水文学基础PPT第九章课件.ppt

'第九章流域产流 Contents山坡流域的分类1流域产流特征的分析2产流面积的变化3蓄满产流总径流量计算4总径流量的划分5超渗地面径流量计算6 Introduction1、径流(1)Definition:降落在流域上的具有一定时空分布的降水，扣除损失后，在重力作用下，从地面和地下向流域出口断面汇集的水流现象称为~。(2)径流量(深):降水量扣除损失量的余额称为~。降水量扣除蒸散发量的余额称为径流量，又称为净雨量。(3)径流量的时程分配降水的时程分配扣除损失量的时程分配的结果称为~。又称净雨量的时程分配。 2、降雨径流形成过程流域上承受一场具有一定时空分布降雨后，在其出口断面形成流量过程。(1)现象描述降水地面径流壤中水径流地下水径流蒸散发截留填洼出流坡地河网土壤持水量 2、降雨径流形成过程(2)降雨径流形成的子过程在产流物理条件支配下，产生径流量的子过程，发生在坡地上，结果产生各种径流成分径流量及其时程分配－－流域产流各种径流成分分别沿地面和地下向河网汇集的过程，发生在坡地上，结果产生河网总入流－－坡地汇流(地面、壤中水、地下水径流汇流)河网总入流加上河网水面降水向流域出口断面汇流的子过程，发生在河网中，结果就是出口断面流量过程－－河网汇流坡地汇流河网汇流流域汇流 §1山坡流域的分类流域类型土壤、岩石植被、地下水位产流典型流量过程线第Ⅰ类土壤覆盖浅薄下面为岩石植被茂密表土疏松山坡较陡Rsat+Rint+RgRsat+Rint第Ⅱ类包气带厚度中非均质土壤存在地下水位植被良好坡度中等Rs+Rint+Rg第Ⅲ类包气带很厚均质土壤地下水埋深大植被很差Rs第Ⅳ类冲积平原地下水位高地势平坦透水性好Rsat+Rg §2流域产流特征的分析流域所处气候条件1.典型山坡流域的包气带结构和水分动态2.出口断面流量过程线的形状(退水规律)3.流域中地下水动态特点4.影响次降雨－径流关系的因素5.Keypoints:流域产流特征的分析应力求综合，相辅相成，不宜孤立地、静止地看问题。 §3产流面积的变化1、现象及原因降雨过程中，流域上产生径流的部分称为产流区。产流区所包围的流域面积称为产流面积。Keypoints:产流面积是逐渐变化着的Cause:降雨空间分布不均匀下垫面条件空间分布不均匀 §3产流面积的变化流域内各点包气带的蓄水容量是不同的，将各点包气带蓄水容量从小到大排列，以包气带达到田间持水量时的土壤蓄水容量Wm′为纵坐标，以流域内小于等于该Wm′的面积占全流域的面积比a为横坐标，所绘的曲线称为流域蓄水容量面积分配曲线。1)流域蓄水容量面积分配曲线2、蓄满产流条件下总径流的产流面积变化 Wm流域蓄水容量曲线0流域的蓄水容量流域的最大持水量最大流域蓄水量 流域饱和容量曲线 §3产流面积的变化2)降雨空间分布均匀情况下，蓄满产流总径流产流面积的变化特点:(1)土壤缺水量小、先蓄满的地方先产流(2)产流面积随着降雨继续而不断增大(3)产流面积大小与降雨量和初始土壤含水量有关，与降雨强度无关。 流域产流过程示意图部分面积产流全面产流包气带W0Wm-W0W0=Wm潜水P §3产流面积的变化3)降雨空间分布不均匀情况下，蓄满产流总径流产流面积的变化划分成许多子流域每个子流域看成降雨分布均匀分别对子流域讨论后，综合结果 §3产流面积的变化特点:(1)上包线：全流域干燥时，W0=0(2)下包线：流域含水量达田间持水量时，W0=Wm1)下渗容量分配曲线3、超渗产流地面径流产流面积变化 §3产流面积的变化2)降雨空间分布均匀情况下，超渗产流面积的变化特点:产流面积变化与降雨强度和初始土壤含水量有关，与降雨量无关 §4蓄满产流总径流量计算1、降雨空间分布均匀情况1)初始土湿分布与计算W0 §4蓄满产流总径流量计算2)建立降雨径流关系RΔW PE～W0～R相关图W0PE(mm)R(mm)45。降雨径流相关图上部属流域全面产流状态，满足方程R=PE-(Wm-W0)，表现为一组平行等距离的450直线。相关图下部属流域部分产流情况，产流量随降雨量减少迅速降低，表现为一组向下凹的曲线。