第六章下渗(Infiltration)本章主要内容
下渗的物理过程
(Physical processes of infiltration)1
非饱和下渗理论
(Theory of infiltration on unsaturated
condition)2
饱和下渗理论
(Theory of infiltration on saturated
condition)3
经验下渗曲线
(Empirical infiltration capacity curve)4
天然条件下的下渗
(Infiltration under practical condition)5
第一节
下渗的物理过程1、几个基本概念
下渗
：水分透过土壤层面渗入到土壤中的运动过程～
(infiltration)
下渗率
：单位时间通过单位面积的土壤层面渗入到土壤中的水量～
(infiltration intensity)
下渗容量
：供水充分条件下的下渗率～
(infiltration capacity)
下渗曲线
：下渗容量随时间的变化曲线～
(infiltration capacity curve)
累积下渗曲线
：从下渗开始至某时刻按下渗能力下渗到土壤中的总水量
(accumulative infiltration capacity curve)与该时间的关系曲线～土壤水分剖面
：土壤含水率沿深度方向的变化曲线～
(soil moisture profile)
第一节
下渗的物理过程2、下渗机理
mechanism of infiftration
a下渗的三个阶段
渗润阶段：分子力
渗漏阶段：毛管力
渗透阶段：重力
第一节下渗的物理过程
b 下渗过程中的土壤水分剖面
含水量(%)
深度
(m)饱
和
含
水
量田
间
持
水
量风
干
土饱和带
(过渡带)
水分传递带
湿润带
湿润锋饱和带
过渡带
水分传递带
湿润带
湿润锋2、下渗机理
mechanism of infiftration
i
f
s
第一节
下渗的物理过程3、下渗容量与土壤水分剖面的关系
《水文学原理与应用》讲义，杨大文编，2008年
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第六章 流域产汇流分析
本章要点
本章的主要内容包括如下部分：1）介绍流域产流的机制，重点讨论蓄满产
流与超渗产流；2）介绍流域产流计算的基本原理和方法；3）介绍流域汇流的基
本概念和计算方法。
6.1 概述
径流是自然水文循环过程中非常重要的一个环节，径流的产生和发展过程是
水文学研究的重要内容。河道任何一点的径流过程可以通过流量曲线的变化反
映，而任意一点的径流过程都是流域上游径流过程综合之后得到的结果，是对整
个流域降雨、融雪和其他水量输入的响应。因此径流产生和发展过程并不是局部
空间的水文现象，而是应该在流域尺度下进行研究。
径流的产生和形成是流域尺度上的综合问题，需要综合考虑其他水文过程，
如降雨、入渗、饱和及非饱和土壤中的水流运动等。尽管对这些水文过程单独加
以研究已经有了相对成熟的方法，但是如何把这些理论加以综合得到解释流域产
流机理的理论尚未取得令人满意的结果，其中一个很重要的原因是流域空间中的
变异性太大，各个流域在很多方面都具有差异性。
研究径流的产生和发展过程，人为的可以把整个过程概化为产流阶段和汇流
阶段两个阶段。产流（流域蓄渗）指降雨经植物（树冠）截留、下渗和填洼等过
程，形成地表和地下径流的过程。产生的径流可以分为3种形式：地表径流（坡
面流 Overland flow）、壤中流（Interflow / unsaturated flow）和地下径流
（Groundwater flow）。汇流则是指降落在流域上的雨水，从流域各处向流域出口
断面汇集的过程。汇流又可以分为山坡汇流和河网汇流两个阶段。整个径流的产
生和发展的过程可以用下图6-1示意：
图6-1：径流产生及过程示意图 《水文学原理与应用》讲义，杨大文编，2008年
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本章主要研究的内容是地表径流的产流机理和汇流原理。
6.2 流域产流机理
流域产流过程实质上就是流域中各种径流成分的生成过程，其实质就是水分
名词解释：
