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第2章 流域径流形成过程

  • 径流指降雨及冰雪融水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。
    • 沿着地面流动的水流称为地面径流,或称地表径流。
    • 沿着土壤、岩石空袭流动的水流称为地下径流。
  • 地表径流又分为坡面径流和河川径流。
    • 在坡地表面以漫流、片流等形式流动的水流称为坡面径流。
    • 水流汇集到河流后,在重力作用下沿着河道流动的水流称为河川径流。
  • 河川径流的来源是大气降水,降水有降雨和降雪两种主要形式,所以河川径流分为降雨径流和融雪径流。
  • 降水、下渗、蒸发是地球上水文循环中最活跃的因子,也是径流形成的主要影响因素。
  • 流域是降水的承受面,也是蒸发的逸出面,又是径流形成的下垫面。
  • 注入海洋的河流,称为外流河,如长江、黄河等;注入内陆胡泊或者消失于沙漠中的河流,称为内流河或内陆河,如新疆的塔里木河和青海的格尔木河等。
  • 河流基本特征
    • 河流的长度
    • 河流断面
      • 横断面
      • 纵断面
      • 河道纵比降
        • 水面比降
        • 河底比降
  • 水系
  • 流域
    • 汇集地表水和地下水的区域称为流域,也就是分水线包围的区域。
    • 流域是相应于某一出口断面的,当不指明断面时,流域即指河口断面以上的区域。
    • 流域的基本特征
      • 流域面积
      • 河网密度
      • 流域长度和平均宽度
      • 流域形状系数
      • 流域的平均高度和平均坡度
      • 流域的自然地理特征
  • 描述降水现象的基本物理量
    • 降雨量。
    • 降雨历时。
    • 降雨强度。
    • 降雨面积。
    • 降雨中心。
  • 湿度
    • 水汽压
    • 湿度
    • 露点
    • 比湿
  • 降雨分类
    • 对流雨
    • 地形雨
    • 锋面雨
    • 气旋雨
  • 降水量地理分布
    • 我国大部分地区受东南和西南季风的影响,形成东南多余,西北干旱的特点。按年降水量的多少,我国大致可分为5个带。
    • 半湿润带。年降水量400800mm,年降水日平均80120天。包括山西等地。
  • 以历年实测降水量最大值和最小值之比K来表示年际变化。
  • 包气带和饱和带
  • 土壤含水量和水分常数
  • 下渗是指降落到地面的雨水从地表渗入突然的运动过程。
  • 地下水的分类
    • 包气带水
    • 潜水
    • 承压水

径流

  • 径流形成过程
    • 流域内自降雨开始到水流汇集到流域出口断面整个物理过程称为径流的形成过程。
  • 产流过程
    • 流域产流过程实际上是降雨扣除损失的过程,降雨量扣除损失后的雨量就是净雨量。
    • 净雨量等于径流量,但二者的过程缺完全不同,净雨是径流的来源,而径流则是净雨汇流的结果;净雨在降雨结束时就停止了,而径流却要延续很长时间。
  • 汇流过程
    • 净雨沿坡地从地面和地下汇入河网,然后再沿河网汇集到流域出口断面,这一过程称为流域的汇流过程。前者称为坡地汇流,后者称为河网汇流。
    • 坡地汇流过程
      • 一是超渗雨满足填洼后产生的地面净雨沿坡面留到附近河网的过程,称为坡面漫流。
      • 二是表层流净雨沿着坡地表层流动时,从侧向土壤空隙流出,注入河网,形成表层 流径流。
      • 三是地下净雨向下渗透到地下浅水面,然后沿水力坡度最大方向流入流入河网形成浅层地下径流。部分地下净雨补给承压水,然后从岩石裂隙等处渗出流入河流,成为深层地下径流。这一过程称为坡地地下汇流。
    • 河网汇流过程
      • 各种成分的径流经坡地汇流注入河网,从支流到干流,从上游到下游,最后流出流域出口断面,这个过程称为河网汇流过程或河槽集流过程。
  • 径流的表示方法
    • 河川径流一年内和多年期间的变化特性,称为径流情势。前者称为径流的年内变化或年内分配,后者称为年际变化。
    • 流量
      • 单位时间内通过河流某一断面的水量称为流量,记为Q,以m3/s计。
      • 最高点的流量值称为洪峰流量,简称洪峰,记为Qm
      • 工程水文学中常用的流量有:
        • 年最大洪峰流量
        • 日平均流量
        • 旬平均流量
        • 月平均流量
        • 季平均流量
        • 年平均流量
        • 多年平均流量
        • 指定时间段的平均流量
    • 径流量
      • 时间T内通过河流某一断面的总水量称为径流量,记为W,以m3、万m3、亿m3计。
    • 径流深
      • 将径流量W平铺在整个流域面积F上所得的水层深度称为径流深,记为R,以mm计。
    • 流量模数
      • 流域出口断面流量Q与流域面积F的比值称为流量模数,记为M,以L/(s·km2)计。
    • 径流系数
      • 某时段径流深R与形成该径流深相应的流域平均降水量P的比值称为径流系数,记为α。
  • 水量平衡方程
    • 通用水量平衡方程
    • 流域水量平衡方程