第二章 径流及径流形成过程

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径流形成过程及其度量

径流形成过程及其度量
关,尤其是土壤含水量。 对于天然情况下,温度、光照基本适宜,植物的
散发过程与土壤的蒸发过程很相似,常常与土壤 的蒸发一起计算。
四、流域总蒸发
流域总蒸发(流域蒸散发):流域内的水面蒸发、 土壤蒸发、植物散发的总称。 陆地上的年降水量有60~70%通过蒸发和散发返回 大气,因此总蒸发是水文循环的重要组成要素。 流域总蒸发是通过估算求得。
工程水文学
第二章 水文循环与径流形成
水文循环及水量平衡 河流与流域 降水 下渗 蒸散发 径流
第六节 径流
内容提要
➢ 径流形成过程 ➢ 径流的度量 ➢ 河川径流的动态变化
一、径流形成过程
径流:由降水形成的,沿着流域地面和地下向河 川、湖泊、水库、洼地等流动的水流。其中流出 流域出口断面的水流称为河川径流。
入渗能力曲线 fc
fF f0
0
2020/12/3
Ft ft
下渗能力随时程而递减, 初期很大,后期逐渐变小 ,最后趋于稳定。
fc t
三、下渗 自然条件下的下渗
f f0
C
fc 0
(1)i1≥fp,按下渗能力下渗
(3)fc<i3<fp,i1下渗能力下降到稳定下渗
率前,全部雨水渗入土壤
i3
A
D
B
i2
(2)i2<fC,按降雨强度下渗
三、下渗 物理过程
(2) 渗漏阶段 下渗的水主要在毛细管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 水之前均称为第二阶段。该阶段水呈非饱和运动,有时 将渗润阶段和渗漏阶段合称为渗漏阶段。 (3)渗透阶段 当土壤孔隙被水充满达到饱和时,水在重力作用下向 下运动,属饱和水流运动。这时,下渗率维持稳定, 称稳定下渗率。

第二章 水循环及径流形成

第二章  水循环及径流形成

自动记录降雨量,不需人为干预。方便、快捷。有三种类型:称重式、 自动记录降雨量,不需人为干预。方便、快捷。有三种类型:称重式、 虹吸式和翻斗式。 虹吸式和翻斗式。
3
雷达探测
利用云、 利用云、雨、雪等对雷达无线电波的反射现象来研究天气系统。 雪等对雷达无线电波的反射现象来研究天气系统。 不同形状的雷达回波反映不同性质的天气系统。 不同形状的雷达回波反映不同性质的天气系统。从而预测探测范围内 的降水量、强度及开始和终止时刻。 的降水量、强度及开始和终止时刻。
RSI
地下分水线
RGI
△W
RGO RSO
2.2
1
河流和流域
概念
河流(River) 一 河流(River)
河流可分为河源、 一定地质和气候条件下形成的河槽与在其中的水流。河流可分为河源、 上游、中游、下游和河口五段。 上游、中游、下游和河口五段。 2 河流长度(河长L 河流长度(河长L)
自河源沿河道至河口的长度,称河长, km计 自河源沿河道至河口的长度,称河长,以km计。 3 河流横断面 如图2 所示。 如图2-2所示。 4 水系及水系形态
(1)水系 (1)水系 由干流、 由干流、支流及流域内 水库、 水库、湖泊连成的一个庞大 系统,成为水系。 系统,成为水系。
(2)水系形态 (2)水系形态 羽毛状 扇形 平形状 混合形
图 2 | 3 水 系 示 意 图
4
河网密度
流域内干支流的总长度∑ 和流域面积F之比: 流域内干支流的总长度∑L和流域面积F之比:
4
气象卫星云图 将卫星云图资料结合气象模型,通过专家系统,进行降雨量预测。 将卫星云图资料结合气象模型,通过专家系统,进行降雨量预测。

