接决定径流过程的趋势,降水过 程是径流形成过程的重要环节。
2.流域蓄渗过程
降水开始时并不能立即形成径流。雨水被流域内的树木、杂 草以及农作物等的茎叶截留一部分,不能落到地面,称为植物截 留;落到地面上的雨水,部分渗入土壤,称为入渗;单位时间内 的入渗量(mm)称为入渗强度(mm/min或mm/h)。降雨开始时入 渗较快,随着降雨量的不断增加,土壤中水分逐渐趋于饱和,入 渗强度减缓,达到一个稳定值,称为稳定入渗;还有一部分雨水 被蓄留在坡面的坑洼里,称为填洼。

第二节 流水地貌

第二节  流水地貌

• 侧岸侵蚀,旁向侵蚀:离心力作用,曲率加大,变弯、变长 一般大河上游以深向和向源侵蚀为主,中、下游以侧蚀和沉积为主。
(二)流水的运移作用
水流在其运动的过程中把地表风化物质和侵 蚀下来的物质带走的过程称为流水的运移 作用。 主要方式:悬移、推移、跃移、化学溶解运 移 水流运移物质由于相互间冲撞、摩擦等原因, 具有良好的磨圆度,这是流水运移和沉积 物质的独特特征,磨圆度与运移的距离和 岩性直接有关。
第二节

流水地貌
地表流水是所有外力因素中最重要的因素
• 地表流水的来源或途径 地表流水主要来自大气的降水,同时,也 接受地下水或冰雪融水的补给。地表流水形成 条件:充足的水量、渗透性较差的下垫面、高 低起伏地形。 • 地表流水的运动形式 坡面流水:暂时性 谷地流水:
沟谷流水:暂时性 河谷流水:经常性
(1)下切侵蚀(深向侵蚀) • 对谷地的垂直向下侵蚀,加深谷地为主 • 侵蚀基准面:控制流水下蚀得某个基面 • 地方性基面 • 终极性基面——海平面 (2)向源侵蚀 谷地流水在其流动过程中存在着向谷地源头方向伸展侵蚀的力量, 称~或溯源侵蚀。 • 溯源侵蚀:谷地加长 (3)侧向侵蚀 指谷地流水在运动中的扩张力对谷地两侧或河岸的侵蚀,又称为旁 向侵蚀。
• 河漫滩的形成与发展:
河漫滩是河流侧向侵蚀和河床横向移动的产物 . 其发育一般 经历三个阶段 :河床浅滩→雏形河漫滩→侧向侵蚀、河谷扩展, 成熟河漫滩.
ห้องสมุดไป่ตู้
河床浅滩:河谷发育从 v字形谷开始,河谷狭窄,谷底几乎全部 为水流占据。随着河床侧向侵蚀的进行,凹岸后退,河谷逐渐展 宽,凸岸堆积粗大砾石,逐渐形成小的边滩。它的绝大部分在平 水期水位以下,只有近坡麓的小部分露出水面,洪水期全部淹没, 堆积的物质为粗大的砾、砂,称其为河床相粗粒物质。

地貌学知识点

地貌学知识点

地貌学知识点地貌学复习材料第一章绪论1.地貌学:研究地表形态特征及其成因、演化、内部结构和分布规律的科学。

第二章坡地地貌1.坡地地貌:坡地上的风化岩块或土体在重力和流水作用下发生倒塌、滑动或蠕动形成的地貌。

2.风化作用:出露地表的岩石,受日光照耀、温度变化、水的作用和生物作用等,发生破裂和分解,形成大小别等的岩屑、砂粒和黏土,这种作用称为风化作用。

可分为物理风化、化学风化和生物风化三种。

3.倒塌:歪坡上的岩屑或块体,在重力作用下,快速向下坡挪移,称为倒塌。

倒塌堆积地貌:沿歪坡倒塌的物体在坡度较平缓的坡麓地带,堆积成半锥形体,称倒石堆(岩屑堆)。

倒石堆的平面形状大多呈半圆形或三角形,有时好几个倒石堆连接在一起呈带状。

倒石堆的表面纵剖面坡度除与岩屑本身的休止角有关外,与岩屑下部基坡的坡度大小也有非常大关系,基坡缓,倒石堆的坡度也缓。

P11页图4.滑坡:歪坡上的大块岩(土)体,由于地下水和地表水的妨碍,在重力作用下,沿着滑坡面整体向下滑动。

形态特征:滑坡体、滑坡面、滑坡壁、滑坡裂隙、滑坡阶地和滑坡鼓丘。

第三章河流地貌1.横向环流(P21):在弯曲河道中,从凸岸由水流面向凹岸的水流(表流)和从凹岸由河底流向凸岸的水流(底流)构成一具延续的螺旋形向前挪移的水流,称横向环流。

