[理学]1 第1章-7 径流.ppt

第1章 地球系统的水文循环与水量平衡,目 录,1.1 水文循环现象 1.2 地球系统中的水量平衡 1.3 蒸发与散发 1.4 水汽的扩散与输送 1.5 降水 1.6 下渗 1.7 径流,1.7 径流,一、径流的涵义与径流组成 二、径流的形成过程 三、影响径流的因素,一、径流的涵义与径流组成,径流： 指流域的降水，由地面与地下汇入河网，流出流域出口断面的水流，称为径流。 径流形成过程是指由降水到达地面时起，到水流流经出口断面的整个物理过程。,（一）径流的涵义与径流组成,一、径流的涵义与径流组成,径流： 据补给条件可将径流分为： 降雨径流 冰雪融水径流。 我国河水以降水径流为主，局部是冰雪融雪径流。,（一）径流的涵义与径流组成,一、径流的涵义与径流组成,据径流途径不同，可将径流分为三种： 地面径流、地下径流及壤中流（表层流）。,（一）径流的涵义与径流组成,一、径流的涵义与径流组成,基流 是指由地下水外渗进入水系中的那部分。 在流量过程线分析中划分出的、以过程线底部表示的、基本上稳定的水流流量。又称底水。 它是河道中能常年存在的那部分径流。,（一）径流的涵义与径流组成,一、径流的涵义与径流组成,流量Q： 单位时间内通过某一断面的水量（m3/s）。 流量随时间变化过程用流量过程线表示。,（二）径流的表示方法,一、径流的涵义与径流组成,径流总量W： T时段内通过某一断面的总水量（m3）。 可表示 ：W = Q T,（二）径流的表示方法,一、径流的涵义与径流组成,径流深度R： 将径流总量W（m3）平铺在整个流域面积 F（km2）上所得的水层深度（mm）。,（二）径流的表示方法,一、径流的涵义与径流组成,径流模数M： 流域出口断面流量Q（m3/s）与流域面积F（km2）的比值。,（二）径流的表示方法,一、径流的涵义与径流组成,径流系数： 某一时段径流深度R 与相应降水深度P 比值。 1,（二）径流的表示方法,一、径流的涵义与径流组成,（二）径流的表示方法,一、径流的涵义与径流组成,【例4】 某闭合流域面积为1000km2，多年平均流量为12m3/s，多年平均蒸发量为380mm。 求各径流的特征值？ 该流域位于干旱地区、湿润地区还是其它地区？,（二）径流的表示方法,一、径流的涵义与径流组成,解：已知，A=1000km2， =12 m3/s， =380mm。 多年平均径流量 = T =12365243600=378432000 m3 多年平均径流深 = / A =378432000/(1000103)=378mm 多年平均径流模数,（二）径流的表示方法,一、径流的涵义与径流组成,多年平均降水量： = 378+380=758mm,（二）径流的表示方法,=,+,由径流系数和多年平均降水量即可判断该流域位于半湿润地区。,二、径流的形成过程,（一）流域降雨阶段 （二）流域蓄渗阶段 （三）坡地产流和漫流阶段 （四）河槽集流阶段,二、径流的形成过程,（一）流域降雨阶段： 降雨是径流形成的首要环节。 （二）流域蓄渗阶段： 不到5%的降入到河槽。除河槽上降雨之外，大部分落在流域表面上。 这部分降雨在满足植物截留，填洼和下渗之后才产生地表径流。,二、径流的形成过程, 植物截留Is： 降雨被植物茎叶拦截的现象叫植物截留。 森林茂密的植被，年最大截留量可达年降水量的20%-30%，截留的雨水最终消耗于蒸发。,（二）流域蓄渗阶段：,二、径流的形成过程, 下渗f： 下渗的水首先满足土壤最大持水量，多余的水在重力作用下沿土壤孔隙向下运动，最后达到潜水面，补给地下水。,（二）流域蓄渗阶段：,二、径流的形成过程, 填洼Vd： 降雨满足植物截留和下渗后，还必须填满流域洼地才能漫溢。 平原和坡地流域上，填洼量可高达100mm，一般流域的填洼量达10mm，满溢之后产生地面径流。,（二）流域蓄渗阶段：,二、径流的形成过程, 形成净雨量 降雨损失包括：植物截留、下渗、填洼、另有蒸发，它贯穿降雨径流形成过程。 降雨量减去降雨损失是净雨量，即为径流量。 计算降雨损失目的也就是推求径流量。