流域径流形成过程

流域径流形成过程2.1、概述2.2、河流与流域2.3、降水2.4、下渗主要内容第二章流域径流形成过程2.5、蒸散发2.6、径流2.1、概述径流：是指降水形成的沿着流域地面和地下向河川、湖泊、水库、洼地等处流动的水流地表径流：沿着地面流动的水流地下径流：沿着土壤、岩石孔隙流动的水流河川径流：水流汇集到河流后，在重力作用下沿着河道流动的水流降水

P蒸发E地面径流RSEP陆地海洋蒸腾E水汽输送水汽输送

水汽凝结水文循环地下径流Rg下渗F2.1、概述径流蒸发水汽输送降雨下渗循环2.1、概述概化的水文循环——简单的理解成垂向和水平（侧向）运动2.1、概述

径流过程是地球上水文循环中最为重要的一环。在水文循环中，陆地上降水的34%转化为地面径流和地下径流汇入海洋。活跃因子：降水、下渗、蒸发2.1、概述降水、下渗、蒸发是地球上水文循环中最活跃的因子，也是径流形成的主要影响因素。流域是降水的承受面，也是蒸发的逸出面，也是径流形成的下垫面。流域的主要功能是将降水转化为径流，流域的基本特征是形成径流量大小及其变化过程的重要影响因素。河流是径流的重要通道，在水文循环中，河流是陆地和海洋之间进行水量横向交换的路径之一本章内容：流域河流→降水、下渗、蒸发→径流形成过程及其表示方法2.1、概述2.2、河流与流域2.3、降水2.4、下渗主要内容第二章流域径流形成过程2.5、蒸散发2.6、径流2.2、河流与流域2.1、概述2.2、河流与流域2.3、降水2.4、下渗主要内容第二章流域径流形成过程2.5、蒸散发2.6、径流2.3、降水降水：主要分为降雨和降雪两种主要形式。因此河川径流分为降雨径流和融雪径流。我国大部分河流为降雨径流，冰雪径流只在局部地区的河流或河流的局部河段发生，因此本章主要讨论降雨径流。2.1、概述2.2、河流与流域2.3、降水2.4、下渗主要内容第二章流域径流形成过程2.5、蒸散发2.6、径流2.4、下渗主要内容：（1）包气带和饱和带（2）土壤水（3）下渗（4）地下水土壤水地下水下渗整个过程存在于包气带和饱和带2.4、下渗(1)包气带和饱和带地表土层为多孔介质，能吸收，存储和向任何方向输送水分。在地面以下，土壤处于饱和含水状态，是以土壤颗粒和水分组成的二相系统，称为饱和带或饱水带在地面以下地下水面以上，土壤含水量尚未达到饱和，是土壤颗粒、水分和空气组成的三相系统，称为包气带或通气带地面不透水层§1包气带及其结构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)包气带和饱和带残积层溶提层淀积层母质层基岩2.4、下渗(2)土壤水

水文学中常把存储于包气带中的水称为土壤水，而将饱和带中的水称为地下水土壤水存在形式吸湿水薄膜水毛管水重力水土粒表面的分子对水分子的吸引力称为分子力。由分子力所吸附的水分子称为吸湿水。由土粒剩余分子力所吸附在吸湿水层外的水膜称为薄膜水。土壤孔隙中由毛管力所持有的水分称为毛管水。当土壤含水量超过土壤颗粒分子力和毛管力作用范围而不能被土壤所保持时，在重力作用下沿着土壤孔隙流动，这部分水分称为重力水2.4、下渗土壤水存在形式吸湿水薄膜水毛管水重力水土粒表面的分子对水分子的吸引力称为分子力。由分子力所吸附的水分子称为吸湿水。由土粒剩余分子力所吸附在吸湿水层外的水膜称为薄膜水。地面地下水面中间带毛管悬着水带毛管上升水带(2)土壤水2.4、下渗(2)土壤水——土壤含水量和水分常数实际工作中．为了便于同降雨、径流及蒸发量进行比较与计算，将某个土层所含的水量以相应水层深度来表示土壤含水量，以mm计又称为土壤湿度，它表示一定量的土壤中所含水分的数量。土壤含水量水分常数（6个）(1)最大吸湿量：在饱和空气中，土壤能够吸附的最大水汽量称为最大吸湿量。它表示土壤吸附气态水的能力。

