径流形成原理
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径流调节原理与作用-回复径流调节是指通过一系列技术和工程措施,对降水过程中形成的径流进行调整和控制的过程。
它的主要目的是减少洪水灾害的发生和减轻洪水对环境和人类活动所带来的影响。
径流调节在水利工程和治理领域起着重要的作用,下面一步一步回答关于径流调节原理和作用的问题。
第一步:了解径流的形成原理径流是指降水经过入渗和蒸发之后,在地表流动形成的表层水流。
大气降水可以分为两部分,一部分是通过土壤蓄水层入渗后补给地下水,另一部分则形成径流并流入河流、湖泊和水库等地表水体中。
径流的形成与降水强度、土壤类型、地形地貌和地下水位等因素有关。
第二步:了解径流调节的原理径流调节的主要原理是通过建立水库、水闸、堤防和河道疏浚等工程设施,改变水的流向、速度和数量,以达到控制洪水、补给地下水和供水等目的。
具体原理如下:1. 水库调节:水库是一种人工储存降水的设施,通常由堤防围护而成。
当降水较少时,水库可以积蓄来水,补给地下水和供应上游的灌溉用水。
当降水较多时,水库可以缓冲水流的峰值,减少洪水泛滥的可能。
2. 水闸调节:水闸是一种控制水流通行和水位高低的设备,通常由水闸门、水闸孔和泄水道等部分组成。
水闸可以通过打开或关闭闸门,调节河流或渠道的水位和流量,以达到减少洪水、蓄水灌溉和供水的目的。
3. 堤防保护:堤防是一种类似于水闸的设施,主要用于控制河流的水位和流量。
堤防通常沿河道两岸修筑,可以防止河流的洪水越界泛滥,保护沿岸居民、农田和城市设施免受洪水的侵袭。
4. 河道疏浚:由于泥沙的淤积和河道的河床上升,河流的容水量将会减小,容易造成洪水灾害。
为了增加河流的流量,需要进行河道的疏浚工作,即引导河流的水流和泥沙,使河道恢复原有的容量。
第三步:了解径流调节的作用径流调节对社会经济和生态环境具有重要作用,主要体现在以下几个方面:1. 减少洪水灾害:洪水是造成重大灾害和财产损失的主要原因之一。
径流调节工程通过调整降水的径流量和流速,可以减少洪水发生的概率和洪水的峰值,保护沿岸居民和农田免受洪水的侵袭。
降雨径流模型的原理
降雨径流模型是一种用于描述和预测降雨过程中径流的产生、运动和汇流的数学模型。
其基本原理可概括为以下几个步骤:
1. 降雨输入:首先需要获得降雨数据作为模型的输入。
降雨数据可以来自气象站点观测、卫星遥感、雷达图像等多种途径获得。
2. 降雨产流过程:降雨在地表上的产流过程包括产流前期、产流中期和产流后期。
产流前期是指降雨刚开始时,由于地表土壤的蓄水容量尚未饱和,雨水主要以入渗和蓄水方式消耗;产流中期是指降雨较长时间后,土壤蓄水容量饱和,地表径流开始形成;产流后期是指降雨停止后,地表径流逐渐消失。
3. 产流的计算:根据不同的降雨径流模型,可以使用不同的计算方法来估计产流量。
常见的降雨径流模型包括SCS-CN模型、单位线模型、水库模型等。
4. 汇流过程:在整个流域内,降雨径流根据地势高低和河网形态等因素,通过汇流过程向低洼地区集结,最终形成汇流径流。
汇流过程可以用一维或二维的水动力学方程来描述。
5. 模型参数的确定:降雨径流模型中包含一些参数,如入渗能力、蓄水容量、地形坡度等,这些参数的确定通常是通过统计观测数据、试验和经验法进行估计。
通过以上步骤,降雨径流模型能够较准确地预测出降雨过程中的径流产生和运动情况,对水文预报、洪水预警等方面具有重要的应用价值。
土中水的运动规律土中水的运动规律主要包括渗流、重力流和径流等。
下面将依次介绍它们的特点和相关参考内容。
渗流是指水分在土壤中通过孔隙和颗粒间隙的逐渐移动和传导过程。
其运动方向和速率主要受到土壤水分势、土壤类型、孔隙度、土壤水分饱和度、土壤结构等因素的影响。
渗流过程也受到达西定律和泥土水分运动定律的约束。
参考内容:- 达西定律:由法国科学家亨利·达西提出。
