工程水文学第四章-2,3.ppt

上节回顾 §4.2 降雨径流要素计算 一、流域降雨分析 雨强过程线和累计雨量过程线 流域平均降雨量计算 二、径流量计算 流量过程线的分割及不同水源的划分 三、前期影响雨量 前期影响雨量Pa，流域最大蓄水量WM 内容提要 §4.3 流域产流分析 1. 什么是产流 径流形成过程可概括为：降雨过程→扣除损失→净雨过程→流域汇流→流量过程； 降雨转化为净雨的过程称产流过程； 净雨转化为河川流量的过程称汇流过程。 §4.3 流域产流分析 产流是流域中各种径流成分的生成过程，其实质是降雨在下垫面运行过程中，下垫面对降雨的再分配过程。 §4.3 流域产流分析 1）气象因素： ? 降雨 P 降雨强度、历时和分布：直接影响产流。 ? 蒸发 E 雨间蒸发：有效雨量减少； 雨后蒸发：将影响到流域土壤蓄水量消退的快慢。 4.3.1 包气带对水分的再分配作用 包气带是土壤颗粒、水分和空气同时存在的三相系统，它具有吸收、存储和传输水分的功能，因此对降雨具有调节和再分配的作用。 包气带地面对降雨的再分配作用 包气带土层对下渗水量的再分配 作用 §4.3.1 包气带对水分的再分配作用 1. 包气带地面对降雨的再分配作用 根据降雨强度i和地面下渗能力fp的大小关系，包气带地面把所承受的降雨划分为下渗水量I和地面径流RS两个部分。 §4.3.1 包气带对水分的再分配作用 当(I-E≥W’m-W’0)时，表明降雨结束时包气带达到田间持水量W’m，下渗水量中的[I-E-(W’m-W’0)]在重力作用下成为重力水RG。 I=E+(W’m-W’0) +RG 当(I-E＜W’m-W’0)时，表明降雨结束时包气带含水量W’e未达到田间持水量，下渗水量全部被包气带土壤吸收。 I=E+(W’e-W’0) §4.3.2 基本产流形式 自然界有两种基本产流形式： 蓄满产流和超渗产流。 §4.3.2 基本产流形式 1. 超渗产流 雨末包气带未达到田间持水量，仅当降雨强度大于下渗能力才产生地面径流的产流形式。根据水量平衡方程: P=E+(W’e -W’0)+RS §4.3.2 基本产流形式 2. 蓄满产流 雨末包气带达到田间持水量，下渗的雨量形成地下径流，超渗的雨量形成地面径流的产流形式。根据水量平衡方程： P=E+(W’m -W’0)+RS+RG §4.3.2 基本产流形式 3. 判定标准 1. 雨末包气带是否达到饱和 2. 是否产生重力水RG 我国湿润地区，一般很容易在一次降雨中达到田间持水量，故产流方式以蓄满产流为主。 我国干旱地区，一般没有可能在一次降雨中达到田间持水量，故产流方式以超渗产流为主。 §4.3.2 基本产流形式 §4.3.2 基本产流形式 判断：哪个站是蓄满产流，哪个站是超渗产流？ §4.3.3 产流面积的变化 在降雨过程中，流域上产生径流的区域称为产流区，其面积称为产流面积。 §4.3.3 产流面积的变化 1. 蓄满产流情况下产流面积的变化 流域蓄水容量曲线： 流域内各点包气带的蓄水容量W’m是不同的。流域蓄水容量曲线是表示蓄水容量与小于或等于该蓄水容量的累计面积同全流域面积的比值的对应关系曲线。 §4.3.3 产流面积的变化 将全流域各点的W’m从小到大排序，计算小于和等于某一值各点的面积之和FR占全流域面积的比重(α=FR/F)，即可绘出关系曲线。 §4.3 流域产流分析-§4.3.3降雨径流关系 对蓄满产流方式，根据流域蓄水容量曲线，可求出降雨~径流曲线。 §4.3 流域产流分析-§4.3.3降雨径流关系 ?降雨径流关系曲线的形态取决于流域蓄水容量曲线。 ?P相同时，W0愈大，损失愈小，产流量R越大。 ?降雨径流关系曲线族的上段表现为一组45°角的平行线。 §4.3 流域产流分析-§4.3.2产流面积的变化 2. 超渗产流情况下产流面积的变化 下渗容量面积分布曲线： 对流域某一起始蓄水容量W0，流域各点的下渗能力fp不同。将全流域各点的fp从小到大排序，以fp为纵坐标，以小于等于某一值的累计面积FR占全流域面积的比重(α=FR/F)为横坐标，即可绘出某一起始蓄水容量W0下的下渗容量面积分布曲线。 §4.3 流域产流分析-§4.3.2产流面积的变化 §4.3 流域产流分析-§4.3.2产流面积的变化 §4.3 流域产流分析-§4.3.2产流面积的变化 产流面积的变化特点： 随着降雨历时的增长，产流面积时大时小 产流面积的大小与时段初流域蓄水量及降雨强度有关。 内容小结 本节介绍了自然界中两种基本产流形式，并建立了产流理论的基本概念： 包气带对降雨的再分配作用 包气带地面： i ？fp 包气带土层：( I-E )