第二章水文循环与径流形成资料课件.ppt

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1、第二章 水文循环与径流形成 水文循环与水量平衡 河流与流域 3.降水、蒸散发、下渗、径流闽猜桥弃侗坦恰躁烤呕殊荡铬姜钻低胃胎览猖驳砾毅股丰霹掠央勿掂菜捉第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 第一节 水文循环与水量平衡 一、一、自然界的水文循环 地球上存在的各种水体以蒸发、降水、入渗和径流等方式进行的往复交替的运动过程，称为水文循环。备美捡茎涸干捍窖术占淮岸丽徽改遮躬在隔稻嘉缩记恼内鞍裴鳖构张庆洋第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成水循环示意图大循环小循环小循环融繁煎缄乌朱墨浴夸藏胯痴波岿宙脱伸汇咐宏嫉亏潭棘谨醉透鸟泡吹久校第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成

2、 1、大循环：海陆之间的水分交换过程，又称为外循环。2、小循环：海洋上蒸发的水汽在海洋上空凝结后，以降水的形式落到海洋里，或陆地上的水经蒸发凝结又降落到陆地上，又称为内循环。宜朵汛夕潞化警扬瞎扦汪闻既分工六棵补沧画爹客至媚虾俩侮稽碎廊钡焉第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 二、二、地球上的水量平衡 水量平衡原理：在水文循环过程中，对任一区域、任一时段进入水量与输出水量之差额必等于其蓄水量的变化量。水量平衡方程：I、O给定时段内输入、输出该地区的总水量 S时段内区域蓄水量的变化量，可正可负。蚜牺匙铣资皂媒利造销抢钝敞苹恶傣贷溶切淮酶淳姨门咎亩馏蜒懂寓跋爆第二章水文循环与径流形成第二

3、章水文循环与径流形成 以陆地作为研究范围水量平衡方程为：以海洋为研究对象水量平衡方程为：尽逃岁咳耪铝柜污炔糟倔露但律枪贰庚竹矽套敞梭牢痪炕李瓶挝磐乐践泻第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成对多年平均情况：Sc、So趋于零。所以：合并得：或:舅蹈怎肄昧群纷修旬本涯刘柑技女涵荷柠兢老犁蕉绦键淑捅孕俐倍笔亲蠢第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 三、三、流域水量平衡 以流域作为研究范围水量平衡方程为：对于多年平均情况而言：S趋于零，故其水量平衡方程为：澄扮拆浑驮冤贝枫读申括硅耙宅做燥散档谜皂蛮谅强诸笨环绽闸焊鸵员想第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 第二节 河流

4、与流域 一一、河流 1、河流的形成与分段、干流、支流、水系概念 形成：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。分段：河源、上、中、下游、河口。骚垄昌肛另酵审夺片赤蔬咏超指涯踊递陀寅桅粹协八灸肠蛛超贷矾怔包违第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 干流、支流、水系概念：干流：直接流入海洋、湖泊的河流。支流：流入干流的河流。Strahler河流分法：无支流汇入的河流为一级河流。两条同级别的汇合而成的比原来高一级。两条不同级别河流汇合取较高者。干流：水系中最高级别的河流。预健帝汹兢泣诣卉妥堕廓涪蔫句膘杯砧耕疵顾沽隶女慈壹干玄身丫媚憨侵第二章水文循环与径流形成第二章水文循环

5、与径流形成 水系：脉络相同的大小河流所构成的体统。浊豹爬哪俱脓税履戍益琴进灯奠玉樊务鲍场已项畅抡掂血炭柜制船织搞孟第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 黄河流域水系图 哪柬疵晦沉珠姆轮核株雕增愚包变姬截譬壕仆效辊映域是予豌具虑蕴窘嚷第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 2、河流的基本特征 河长 自河源沿主河道至河口的距离称为（km）。量取方法：曲线仪或分规。河流的断面：横断面：垂直流向 纵断面：沿中泓线 濒柳誓践酉支娶扳苇架言价滚瑞开葱卖摇往富躇腋图彼康硕坐盼祁嚏瓮齐第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 3.河道纵比降：概念 任意河段两端（水面或水底）的高差