降水特性描述

河川径流

河川径流

珠穆朗玛峰的溪流
(三)水文统计/统计特征值
1. 算术平均数
又称均值,通常用x表示,设随机变量x有x1, x2……xn个值,则算术平均值为:
x1 + x2 + x3 + ⋯ + xn 1 n x= = ∑ xi n n 1
2.均方差σ 即变量x有x1,x2……xn个值,各值对的离差为, (x1 –x)、( x2 -x )、( xn - x ),离差 值有正有负,均方差就是离差平方的平均数的 平方根。
2. 年内变化 根据一年内河流水情的变化,可分为若干个水情 特征时期,如汛期,平水期,枯水期或冰冻期等。 不同补给形式的河流,其年内变化特征也不一样。
(五)特征径流 1.洪水 河流水位达到某一高度,致使沿岸村庄、 城市建筑物、农田受到威胁时,称为洪水位。 分类 按照来源可分为 上游演进洪水 和 当地洪 水。 2.枯水 一年中没有洪水时期的径流,成为枯水径 流。 枯水径流主要来源于流域的地下水补给。
σ=
∑(x − x )
i
2
n
3 离差系数 用均方差与均值之比作为衡量相对离散程 度的参数,这就是离差系数
1 Cv = = x x
σ
∑(x − x )
i
2
n
Cv值、观测年数和准确程度的关系 值
达到下列准确度(%)必须观测的年数 Cv 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 +4.0 14 25 39 56 76 100 126 156 189 225 +5.0 9 16 25 36 49 64 81 100 121 144 +6.0 6 11 17 25 33 44 55 69 83 99 +7.0 5 8 13 19 25 33 42 50 62 74 +8.0 4 6 10 14 19 25 32 39 47 56 +9.0 3 5 8 11 15 20 25 31 38 45 +10.0 2 4 6 9 12 16 20 25 30 36 +20.0 1 1 2 2 3 4 5 6 8 9

第二章(水文循环与径流形成)

第二章(水文循环与径流形成)
每日8时观测一次, 得日蒸发量;可计算月蒸发 量、年蒸发量。
蒸发器折算系数:K
二、土壤蒸发
1、土壤蒸发过程
三个阶段:
第一阶段:土壤充分湿润,供水充足E接近最大蒸
发能力EM。
E EM
第二阶段:土壤水分减少Hale Waihona Puke 供水条件变差,E逐渐减小。
E W EM W田
第三阶段:水分运动十分缓慢,蒸发率很小。
三 、流域总蒸发 包括:水面蒸发、土壤蒸发、植物截留蒸发及 植物散发。
二、地球上的水量平衡 水量平衡原理: 在水文循环过程中,对任一区域、任一时段进入 水量与输出水量之差额必等于其蓄水量的变化量。 水量平衡方程:
I、O——给定时段内输入、输出该地区的总水量 △S——时段内区域蓄水量的变化量,可正可负。
以陆地作为研究范围水量平衡方程为: 以海洋为研究对象水量平衡方程为:
③填洼 ②下渗
①植物截留
R1 R2
R3
R4
径流形成过程示意图
总结: 1.产流过程:降雨扣除损失成为净雨的过程。
①降雨扣除损失后的雨量称为净雨,净雨和它形成 的径流在数量上是相等的。
②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。
地面净雨→地面径流 ③ 表层流净雨→表层流或壤中流 地面径流 总径流过程
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。
R W 1000F
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。
M Q F
5.径流系数(α):径流深与流域平均降雨量的比,
α<1。

