流域产流分析工程水文学

c
' ' WM [1 (Wm )]dWm 0 a
1
f /F
§4.3 流域产流分析-§4.3.2产流面积的变化
• 流域蓄水容量曲线是一条单增曲线，可用函数 表示：
) (Wm
• 最小W’m ：一般为0，也可以大于0。 • 最大W’m ：一般为有限值W’mm 。 • 流域最大蓄水量可用下式计算：
• 当流域蓄水量达 WM时的产流状态为全流域产流 或称全面产流。但有时降雨量并不能使流域蓄
水量达WM值。此时，由于包气带各处厚度不一
致，各处土壤持水量大小不同，因而在局部地区 也会产生径流，这种产流状态称之部分产流， 然后逐步过渡到全面产流。
§4 流域产流分析-§4.3.1 包气带对水分的再 分配作用
• 蓄满产流情况下产流面积的变化特点：


§4.3 流域产流分析-§4.3.1 包气带对水分的 再分配作用
• 3.蓄满产流和超渗产流 度大于下渗强度才产生地面径流的产流形式。根据水量 平衡方程: P=E+(W’e -W’0)] +RS 蓄满产流：雨末包气带达到田间持水量，下渗的雨量形
超渗产流：雨末包气带未达到田间持水量，仅当降雨强
§4.3 流域产流分析-§4.3.1 包气带对水分的 再分配作用
包气带是土壤颗粒、水分和空气同时存在的三相
系统，它具有吸收、存储和传输水分的功能，因 此对降雨具有调节和再分配的作用。 包气带地面对降雨的再分配作用 包气带土层对下渗水量的再分配作用
§4.3 流域产流分析-§4.3.1 包气带对水分的 再分配作用
初始土湿和降雨量 初始土湿和降雨强度 疏松，不易超渗 小，易蓄满 比例大 密实，易超渗 大，不易蓄满 比例小
产流与降雨特征的关系 与降雨量关系密切 与降雨强度关系密切
§4.3 流域产流分析-§4.3.1 包气带对水分的 再分配作用
• 在湿润地区，由于雨量充沛，地下水位较高，包
气带通常不到几米，其下部经常保持在田间持水 量，上部则因蒸发而缺水。汛期包气带上部缺水
极易为一次降雨所蓄满。如果每次大雨后，流域
平均蓄水量都能达W’m ，则产流量可由降雨量Pe
减去降雨开始时的土壤缺水量(W’m - W’0)求得。
R = Pe-(W’m - W’0) 式中，Pe = P - E
降 包
W’m - W’0
R
Pe
水
气
带
W’0
R = Pe-(W’m - W’0)
潜 水
§4.3 流域产流分析-§4.3.1 包气带对水分的 再分配作用
§4.3 流域产流分析-§4.3.1 包气带对水分的 再分配作用
• 2.包气带土层对下渗水量的再分配作用

当(I-E≥W’m -W’0)时，表明降雨结束时包气带达到田间 持水量，下渗水量中的 [I-E-(W’m -W’0)]在重力作用下 成为重力水RG。因此：I=E+(W’m -W’0) +RG 当 (I-E＜W’m -W’0) 时，表明降雨结束时包气带含水量 W’e 未达到田间持水量，下渗水量全部被包气带土壤 吸收，因此：I=E+(W’e -W’0) 其中 W’m为包气带蓄水容量， W’0为降雨开始时包气 带的起始蓄水量。
• 1.包气带地面对降雨的再分配作用
根据降雨强度i和地面下渗能力fp的大小关系，包气带地面 把其所承受的降雨划分为下渗的水量I和地面径流RS两个 部分。

当i＞fp，则实际下渗率为fp，其余部分(i-fp)形成地面径流； 当i≤fp ，则全部降雨都渗入土壤中。
其中： i- 降雨强度
fp -某时刻地面的下渗能力
§4.3 流域产流分析
影响产流的主要因素
1）气象因素： 降雨 P 降雨强度、历时和分布：直接影响产流。 蒸发 E 雨间蒸发：有效雨量减少； 雨后蒸发：将影响到流域土壤蓄水量消退的快慢。
§4.3 流域产流分析
影响产流的主要因素
2）下垫面因素 • 流域土壤的性质和结构; • 植被率; • 坑洼状况; • 地下水埋深等
成地面径流，超渗的雨量形成地面径流的产流形式。根
据水量平衡方程: P=E+(W’m -W’0)] +RS+RG
§4.3 流域产流分析-§4.3.1 包气带对水分的 再分配作用
• 判定标准为：
1.雨末包气带是否达到饱和 2.是否产生重力水RG • 我国湿润地区，一般很容易在一次降雨中达到田 间持水量，故产流方式以蓄满产流为主。 • 我国干旱地区，一般没有可能在一次降雨中达到 田间持水量，故产流方式以超渗产流为主。
• 判断：哪个站是蓄满产流，哪个站是超渗产流？
§4.3 流域产流分析-§4.3.2产流面积的变化
• 在降雨过程中，流域上产生径流的区域称为产流 区，其面积称为产流区域。
单点产流情况
流域产流情况
§4.3 流域产流分析-§4.3.2Baidu Nhomakorabea流面积的变化
• 1.蓄满产流情况下产流面积的变化
• 流域蓄水容量曲线： • 流域内各点包气带的蓄水容量W’m是不同的。流域 蓄水容量曲线是表示蓄水容量与小于或等于该蓄 水容量的累计面积同全流域面积的比值的对应关
系曲线。
§4.3 流域产流分析-§4.3.2产流面积的变化
• 将全流域各点的 W’m从小到大排序，计算小于和等于某一 值各点的面积之和 FR占全流域面积的比重 (α=FR/F)，即可 绘出关系曲线。
' 蓄水容量 W m
' (Wm )
最大的点 W’mm 蓄水容量 '
W mc
C
' Wmm
0
§4.3 流域产流分析-§4.3.1 包气带对水分的 再分配作用
• 产流方式对比分析
编号 对比分析内容 蓄满产流 超渗产流
1
2 3 4 5 6 7 8 9
多年平均降雨量
多年平均径流系数
>1000mm
>0.4
<400mm
<0.2 小 大
流量过程线不对称系数 大 降雨强度 影响产流因素 表层土质结构 缺水量 地下径流 小
WM
Wmm 0
)]dWm [1 (Wm
W’m
W’mm
蓄满产流情况下 流域产流面积的 变化情况分析
P4-E4 P3-E3 P2-E2
P1-E1
P
0 α1
α2 α3
α 降雨柱状图 P4
1.0
P1
P2
P3
1.0 α α3 α2 α1 0
t 产流面积变化
t
§4.3 流域产流分析-§4.3.2产流面积的变化