【水文学原理】 复习汇总

t x dA
dt t x dt
等价于以下 ： 微d d分 xtCk方 d dQ 程 A dd组 Q t0
表明运动波总是向下游方向传播，Ck=dQ/dA；洪水波运动方 向，任何一个相应流量在运动过程中都不发生变化。
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2、运动波是一种没有坦化现象的洪水波，但有可能产生 变形。 3、如果波速Ck不随水深或流量而变，则不变形。但由于波 体中各点的水深不同，而波速与水深成正比，对向下游传 播的洪水波，波峰点的波速大于波前或波后任意点的波速。
二、洪水波的运动
当河段中无旁侧入流时，河段上、下两个断面的流量过 程线一般有以下差异： ➢ 洪水波上任一位相的流量，在河段下断面的出现时间总是 迟于上断面的出现时间。——洪水波的推移。 ➢ 河段下断面流量过程线的形状一般要比上断面的低平矮胖 一些。——洪水波的坦化变形。
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第三节 洪水波类型及其特征 圣维南方程
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3、不同河长时(L>l，L=l，L<l)的W～Q关系分析 L<l 的情形：
Q 顺时针绳套
i
l
W
L
涨洪时，水位变化引起的Q的减小量 < 附加比降引起的Q的增大 量，使下断面流量大于稳定流时的流量。
落洪时，水位变化引起的Q的增大量 < 附加比降引起的Q的减小 量，使下断面流量小于稳定流时--的流量。
yxV gV xg 1V t i0if
谢才if公 R 1V C 式 2 2RQ 2A 2 C2
QKi0( yxV gV x1 gV t)
令 K RAC ，i则 f Q K22
按动力方程中各项力的对比关系，洪水波可分成四类：运动波、 扩散波、惯性波和动力波。
洪水波 运动波 扩散波 惯性波 动力波
惯性项
上界面的降水是包气带水分增长的主要原因，上界面以 上的大气降水导致包气带水分增长的机理是下渗。
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这种机理可具体表述为：当雨强(i)大于上界面 的下渗容量(fp)时，实际下渗率fa等于fp；
当 i f p ， f a。 i
于是一场降雨中包气带增加的总水量应为：
W为横标，Q为纵标，W～Q为顺时针绳套关系；
（2）下断面涨洪时的流量 > 落洪时的流量；以
W为横标，O为纵标， W～Q为单值关系；
（3）下断面涨洪时的流量 < 落洪时的流量；以
W为横标，O为纵标， W～Q为逆时针绳套关系。 --
2、特征河长的计算公式
水位引起的Q与河段长有关。特征河长 就是使下 断面由水位引起的Q正好与由附加比降引起的Q抵消 时的河长。
附加比降项 --
摩阻项
河底比降项
一、运动波（可忽略惯性项和附加比降项）
QK
i0
(y x
V g
V x
1 g
V) t
K
i0
运动波时，水 流位 量关系为单值Q关 Q系 (H， )或QQ(A)
A dAQ 代入连续方 A程Q0得： dAQQ0
t dQ t
t x
dQ t x
即QQdQ0 联系Q对t的全导数 dQ： QQdx
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一、包气带水分动态 包气带水分动态：包气带中 水分含量及水分剖面的增长 与消退过程。
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(1)包气带水分的增长
包气带中增长的水分来源于上界面的降水(或灌溉)和下 界面的地下水补给(如果存在地下水的话)。但在天然 情况下，地下水的补给一般处于均衡状态，即蒸散发 消耗多少，地下水就向上补给多少。
L< l 的情形：
Q 顺时针绳套
Q
I(t)
O(t)
W t
先出现下断面最大流量，后出现河段最大蓄量。
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L= l 的情形：
Q
Q
I(t)
O(t)
W t
河段最大蓄量与下断面最大流量同时出现。 通常假定W=KQ，K—槽蓄系数，性质上相当于河段传播时间。
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调蓄作用的两个原因和汇流系统
系统的输入是净雨过程 系统的输出是出口断面流量过
河流中任意断面的Q流量Q(H，i)
对上式求全微分，d得Q： Q dH Qdi
H
i
当特征河长时d， Q
0，dH
l 2
i，di
i，Q
K
i Q Q i 2i
Q H
l 2i
Q 2i i
0,l
Q(H) i Q
取稳定流时的数值 l ， Q0 i0
H (Q-)- 0
3、不同河长时(L>l，L=l，L<l)的W～Q关系分析 L>l 的情形：
程. 系统作用就是流域调蓄作用
引起流域调蓄作用的原因： （1）降水注入点到流域出口断面的距离有远近之分； （2）流域上的流速分布不均匀。
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第八章 产流相关概念
产流：从降水开始到径流产生的过程。
径流:降水所形成的，沿着流域地面和地下向河川， 湖泊等流动的水流。
产流量:降水在产流以前要经受许多损失，其中包 括：①植物叶面截留；②渗入土中补充薄膜水与 毛管水；③填洼。如尚有剩余，就成为产流量。
Q 逆时针绳套
i
l
W
L
涨洪时，水位变化引起的Q的减小量 > 附加比降引起的Q的增大 量，使下断面流量小于稳定流时的流量。
落洪时，水位变化引起的Q的增大量 > 附加比降引起的Q的减小 量，使下断面流量大于稳定流时--的流量。
L>l 的情形：
Q 逆时针绳套
Q
I(t)
O(t)
W
t
先出现河段最大蓄量，后出现下断面最大流量。
Q0
落水时：
y x
0，
Q落
Q0
同一水位下：
Q涨 Q落
水位 流量关系为逆时针绳套
关系。
Q
最大流量先出现，最高
水位后出现。
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三、槽蓄方程
河段槽蓄量是流量沿程分布和断面水位流量关系的函 数。
由于附加比降的影响河段槽蓄量与河段下断面 流量可能存在三种情况：
（1）下断面涨洪时的流量 > 落洪时的流量，以
4、运动波的波速一般大于同流量下的断面平均流速。
证明： QAVddQ AVAddVACk 对天然河dd道 VA一 ，般为正，C因 k 此 V
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二、扩散波（可忽略惯性项）
1、扩散波水位流量关系
QK
i0
(y x
V g
V x
1 g
V t
)
H
K
i0
y x
Q0
1 1 y i0 x
涨水时：
y x
0，
Q涨
产流机制: 水在沿土层的垂向运行中，供水与下渗矛盾在 一 定 介 质 条 件 下 的 发 展 机理和过Fra bibliotek，称为产流机制。
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第一节 包气带的水文特性
一、包气带和饱和带 饱和带：地下水面以下，土壤处于饱和含水量状
态，是土壤颗粒和水分组成的二相系统，称为 饱和带或饱水带。 包气带：地下水面以上，土壤含水量未达饱和， 是土壤颗粒、水分和空气同时存在的三相系统， 称为包气带或非饱和带。