第二章 河川径流形成的基本知识

第二章 河川径流形成的基本知识

多年平均情况下,∆S→0
则多年平均水量平衡方程为: P - ( E + R )= 0
4) 全球水量平衡方程 大陆的水量平衡方程: 海洋的水量平衡方程:
Pc R Ec Sc
C指大陆
Po R Eo So
O指海洋
多年平均情况下:∆S→0
大陆多年平均水量平 衡方程为:
海洋的多年平均水量平 衡方程为:
闭合流域与非闭合流域 地面分水线和地下分水线相重合的流域为闭合流域;
地面与地下分水线不重合的流域为非闭合流域 一般大中河流多按闭合流域考虑
P19
地面分水线 地下分水线
地下分水线 地面分水线
合流域示意图
3) 闭合流域水量平衡方程
闭合流域:地表分水线和地下分水线重合,无水分从 地表和地下流入 则 RsI = RgI = 0; 令出流水量 R = RsO + Rg,再假设区域用水量小到 可以忽略,即 q = 0,则闭合流域水量平衡方程为: P - ( E + R )= ∆ S
中游
下游 河口
海洋
上游:直接连着河源 河口:河流的终点
河源
上游断面
洪水位
上游特点:河道坡度大,水流急,流量小,水情变化大,河谷 窄,多急滩瀑布,河槽多为基岩或砾石,冲刷下切占优势
中游断面
洪水位
中游特点:河道坡度变缓,流速减小,流量增大,河道冲淤都不 严重,河床比较稳定,下切力减弱,但侧蚀力量增强,河槽 逐渐拓宽和曲折,两岸出现滩地

流域
1 流域
(1)分水线:地形等高线中的极大值区域称为山峰,
山峰的下坡方向为山脊,相邻山峰之间的区域称 为鞍部。山峰、山脊和鞍部的连接线称为分水线

第二章 径流形成过程

第二章  径流形成过程

第二章径流形成过程1、一场降雨的净雨量和径流在数量上相等,但有何区别?答: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。

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?答:这是由于一方面大流域的河网汇流时间较长,另一方面在涨洪汇集过程中河网和河岸蓄积了很多水量,退水时需从河网、河岸消退流出(称调蓄作用),这样也需要比较长的时间。

例题:某流域面积1000km2,流域多年平均降雨量1400mm,多年平均流量20m3/s,问该流域多年平均蒸发量为多少?若修建一水库,水库面积为100km2,当地实测蒸发器读数的多年平均值为2000mm,蒸发器折算系数为0.8,问建库后流域多年平均流量是多少?习题:教材P37: 2-1,2-2,2-3第三章水文信息采集与处理1、降水量观测仪器,用雨量器观测时的观测时段。

答:雨量计、自记雨量计(虹吸式、翻斗式)、光学雨量计、雷达雨量计等。

观测时段:1、2、4、8、12、24段,2、我国采用的水准基面。

(黄海基面)3、流量测验的步骤。

答:(1)布置测速和测深垂线,将过水断面分为若干部分每两根测深垂线对应部分面积;(2)横断面测量,计算各部分面积Ai;(3)流速测量,流速仪测量测深垂线上各点流速,计算垂线平均流速和部分面积平均流速Vi;(4)计算各部分面积流量Qi=Ai*Vi;(5)各部分流量之和即全断面流量Q=4、水位流量关系不稳定的原因何在?(原因为:断面冲淤、洪水涨落、变动回水或其他因素的个别或综合影响。

)习题:教材P70:3-1,3-2第四章流域产流与汇流计算1、何谓蓄满产流,何谓超渗产流,它们的主要区别是什么,其地面径流形成条件是否相同?答:即雨量补足包气带缺水后全部形成径流,这种产流方式叫做蓄满产流。