(2)最大分子持水量：由土粒分子力所结合的水分的最大量称为最大分子持水量。薄膜水厚度此时达到最大值。(6)饱和含水量：指土壤中所有孔隙都被水充满时的土壤含水量，它取决于土壤孔隙的太小。介于田间持水量到饱和含水量之间的水量，就是在重力作用下向下运动的自由重力水分。2.4、下渗(4)毛管断裂含水量：毛管悬着水的连续状态开始断裂时的含水量。当土壤古水量大于此值时．悬着水就能向土壤水分的消失点或消失面(被植物吸收或蒸发)运行。(5)田间持水量：指土壤中所能保持的最大毛管悬着水量。当土壤含水量超过这一限度时，多余的水分不能被土壤所保持，将以自由重力水的形式向下渗透。(3)凋萎含水量：植物根系无法从土壤中吸收水分，开始凋萎，即开始枯死时的土壤含水量称为凋萎含水量。2.4、下渗

下渗是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有降雨强度及历时、土壤含水量、土壤构成情况等。下渗过程可用时段下渗量F（mm）和时刻下渗率f(mm/h)表示。(3)下渗(3)下渗——下渗的物理过程2.4、下渗

下渗的水分主要受分子力的作用，直至土壤含水量达最大分子持水量。水在毛管力和重力的作用下向下层渗透，直至土壤饱和。水在重力作用下呈稳定运动。此时的下渗率称稳定下渗率。渗润阶段渗漏阶段渗透阶段a下渗的三个阶段渗润阶段：

分子力渗漏阶段：

毛管力渗透阶段：

重力2.4、下渗(3)下渗——下渗的物理过程

单位时间内渗入单位面积土壤中的水量称为下渗率或下渗强度，记为f，以mm／min或mm／h计。2.4、下渗(3)下渗——下渗率和下渗能力下渗曲线下渗累积曲线与时间t是非线性关系下渗率的变化规律，可用下渗公式或下渗曲线表达。如霍顿下渗公式参数f0、fc及β反映土壤特性，根据实验资料推求。f（t）=（f0－fC）e－βt+fc

f0——初始下渗率；fc——稳定下渗率(3)下渗——下渗率和下渗能力2.4、下渗

(4)地下水广义上的地下水指埋藏在地表以下各种状态的水。2.4、下渗①包气带水②潜水③承压水埋藏于地表以下、地下水面以上的包气带中，包括吸湿水、薄膜水、毛管水、渗透的重力水等埋藏于饱和带中，处于地表以下第一个不透水层上，具有自由水面的地下水．称为潜水，水文中称为浅层地下水埋藏于饱和带中，处于两个不透水层之间，具有压力水头的地下水，水文中称为深层地下水。按埋藏条件可分为

(4)地下水——地下水的特征由于潜水具有自由水面，通过包气带与大气连通，所以不承受静水压力。潜水面与地面之间的距离为潜水埋藏深度，潜水面与第一个不透水层层顶之间的距离称为潜水含水层厚度。2.4、下渗

1．潜水

2．承压水承压水的主要特性是处在两个不透水层之间，具有压力水头，一般不直接受气象、水文因素的影响，具有动态变化较稳定的特点。承压水的水质不易遭受污染，水量较稳定，是河川枯水期水量的主要来源。2.4、下渗承压水含水层按水文地质特征可分为：2.4、下渗两者对比