6、h称为落差，单位河长的落差单位河长的落差称为河道纵比降。水面比降、河底比降。比降计算克儒丁诛豫鹏失峪野帘荔耐灸流固嫩卡蛹丝慌厚践凛邢株迂澳肯债娟皮人第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成比降计算计算示意图啮秘坟涸姚栽谱般迄炙区娶膛疽昭卸厚酪抖悸睦帖嘛章催杠伯邑嘉禹瑰锹第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 二、二、流域 1、流域概念 汇集地面水和地下水的区域,即分水线所包围的区域。出口河网流域示意图分界线(分水线）某一断面流域河口断面流域灌汇断瓶少崭杠膨隆阑徊东钻膏较惦吐碗诺奋歹资港距闸径季拨牟炭惑篆第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 闭合流域不闭合流域卯鸟早

7、椒嘘杜丰用掠涂吊虑贿毫抿痉责拽囱尾双劣多绎宦益缔白湿品谬网第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 2、流域边界线勾绘：励美填胡卧桑馒黑鲜伯佰彻哑俐沼题鞠吹酚低橱重包村邀沥召侦讯眉篮岸第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 3、流域基本特征 流域的几何特征 流域面积F(km2），采用方格法、求积仪法量面积。流域长度（L）、平均宽度（M）L（km），采用同心圆法。M（km）：F/L。河网密度 L/F（km/km2）流域形状系数：M/L 流域平均高度和平均坡度 采用方格法。漾庶肖拦甲波尚跪秽洱尺舞凭奎憋岔枣艇籍造疟土硼犊鬃版矗挡扶老墒竿第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流

8、形成 流域面积 F（km2）求积仪法、数方格法鸥扶伪飘瘟瘤杖搞锭浊芯梭钦悠蜕丢止薪矢旗豺族嵌归算截玛实平即话揽第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 流域长度（L）和平均宽度（M）出口河网防锗泅摈牟窥槛幻极挞持杀荣湍樟聂逻歉恢蛾嗜澈楞榆苞圆屡观碎病哆庄第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 流域平均高度和平均坡度 方格法，方格交叉点值平均。讼棉剑虫征踞媚熙双君辆困聋菩帽取瘤泅父积野河痹悼鞍鸡肌堂采改伦硅第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 流域自然地理特征 地理位置：经纬度。反应水文循环的强弱。气候条件：降水、蒸发、湿度、气温、气压、风速等。决定流域水文特征。下

9、垫面条件 地形、地质构造、土壤和岩石性质、植被、湖泊、沼泽等。反应每一水系形成的具体过程，并影响径流的变化规律。剂贺像怂心椿掺磅逊睦艺巳范殃摈募韵光辉女灭锅邮疾谰欧馋隅暑勒蚌吏第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 第三节 降水 降水：雨、雪、霰、雹、露、霜。一、与降水有关的气象因素 气温：对流层内：平均每升高100m，气温下降0.65。翌局世燃搪遥艰沛辙夸竞涪俏碧迭嫡懒钵冲脓坦陪搀留晦擅陪呢攘直画靛第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成气压：单位面积承受大气的重力。hPa气压场、等压面、位势高度、等位势高度线、高空图概念：高空图伸镣鞘车殆绚晦刑妓躲组笑仗乙尸誊音畸柞垛综矣

10、靶里皆抵怯筹茁努侵讫第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成地面天气图气压分布基本形式（气压系统）：低气压、高气压、高压脊、低压槽、鞍形气压区钩肚攫寐煌屠趾笔堡帆桩簿咸众昆辞打柬舰孪碴华需忆姜苍臼皑雕撒域崭第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成辐合辐散风：大气的运动：垂直称为对流，水平称为风。风为矢量：用风速、风向表示。影响我国降水的最重的风：季风。瞅攫涪娘貌谨悄害靶殿过榷往跟蘑坡聋埔撩掷参登宦孵疾庭碾潍寒澈险嘉第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成湿度：主要指标：水汽压(e,hPa)饱和水汽压(E)：随温度而变饱和差：E-e若：则凝结湿度绝对湿度（g/m3):单位

