4第三章:土壤水、下渗与地下水
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一、 试题
流域产流过程及其方式有哪些?
我国南北方流域产流过程及其方式有哪些不同?
Horton产流理论
1935年,Horton指出,降雨强度(i)超过地面下渗能力(fp)和包气带缺水量(D)得到满足,即下渗到包气带中的水量(I)与其蒸发量(E)之差超过其缺水量(D),是产流的基本物理条件。Horton断言
1. 当i≤fp,I-E≤D时,无径流产生,河流处于原先的退水状态。
2. 当i>fp,I-E≤D时,河流出现尖瘦且涨落洪段大致对称的洪水过程线,它是由单一的地面径流形成的。
3. 当i≤fp,I-E>D时,河流出现矮胖且涨落洪段大致对称的洪水过程线,它是由单一的地下径流形成的。
4. 当i>fp,I-E>D时,河流中将出现涨洪快速,落洪缓慢、具有明显不对称的洪水过程线,它是由地面和地下两种径流成分混合而成的。
Horton产流理论阐明了均质包气带情况下超渗地面产流和地下水产生的物理条件,为我国在60年代提出蓄满产流和超渗产流奠定了理论基础,并成为二水源新安江流域水文模型划分地面、地下水的依据。
Horton产流理论不能解释的情况:径流中多于两种成分的存在;在下渗能力很大的地方,即使降雨强度不够大,也可以观测到地面径流现象。
山坡水文学产流理论
70年代初,Kirby等人提出。该产流理论认为:
在两种透水性有差别的土层重叠而形成的相对不透水界面上可形成临时饱和带,其侧向流动即成为壤中径流;如果该界面上土层的透水性远远好于其下面土层的透水性,则随着降雨的继续,,这种临时饱和带容易向上发展,直到上层全部达到饱和含水量,这时如仍有降雨补给,则将出现地面径流现象,这种径流称为饱和地面径流。
山坡水文学产流理论是对Horton产流理论的重要补充,并成为日后新安江流域水文模型由二水源发展到三水源的理论动力,是其划分地面水、土壤水和地下水三种水源的理论依据。
流域产流过程及方式
产流过程是流域中各种径流成分的生成过程,也就是下垫面对降雨的再分配过程。产流实质上是流域降水后,水在具有不同的阻水、吸水、持水和输水特性的下垫面土层中行垂向运行时,供水和下渗一组矛盾的产物。
《水圈与水循环》地表径流与下渗
《水圈与水循环:地表径流与下渗》
在我们生活的地球,水以各种形式存在和运动着,形成了一个复杂而又奇妙的水圈。而在水圈中,水循环是至关重要的过程,其中地表径流与下渗则是水循环中的两个关键环节。
首先,咱们来聊聊地表径流。地表径流简单来说,就是水在地球表面流动的过程。想象一下,下雨了,雨水落在山坡、田野、道路等地方,然后顺着地势的高低起伏,汇聚成小溪、小河,最终流入大江、大海,这整个过程就是地表径流。
地表径流的大小和速度受到多种因素的影响。比如说,降雨量的多少就起着重要作用。雨下得越大、越久,产生的地表径流通常就越多。地形也是一个关键因素。陡峭的山坡会让水流迅速聚集并加速流动,形成湍急的地表径流;而相对平坦的地区,水流速度则会慢一些。土地的覆盖情况同样会对地表径流产生影响。如果地面是裸露的泥土,雨水容易快速流走;但要是有茂密的植被,植物的根系可以留住水分,减缓水流的速度,从而减少地表径流。
地表径流对于我们的生活和环境有着重要的意义。一方面,它为河流、湖泊等水体提供了水源,维持了生态系统的平衡。许多动植物都依赖这些水域生存。另一方面,地表径流也带来了一些问题。比如,在暴雨时,强大的地表径流可能引发洪水,冲毁农田、房屋和道路,给人们的生命和财产带来威胁。而且,如果地表径流带走了大量的土壤和泥沙,还会导致水土流失,破坏土地资源。
接下来,咱们再看看下渗。下渗就是水从地表渗入地下的过程。当雨水落到地面后,一部分会渗入土壤中,成为地下水的补充。
下渗的能力与土壤的性质密切相关。疏松、多孔的土壤,比如砂土,下渗能力通常较强;而紧实、黏性大的土壤,像黏土,下渗能力就相对较弱。此外,地下水位的高低也会影响下渗。如果地下水位已经很高,下渗的空间有限,下渗量就会减少;反之,如果地下水位较低,就有更多的空间容纳下渗的水分。
下渗对于水循环和生态环境同样具有重要作用。它能够补充地下水,保持地下水资源的稳定。地下水是我们重要的水源之一,用于饮用、灌溉等。下渗还有助于调节地表径流。当一部分雨水下渗后,地表径流的水量和速度都会降低,从而减轻洪水的危害。而且,下渗的水分在地下储存,可以在干旱时期慢慢释放,为植物提供持续的水分供应,维持生态系统的稳定。
《水文学原理》思考题
第一章 绪论
1. 水文学主要研究那些内容?
