水文学原理(第二节)课件.pptx

1、流域和水系流域和水系(River Basin&River System)内容提纲河流及特征河流及特征流域与水系特征流域与水系特征径流形成过程径流形成过程影响径流的因素影响径流的因素径流表示方法径流表示方法目标一目标一：理解掌握径流形成过程：理解掌握径流形成过程目标二目标二：理解掌握径流特征表示方法理解掌握径流特征表示方法教学教学目标目标难点一难点一：不同下垫面条件的径流过程：不同下垫面条件的径流过程难点二难点二：径流特征值在实际中的应用：径流特征值在实际中的应用学习学习难点难点流域和水系流域和水系(River basin&river system)第一节第一节 河流特征河流特征（River C

2、haracteristics）河流河流：自然界中脉络相通的：自然界中脉络相通的排泄降水径流排泄降水径流的的天然输天然输水通道水通道,其中分为各级其中分为各级支流支流及及干流干流。河流分段河流分段：河源、上游、中游、下游、河口。：河源、上游、中游、下游、河口。干流、支流（一级、二级等）、外流河、内陆河干流、支流（一级、二级等）、外流河、内陆河1 1、河流、河流河源河源是是河流的发源地河流的发源地，一般为，一般为冰川、溪涧、湖冰川、溪涧、湖泊、泉水泊、泉水等。等。溪涧溪涧湖泊湖泊冰川冰川沼泽沼泽上游上游处于深山峡谷中，处于深山峡谷中，坡陡流坡陡流急急，河谷下切河谷下切强烈强烈，常有急滩或瀑布，河床

3、多为，常有急滩或瀑布，河床多为基岩基岩。下游下游处于处于平原区平原区，河槽，河槽宽阔，河床坡度较小，宽阔，河床坡度较小，浅滩浅滩较多，河床多为较多，河床多为冲冲积层积层。中游中游河段坡度渐缓，河槽变河段坡度渐缓，河槽变宽，两岸有宽，两岸有滩地滩地，河床多为，河床多为砂卵石砂卵石。河口是河流的河口是河流的终点终点，该处泥沙大量淤积，往往，该处泥沙大量淤积，往往形成形成三角洲三角洲。那幅图是河流？那幅图是河流？2 2、分、分水线水线山峰、山脊、山峰、山脊、鞍部的连接线鞍部的连接线称称分水线分水线。通常情况下分通常情况下分水线是指水线是指地面地面分水线分水线。第一节第一节 河流特征河流特征（Rive

4、r Characteristics）第二节第二节 流域与水系流域与水系（Basin and River System）流域流域地面分水线包围的区域。地面分水线包围的区域。流域面积流域面积(kmkm2 2)流域分水线包围流域分水线包围区区域的域的水平投影面积水平投影面积。地面分水线与地下分水线重合的流地面分水线与地下分水线重合的流域称为域称为闭合闭合流域流域。地面分水线与地下分水线不重合的地面分水线与地下分水线不重合的流域称为流域称为非闭合流域非闭合流域。1 1、流域、流域2 2、水系、水系第二节第二节 流域与水系流域与水系（Basin and River System）流域中大大小小河道交汇形

5、成的流域中大大小小河道交汇形成的树枝状树枝状或或网状结构网状结构。第三节第三节 径流形成过程径流形成过程（Runoff Process）降雨时，枝叶会留存部分水珠。降雨时，枝叶会留存部分水珠。降雨时，野外的土壤会变湿润。降雨时，野外的土壤会变湿润。降雨时，低洼地面会存蓄一定水量。降雨时，低洼地面会存蓄一定水量。降雨时，河道会涨水，河道水位会升高降雨时，河道会涨水，河道水位会升高；雨；雨停后，停后，河道出现退水，水位降低，恢复到降雨前状态。河道出现退水，水位降低，恢复到降雨前状态。自然现象这些自然现象和什么有关？这些自然现象和什么有关？径流形成过程径流形成过程指指从降水落到流域表面至从降水落到流