可分为四种:单向横向环流、底部汇集型横向环流、底部辐散型横向环流、复合型环流。

2.河流的搬运作用:河流水流在流淌过程中携带大量泥沙和推动河底砾石挪移的作用,叫河流搬运作用。

方式有:推移、跃移、悬移。

3.河床纵剖面:河谷中枯水期水流所占领的谷底部分称为河床。

河床横剖面呈一低洼槽形。

从源头到河口的河床最低点连线。

4.河床纵剖面是河流作用形成的,每条河流下切侵蚀的最大深度并别是无止境的,往往受某一高度基面操纵,河流下切到接近这一基面后即失去侵蚀能力,别再向下侵蚀,这一基面称为河流侵蚀基准面。

5.妨碍河床纵剖面进展的因素:(1)水文事情的改变可使河流中水量、水流流速和含沙量变化,使河床发生侵蚀或堆积。

第二章5径流详解

第二章5径流详解
2、河网汇流过程 各种径流成分经坡地汇流进入河网,在河网中从上游 到下游,支流到干流汇集到流域出口断面的过程。
坡地水流进入河网后,使河槽水量增加,水位升高 ——涨水段。
随着降雨和坡地漫流量的逐渐减少直至完全停止。河 槽水量减少,水位降低——退水段。
一次降雨过程,经植物截留、下渗、填洼、蒸发等 损失,进入河网的水量小于降雨量。经坡地和河网汇流, 出口断面的径流过程远比降雨过程变化缓慢,历时长, 时间滞后。
设q 0
则闭合流域水量平衡方程为
P E R S 2 S1 S 多年平均情况
P E R
式中
P 1 n P, E 1 n E, R 1 n R
n1
n1
n1
对于一个闭合流域来说,降落在流域内的降水完全 消耗在径流和蒸发两方面。
R E 1 PP
径流量占降水量的成数 R
P
,叫做径流系数α。
蒸发量占降水量的成数 E ,叫做蒸发系数β。
P
(2)填洼
V
d
(3)雨期蒸发 E
(4)初渗
F
O
净雨按产流场所划分为
地面净雨
R S
表层流净雨 R
RI
地下净雨 g
浅层地下净雨 深层地下净雨
实用中由于划分困难,常将表层流净雨归入地面净雨 中,流域产流过程又称为流域蓄渗过程。
(二)汇流过程
净雨沿坡地从地面和地下汇入河网(坡地汇流), 然后再沿河网汇集到流域出口断面的过程——汇流过程。
地面径流入流量
Rs
、地下径流入流量
I
Rg
I
流出的水量有:
蒸发量 E2 、地面径流流出量 Rs2
地下径流流出量 Rg2 、时段引用用水 量q。

第2讲 产汇流理论基础

第2讲 产汇流理论基础
对于平原区及坡地区,洼地 较多,填洼量也较大
填洼
§ 2.3 场地尺度产汇流过程
2.3.2 截留与填洼
填洼量的计算
最大洼地蓄量
洼地蓄量
§ 2.3 场地尺度产汇流过程
2.3.3 下渗
下渗的机理 A. 下渗的三阶段
渗润阶段:分子力 渗漏阶段:毛管力 渗透阶段:重 力
§ 2.3 场地尺度产汇流过程
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 植物散发
植物散发的影响因素 气象因素(日照、温度、湿度、风速等); 土壤含水量
当土壤含水量充分时,植物散发达到或接近散发能力。随着土壤含 水率的减少,植物散发渐减。当土壤含水量低于凋萎含水量后,植物散 发基本停止。
植物种类和生理阶段
§ 2.2 降水及蒸散发
4、 流域蒸散发
根据蒸发面不同,流域蒸发包括:水面蒸发、土壤蒸发、植 被散发和冰雪蒸发等。通常流域内水面和冰雪覆盖面所占比 重不大,故对绝大多数流域,总蒸发主要包括土壤蒸发和植 物散发。 因此,影响土壤蒸发和植物散发的因素即是影响流域总蒸发
§ 2.1 概述
2.1.1 流域水循环/水文过程
流域水循环作为水循环特定空间范围内的一种具 体实现,是由一系列微观尺度的水循环过程嵌套 而成的。从总体上看,流域水循环包括:降水、 蒸发、下渗、及从上游到下游的过程。
§ 2.1概述
2.1.1流域水循环/水文过程
§ 2.1概述
2.1.2 产流与汇流
分类:
按蒸发面的性质
水面蒸发
土壤蒸发
植物散发
按蒸发面的供水条件
饱和面蒸发——水面蒸发、土壤蒸发
非饱和面蒸发——土壤蒸发、植物蒸发
1、 水面蒸发
一个水平的自由水面,进入水体的热能增加了水分子的动能, 使一些水分子所获得的动能大于水分子之间的内聚力时,就 能突破水面而跃入空中。 那些动能足够大的水分子,逸出水面——蒸发 一些水分子从空中返回水面,称为——凝结 从水面跃出与返回水面的水分子数量之差,就是实际观测到

