第二章河川径流形成的基本知识概要.ppt

第二章 河川径流形成的基本知识 内 容： 2.1 水文循环与水量平衡 2.2 河流和流域 2.3 降水 2.4 蒸发 2.5 下渗 2.6 径流及其形成过程 重 点： 水量平衡； 河流与流域基本特征； 河川径流及其表示方法 河川径流的形成过程 难 点： 径流的形成 一 水文循环 水文循环：水在太阳辐射与地心引力的作用下，以蒸发、降水、下渗和径流方式进行的往复循环的运动过程 水文循环是地球上最重要、最活跃的物质循环之一 水文循环分为大循环、小循环（内陆小循环和海洋小循环） 降雨、下渗、径流、蒸发是水文循环的四个重要环节。水文循环的强度、规律和路径因下垫面的不同而不同 形成水文循环的内因是水的三态（固、液、气）在常温下可以相互转化，外因是太阳辐射和地心引力 水文循环的存在是水资源和水能资源可再生的根本原因 二 水文循环的尺度 水文循环具有全球水文循环、流域或区域水文循环和水—土壤—植物系统水文循环三种不同尺度 2、水量平衡方程 1) 基本形式 据定义，对任意区域，在任一时段内，有 I – O =△S 式中I、O分别为给定时段内输入、输出该区域的总水量； △S为时段内区域蓄水量的变化量，可正可负 2) 通用方程 对于任一区域，I 和 O 可细化为： I = P + RsI + RgI ； O = E + RsO + RgO + q 则有： ( P + RsI + RgI ) - ( E + RsO + RgO + q )＝?S 其中P 为时段内降水量；E 为时段内蒸发量； q 为时段内用水量； RsI 和 RgI 分别为时段内从地表和地下流入的水量； RsO 和 RgO 分别为时段内从地表和地下流出的水量 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 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 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 大陆的水量平衡方程： 大陆多年平均水量平衡方程为： 海洋的水量平衡方程： 海洋的多年平均水量平衡方程为： 则全球多年平均水量平衡方程为： 全球多年平均降水量与多年平均蒸发量相等，即P14 ： 一 河流 降水除去下渗、蒸发等损失后，在重力作用下沿一定方向和路径流动，称为地面径流。地面径流长期侵蚀地面，冲成沟壑，形成溪流，最后汇集成河流 在平原河流主槽中，由于水流和河床的相互作用，往往形成各种淤积体 河道纵比降的计算： b. 当河段纵断面河底呈折线或曲线时，平均纵比降计算式： 二 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P18 (2)流域：地面分水线和地下分水线包围的集水区或汇水区域称为流域，习惯上指分水线包围的区域。流域是相对应于某一出口断面的，当不指明断面时，指河口以上区域 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 2 流域的基本特征 流域几何特征 (1) 流域面积：流域分水线与河口断面所包围区域的平面投影面积，单位为km2 ，通常用求积仪获得 (2) 河网密度：流域河流干支流总长度与流域面积的比值 (3) 水系：流域里大大小小的水流路线，构成枝状或网状结构，称为水系，也称为河系或河网 水系形态归纳为三类：羽毛状、平行状、混合状 羽毛状水系：支流短而密集，干流和支流大体呈垂直趋势相交汇。相应的流域形状多为狭长形 平行状水系：干流和支流大体呈平行趋势相交汇，流域形状多为扇形 混合状水系介于前两者之间 思考：面积相同、水系形状不同的流域，同样一场暴雨形成的流域出口断面流量过程线明显不同，为什么？P19-20 (4)流域长度和平均宽度： 流域长度(轴长)：以流域出口为中心向河源方向做一组不同半径的同心圆，在每个圆与流域分水线相交处作割线，各割线中点的连线的长度就是流域轴长 平均宽度：流域面积与流域长度之比 (5) 流域形状系数：流域平均宽