工程水文学辅导资料三
工程水文学辅导资料三 主 题：第二章 流域径流形成过程（四、五、六节）学习时间：2014年10月13日—10月29日内 容：这周我们将学习本门课程内容的第二章四、五、六节。希望下面的内容能加深同学们对相关知识的理解。一、学习要求1. 下渗与蒸散发的概念2. 径流概念与形成过程3. 水量平衡原理二、主要内容（一）下渗与蒸散发的概念1. 下渗下渗：水从土壤表面进入土壤内的运动过程。 影响下渗过程的主要因素：降雨强度及历时、土壤含水量、土壤构成情况等。下渗过程可用时段下渗量F 和时刻下渗率 f 表示。充分干燥的土壤在充分供水条件下，下渗分为三个阶段：渗润阶段、渗漏阶段、渗透阶段。渗润阶段：下渗水受分子力作用，直到土壤含水量达最大分子持水量。由于初期土壤干燥，水分主要在分子力作用下,被土壤颗粒吸附而成为结合水（吸湿水和薄膜水）；对干燥土壤，渗润阶段土壤吸力非常大，故起始下渗率很大。渗漏阶段：下渗的水主要在毛细管引力和重力共同作用下，在土壤孔隙中形成不稳定运动，并逐步充填空隙，直到孔隙充满水之前，该阶段水呈非饱和运动，通常将渗润阶段和渗漏阶段合称为渗漏阶段。渗透阶段：水在重力作用下呈稳定运动。此时的下渗率称稳定下渗率。2. 蒸散发水由液态或固态转化为气态的过程称为蒸发，被植物根系吸收的水分，经由植物的茎叶散逸到大气中的过程称为散发或蒸腾。蒸发量用蒸发面上蒸发的水层深度来表示，记为E，以mm计。 蒸发能力：在充分供水条件下，某一蒸发面的蒸发量，记为EM。一般情况下。蒸发面上的蒸发量只能小于或等于蒸发能力。 蒸发面为水面时称为水面蒸发：是在水分充分供给条件下的蒸发现象，是用以反映当地蒸发能力的一个指标。水面温度愈高蒸发愈大。蒸发过程的快慢与空气中垂直方向的水汽密度梯度或水汽压梯度成正比，而且还与风速成正比。测定蒸发量的测针装置，如下图：file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg图1 测针装置 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg图2 蒸发器剖面结构图蒸发面为土壤表面时称为土壤蒸发：指在自然条件下，土壤保持的水分从液态转化为气态逸出土壤进入大气的物理过程。蒸发面是植物茎叶则称为植物散发：植物生长期，水分通过植物叶面和枝干进入大气的过程，又称为蒸腾。与土壤环境、植物生理结构以及大气状况有密切关系。植物散发随植物的品种和季节而不同，其不仅是一个物理过程，也是一个生理过程，植物吸收的水分约90%消耗于散发。植物散发与土壤蒸发合称为陆面蒸发； 流域内各类蒸发的总和称为流域总蒸发。（二）径流概念与形成过程径流是指降落到流域表面上的雨水，由地面与地下汇入河川，最终流出流域出口断面的水流。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image006.jpg图3 径流形成过程产流过程：降雨的损失：降雨中不能形成径流的那一部分雨量。植物截留、填洼、雨期蒸发、初渗，这些部分将耗于流域蒸、散发，不会形成径流，称为损失。落到地面的雨水，首先向土中下渗。当降雨强度小于下渗强度时，雨水全部渗入土中；降雨强度大于下渗强度时，雨水按下渗能力下渗，超出下渗能力的水称为超渗雨。当降雨强度超过了土壤下渗能力时，产生的超渗雨沿坡面向低处流动，称为坡面漫流。扣除植物截留、下渗、填洼后的雨量进入溪沟，最后成为流域出口径流，这部分径流称为地面径流。表层土壤的含水量首先达到饱和后，继续下渗的雨量沿饱和层的坡度在土壤孔隙间流动，注入河槽形成径流，称为壤中流（表层流）。降落到地面上的水量向土中入渗，除补充土壤含水量外，逐步向下层渗透，如能达到地下水面，则成为地下径流。汇流过程：净雨沿坡面和坡地汇入河网，称坡地汇流，然后沿河网汇集到流域出口，称河网汇流。坡地汇流：地面净雨从坡地表面汇入河网，速度快，历时短，是形成洪水的主体；地下净雨沿地下潜水层流入河网，流速很小，形成比较稳定的地下径流，是无雨期的基本径流，称基流。河网汇流：进入河网的坡地径流，向流域出口汇集的过程。（三）水量平衡原理水量平衡原理：在水文循环过程中，对任一区域、任一时段输入水量与输出水量之差额必等于其蓄水量的变化量。水量平衡原理是水文学的基本原理之一，水量平衡法是分析研究水文现象，建立水文要素之间定性或定量关系，了解其时空变化规律等主要方法之一。三、相关例题（一） 简答题1.简述影响径流的主要因素。【参考答案】：①气候因素：降水：是径流形成的主要因素，降水强度、降水历时、降水面积、暴雨中心以及暴雨移动的方向等都对径流量及其变化过程都有很大影响。蒸发：是水循环及水量平衡的基本要素之一，对径流量有直接影响。若雨前流域蒸发量大，则雨前流域蓄水量就小，降雨的损失量就增大，而径流量减小。因此，蒸发主要影响径流的产流过程。②下垫面及人类活动的影响，包括两个方面： 对量的影响，主要是通过工程措施和农林措施对水循环过程的干扰，以改变水平衡要素，影响蒸发与径流，地面径流和地下径流的比例，以及径流在时间上和空间上的分布等等；对质的影响，主要是人类生活和生产活动对水资源的污染。
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