不产生地下径流,并且只有当降雨强度大于下渗强度时才产生地面径流,这种产流方式称为超渗产流。

第二章 径流及径流形成过程

第二章  径流及径流形成过程

2、径流总量——W 指一段时间内通过流域出口断面的总水量,单位为m3、万 m3 、亿m3 。
t2 计算公式为: W t Q( t )dt 1 Q
Q ( t 2 t 1 ) QT
Q
——时段T内的平均流量
W
t1
T
t2
t
日径流总量、月径流总量、年径流总量通过上式都可以获 得。
3、径流深——R 把径流总量W平铺在流域面积F上所得到的水深,称为径流 深,单位mm。 R=W/(1000F)
1、概念
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。 用简图可以表示如下。
P
Q
t
t
径流形成分两个阶段:产流阶段和汇流阶段。如下图所示。
P 产流 t 降雨过程 净雨过程 t R 汇流 t 流域出口断面流量过程 Q
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。 即:径流量(净雨 量)=降雨量-损 失量
地下净雨→地下径流
总径流过程
3、
汇流阶段
净雨通过坡地、河网汇集到流域出口断面的过程,可细分 为坡地汇流和河网汇流。 a.坡地汇流 坡面漫流,流程历时较短,大雨时是构成河流流量的主 要来源; 表层流径流,由土壤孔隙流入河网,流程历时较坡面漫 流长,对历时较长的暴雨,也是构成河流流量的主要来源。 坡地地下汇流,地下水补给河流,构成河流的基流。


1 某水文站多年平均流量Q0=830m3/s。其 控制的流域面积F=120000km2,多年平均流 域面雨量P0=770mm。试求该水文站控制流 域的年平均径流总量、多年平均径流深、 多年平均流量模数和多年平均径流系数。 一场降雨的净雨和径流在数量上相等,但 有何区别?

2流域讲义径流形成过程

2流域讲义径流形成过程
上游 是指紧接河源的河谷窄、比降和流速大,水量小、 侵蚀强烈、纵横面呈阶梯状并多急滩和瀑布的河段。
中游 水量逐渐增加,比降已较和缓;
下游 河谷宽广,河道弯曲,河水流速小而流量大,淤积 作用显著,到处可见浅滩和沙洲。
河口 是河流入海、入湖或汇入更高级河流处,经常有 泥沙堆积,有时分汊现象显著,在入海、入湖处形成三 角洲。
2.河网密度:流域中干支流总长度和流域面积之比
3.流域的长度与平均宽度
以流域出口为圆心,向河源做一组不同半径的圆弧, 在每条弧与流域分水线相交的两点做弦线,各条 弦线中点的连线的长度。
流域平均宽度:流域面积与流域长度的比值。
4.流域形状系数:平均宽度与长度的比值。
5.流域的平均高度和平均坡度
将流域的地形图划分为100个以上的正方格, 依次定出每个方格交叉点上的高程以及与 等高线正交方向的坡度,取其平均值。
河流分段
●河流横断面:垂直于水流方向的断面。
冲积层
平原河流 — 复式横断面
山区河流
山区河流——单式横断面
河流纵断面
流域:汇集地下水和地表水的区域(分为闭合流域 和不闭合流域),他是相应于某一出口断面的。
流域的基本特征
1.流域面积:流域分水线包围区域的平面投影面积越大。
河 流 的 纵 断 面
河流纵剖面
iH2 H110%0 L
● 河流纵剖面:沿河流中泓线的断面。
● 河流比降:单位长度河段的落差。
某河段比降:
2)
I
H2
H1
10% 0
(2-
L
式中: I — 河底或水面比降。
H2、H1 — 河段上游端和下游端水面或河底的高程。
L — 河段长度。
整条河比降
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P
Q
t
t
径流形成分两个阶段:产流阶段和汇流阶段。如下图所示。
P 产流 t 降雨过程 净雨过程 t R 汇流 t 流域出口断面流量过程 Q
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。 即:径流量(净雨 量)=降雨量-损 失量
2、 产流阶段
产流过程 :降雨扣除损失成为净雨的过程 降雨扣除损失后的雨量称为净雨,净雨和它形 成的径流在数量上是相等的。 但二者的过程却完全不同,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。