1 下渗容量分配曲线：以地面下渗容量fp为纵坐标，以小于等于该地面下渗容量所占的流域面积比重为横坐标，则所得的曲线称为流域下渗容量分配曲线。
2 流域蓄水容量曲线：以包气带达到田间持水量时的土壤含水量w’m为纵坐标，以小于等于该W’m所占的流域面积比重a为横坐标，则所得到的曲线称为流域蓄水容量曲线。
3 最大流域汇流时间：流域中最长路径的水质点流到出口断面的时间。
4平均流域汇流时间：
5 等流时线：是在流域上勾绘的一组等值线，每条等值线上各点的水质点，将同时到达出流断面。两条等流时线间的面积称为等流时面积
6 等流时面积：是在流域上勾绘的一组等值线，每条等值线上各点的水质点，将同时到达出流断面。两条等流时线间的面积称为等流时面积
7 流域面积：在地形图上定出流域（地面）分水线，然后量出它所包围的面积。
8 最大吸湿量：
9 田间持水量：毛管悬着水达到最大时的土壤含水率称为田间持水量。
10 下渗容量：当土壤表面水分供应充足时，此时的下渗率称为下渗能力，下渗能力也称下渗容量。
11 下渗曲线：是干燥土壤在充分供水条件下流域下渗能力过程线。
12 特征河长：就是使下断面由水位引起的Q正好与由附加比降引起的Q抵消时的河长。
13 流域瞬时单位线：
14 流域单位线：在给定的流域下，单位时段内均匀分布的单位地面（直接）净雨量，在流域出口断面形成的地面（直接）径流过程线，称为单位线。
15 径流系数：任意时段内径流深度R与同时段内降水深度P之比。公式α=R/P
简答：
1、下渗过程中土壤水分剖面的变化如何？
2、超渗地面径流的产流面积变化有何特点？
（1）随着降雨历时的增加，产流面积有时增大，有时减小
（2） 产流面积的大小与降雨强度和初始土壤含水量有关；
（3）一次降雨过程中，全流域超渗产流与局部流域超渗产流可能是交替出现的。
3、蓄满产流的产流面积变化有何特点？
当W0=0时：
《水文学原理》实验指导书
天津农学院水利工程系
2006.9 实验一 土壤渗透系数的测定
[实验目的]：
１．掌握土壤下渗的物理过程及下渗机理；
２．测量土壤渗透系数Ｋ；
３．学习正确使用渗透筒。
[实验原理]：
下渗过程一般划分为三个阶段。第一阶段为渗润阶段，这阶段，土壤含水量较小，分子力和毛管力均很大，再加上重力的作用，所以此时土壤吸收水分的能力特别大，以致初始下渗容量很大，而且由于分子力和毛管力随土壤含水量增加快速减小，使得下渗容量迅速递减。第二阶段为渗漏阶段，土壤颗粒表面已形成水膜，因此分子力几乎趋于零，这时水主要在毛管力和重力作用下向土壤入渗，下渗容量比渗润阶段明显减小，而且由于毛管力随土壤含水量增加趋于减小阶段，所以这阶段下渗容量的递减速度趋缓。第三阶段为渗透阶段，在这一阶段，土壤含水量已达到田间持水量以上，这时不仅分子力早已不起作用，毛管力也不再起作用了。控制这一阶段下渗的作用力仅为重力。与分子力和毛管力相比，重力只是一个小而稳定的作用力，所以在渗透阶段，下渗容量必达到一个稳定的极小值，称为稳定下渗率。
[实验仪器]：
1. 渗透筒（渗透环）一套——渗透筒是用金属做的一套无底同心圆柱筒，筒底具刀口，同心环内管的横截面积为1000cm2,内径35.8cm，高30-50cm，外筒内径60cm（亦可用土埂围堰代替外筒）；
2. 量筒500ml和1000ml各一个；
3. 水桶2个；温度计1支（刻度0-50℃）；秒表（普通钟表）1块；量水测针或木制厘米尺一个；席片或塑料薄膜（灌水时防止冲刷用）。
[实验步骤]：
1. 选取具有代表性的地块，把渗透筒的内筒插入土中，深度10cm左右，同时插好外筒。如无外筒，可筑埂围堰，高度和内筒高相平，埂顶宽20cm，并捣实之。
2. 同内外插入量水测针或木制厘米尺各一支，筒内水层厚度一般保持5cm。
3. 把席子或塑料薄膜放入筒底，同时把温度计插入筒内。在开始灌水时，土壤吸水速度较快，为使筒内达到一定水层，第一次灌水要快，同时视水层下降程度进行第二次灌水，以使水位高度保持原定高度。为防止旁渗的影响，在筒内注水的同时，也在筒外注水，使内外筒高度始终保持相同，外筒不计水量，只把每次注入内筒的水量、时间、温度记下来。内筒第一次读数和加水量是在计时开始后的2分钟，第二次读数是第一次读数后的3分钟，以后每隔5-10分钟读一次，每次读数前都要加水至原定高度，如果渗水很慢时则可30分钟观测一次。