PE～W0～R关系图 W0=020406080100PE(mm)R(mm)R1R2R3R4P4P3P2P1例：某次降雨前W0=58mm，各时段雨量分别为P1,P2,P3，P4。降雨径流相关图的应用内插W0=58mm相关线(红线)查得相应的R1，R2，R3，R4 W0=02040608010058P(mm)R(mm)183863881301058050P50302525ΣR18386388已知W0=58mmΣP5080105130R18202525降雨径流相关图的应用 3)产流量计算(1)根据前期实测降雨量和蒸散发计算模式，推算本次降雨初始时的流域土湿W0(2)计算本次降雨的流域平均值P，扣除雨期蒸发后得PE值(3)查降雨径流相关图或者根据公式计算R§4蓄满产流总径流量计算 §5总径流量的划分地面径流和地下径流汇流的规律是不相同的。因此，由已知PE求得径流量R后，还需再分成地面和地下两部分，以便进行汇流计算。前面所求的为总径流量R：R=Rs+Rg 按照蓄满产流模型：产流面积上，包气带缺水量已经满足，产流量R按稳定下渗率fc下渗，下渗的水量形成地下径流Rg，超过稳定下渗率的部分形成地面径流Rs。（只有在产流面积上才有地下径流产生）§5总径流量的划分 潜水fcRgRsPER＝Rg+Rs§5总径流量的划分 WmW00PERFrFr＝R/PE§5总径流量的划分 如果已知稳定下渗率fc，可以根据净雨过程划分水源：无地面径流产生§5总径流量的划分 【例】已知某流域流域降雨径流相关图和稳定入渗率fc＝1.5mm/h,一次实测暴雨过程如表（1）（2）栏。请根据fc将径流划分为地表径流Rs和地下径流Rg。fc的应用—径流量的划分 fc的应用—径流量的划分月日时PE(mm)R(mm)FrFC(mm)Rg(mm)Rs(mm)(1)(2)(3)(4)(5)(6)81061.40.40.2869.00.40124.31.50.3499.01.50189.73.40.3519.03.20.28202.30.90.3919.00.9063.61.50.4179.01.50125.42.40.4449.02.401828.1160.5699.05.110.983030.130.11.0009.09.021.1610.510.51.0009.09.01.51215.315.31.0009.09.06.318551.0009.05.00合计115.787.047.040.0 超渗产流：ifpRS=0PE-FPE<=FPE>F一般，干旱地区，降雨强度大，历时短，E可忽略，PE可由P代替RS=0P-FP<=FP>FF的确定是关键§6超渗地面径流量计算考虑流域下渗容量和降雨强度空间分布都是均匀的情况 解决方法是将下渗率随历时变化的曲线fp(t)转换成随土壤含水量W变化的曲线fp（W）fp(t)~fp(W)转换流域上每次降雨的强度并非持续大于下渗率，不能保证充分供水条件；其次是初始土壤含水量不等于0。因此，每次降雨实际下渗曲线是不同的。 Witfp(Wi)=fp(ti)0tifp(ti)下渗率随历时变化曲线 Wfp(Wi)Wi下渗率随土壤含水量变化曲线 一、列表计算法 二、图解计算法利用降雨量累积曲线和下渗能力累积曲线推求产流量。降雨量累积曲线的斜率代表雨强i，下渗能力累积曲线的斜率代表下渗能力fp，按不同雨强段，逐段进行比较： 表示径流量表示下渗量F、Pt二、图解计算法Fp~t∑P~t 复习思考题试述各类山坡流域的产流类型及典型流量过程线的主要特点。应从哪些方面分析流域的产流特征？什么叫做流域需水容量面积分配曲线、流域饱和容量面积分配曲线和流域下渗容量面积分配曲线？各有什么特征？蓄满产流总径流和超渗地面径流的产流面积变化特点？蓄满产流总径流量的计算。当总径流仅由土壤含水量达到田间持水量时产生的超渗地面径流和地下水径流组成时，应当如何从中分割地下水径流量？试述用fp~Fp曲线和Fp~t曲线计算超渗地面径流量的方法步骤。 Thankyou'