6、域表面至水流汇集到流域出口断面水流汇集到流域出口断面的整个物理过的整个物理过程。程。一般可概括为一般可概括为产流过程产流过程和和汇流过程汇流过程2 2个阶段。个阶段。第三节第三节 径流形成过程径流形成过程（Runoff Process）1 1、研究、研究径流形成过程的意义径流形成过程的意义？径流形成过程与径流形成过程与洪灾旱灾洪灾旱灾密切相关密切相关 径流径流形成过程与形成过程与流域水资源开发利用流域水资源开发利用密切相关：密切相关：水资源评价水资源评价、水文预报、水文预报、工程设计、工程设计径流形成过程与流域生态环境密切相关2 2、涉及、涉及的概念的概念第三节第三节 径流形成过程径流形成过程

7、（Runoff Process）植物植物截留截留降雨在植物枝叶表降雨在植物枝叶表面吸附力、承托力、水分重力面吸附力、承托力、水分重力和表面张力等作用下和表面张力等作用下储存于植储存于植物枝叶表面物枝叶表面的现象的现象。截留的水。截留的水量最终量最终消耗于蒸发消耗于蒸发。植物截留不仅在植物截留不仅在数量上数量上减少了林下雨减少了林下雨量，而且可量，而且可推迟林下降雨开始时间推迟林下降雨开始时间。影响影响植物截留的因素：植物截留的因素：植物植物特性特性（树种、树龄、树冠厚（树种、树龄、树冠厚度、茂密度）和度、茂密度）和气候气象气候气象条件条件（降雨量、降雨强度、气（降雨量、降雨强度、气温、风）。温

8、、风）。B树A树 填填洼洼降雨被流域上降雨被流域上池塘、小沟等闭合洼地池塘、小沟等闭合洼地拦拦蓄的现象。蓄的现象。填洼过程填洼过程：i if f 开始填开始填洼洼D=D=D Dmaxmax 洼地出流洼地出流降雨终止后，填洼量耗降雨终止后，填洼量耗于于下渗下渗和和蒸散发蒸散发下下渗渗水分水分从地表渗入地下从地表渗入地下的现象。的现象。下渗损失下渗损失流域坡面上的降雨渗入地下的水量中，流域坡面上的降雨渗入地下的水量中，不能成为径流不能成为径流的那部分水量的那部分水量。第三节第三节 径流形成过程径流形成过程（Runoff Process）3 3、产流、产流过程过程产流过程产流过程指降雨经指降雨经植物

9、截留植物截留、下渗下渗、填洼填洼，形成形成径流损失径流损失之后之后，成为成为净雨净雨的过程。的过程。降 雨植物截留地表地表填填洼洼在表土层在表土层形成饱和形成饱和层层地面净雨壤中流净雨地下净雨降落在河面，开始河网汇流下渗下渗至地下至地下潜水或深层潜水或深层地下水体地下水体产流过程产流过程7 7种路径：种路径：+地面净雨地面净雨壤中壤中流净雨流净雨地下净雨地下净雨直接进入河网汇流直接进入河网汇流降 雨在表土层形在表土层形成饱和层成饱和层壤中流净雨地表下渗下渗至地下潜水至地下潜水或深层地下水体或深层地下水体降 雨下渗地下净雨降 雨地表填洼地面净雨4 4、汇流、汇流过程过程第三节第三节 径流形成过程