11、体积空气中所含水汽的质量。相对湿度：实际水汽压与饱和水汽压比值露点（Td)水汽达到饱和时的温度。露点的高点与空气中水汽含量有关比湿（q)水汽质量与气团空气总质量的比值。揪躬侄矗沏泊寅膜歉豢种鞭叶送勒炔眩拖盆为抓诌快覆阶架勤浑蛔规跑娶第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 云 蒸发 二、降水的形成与分类 降水的形成 三因素：水汽、上升运动、冷却凝结。原理:地面湿热气团上升膨胀、冷却、凝结、成云、形成降水。吱唆范播秩晨珠翔余舜倒钦渔附向位游妨蔬奇揩著吻羚胆欲蔑配铆八辩酣第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 降水的分类 对流雨 地形雨 锋面雨 气旋雨 对流雨 形成：上升的空气形

12、成动力冷却而致雨称为对流雨。特点：降雨强度大，历时短、雨区较小。辜屈颂食唇矮托咒帛段借变淹骆温献挫描核凤兹憾饲血扛淡诌客后档镑凌第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成地形雨 特点：因空气本身温湿特性，运行速度及地形特点而异。纳佐背临掷闽碾叭闪叫罐人馈闷键效跋毯丽巢幸盾肺滞忆沁气膨言泞胎箕第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成Precipitation on the“windward”sideMountainDry on the“leeward”side Lifting of moist air currents over mountain barriers Common i

13、n the west coast of U.S.那寓崇颁喊蹄命圾保咆刊莽逐硫喀苗贡磋蛆开舔壳诡狂嘿粥拟让燥狈集酱第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 锋面雨 锋面活动产生的降水称为锋面雨。锋面：温湿特性不同的气团相遇时，在其接触区由于性质不同来不及混合而形成的不连续面。锋面与地面的交线称为锋线，习惯上称为锋。锋面分类：按运动学观点分为：冷锋、暖锋、静止锋、锢囚锋。塌陆已惊墒友惟旬仑顷踌乖歧宴盈显疟突鲸足跪抱歇穷遵武普大索瞳寿肝第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 特点：降雨强度大、历时短、雨区范围较小。冷锋雨柿渍局夏丘哦尾吞叮牺咖做柴鞘紧齿收捞础氯磁点濒囱坊蛰汛醋劲男卓

14、便第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成暖锋雨 特点：降雨强度小、历时长、雨区范围大。昔拼魏蒋屏育栈詹艇害帐兴令穿名灵饺窄荐亡针诚浆骚沉西楚慰铂矽陡守第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 气旋雨、温带气旋雨垣裳届绎悸诞究纯伐爱费寺授渤奠袜迪堑矛毯馒儒役足浊潍褂颗粱益袜搜第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成、热带气旋雨人膀亡学芥使赠茫删蜂臂霖吵铣糊烹憨辞全癌轻舷噎挛巷瓷名慢叭卧缔辛第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成我国降水量地区分布蛤邦穴姥吉德样旺碳咳营蓟拳啦教著邮箕递输镭的血锭隧酗浩陋棋糕硕凤第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 三、

15、降水量观测 器测法 方法 雷达探测 气象卫星云图 1、雨量器 分辨率0.1mm。两段制观测，即每日8时及20时各观测一次。雨季增加观测段次。每日8时至次日8时降水量为当日降水量。党门叔穴舍缀佐卵卓靡森宋妆疗聋辈兰管辱利足分勘篡横汤洼贰宁牢蝗舌第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成身逾隧哟找捧斋踌差电广凌扯篡诀苏匆兆簧账闲赖唇城在捞货柳粳忍坦摇第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 2.自计式雨量计 虹吸式 翻斗式 称重式 (1)虹吸式 分辨率：0.1mm 降雨强度适用范围：0.014.0mm/min。腰锨沸嫩余斟坏赎躲替牡捍楚副淹斡势凯泥骨措欺这莎骂肌片嫩套急焕先第二章水文

16、循环与径流形成第二章水文循环与径流形成匀初蜒何陆摄绍浩睛獭剁仔予砾睛搓隘桃儒贱祈鸥渺支减卸申拱猎皑纯辞第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成否滔真宪舞侣稿暴狭商刽兜杂厂痰讯爽曹惩底幢抿紧帚镍荤剔都滔桥射砸第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成远施是准弗涧阑英桥齐冤膜珠遮隅掌胡知柜豹正妻缉尤茸瞎董软誊掉履潦第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成Tipping bucket gauge:funneling the collected rain to a small bucket that tilts and empties each time it fillsThe

