径流形成过程

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第二章 流域径流形成过程
二、河流与流域——河流
2.分段
沿水流方向，自高向低可分为河源、上游、中游、
下游和河口五段。
外流河、内流河(或内陆河)
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第二章 流域径流形成过程
二、河流与流域——河流
3.河流的基本特征
1.河流的长度 自河源沿主河道至河口的距离称为河长（km）。 2.河流的断面(图) 横断面 中泓线 纵断面
地面净雨→地面径流
表层流净雨→表层流或壤中流 地下净雨→地下径流
地面径流
总径流过程
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第二章 流域径流形成过程
4.汇流过程
坡面漫流
坡地汇流
表层流径流 地下汇流
河网汇流：河槽调蓄作用
径流过程比降雨过程变化缓慢。
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第二章 流域径流形成过程
六、径流——径流的表示方法
1. 流量（ Q） ：m3/s，洪峰流量Qm，日平均流量...
t 流域出口断面流量过程
产流过程－降雨扣除损失成为净雨的过程
图中，R=P-P损。 P损包括植物截留、填洼、下渗、蒸 发等损失水量。
汇流过程－净雨沿坡面从地面和地下汇入河网，再
沿河网汇集到流域出口断面的过程
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第二章 流域径流形成过程
六、径流——径流的形成过程
3.
净雨和径流的异同：
二者在数量上是相等的，但过程却完全不同。净 雨是径流的来源，而径流则是净雨汇流的结果；净雨 在降雨结束时就停止了，而径流却要延长很长时间。
第二章 流域径流形成过程
三、降水
3.形成
几个概念：饱和水汽压、湿度、露点、比湿。
地面湿热气团因各种原因而上升，体积膨胀作功，消耗内
能而冷却。当温度降低到露点以下时，气团中的水汽开始
凝结为水滴或冰晶，形成云。云中的水滴或冰晶，继续吸 附水汽凝结于其表面，或由于互相碰撞而结合成大水滴或 冰粒，当其重量达到不再能被上升气流所顶托的时候，即 形成降水。
地下水面以下，土壤处于饱和状态，称为饱和带； 地面以下地下水面以上，土壤含水量未达到饱和，称 为包气带。
2.土壤水存在形式
吸湿水、薄膜水、毛管水和重力水。
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第二章 流域径流形成过程
四、下渗
3.土壤含水量
一定量的土壤中所含水分的数量，通常用将总水量 平铺到相应区域面积上形成的水层深度来表示(mm)。
1、径流的含义
由流域上的降水所形成、沿着流域地面和地下向河川、
湖泊、水库、洼地流动的水流。
2、径流的形成过程
在流域中，从降水到达地面至水流汇集于流域出口断面
的物理过程。
P Q
t t
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第二章 流域径流形成过程 径流形成过程分为两个阶段
P R Q
产流 过程
t 降雨过程 净雨过程 t
汇流 过程
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降水
第二章 流域径流形成过程
一、概述
径流形成的主要因素
降水、下渗、蒸发。
流域的关键作用
流域是降水的承受面，也是蒸发的逸出面 ，又是径流形成的下垫面。
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第二章 流域径流形成过程
二、河流与流域——河流
1.河流的形成
地面径流（重力作用）长期侵蚀地面，冲成沟壑 ，形成溪流，最后汇集成河流。 一些专业名词： 河谷、河槽(或河床) 上游、下游、左岸、右岸
水汽、上升运动和冷却凝结三因素，水汽是降水的必要
条件。
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第二章 流域径流形成过程
三、降水
4.分类
对流雨：局部地面受热集中，下层湿度较大的空气膨胀 上升，与上层空气形成对流，动力冷却而致雨。
地形雨：来自海洋的暖湿气流在向内陆运移过程中，因 受地形作用被抬升，动力冷却而致雨。 锋面雨：冷暖气团相遇，迫使暖湿气团抬升，动力冷却 而致雨。 气旋雨：当存在低压区时，周围气流向中心辐合运动而 使低压区气团抬升，动力冷却而致雨。
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第二章 流域径流形成过程
二、河流与流域——河流
4.水系
水系：由干流、支流及流域
内水库、湖泊连成的一个庞大
系统，成为水系。
干流、支流
斯特拉勒河流分级法
流域与水系示意图 1、2、3－河流的级别
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第二章 流域径流形成过程
二、河流与流域——流域
1.流域
汇集地面水和地下水的区域，即分水线所包围的区 域。可分为闭合流域和非闭合流域。
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第二章 流域径流形成过程
三、降水
5.我国降水量的时空分布
1、地理分布 总体上，东南多雨，西北干旱。 根据多年平均降雨量和雨日分为5个带。 2、年内、年际变化 年内很不均匀，主要集中在春、夏两季； 年际变化也很大，有连续枯水年组和丰水年组
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第二章 流域径流形成过程
四、下渗
1.包气带和饱和带
1.几个基本概念
• 蒸发：水由液态或固态转化为气态的过程
• 植物散发：被植物根系吸收的水分，经由植物的茎叶
散逸到大气的过程(又称蒸腾)
• 水面蒸发：充分供水条件下的蒸发现象。 • 陆面蒸发
土壤蒸发
植物散发
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第二章 流域径流形成过程
