第四章水文自然地理学.ppt

下渗 下渗又称入渗，是指水从地表渗入土壤和地下的运动过程。 下渗过程： 渗润：水分子被土壤分子吸附，分子作用力为主导，形成薄膜水。 渗漏，水分子填充土壤空隙的不稳定运动，毛管力和重力为主导，形成毛管水重力水 渗透，水分子在重力作用下稳定流动，重力为主导，重力水。 土壤含水量直接影响下渗过程： 最大分子持水量是指薄膜水达到最大量时的土壤含水量百分数。 田间持水量指田间土壤全部孔隙被水充满经过一定时间排水后所能持留的水量。 当土壤含水量大于最大分子持水量进入渗漏阶段，当土壤含水量大于田间持水量进入渗透阶段。 下渗要素 下渗率/下渗强度是指单位面积上单位时间内渗入土壤中水量，常用毫米/分或毫米/小时计。f 下渗能力/下渗容量。指在充分供水条件下的下渗率。fp 稳定下渗率，初渗后，下渗率逐步递减，趋于稳定后的下渗率。fc 影响下渗的因素 土壤性质：透水性能（质地、结构、构造）、雨前含水量 降水性质：降水强度、降水历时、降水过程、降水分布等。 植被、地形：类型、覆盖度、坡度等，拦蓄截流 人类活动：坡改梯田、植树种草、硬化地面等。 流域产流机制 产流是指流域中各种形式径流的形成过程。 实质是流域下垫面对降雨的再分配过程。 径流的主要形式： 地面径流、壤中流、地下径流 地面径流的产流方式 主要方式：超渗产流、饱和产流（蓄满产流）、结合式产流 超渗产流： 发生条件：降水强度大于入渗强度 径流量、产流面积取决于降水强度、下渗强度，与降水量关系不大 发生区域：地下埋藏深、包气带厚度大、土壤透水性差、植被覆盖差的丘陵和干旱区。 饱和产流 发生条件：降水量大于（土壤饱和水量-雨前土壤含水量） 发生区域：地下水埋藏浅，包气带薄，土壤透水性好，植被覆盖好。 降水量、降水面积以及雨前土壤水分含量决定产流量、产流面积 饱和产流特征： 先饱和先产流； 产流量、产流面积随着降水过程持续增加； 同一降水量，包气带初始水量大，产流量大； 全流域土壤蓄水饱和后，降水量=产流量=径流量。 结合型产流 汛前以超渗产流为主，汛期以蓄满产流为主。 发生区域：包气带厚度2-4米，土壤透水性中等，地下水位变幅大，年内年际降水变幅大的地区。 地下径流的产流方式 地下径流发生在包气带的下界面 径流量等于（雨后潜水位-雨前潜水位）*产流面积 发生区域：包气带浅薄，土壤透水性能好，地下水位高 发生条件：降水量大 壤中流的产流方式 壤中流主要发生在近地面透水性能较弱的土层中，是临时饱和带内非毛管孔隙中侧向运动的水流。 壤中流的速度比地表径流慢，比地下径流快。 影响因素 降水特性：降水中心、降水过程、降水强度、降水量 流域地形：坡度越陡汇流速度越快 流域形状：狭长型流域汇流时间长，径流过程与流域响应平缓；扁形流域汇流时间短，径流过程与流域响应急剧。 水力条件：畅流条件水位高流速急汇流快。 第七节 湖泊、沼泽、水库 一 湖泊概述 湖泊：陆地表面具有一定规模的天然洼地的蓄水体系，是湖盆、湖水及湖中生物组成的自然综合体。 湖泊特征： 流动缓慢，水体交换周期长 大湖多数由构造运动形成 主要通过入湖河川径流、湖面降水和地下水而获得水量。 弯道螺旋流主要是由弯道惯性离心力的作用形成的 北半球的河流向左转弯时，惯性离心力与地转偏向力方向一致，形成的螺旋流则更强；向右转弯时，两力方向相反，形成的螺旋流也相对较弱。 横轴环流的旋转轴呈水平状，它与纵向的主流相垂直。多由前进水流受阻或水流离解作用所致。 斜轴环流的旋转轴也呈水平状，它与纵向主流斜交。斜轴环流多为水流离解作用的产物。 竖轴环流的旋转轴呈铅直方向与主流及河底相垂直，是相对封闭的回旋流。它主要是由水流离解作用产生的。 十三 过水断面平均流速 谢才公式： 满宁（曼宁）公式 　　　 V为平均流速 R为水力半径 J为水面比降 n为糙率 C为谢才系数 公式适用于计算明渠和管道均匀流 十四 流量 流量就是在单位时间内流体通过某一断面的水量。 Q=VF，Q流量，V平均流速，F断面面积 十五 泥沙 泥沙指组成河床且随水流一起运动的矿物岩石颗粒总称。 组成河床静止不动的泥沙称为床沙。 推移质指沿河床附近滚动、滑动或跳跃运动的泥沙。 悬移质是指随水流浮游前进的泥沙。 十六 与泥沙相关的几个概念 含沙量，单位体积浑水中所含泥沙质量 输沙率，单位时间内通过某断面泥沙质量 输沙量，某段时间内通过某一断面的泥沙总量。 侵蚀模数，单位面积和单位时间内被剥蚀并发生位移的泥沙总量（t/km2?a）。 十六 径流 流域的降水由地面与地下汇入河网，并流出流域出口断面的水流称为径流。 降水落到流域内，一部分被植物截留，一部分被填洼蓄渗，而后产流。（停蓄） 径流过程：坡面漫流、河网汇（集）流 常见的径流形式又可分为：地面径流、地下径流、壤中流等。 径流过程 坡面漫流，填洼蓄