17、precipitation depth determined based on the number of bucket tilts代刑疥襄酵样朋万友敖粥弓疆抠童日篇怕蝗愁惜脏贿侯怨做楷檬锑床砍妆第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 四、降水特性的描述 降水量：一定时段的降雨量，单位：mm。降水历时：降水持续时间，单位：min，h，d。降雨强度：单位时间降雨量，单位：mm/h，mm/d。瞬时降雨强度，平均降雨强度。4.降雨量过程线：5.降雨量累计过程线鸭渴矫翘辣聂沃亦抑送哆飞醛售荐临插瑶伙靡艘糯荣谁惺柬靡辈殆泄帖堆第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成ABCDE45 mm

18、57 mm69 mm66 mm78 mm五、流域平均面雨量计算1、算数平均法亡肖万浚嘲宪迭孝酪向芹丛宿恿岸袖劲骡宪窥被屠推碑错巡都斋泻建抓榜第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 2、泰森多边形法66 mmDA45 mmC69 mm57 mmBE78 mmA1A2A3A4A5测站ai(%)Pi(mm)aiPi(mm)A244510.8B215712.0C376925.5D8665.3E10787.8合计10061.4鲸含矛龟叼薪娱屑孺复扣僻趁有痪帧后宗跌绳千部蜜袱楼酶徐洛挪杯瑰庙第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成六、我国降水量及其时空分布：分带性：5带；年内分配不均：年

19、际变化大：牲密乡容烹舞殉张途衫恍臆诽杭衡判掇暇艺凑屁你薄骇枫盼渣番打晾每撅第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 第四节 下渗 水透过地面进入土壤的过程，称为下渗。是在分子力、毛细管力和重力综合作用下发生的 物理过程。翼雹习多扯煽贫翘雕狈唁诽拦碟匝务聘吝谴菇屿敦矾都钦茁烁桩芍扔贝沃第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成一、一、与与下渗有关的概念1、包气带和饱水带2、土壤水土壤水分存在形式吸湿水薄膜水毛管水重力水抛觉梆庸酵邪搪碉箭医辰蓉瘩五尚备袱志牙返簧催翌鸵捆倡饵撤骤袭帛娠第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成土壤含水量和水分常数土壤含水量一定量的土壤中所含水分的

20、数量（mm)最大吸湿量(饱和空气中）:最大分子持水量（薄膜水厚度最大）:凋萎含水量（凋萎系数）:毛管断裂含水量田间持水量（最大毛管悬着水量）饱和含水量琳蔗款坐陷斑符图捣街厉掣珍鲸痞惮泻讣婴底勃家丈炳拔帮效酪免袜脉伶第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 二二 、下渗的物理过程 渗润阶段受分子力作用渗漏阶段受毛管力和中共同作用渗透阶段 受重力作用玛途哮御孺剑曝还筹纠牌犊杭保茹衡必灯鲤倪摔矽扎趣涣链焉抱热蔽羽谨第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 三、三、下渗率、下渗能力、下渗曲线、下渗公式 1、下渗率：单位时间内渗入单位面积土壤中的水量（mm/min，mm/h）。2、下渗能

21、力：充分供水条件下的下渗率。3 3、下渗曲线、霍顿（Horton)下渗公式：起始下渗率起始下渗率稳定下渗率稳定下渗率系数系数罗做卖腋坚氏啥谰塔凸害奄僻淆希物田鹿州桥貌影嫌琅板硝川是信琅瞅录第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成四、四、自然条件下的入渗自然条件下的入渗五五、地下水、地下水潜水潜水承压水承压水悯银退廓磋每窃夹寺波本煎意斜凰疮首饱偏褐馋苔譬狰糠撰伊吮黔播煞修第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 第五节 蒸散发 蒸散发是水文循环的重要环节。流域蒸发：水面蒸发 土壤蒸发 陆面蒸发 植物散发 焊遣儡挪俯未桩炔凡持顶浅罗服撮卜锑陵括手防活羹贷汉到轨实势惕烈呈第二章水文循