其核心原理是根据达西定律,单位时间内渗透液体体积通过渗流截面的速度与压力梯度成正比。
参考文献:P. Englezos, "The Darcy law and interfacial transport," Chemical Engineering Education, vol. 47, no. 4, pp. 226-230, 2013.- 泥土水分运动定律:由裴元宽等人提出。
通过试验和模型分析,研究土壤水分运动的物理方程、影响因素以及渗透速度等。
参考文献:S. Cui, M. Shi and H. Cui, "Simulation of soil moisture distribution under oil spill using Richa rds’ equation," Journal of Hydrology, vol. 587, p. 124955, 2020.重力流是指较大量的水通过土壤表面流动的现象。
主要是由于降雨强度大于土壤的渗透能力,导致多余的水不能渗入土壤而形成地面径流。
重力流的运动规律与地形、土壤类型、孔隙度、土壤饱和度等因素密切相关。
参考内容:- 地面径流模型:通过建立数学模型,模拟降雨对地面径流的影响。
其中著名的模型包括NRCS-CN模型和SWMM模型。
参考文献:R. H. Hawkins and R. A. Ward, "Storm Water Management Model - Version 5 - Reference Manual," UrbanWater Resources Research Program, School of Civil Engineering, Purdue University, West Lafayette, 2013.- 降雨径流响应模型:研究降雨时间和强度对地面径流的影响,从而预测土地利用变化对水文过程的影响。
试题影响径流形成的主要因素有哪些?气候变化及人类活动如何影响流域径流形成?试述河川径流中的基流分割主要方法及研究基流的意义。
径流形成的基本原理及其影响条件。
径流形成原理径流是指流域的降水由地面及地下汇入河网,流出流域出口断面的水流。
径流的形成过程可分为流域蓄渗过程、坡地汇流过程和河网汇流过程。
径流的形成过程实质上是降水在流域空间与时间上的再分配过程。
1、流域蓄渗过程降雨初期,除降落在河槽水面上的雨水直接形成径流外,大部分降水并不立即产生径流,而是消耗于植物截留、下渗、填洼与蒸散发。
在降雨过程中,当降雨强度小于下渗能力时,雨水将全部渗入土壤中;当降雨强度大于下渗能力时,超出下渗强度的降雨形成地面积水,蓄积于地面洼地,称为填洼。
随着降雨继续,满足填洼后的水开始产生地面径流。
流域上不断降雨,渗入土壤中的水使包气带含水量不断增加。
土层中水达到饱和后,在一定条件下,部分水沿坡地土层侧向流动,形成壤中径流,壤中径流扩散到地面形成地表饱和径流。
下渗水到达地下水面后,以地下水的形式沿直面土层汇入河槽,形成地下径流。
在流域蓄渗过程中,无论是植物截留、下渗、填洼、蒸散发及土壤水的运动,水的运行均受制于垂向运行机制,水的垂向运行过程构成了降雨在流域空间上的再分配,从而构成了不同的产流机制,形成了不同的径流成分。
2、坡地汇流过程满足填洼后的降水在坡面上形成片流、细沟流运动的坡面漫流。
在漫流过程中,坡面水一方面继续接受降雨的直接补给而增加,别一方面又在运行过程中不断地消耗于下渗和蒸发而减少。
坡面水流可能程紊流或层流,其流态与降雨强度有关,其运行受重力和摩阻力的支配。
坡面漫流流程一般不超过数百米,历时亦短,故对小流域比较重要,而对大流域往往可以忽略。
壤中流和地下径流同样存在沿坡地土层的汇流过程,它们都是在有孔介质中的水流运动。
壤中流流速要慢于地面径流而快于地下径流。
在径流形成过程中坡地汇流过程对各种径流成分在时程上起着第一次再分配作用。