水文学课件(第八章)

第八章产流机制Mechanism of Runoff Generation

降雨径流过程

降雨到达下垫面后，在截留、填洼、土壤持水、下渗和蒸散发等因素作用下的余额～产流产生的径流从流域各处向流域出口断面汇集的过程～汇流过程

本章主要内容

包气带及其结构

1

(Aeration (vadose) zone and its structure)

包气带的水分动态及对降雨的再分配作用2

(Soil moisture dynamic in aeration zone and its roles in partitioning rainfall)

产流的物理条件

3

(Physical conditions for runoff generation)

基本产流模式

4

(Basic modes of runoff generation)

包气带和饱和带

1

(Aeration zone & saturated zone)

包气带结构

2

(The structure of aeration zone)

特殊包气带

3

(Special aeration zone)

1-1 Aeration zone and saturated zone

包气带和饱水带(Aeration Zone or Vadose Zone and Saturated Zone)

包气带：三相系统（three-phase system (liquid,gaseous, solid)) 没有水压力，有分子力和毛管力饱水带：二相系统（two-phase system (liquid,solid))

地下水面

包气带

饱和带

地下水面

地面

毛管悬着水带

毛管上升水带

中间带

1-1 Aeration zone and saturated zone

Bedrock

1-2 The structure of aeration zone

1) 土壤结构(Soil structure)

在湿润条件下(P>800mm/a), 溶提、淀积作用，土壤形成不同层次。残积层(plant residues)

溶提层（leaching)

(颗粒较粗、孔隙较大）淀积层（accumulation)（颗粒较细、孔隙较小）母质层（parent material)

基岩（bedrock）

在干旱条件下，土壤剖面的形成可能与上述不同。以中国黄土高原（Loess Plateau)为例，其不同深度的土壤颗粒的级配大致相同

1-2 The structure of aeration zone

1) 土壤结构(Soil structure)

P(mm/a)类型

<200干旱

200~400半干旱

400~800半干旱半湿润

>800湿润

1-2 The structure of aeration zone

2) 岩石裂隙和溶隙结构(Structure of rock fracture and solution crack)

按裂隙的含水性和导水性，裂隙可分为：

按裂隙的成因可分为：成岩裂隙(original fracture) 、构造裂隙(tectonic fracture) 、

风化裂隙(weathering fracture)

当不透水基岩出露地表时，包气带厚度为零。但当裂隙发育的岩石出露地表时，则表明包气带由岩石及其裂隙构成。

含水性和导水性较好

开裂隙不具有导水性

闭裂隙不具有含水性和导水性

隐裂隙

1-3 Special aeration zone

Example: 高寒地带的包气带

(aeration zone in a high and cold area)

partitioning rainfall

A

包气带水分动态

(Soil moisture dynamics in aeration zone)

B

包气带对降雨的再分配作用

(The role of aeration zone in redistributing rainfall)

C

包气带水量平衡方程式

(Water balance equation for aeration zone)

partitioning rainfall

2-1 Soil moisture dynamics in aeration zone

包气带水分动态是指包气带中水分含量及水分剖面的增长和消退过程

a.包气带水分的增长(Soil moisture increase in aeration zone)(1)(2)(3)

土壤含水量

土层深度

一次降雨中湿润锋面所能达到的最大深度取决于降雨历时、强度、土壤的透水性(permeability)和前期土壤含水量(antecedent soil moisture content)。

上界面的降水（或灌溉）是包气带水分增长的主要原因。上界面以上的大气降水导致包气带水分增长的机理是下渗。

∑∑≤>∆+∆=

p

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