10、径流形成过程（Runoff Process）坡地汇流坡地汇流：净雨在坡地上从：净雨在坡地上从地面地面和和地下汇入河网地下汇入河网的过程的过程。1 1）坡地漫流坡地漫流：超渗雨超渗雨满足了填洼后产生的满足了填洼后产生的地面净雨沿坡面流地面净雨沿坡面流到附近河网的过程。到附近河网的过程。2 2）壤中流径流壤中流径流：壤中流净雨沿坡地侧向：壤中流净雨沿坡地侧向经表层土壤孔隙经表层土壤孔隙流入流入河网。河网。3 3）地下水汇流地下水汇流：地下净雨向下渗透至地下潜水面或深层地下：地下净雨向下渗透至地下潜水面或深层地下水体后，沿水体后，沿水力坡度最大的方向水力坡度最大的方向流入河网流入河网。坡坡地地汇汇流

11、流坡面漫流坡面漫流壤中流壤中流地下径流地下径流河网河网汇流汇流小沟小沟 小溪小溪 支流支流 干流干流 上游上游 下游下游 流域出口断面流域出口断面河网汇流河网汇流：汇入河网后，然后再沿着河网汇集到流：汇入河网后，然后再沿着河网汇集到流域出口断面的过程。域出口断面的过程。流域流域汇流汇流=坡地汇流坡地汇流+河网汇流河网汇流坡坡地地汇汇流流坡面漫流坡面漫流壤中流壤中流地下径流地下径流河网河网汇流汇流小沟小沟 小溪小溪 支流支流 干流干流 上游上游 下游下游 流域出口断流域出口断面面坡地坡地汇流特征汇流特征坡面漫流：坡面漫流：一般流程较短，大雨时是构成一般流程较短，大雨时是构成河流河流流量流量的主要

12、的主要水源水源，形成陡涨陡落的，形成陡涨陡落的洪峰洪峰。壤中流：壤中流：比地表径流慢，到达河槽较迟，但对于比地表径流慢，到达河槽较迟，但对于较较大的流域大的流域和和历时较长的降雨历时较长的降雨，是形成洪水的重要成，是形成洪水的重要成分。分。地下径流：地下径流：汇流很慢汇流很慢，可以维持很长时间，是，可以维持很长时间，是河川河川的的基本流量基本流量。河网河网汇流特征汇流特征涨水阶段涨水阶段（河槽蓄水量增加，出口断面流量小于（河槽蓄水量增加，出口断面流量小于 汇流流量）汇流流量）退退水阶段水阶段（随着降雨和坡面漫流量的减少，直至（随着降雨和坡面漫流量的减少，直至 完全停止，河槽水量减少，水位下降）

13、完全停止，河槽水量减少，水位下降）河槽调蓄坡面漫流表层流径流坡地地下水汇流超渗雨满足了填洼后产生的地面净雨沿坡面流到附近河网的过程，形成河流洪峰的主要水源。表层流净雨表层流净雨沿坡地沿坡地侧向经表层土壤孔隙流入河网地下净雨向下渗透至地下潜水面或深层地下水体后，沿水力坡度最大的方向流入河网坡坡地地汇汇流流涨水阶段退水阶段河河网网汇汇流流坡地水流进入河网后，使河槽水量增加，水位升高，形成洪水涨水阶段。随着降雨和坡地径流量逐渐减少直至完全停止，河槽水量开始减少，储存的水量逐渐流出流域，形成洪水退水阶段。课程小结课程小结 了解认识河流、流域、水系；重点了解认识河流、流域、水系；重点理解理解径流形成过程

14、径流形成过程。思考题思考题河川径流组成一般可划分河川径流组成一般可划分为为【】【】A A 地面径流地面径流 坡面径流坡面径流 地下径流地下径流 B B 地面径流地面径流 表层流表层流 地下径流地下径流C C 地面径流地面径流 表层流表层流 深层地下深层地下径流径流D D 地面径流地面径流 浅层地下径流浅层地下径流 深层地下径流深层地下径流一次降雨形成径流的损失量一次降雨形成径流的损失量包括包括【】【】A A 植物植物截留截留 填洼填洼 蒸发蒸发 B B 植物植物截留截留 填洼填洼 补充补充土壤缺土壤缺水量水量 蒸发蒸发C C 植物植物截留截留 填洼填洼 补充补充土壤土壤吸着水吸着水 蒸发蒸发