1 某水文站多年平均流量Q0=830m3/s。其 控制的流域面积F=120000km2,多年平均流 域面雨量P0=770mm。试求该水文站控制流 域的年平均径流总量、多年平均径流深、 多年平均流量模数和多年平均径流系数。 一场降雨的净雨和径流在数量上相等,但 有何区别?
式中,W的单位为m3,F的单位为km2。可计算各种时间尺度(日、 月、年)的径流深。
4、径流模数——M
指单位流域面积上所产生的流量,单位为m3/(s.km2) 。即:
M=Q/F 5、径流系数——α 指同一时段内的径流深R与对应时段降雨量P之比值。即: α=R/P
本 章 重 点
径流及径流形成过程、径流表示方法与度量单 位
第二章
径流及径流形成过程
本章研究目的:掌握径流及径流形成的基 本概念与定量描述方法。
本章研究内容: 一、 径流 二、 径流的形成过程 三、 径流表示方法与度量单位 四、 我国河川径流分布概况(自学)
一、径流
1、定义:降水形成的,沿着流域地面和地下向河川、
湖泊、水库、洼地等流动的水流。包括:沿着地面流
深层地下储存
深层地下径流R4
总径流R
说明:降雨、产流和汇流,是从降雨开始到水流流
出流域出口断面经历的全过程。它们在时间上并无截然
的分界,而是同时交错进行的,具体见图。
上部为流域降雨过程和扣除损失后的地面净雨过程及地
下净雨过程;
下部为这场降雨在流域出口形成的流量过程,它又分为
地面径流பைடு நூலகம்程与地下径流过程。 总结:(1)降雨扣除损失后形成净雨。 (2)净雨要经过相当长的时间才能汇集到出口,所 以洪水要比暴雨滞后,且历时要比暴雨历时长得多。
b. 河网汇流:
从支流到干流,从上游到下游,到流域出口断面的过程; 河槽调蓄作用? 降雨损失,进入河网的水量小于降雨量; 汇流过程,径流过程比降雨过程变化缓慢。
降雨径流形成过程框图
降雨P 不透水面积上的径流
蒸发E
植物截留、填洼和表层土壤储存
地面径流R1
土壤储存
壤中流R2
浅层地下储存
浅层地下径流R3
动的水流称为地面径流或地表径流;沿着土壤岩石孔
隙流动的水流称为地下径流;汇集到河流后,在重力
作用下沿河床流动的水流称为河川径流。 2、分类:依据降水形式和补给来源不同分为:降雨 径流和融雪径流。
二、径流形成过程
1、概念
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。 用简图可以表示如下。
2、径流总量——W 指一段时间内通过流域出口断面的总水量,单位为m3、万 m3 、亿m3 。
t2 计算公式为: W t Q( t )dt 1 Q
Q ( t 2 t 1 ) QT
Q
——时段T内的平均流量
W
t1
T
t2
t
日径流总量、月径流总量、年径流总量通过上式都可以获 得。
3、径流深——R 把径流总量W平铺在流域面积F上所得到的水深,称为径流 深,单位mm。 R=W/(1000F)
地面净雨→地面径流 地面径流 表层流净雨→表层流或壤中流
地下净雨→地下径流
总径流过程
3、
汇流阶段
净雨通过坡地、河网汇集到流域出口断面的过程,可细分 为坡地汇流和河网汇流。 a.坡地汇流 坡面漫流,流程历时较短,大雨时是构成河流流量的主 要来源; 表层流径流,由土壤孔隙流入河网,流程历时较坡面漫 流长,对历时较长的暴雨,也是构成河流流量的主要来源。 坡地地下汇流,地下水补给河流,构成河流的基流。
(3)地下径流比较稳定,维持河川径流常年不断。
三、径流表示方法与度量单位
1、流量——Q 指单位时间内通过流域出口断面的水量,常用单位为 m3/s。Q=AV。流量Q随时间t的变化过程,称为流量过程线Q~t。
Q~t
获得的流量都是瞬时值。实际工作中,常需要时段平均流 量,如日平均流量、月平均流量、年平均流量。时段平均流量 等于时段内流过的水量除以该时段的秒数。
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