(4)地下水——地下水的特征2.1、概述2.2、河流与流域2.3、降水2.4、下渗主要内容第二章流域径流形成过程2.5、蒸散发2.6、径流2.5、蒸散发2.5、蒸散发蒸散发是水文循环中自降水到达地面后由液态或固态转化为水汽返回大气的阶段。陆地上一年的降水约66％通过蒸散发返回大气，由此可见蒸散发是水文循环的重要环节。水面蒸发土壤蒸发植物蒸发2.5、蒸散发在自然条件下，水面的水分从液态转化为气态逸出水面的物理过程，其过程可概括的分为水分气化和水分扩散两个阶段（1）水面蒸发计算公式：E:水体天然水面的蒸发量，mmE器：蒸发器实测水面蒸发量，mmK：蒸发器折算系数2.5、蒸散发（1）水面蒸发---K的计算据研究，当蒸发器直径大于3.5m时，其蒸发量与大水体天然水面蒸发量较为接近，因此，可用面积20m2或100m2大型蒸发池的蒸发量E池与同步观测的蒸发量E器的比值作为折算系数：说明：折算系数K蒸发器直径而变，也与蒸发器型式、地理位置、季节变化、天气变化等因素有关指在自然条件下，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。湿润的土壤蒸发过程一般可以分为三个阶段2.5、蒸散发（2）土壤蒸发气象条件土壤含水量无影响影响因子含水量大含水量小含水量很小在植物生长期，水分通过植物的叶面和枝干进入大气的过程，又称蒸腾。（3）植物蒸发气孔是植物蒸腾失水的“门户”，也是气体交换的“窗口”。它是由一对半月形的细胞——保卫细胞围成的空腔。奇妙的是保卫细胞的形状是能够调节的，气孔既能张开，又能闭台。2.5、蒸散发2.5、蒸散发（4）流域总蒸发流域总蒸发包括水面蒸发、土壤蒸发、植物截留蒸发和植物散发。但由于下垫面情况非常复杂，所以流域总蒸发量通常综合估计，常用的方法有水量平衡法;如建立流域多年平均水量平衡方程：——多年平均蒸发量，mm——多年平均径流量，mm——多年平均降雨量，mm2.1、概述2.2、河流与流域2.3、降水2.4、下渗主要内容第二章流域径流形成过程2.5、蒸散发2.6、径流2.6、径流2.6.1径流形成过程2.6.2径流表示方法2.6.3我国河川年径流分布和变化情况主要内容：2.6、径流流域内，自降雨开始到水流汇集到流域出口断面的整个物理过程。产流过程汇流过程坡面汇流河网汇流2.6.1径流的形成过程（1）径流过程

径流形成过程中的从降雨扣除各项损失称为产流阶段；坡面汇流及河网汇流称为汇流阶段。2.6、径流（2）产流过程植物截留下渗填洼蒸发P:降雨E:蒸发f:下渗R:径流净雨量：降雨量扣除损失后的雨量净雨量=径流量2.6、径流（2）汇流过程地表径流地下径流壤中流坡面汇流

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。坡面汇流→不透水层不透水层不透水层R2R1fEP包气带通气层径流形成过程（流域产流）ΔVR3潜水层浅层地下水层R4深层地下水层压力水层降水蒸发下渗植物截留与洼蓄地表径流壤中径流潜水深层地下水河流坡面汇流→

进入河网的水流，从上游向下游，从支流向干流汇集，最后全部先后流经流域出口断面，这个汇流过程称为河网汇流。坡面汇流河网汇流流域汇流过程流域出口河网汇流→2.6、径流（二）径流的表示方法1、流量1、流量2、径流量3、径流深4、流量模数5、径流系数单位时间内通过某一断面的水量成为流量，记为Q最高点流量成为洪峰，记为Qm

Q(m3/s)tW流量过程线

流量随时间的变化过程，用流量过程线来表示。2.6、径流2、径流量Q2Q1Q0Qn-1Qnt2t1Tt0QW2、径流量2.6、径流时段T内的平均流量:径流量：——时段平均流量2.6、径流2.6、径流2.6、径流2.6、径流2.6.3我国河川径流分布和变化概况2.6、径流1、总体概况2、地理分布3、年内变化4、年际变化时空分布2.6、径流1、总体概况我国年径流分布和年降水量分布一样，总的趋势：由南向北和由东向西递减特例：新疆、甘肃交界以西，则由西向东递减有明显的地域性规律年内、年际分布不均时空分布2.6、径流2、年径流的地理分布按径流深的大小,可分为100mm年径流深等值线大致与400mm年降水量等值线相当，走向一致，等值线以东为半湿润区和湿润区，等值线以西为半干旱区或干旱区。径流带年径流深(mm)径流系数丰水带>800>0.5多水带200~8000.4～0.6过渡带50~2000.2～0.4少水带10~500.1左右干涸带<100.01～0.032.6、径流（1）丰水带包括东南和华南沿海