水文学径流课件

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工程水文学第二章径流形成
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工程水文学第二章径流形成
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工程水文学第二章径流形成
气旋雨：当一地区气压低于四周气压时， 四周气流就要向该处汇集。气流汇入后再 转向高层，上升气流中的水汽因动力次序 冷却凝结成云，条件具备时，形成气旋雨。
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工程水文学第二章径流形成
当表层土壤中的毛管水满足以后，继续入渗的 水分使表层土壤饱和。水分在毛管力的作用下向 下层透水同时，空隙中的自由水在重力作用下， 也沿空隙向下游以动，形成重力水。如果地下水 埋藏不深，重力水可能渗过整个包气带 ，形成地 下径流。
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随着土壤含水量的持续增加，下渗率不断降低。 当下渗仅靠重力作用时，达到稳定状态，此时的下渗 率称稳定下渗率。
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• 河源：河流的发源地，多为冰 川、泉水、溪涧、湖泊或沼泽等。
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工程水文学第二章径流形成
• 上游：紧接河源，多处深山峡 谷，坡陡水急，河谷下切强烈，常 有急滩瀑布。
土壤容积含水率
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工程水文学第二章径流形成
➢ 土壤水分常数 最大分子持水量：土粒分子力所结合的水分 的最大量称为最大分子持水量。 凋萎含水量：植物根系无法从土壤中吸收水 分，开始枯死时的土壤含水量。 田间持水量：指土壤中所能保持的最大毛管 悬着水量。 饱和含水量：指土壤中所有孔隙被水充满时 的土壤含水量。
降水要素： 降水量、降水历时、降水强度、降水面 积和暴雨中心。

径流深：在某一时段内通过河流上指定断面的径流总量(W以m3计)除以该断面以上的流域 面积(F，以km2计)所得的值。它相当于该时段内平均分布于该面积上的水深(R，以mm计)， 如下式：R=W/1000F(mm)。
径流总量:时段Δｔ内通过河流某一断面的总水量。它的单位是立方米(m3)或亿立方米。以 所计算时段的时间乘以该时段内的平均流量，就得径流总量W，即W=QΔｔ。式中，Δｔ 为时段长（如日、月、年、多年等）；Q为T时段内的平均流量（立方米/秒）。以时间为 横坐标，以流量为纵坐标点绘出来的流量随时间的变化过程就是流量过程线。流量过程 线和横坐标所包围的面积即为径流量。
径流的年际变化通常系指年径流量的年际变化幅度和年径流量的多年 变化过程。
第三节 径流计算的主要内容
径流计算的主要内容包括设计径流量计算及其年内分配的确定。
1、有长期实测径流资料时设计年径流的分析计算 例1、拟兴建一水利水电工程，某河某断面有18年(1968~1986年)的流 量资料，如表3—1所示。试求p=10%的设计丰水年、p=50%的设计水 平年、p=90%的设计枯水年的设计年径流量。
9.64
1972～1973 12.90 15.70 41.60 50.70 19.40 10.40 7.48 2.79 5.30 2.67 1.79 1.80
14.40
1973～1974 3.20 4.98 7.15 16.20 5.55 2.28 2.13 1.27 2.18 1.54 6.45 3.87
10.40
1976～1977 9.52 29.00 13.50 25.40 25.40 3.58 2.67 2.23 1.93 2.76 1.41 5.30
10.20
1977～1978 13.00 17.90 33.20 43.00 10.50 3.58 1.67 1.57 1.82 1.42 1.21 2.36

2) 以n年实测年径流系列求得样本分布Fn(x)，以推求总体分布F(x)，并用 它来预估未来l年的年径流系列Fl(x)，必然存在一定的抽样误差 ；
3) 代表性：现有n年实测资料组成的特定样本系列和总体接近。样本的代 表性取决于抽样误差的大小；
4) 由于水文系列的总体不可能取得，若仅有n个样本系列，无法检验其代 表性，通常只能通过与临近相似流域交长期系列作比较来间接衡量： 参证站长系列比短系列的代表性好，可用长系列为基础来检验短系 列的代表性； 气候相同的区域内，参证站与设计站年径流的时序变化具有同步性 （同枯或同丰）。可把参证站的代表期直接移用于设计站。
➢ 难 点： ✓ 设计洪峰流量计算； ✓ 特大洪水处理； ✓ 不连续系列统计参数确定
4.1 概述 河川径流在时间上的变化有一个以年为循环的特征； 一年内通过某一断面的水量，称为该断面流域以上的年径流量，也可以用
年平均流量Q表示，也可以用年径流深度Y、年径流模数M或年径流总量W 表示； 年径流量的多年平均值叫做多年平均径流量，它表明河流在天然的情况下， 蕴藏的水资源的数量，是开发河流水力资源的重要依据； 闭合流域内多年平均径流量的大小完全取决于降水和蒸发两大气候因素； 年径流量由洪水期和枯水期组成，这种季节的径流量的交替变化称为年内 变化或者年内分配； 年内径流变化往往对工农业的用水需求很不一致，从而影响取水工程。分 析年内径流变化，特别是洪、枯径流变化对于解决取水需求之间的矛盾至 关重要。
➢ 利用径流资料展延系列
✓ 利用年径流量之间的关系 直接找出设计站与参证站相同年份流量之间的关系（多用年径 流模数M或年径流深度R进行相关分析）； 进行图解分析，点绘相关图，目估定出平均关系图； 求出设计站径流展延后的N年展延系列，在进行频率分析。

称为径流情势。 年内变化或年内分配，年际变化
1. 流量（ Q） ：m3/s，洪峰流量Qm，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 4.径流模数（M）：
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气温、气压、风、湿度、云、蒸发
• 降水的形成与分类
（一）降水的形成 水汽、上升运动和冷却凝结三因素
（二）降水的分类 1. 对流雨 降雨强度大第，15页历/共时53页短、雨区较小
• 地形雨 第16页/共53页
• 锋面雨 第17页/共53页
• 气旋雨 （1）温带气旋雨
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（2）热带气旋雨 第19页/共53页
剩
3. 三层模式
上层：E上=EM
下层： E下=W下/W田×EM
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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。
地面径流或地表径流 地下径流 河川径流
融雪径流 降雨径流
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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。
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I 程O： S
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。
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若以地球的整个大陆作为研究范围，其水量平衡方程为：
包气带：土壤颗粒、水分、空气三相系统 饱和带：土壤颗粒、水分二相系统