五、蒸散发
2.蒸发的表示
• 蒸发率：单位时间内的蒸发量
• 可能最大蒸发率或蒸发能力（Em)：
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第二章 流域径流形成过程
五、蒸散发
3.流域总蒸发
水面蒸发 + 土壤蒸发 + 植物散发 + 植物截留蒸发 确定方法： 1. 单项计算，加权求和，例如面积加权 E=F水/F总×E水+F陆/F总×E陆 wk.baidu.com.水量平衡法或蒸发模式计算法
雨中和雨 后才有
多年平均情况下
E=P-R
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六、径流——径流的形成过程
在充分供水的条件下，某一蒸发面的蒸发量，即同 一气象条件下可能达到的最大蒸发率。
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第二章 流域径流形成过程
五、蒸散发
2.水面蒸发的观测
水文部门普遍采用E601型蒸发器 每日8时观测一次，乘以蒸发器的折算系数得日蒸发 量：
E =KE器
式中，E为天然水面蒸发量；E器为蒸发器实测蒸发量； K为蒸发器折算系数。
毛管力和重力作用
重力作用
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第二章 流域径流形成过程
四、下渗
2.下渗量的表示
下渗量一般用下渗率描述。下渗率指单位时间内渗 入单位面积内的水量， f （ mm/h ）。下渗率可通过野 外实验获得，也可由经验公式推求。充分供水条件下 的下渗率称为下渗能力fp。 霍顿下渗公式：
f (t ) f c ( f 0 f c )e
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第二章 流域径流形成过程
三、降水
1.形式
雨、雪、霰、雹、露、霜等。
2.特征要素
降水量（mm) 降水历时 降水强度(mm/h，mm/d) 反映降雨的强弱
24h雨量 (mm)
等级
<0.1 0.1-10
微雨 小雨
10-25
中雨
25-50
大雨
50-100
暴雨
100-200
大暴雨
>200
14 特大暴雨
河流横断面示意图
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第二章 流域径流形成过程
二、河流与流域——河流
3.河道纵比降 任意河段两端（水面或 水底）的高差△h称为落差， 单位河长的落差。
水面比降、河底比降
B C A
河流横断面示意图
(h0 h1 )l1 (h1 h2 )l2 ... (hn1 hn )ln 2h0 L J L2
f0：起始下渗率 fc：稳定下渗率 β ：衰退系数
t
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下渗曲线和下渗累积曲线
第二章 流域径流形成过程
四、下渗
3.下渗与雨强的关系
①
i1 f p
A线
②
③
i2 f c
B线
C－D线
fc i3 f p
天然降雨条件下的下渗过程
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第二章 流域径流形成过程
五、蒸散发
对于径流形成来说，蒸散发是一种损失。
2. 径流量（W）： 时段T内通过河流某一断面的总水量，m3、万m3
W t 2 Q(t )dt Q(t 2 t 1 ) QT
日径流总量、 Q 月径流总量、 年径流总量均 可以通过上式 计算。
t1
t 1
Q ——时段T内的平均流量
W T t
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t2
第二章 流域径流形成过程
六、径流——径流的表示方法
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工程水文与水利计算
主讲教师：洪晓江
Tel：15283459966 E-mail：270721068@qq.com
第二章 流域径流形成过程
本章主要内容
1.概述 2.河流与流域 3.降水 4.下渗 5.蒸散发 6.径流
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第二章 流域径流形成过程
一、概述
地表径流 径流 河川径流 地下径流
地表分水线
地下分水线
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第二章 流域径流形成过程
分水线 分水岭最高点的连线。降落在分水线两侧的降水分别 注入两个流域。
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我国七大流域
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第二章 流域径流形成过程
二、河流与流域——流域
2.流域的基本特征
流域面积（F，km2） 河网密度（∑L/F，km/km2） 流域长度（L）和平均宽度（B） 流域形状系数（B/L） 流域平均高度和平均坡度 流域自然地理特征
2.土壤水分常数
最大分子持水量、田间持水量
3.下渗
降落到地面的雨水从地表进入到土壤内的运动过程
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第二章 流域径流形成过程
四、下渗
1.下渗的物理过程
在重力、分子吸引力和毛管力作用下，水分进 入土壤的过程大致分为三个阶段： 1 渗润阶段 表面吸附 分子吸引力作用——被土壤
2
3
渗漏阶段
渗透阶段
3. 径流深（R）：
将径流量平铺在整个流域面积上所得的水层深度，mm 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 5. 径流系数（α） 径流深与流域平均降雨量的比，α<1
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思考题
1、一场降雨的净雨和径流有何异同？
2、为什么对于较大的流域，在降雨和坡面漫流 终止后，洪水过程还会延续很长时间？