水文学复习(下)苪孝芳15851.pdf

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1、-.z.第八章产流机制 第一节截留和填洼 一、植物截留 定义：降雨在植物枝叶外表吸着力、承托力和水分重力、外表长力等作用下储存于枝叶外表的现象。影响因素：植物特性；气象、气候因素 植物截留与降雨强度的关系特点：初期-无关，雨强-相应稳定截留量，最大截留量 植物截留量的推求方法：截留量和蒸发量 二、填洼 洼地、填洼量 填洼过程 最终消耗于下渗和蒸散发 填洼曲线 第二节包气带及其构造 一、包气带和饱和带 包气带非饱和带：土壤颗粒、水分、空气三相系统。饱和带：土壤颗粒、水分二相系统 包气带划分三层；影响土层-毛管悬着水带 二、包气带构造 1、土壤构造：溶提层，淀积层，土壤母质层，基岩 2、特殊包气带

2、：岩石裂隙和溶隙构造、冻土包气带 第三节包气带对降水的再分配作用 一、包气带水分动态 包气带水分动态指包气带水分含量及水分剖面的增长与消退过程 上下界面 主要原因 表示方式 1.包气带水分的增长 包气带水分的增长来源于上界面的降水(或灌溉)和下界面的地下水补给。在天然情况下，地下水的补给一般处于均衡状态。故上界面降水是主要原因。水分沿垂向的增长可由下渗理论描述。增长量等于累积下渗量。2.包气带水分的消退 包气带水分的消退是由于上界面的蒸散发和下界面的内排水补给。其中内排水只有当包气带存在自由重力水时才出现，故上界面蒸散发是主要原因。水分沿垂向的消退可采用三层蒸发模式计算。消退量等于蒸发量 二、

3、包气带对降水的再分配作用 包气带中孔隙和裂隙等具有吸收、储存和输送水分的功能 1.包气带地面对降雨的再分配作用 降雨到达地面以后，一局部消耗于植物截留、蒸发、填洼等损失，剩下局部被分成两局部：超过地面下渗能力(容量)局部留在地表，其余局部渗入地下。分配的结果是将雨水分为地面和地下两个局部。当雨强小于下渗能力时，降雨全部渗入地下。2.包气带土层对下渗水量的再分配作用 sRIP-.z.下渗水量(I)一局部以蒸发形式逸出地面(E)，剩余局部又被分成“土壤蓄存和“径流两个局部。三、包气带的水量平衡方程 第一节 产流的根本物理条件 一、霍顿产流理论 1、降雨产流受控于两个条件：雨强大于下渗能力 整个包气

4、带土壤含水量超过田间持水量 2、认为地面将降雨分成地表和地下两种径流成分。超渗地面径流 Rs产生的物理条件：雨强大于下渗能力 地下水径流 Rg产生的物理条件：整个包气带土壤含水量到达田间持水量 霍顿产流理论正确地说明了均质包气带产流的物理条件。(1)超渗地面径流产生的物理条件是雨强大于地面下渗容量。二、壤中流 Rint 1、层次包气带的情况 产生的物理条件：包气带中存在相对不透水层，并且上层土壤质地比下层粗 至少上层土壤的含水量到达田间持水量 2、土壤质地渐变的包气带的情况 形成壤中流的界面不是固定的，随雨强变化而变化 三、饱和地面径流 Rsat 产生的物理条件：存在相对不透水层，且上层土壤透

5、水性很强，下层相对很弱 上层土壤含水量到达饱和含水量 四、回归流 回归流是指壤中流渗出地面的那局部水流。产生条件：山坡上壤中流比较发育。土壤饱和达及地面。要具有利于其渗透出的坡度及地形或地质构造。第五节产流模式 一、根本产流模式 1.Rs型：它具有单一的超渗地面产流机制，它实际发生的下垫面条件是包气带很厚，透水性较差的均质或非均质土壤。2.Rs+Rint型：它实际发生的下垫面条件是包气带虽很厚，但在近地面有相对不透水层，土壤透水性中等，有孔穴，裂隙或其它透水通道。3.Rsat+Rint型：多发生在相对不透水层或基岩以上土层较薄，且土壤透水性较强的山区或森林流域，久雨之后 4.Rs+Rg型：包气

6、带中等或薄，下有地下水。土层为均质，透水性较差。5.Rsat+Rg型：条件根本同 4，但土壤透水性强。6.Rint+Rg型：包气带中等以上厚度，土壤透水性强，有裂隙或孔洞等。7.Rint 型：中等厚度的均质强透水层，下有基岩；土壤有孔洞，根穴,裂隙等。8.Rs+Rint+Rg型：包气带厚度中等，有层次土壤，透水性中等。9.Rsat+Rint+Rg型：包气带厚度中等，有层次土壤。-.z.三、根本产流模式 超渗产流：雨强大于下渗容量,且下渗量小于土壤缺水量,产生地面径流。蓄满产流：指一次降水过程中，当包气带的含水量到达田间持水量以后才产流，且以后的有效降雨全部变为径流。二者的区别在于：超渗产流：雨