15、D D 植物植物截留截留 填洼填洼 补充土壤毛管水补充土壤毛管水 蒸发蒸发 第四节第四节 影响径流的主要因素影响径流的主要因素（Main Factors of Effecting Runoff）影响因素气象气象降水（影响径流量）蒸发（影响损失量）下垫面条件地理位置（经纬度经纬度）植被、土壤及地质构造（植被、土壤及地质构造（土壤性质，土壤性质，是否有透水岩层是否有透水岩层）地形特征（流域平均高度、坡度、切流域平均高度、坡度、切割程度割程度）形状和面积（狭长或宽短）人类活动水利工程，水土保持，挖沙，采煤第五节第五节 径流表示方法径流表示方法（characteristic value of runo

16、ff）径流的特征值：径流的特征值：流量、径流量、径流深、径流流量、径流量、径流深、径流模数、径流系数、径流年内分配不均匀系模数、径流系数、径流年内分配不均匀系数、年径流变差系数数、年径流变差系数流量流量：单位时间单位时间内通过河流内通过河流某一断面某一断面的水量的水量（m m3 3/s/s）,以以Q Q表示。瞬时流量、洪峰流量、日平均表示。瞬时流量、洪峰流量、日平均流量、月平均流量、年平均流量、多年平均流量。流量、月平均流量、年平均流量、多年平均流量。径流量：时段T内通过河流某一断面的总水量（m3），以W表示。日 月一月1 2.90 2 2.90 3 2.90 4 3.38 5 3.75 6

17、4.03 7 4.23 8 4.38 9 4.46 10 4.50 例题：左图为某河流水文站1985年1月上旬的日平均流量数据（m3/s），请计算该月上旬的径流量。径流深：将径流量平铺在整个流域面积上所得的水层深度（mm）,以R表示。时段时段T T内径流量内径流量(m3)(m3)时段时段T T内平均流量内平均流量(m3/s)(m3/s)流域面积（流域面积（km2km2）例题：某流域面积为4200km2，上图是流域出口水文站1975年1-6月的月平均流量数据（m3/s），请计算该流域3月份的径流深。径流模数径流模数：流域出口断面：流域出口断面流量流量与与流域面积流域面积F(km2)F(km2)之

18、之比值（比值（单位流域面积上单位时间所产生的径流量单位流域面积上单位时间所产生的径流量），），以以M M（升升/秒秒*平方千米平方千米）表示。当）表示。当Q(m3/s)Q(m3/s)为洪峰流为洪峰流量时，相应的量时，相应的M M为洪峰流量模数；为洪峰流量模数；Q Q为多年平均流量为多年平均流量时，相应的时，相应的M M为多年平均流量模数。为多年平均流量模数。例题：已知流域面积为4200km2，流域出口断面1975年的月平均流量数据如图（m3/s），请计算该流域1975年平均流量模数。径流系数径流系数：某一时段的径流深与相应时段的流域平：某一时段的径流深与相应时段的流域平均降雨深之比，值小于均降

19、雨深之比，值小于1 1。121221111/()/1212viiiiCRRRR各月径流量各月径流量年内平均月径流量年内平均月径流量不均匀系数不均匀系数径流年内分配不均匀系数径流年内分配不均匀系数例题：已知流域面积为4200km2，流域出口断面1975年的月平均流量数据如图（m3/s），请计算该流域1975年径流年内分配不均匀系数径流年内分配不均匀系数。年径流变差系数年径流变差系数maxminmaxmin/mCQQQQQ相对变化幅度相对变化幅度绝对变化幅度绝对变化幅度课程小结课程小结 理解理解影响径流的主要因素；影响径流的主要因素；掌握掌握径径流特征值的计算。流特征值的计算。计算课堂例题，计算径流的各特征值。思考题与作业思考题与作业