,（二）流域蓄渗阶段：,二、径流的形成过程,降雨量满足流域蓄渗之后，开始产生地表（或地下）径流，称产流。 （1）蓄满产流（饱和产流） （2）超渗产流（非饱和产流） （3）坡地漫流,（三）坡地产流和漫流阶段：,二、径流的形成过程,（1）蓄满产流（饱和产流） 蓄满产流发生在湿润地区，潜水位较高，包气带较薄，下渗强度大的流域。 因包气带薄，降雨量P 使包气带很易饱和。 包气带饱和后，下渗趋于稳定，产生地下径流RG补给河流，降雨量超过稳定下渗率的水量形成地表径流RS，决定于降雨量的大小。,（三）坡地产流和漫流阶段：,二、径流的形成过程,（2）超渗产流（非饱和产流） 发生在干旱地区，潜水位低，包气带较厚，下渗能力较小的流域。 当降雨强度大于下渗强度f时，开始产流。产流过程中，雨水不断下渗，下渗锋面不断下移。 很可能在整个降雨过程中，包气带都达不到饱和，这时降雨对地下水的补给量为零。 主要决定于降雨雨强。,（三）坡地产流和漫流阶段：,二、径流的形成过程,（3）坡地漫流 产流的水，在重力作用下，沿地形斜坡流动，称为坡地漫流（Q0）。,（三）坡地产流和漫流阶段：,二、径流的形成过程,坡地漫流水汇入附近河网后，在河网中作纵向流动，形成出口断面的流量过程。 河槽集流阶段是降雨径流的最终环节。,（四）河槽集流阶段：,二、径流的形成过程, 河岸的调节作用： 坡地漫流的水在河槽两侧连续汇入，河槽水量猛增，当河水位地下水位；河水补给地下水，河水位下降后，地下水又补给河水，这就是河岸调节作用。,（四）河槽集流阶段：,二、径流的形成过程, 河槽的调节作用： 河槽如一个狭长水库，流域坡面上大量汇水增加河流的水位，当坡地漫流停止后，河槽水位渐退，河槽蓄水也慢慢流出，河槽和河岸的调节作用使径流分时延长，流量过程线变得平缓。,（四）河槽集流阶段：,二、径流的形成过程,二、径流的形成过程,三、影响径流的因素,气候因素是影响河川径流最基本，最重要的因素。 降水、蒸发直接影响径流。 温度、湿度、风等是通过降雨和蒸发来影响径流的。,（一）气候因素,三、影响径流的因素,降水： 不同的降水形式使河川径流分成降雨径流和融雪径流两类。 降水量：决定于河川径流量，河川的直接和间接水源都是大气降水。 降雨强度大，下渗量小，地表径流快而多，短时间内汇入河槽，形成特大洪水，相反，降雨强度小，下渗量大，地表径流少，甚至不能形成洪水。,（一）气候因素,三、影响径流的因素,降水： 暴雨笼罩面积大，形成径流多，相反则小。 暴雨中心自下游向上游移动，径流不易在河川集中，产生的洪峰量小； 相反，先降的雨水还来不及渲泄，后降的雨水接连而来，上下游洪水相遇，形成特大洪峰。,（一）气候因素,三、影响径流的因素,降水： 降雨过程： 如果先小后大，流域蓄渗，河流蓄满，后期大量降雨几乎全部变成径流，易形成峰量集中的大洪水。 如果是先大后小，情况相反。 即使是相同时间，如相同降雨条件下，河川径流的形式也不相同。,（一）气候因素,三、影响径流的因素,地理位置： 纬度、距海远近、面积、形状等； 地貌特征： 山地、丘陵、盆地、平原、谷地、湖沼等； 地形特征： 高程、坡度、坡向等；,（二）流域下垫面因素,三、影响径流的因素,地质条件： 构造、岩性等； 植被特征： 类型、分布、水理性质（阻水、吸水、持水、输水性能）。 流域上的降雨，经过这些因素作用之后，才能流出出口断面。,（二）流域下垫面因素,三、影响径流的因素,（二）流域下垫面因素,三、影响径流的因素,（二）流域下垫面因素,三、影响径流的因素,（二）流域下垫面因素,三、影响径流的因素, 增加河川径流量： 人工降雨 人工融冰化雪 跨流域调水，如南水北调。 目前争议的一些问题： 长江下游由于水量巨减的生态变化， 华北平原的水管理等。,（三）人类活动的影响,三、影响径流的因素, 改变河川径流分配： 修筑水库，塘坝等各种蓄水工程。 分洪、滞洪等工程增加地面拦蓄径流的作用，调节径流，也因径流造成灾害。 如洞庭湖半山半湖地区，为减少洪涝灾害的撤洪工程。,（三）人类活动的影响,三、影响径流的因素, 减少地表径流