7、强大于下渗容量，且下渗量小于缺水量；受雨强的影响 蓄满产流：下渗量大于缺水量；不受雨强的影响 第九章地下水流 第一节含水层类型 土壤层的分类：含水层；不透水层；隔水层；弱透水层 含水层的分类：承压含水层；非承压含水层；滞水含水层；渗漏含水层 第二节含水层的水文特征 一、非承压含水层的水文特征 位置；重力作用，水压力分布与静水压力分布一致 补给区与排泄区分布一致；水分交换 二、承压含水层的水文特征 承压含水层的特点：没有自由水面；相对稳定；补给区排泄区不一致；形成的地质构造褶曲型储水构造。第三节地下水运动的控制方程 第十章地表水流 第一节洪水波运动 一、洪水波的形成 *时刻河道处于稳定流状态，突

8、然有一定水量注入河道，原来的水面因受到干扰而形成波动,这就是洪水波。由于突然注入一定水量而在河道里增加的流量称为波流量。二、洪水波的特征 几何特征：波体：初始稳定流水面上的附加水体称为洪水波体。波高：波体轮廓上任一点相对于稳定流水面的高度；洪峰、波前、波后 波峰：波前的前峰界面 波长：波体与稳定流水面交界的水流方向长度 运动特征：附加比降：波体水面相对于稳定流水面的比降，近似用波体的水面比降和稳定流水面的比降的差值表示 相应流量水位：洪水波轮廓线上的每一点都占据一定的相对位置，这就是洪水波位相的概念。对应的流量水位即为相应流量水位。洪峰流量。波速：洪水波体上*一位相点沿河道的运动速度称为该位相

9、点的波速。洪峰波速 三、洪水波的传播 流量 Q 和水位 H 均为河长*和时间 t 的函数。Q=Q(*,t);H=H(*,t)水位过程线、流量过程线针对*一断面；上下断面 洪水波运动的两个现象：1、洪水波的推移：流量的传播时间 2、洪水波的坦化变形-.z.河段下断面的流量过程线的形状一般要比 上断面的低平矮胖一些.四、洪水波的最大特征值出现的时间 洪水波的最大特征值包括：最大流量洪峰流量 最高水位洪峰水位 最大流速 最大比降 最大比降最大流速最大流量最高水位 第二节圣维南方程组 一、缓变不稳定流 水流流线弯曲程度小，大致互相平行；动水压力分布大致与静水压力分布一样。河道洪水波是一维缓变不稳定浅水

10、波 根本微分方程组圣维南方程组：由连续性方程和动力方程组成 二、连续性方程 Q/*+A/t=0 上式是根据质量守恒原理推导出的，称连续性方程。它说明不考虑河道旁侧入流的情况下，河道洪水波运动过程中的过水断面面积随时间的变化与流量沿河长的变化是相互抵偿的。三、动力方程 原理:水流元素运动方向总动量变化=沿水流方向作用力的合力。压力 重力 阻力 由于洪水波情况下，流速v 既是时间t 的函数又是河长*的函数，水流元素的动量变化包括局地动量变化和迁移动量变化 局地动量变化迁移动量变化 第三节洪水波类型及其特征 按动力方程中各项力的比照关系，洪水波可分成四类：运动波、扩散波、惯性波和动力波。例：今有*流

11、域的蓄水容量面积分配曲线如以下图，试给出其降雨径流关系曲线的图形。例题：*流域满足蓄满产流条件，其蓄水容量面积分配曲线如以下图，求1该流域的蓄水容量 Wm；2试绘制出 W0=0mm、W0=35mm 的降雨径流关系曲线，并标出曲线中各线段的斜率；3设有一场降雨如下表，求 W0=0mm 时，各时段的径流深。时间 P(mm)6:00-10:00 30 dtdxxQtQdtdQ-.z.10:00-14:00 60 14:00-18:00 40 土壤水的主要作用力及土壤水类型 六个土壤水分函数及其含义 土水势及其分势 下渗率和下渗能力，及其影响因素 下渗的三个过程及其特点 下渗过程中，土壤剖面的四个水分带 降雨强度不变的情况下，下渗过程的三种曲线？蒸发率及其三个决定条件；蒸发能力 土壤蒸发的三个过程及其特点 流域蒸散发的组成 径流的形成过程及其表示方法 包气带对降雨的两个再分配过程 产流的四个根本机制及其条件 产流的两种根本模式及其特点 承压水和非承压水的水文特征及其不同点