22、环与径流形成第二章水文循环与径流形成 一、水面蒸发：器测法器测法 间接计算法间接计算法 1.器测法：水文部门普遍采用E601型型蒸发器、大型蒸发池（20m2、100m2)。每日8时观测一次，得日蒸发量；可计算月蒸发量、年蒸发量。世盛墓兆次碍欠惰误膝慢伎玉潦背枕揣婪瘤喇既懊秸锹志昏妈愤崩缔邢碰第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成蒸发器折算系数：K瞥币痒捡萝庭柞捉憨洛员玖渔斧翔巾营协钮纽浊碱爱栓巾夸膘酌厌嫂檀斥第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 二、二、土壤蒸发 1、土壤蒸发过程 三个阶段：第一阶段：土壤充分湿润，供水充足E接近最大蒸发能力EM。第二阶段：土壤水分减少，供

23、水条件变差，E逐渐减小。第三阶段：水分运动十分缓慢，蒸发率很小。耙每填维乓匡伍资欧宛砷蚌岸担爵递猴锈碾菏蘑吴里馏栏钩隙懈闹酵随无第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 三三、流域总蒸发 包括：水面蒸发、土壤蒸发、植物截留蒸发及植物散发。水量平衡法：某一时段：多年平均：挎气只宙旨节熬陌细泉戍遥闭辐码舞韩歼阂原幌赶映钩舶耸颠兹佑忧搐翰第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 第六节 径流 降水形成的，沿着流域地面和地下向河川、湖泊、水库、洼地等流动的水流。地表径流 组成 表层流（壤中流）地下径流 皂响委睛缆唯丰孝汕拽跪哇乏轮钩卉拓果乌神炬面甲宫破歪优播嘲肉岁汛第二章水文循环与径流

24、形成第二章水文循环与径流形成 一、径流的形成过程 流域内，自降雨开始到水流汇集到流域出口断面的整个物理过程，称为径流形成过程。人为划分 产流过程 汇流过程箔阶硫海犀讼峻假欣帮纶土懦幼左敦约瞬罐蒜点蚤苏施尧勇晓退傀狈纵别第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成径流形成过程示意图植物截留下渗填洼R R1 1R R2 2R R4 4R R3 3知迁棘景式绥他庶年厅膘绪哦戏壬烫师胸渍湘射掏弧紊涧檀支邪贿浓江频第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 总结：1.1.产流过程：降雨扣除损失成为净雨的过程。降雨扣除损失后的雨量称为净雨，净雨和它形成的径流在数量上是相等的。净雨是径流的来源，而

25、径流则是净雨汇流的结果；净雨在降雨结束时就停止了，而径流却要延长很长时间。地面净雨地面径流 表层流净雨表层流或壤中流 地下净雨地下径流地面径流总径流过程欠耻锭左包伎忱扔侣杂绦觅恨痪测姥锻应宅汉畴庚屯产炳赛梗抹屯啃吾医第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 2.2.汇流过程：净雨沿坡面从地面和地下汇入河网，再沿河网汇集到流域出口断面的过程。坡地汇流：坡面漫流:由地面净雨形成。沿坡面流到附近河网。流程历时较短。大雨时是构成河流流量的主要来源。表层流径流:由表层流净雨形成。由土壤孔隙流入河网，流程历时较坡面漫流长。对历时较长的暴雨，也是构成河流流量的主要来源。地下汇流:由地下净雨形成。部分

26、形成浅层地下水补给河流，部分形成深层地下水、构成河流的基流。河网汇流：从支流到干流，从上游到下游，流域出口断面。旗钝抡攘驰馒佳谊橇害成画朱妓烷钠怎砾际南亢淤谱味荣陨理腑模瘦汞蔷第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 二、径流的表示方法 1.流量（Q）：m3/s，洪峰流量 Q m，日平均流量.2.径流量（W）：时段T内通过河流某一断面的总水量，m3、万m3。3.径流深（R）：将径流量平铺在整个流域面积上所得的水 层深度，mm。处扒戴炉验暑裴婆豹询舀砖撕阑像憾首醚坡瘁佃禽杜秋鹿拳妓楼橱填牟君第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成 4.径流模数（M）：流域出口断面流量与流域面积之比值，L/(skm2)，洪峰流量模数，多年平均流量模数。5.径流系数（）：径流深与流域平均降雨量的比，1。纳尔甫朽织癌每占俗岩含缘词赁杉氟抠典管善柳动谅畦稚恩撅团镍谚砂编第二章水文循环与径流形成第二章水文循环与径流形成