工程水文学第二章2

工程水文学第二章2

蒸发率/蒸发强度:指单位时间内的蒸发量。
水面蒸发的观测:
确定水面蒸发量通常有两种途径:
对水面蒸发进行实测;(器测法)
通过气象观测资料进行计算。(计算法) ⑴器测法(用蒸发器进行测定)
蒸发器类型有:
1 φ-20型,φ-80型
2 E -601型
3 大型蒸发池(A=20m2和A=100m2两种)。
折算系数法:
总蒸发量估算方法
① 水量平衡法:根据降水、径流、流域蓄水量变化等资 料估算总蒸发量。在资料充分而可靠的条件下,它是较好 的估算方法,常用来推求多年平均总蒸发量,有较高的精 度。 ② 模式计算法:根据土壤含水量的垂直分布,流域总蒸 发量的计算用一层模式、两层模式和三层模式。一层模式 把可蒸发层作为一个整体,并认为蒸发量同该层土壤含水 量成正比。
二 土壤水 (一)土壤水分存在的形式
土壤固体颗粒同水分子经常处于相互作用中, 作用于土壤水的主要的力有分子力、毛细管引力和
重力。它们决定了土壤水的存在形式和运动。土壤
水通常以下列几种形式存在于土壤中:
汽态水(Vapor)
汽态水:
存在于土壤空隙
中的水汽
吸着水(Hygroscopic water)
力(称蓄满)时,多余的雨水进入饱水带,成为
潜水和地下径流。
一.包气带和饱和带
包气带:指地面与地下潜水面之 间的土层,是包含有空气的水、 土三相系统,因此,称包气带。 这里的水分,水文上称土壤水, 水压力P小于大气压,为负压, P<0。
饱和带:指地下潜水面下 边的土层,土粒间的孔隙 完全被水充满,故称饱和 带。这里的水在水文上称 为地下水,P≥0


三 下渗
(一)入渗的物理过程
入渗一般是指大气降水或灌溉水通过土壤表面进 入土壤从而改变土壤内水分状况的过程。 它是水在分子力、毛细管引力和重力的综合作用 下在土壤中发生的物理过程,是径流形成过程的 重要环节之一。下渗不仅直接决定地面径流量的 生成及大小,同时也影响土壤水和地下潜水的增 长,影响土壤中表层流、地下径流的生成和大小。

坡面漫流过程

坡面漫流过程

3.不恒定性

在流场中,根据液体质点的运动要素是否随时间变化分为恒定流 与非恒定流。

如果在各空间点上液体质点的运动要素都不随时间而变化,这种流动 称为恒定流;
如果在任—空间点上有任何质点的运动要素随时间而变化,则这种流 动就称为非恒定流。



天然河道水流严格说来属于非恒定流。
其主要表现在两个方面:一是来水来沙情况随时间的变化而变异; 二是河床经常处于冲淤演变之中。这两个方面的变化彼此关联。

最为常见的河道环流是弯道环流。 水流在弯道段流动时,由于离心惯性力的作 用,沿外法线的方向水面增高,因而形成横 向水面坡度。

由于表层水流的流速及其所受到的离心力远 大于底部水流,故而出现表面水流从凸岸流 向凹岸,而底部水流则从凹岸流向凸岸的横 断面上的“封闭式”环形流动
思考题

1. 人类对水循环的影响有哪些? 2. 黄河下游断流与哪些自然或人为因素有关?
6.紊动性

当流速较小时,各流层的液体质点有条不紊的运动,互不掺混,这种 型态的运动叫做层流;

当流速较大时,各流层的液体质点形成涡体,在流动过程中,互相掺 混,杂乱无章,这种型态的运动叫做紊流。 判定层流与紊流的指标叫雷诺数,用Re表示,Re =UR/ν。其中U为 水流平均流速,R为水力半径,ν为水流运动粘滞性系数。 雷诺数Re的意义代表水流的惯性力与粘滞力之比。


径流,大部分经河川注入太平洋,小部分流入印度洋,极小
部分流入北冰洋。

1.2水量平衡 水量平衡是水循环的数量表示。 降水量、蒸发量及径流量是水量平衡的三个重要因 素。因此,全球水量平衡方程式可写为:
XC+XO =ZC+ZO XC、ZC分别为大陆年均降水量及年均蒸发量; XO、ZO分别为海洋年均降水量及年均蒸发量。
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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:
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。
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。
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 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。
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。
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:
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。
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
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。
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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
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)
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。
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