参考学习资料 能源 第2章 流域径流形成过程3（下渗）.ppt

φ-80型蒸发皿中国多年平均水面蒸发量图第2章流域静流形成过程2.4下渗土壤水地下水土壤、水、空气三相系统土壤、水、二相系统地表土层为多孔介质，能吸收、存储和输送水分地面2.4.1包气带和饱和带1、土壤水分存在形式2.4下渗土壤水是指吸附于土壤颗粒和存在于土壤孔隙中的水分。吸湿水：薄膜水：毛管水：重力水：束缚土粒表面缓慢移动由分子力所吸收的水分子。由土粒剩余分子力所吸附在吸湿水层外的水膜。土壤孔隙中由毛管力所持有的水分。不能被土壤保持，在重力作用下沿土壤孔隙流动的水。分子力、毛管力、重力作用下地面地面水面中间带毛管悬着水带毛管上升带包气带的水分带示意图2.4.2土壤水2、土壤含水量及水分常数最大吸湿量：最大分子持水量：田间持水量：饱和含水量：凋萎含水量：毛管断裂含水量：1）土壤含水量表示一定量的土壤中所含水分的数量称为土壤含水量。以相应面积的水层深度表示，mm。此外还可以用土壤重量（容积）含水率表示。2）土壤水分常数在饱和空气中，土壤能够吸附的最大水汽量由土壤颗粒分子力所吸附的水分最大量。土壤所能保持的最大毛管悬着水。土壤中所有孔隙都被水注满时的土壤含水量。植物开始枯死时的土壤含水量。毛管悬着水的连续状态开始断裂时的土壤含水量。薄膜水厚度达到最大。15个大气压划分土壤持水量和渗透量的依据田间持水量和重力水3、土壤水分布特征在降雨和下渗的过程中，土壤在分子力的作用下首先吸附水分产生吸湿水和薄膜水，然后在毛管力的作用下形成毛管悬着水。当毛管悬着水达到饱和，即田间持水量，过剩的水分将在重力作用下沿孔隙向下渗透。地面地面水面中间带毛管悬着水带毛管上升带包气带的水分带示意图1）毛管悬着水带3、土壤水分布特征地面地面水面中间带毛管悬着水带毛管上升带包气带的水分带示意图1）毛管悬着水带毛管带含水量自下而上由饱和含水量减至包气带中间下端相衔接的含水量（干旱土壤减至最大分子持水量）。分布稳定，随地下水位升降变化，决定包气带厚度。2）毛管水带3）中间带中间带不直接与外界进行水分交换，是水分的储存和输送带。水分垂直变化少。地下埋深大，降水量少，含水量在毛管断裂含水量和最大分析持水量附近；降水量中等，在两者之间；地下埋深浅，中间带消失。2.4下渗1、下渗的物理过程降落到地面上的雨水从地表渗入土壤内的运动过程。入渗的雨水，主要在毛管力、重力作用下，沿土壤孔隙向下作不稳定运动，直到土壤饱和，毛管力消失。这一阶段下渗率变化很大土壤饱和后，水分在重力作用下呈稳定流动，这时下渗以稳定下渗率进行渗润阶段渗漏阶段渗透阶段入渗初期，吸湿水尚未得到满足，在强大的分子力吸引下，雨水迅速下渗，使初期具有很大的下渗率。当入渗使土壤达最大分子持水量时，这一阶段结束。2.4.3下渗1）下渗率f单位时间渗入单位面积土壤中的水量，mm/min或mm/h.2）下渗能力fp充分供水条件下的下渗率。3）下渗能力曲线2、下渗率和下渗能力t0fFF～tf0f～tfc下渗曲线和下渗累计曲线f0——初始下渗率fc——稳定下渗率F——累计下渗量，mmf——下渗率，mm/min4）霍顿下渗公式1）下渗率f单位时间渗入单位面积土壤中的水量，mm/min或mm/h.2）下渗能力fp充分供水条件下的下渗率。3）下渗能力曲线2、下渗率和下渗能力4）霍顿下渗公式3、自然条件下的下渗1）下渗与雨强的关系2）下渗的空间分布土壤性质空间分布不同降水开始时土壤含水量空间分布不同降水在时间、空间上分布不均匀各点地下水位高低不一fct0fif0i1Ai2Bi3CD？2.4下渗埋藏在地表以下的各种状态的水，以地下水埋藏条件为依据分为包气带水、潜水、承压水。1、地下水的分类2、地下水的特征潜水：自由水面；补给来源大气降水和地表水；侧向和垂向排泄承压水：有压水；补给区、承压区和排泄区2.4.4地下水由液态或固态转化为气态的过程称为蒸发。其中被植物根系吸收的水分，经由植物的茎叶散逸到大气中的过程为植物散发；蒸发面为水面为水面蒸发；蒸发面为土壤表面为土壤蒸发。通常将土壤蒸发和植物散发合成为陆面蒸发；水面蒸发、土壤蒸发和植物散发合成为流域总蒸发。2.5蒸散发蒸发量用蒸发面上蒸发的水层深度表示，E，mm。充分供水条件下，某一蒸发面的蒸发量称为蒸发能力。一般情况下，蒸发面上的蒸发量只能小于或等于蒸发能力。1、水面蒸发的物理过程水分子脱离水面