水文学是研究地球上水的分布、循环、运动变化规律及其与地理环境、人类社会活动之间的相互关系的学科。(研究地球上的各种水体的形成、循环和分布,探讨水体的化学和物理性质以及它们队环境的反应,包括它们与生物的关系。)
2. 人类面临的主要水问题有哪些?如何解决?
水资源缺水问题:水多了,水少了,水脏了;
3. 什么是水文现象?水文现象有哪些基本规律和特性?
水文现象;降水,蒸发径流以及河流的结冰封冻等
基本规律;1确定性规律;2随机性规律
特性;1时程变化的周期性与随机性对立统一;2地区分布的相似性与特殊性对立统一
4. 水文学有哪些主要分支学科?
1、按应用范畴分:工程水文学、农业水文学、城市水文学、森林水文学
2、按研究方法分:水文统计法、随机水文法、地理水文学、实验水文学、同位素水文学,实验水文学,动力水文学,数值水文学,水文测验学;
3、按研究对象分:河流水文学、河口水文学、海洋水文学、河口水文学、地下水文学
冰川水文学、湿地水文学,环境水文学,生态水文学
5. 水文学经历了哪些发展阶段?
1萌芽时期;2奠基时期;3时间时期;4现代化时期
6. 简述水文学研究的特点
水文现象的基本特点
1、成因上的自然性和认为性
2、时程上的周期性和偶然性
3、地域上的相似性和差异性
4、运动的同在性和独立性
第二章 水文循环
1. 水有哪些自然属性?社会属性?
2. 水循环有哪些环节?
降水,蒸散发,下渗,地面径流与地下径流。
2. 研究水文循环有哪几种尺度?
1全球水文循环,2流域或区域水文循环,3水—土壤—植物系统水文循环 3. 水循环的主要表现形式(水文现象)有哪些?
降水,蒸发,径流和下渗
4. 全球和流域(区域)水量平衡及方程式。.
全球水量平衡方程:如研究区域为地球上的全部海洋,所取计算时段为年,则某一年的(1)水量平衡方程为:P 洋+R=E 洋+△Ws 式中 P 洋——海洋上某—年的降水量;R——大陆流入海洋的某年径流量;E 洋——海洋上某一年的蒸发量;△W ——海洋某一年的储水增量。
1 第三章 地下水分类及其特征
3.1 地下水分类
地下水这一名词有广义与狭义之分:
a. 广义地下水––––指赋存于地面以下岩土空隙中的水,包括包气带及饱水带岩石空
隙中的水(subsurface water––––包括soil water和ground water)。
b. 狭义地下水––––指赋存于饱水带岩土空隙中的水(ground water)。
长期以来水文地质学着重研究饱水带中的重力水。现在开始重视包气带水的研究。
因为人们认识到在“三水”(大气水、地表水、地下水)转化过程中包气带是必经之路。
由于埋藏条件,含水介质类型对地下水水量、水质的时空分布有决定意义,所以按
埋藏条件和含水介质(空隙)类型对地下水进行划分:
1.按埋藏条件:包气带水、潜水、承压水;
2.按含水介质(空隙类型):孔隙水、裂隙水、岩溶水;
3.综合分类(见P27:表3–1地下水分类表)。如:孔隙潜水,孔隙承压水。
表3–1 地下水分类表
含水介质类型
埋藏条件 孔 隙 水 裂 隙 水 岩 溶 水
包 气 带 水 土壤水
局部粘性土隔水层
上季节性存在的重
力水(上层滞水)过
路及悬留毛细水及
重力水 裂隙岩层浅部季节
性存在的重力水及
毛细水 裸露岩溶化岩层上
部岩溶通道中季节
性存在的重力水
潜 水 各类松散沉积物浅
部的水 裸露于地表的各类
裂隙岩层中的水 裸露于地表的岩溶
化岩层中的水
承 压 水 山间盆地及平原松
散沉积物深部的水 组成构造盆地、向斜
构造或单斜断块的
被掩覆的各类裂隙
岩层中的水 组成构造盆地、向斜
构造或单斜断块的
被掩覆的岩溶化岩
层中的水
2 蒸发
包
气
带 大 气
饱
水
带毛细作用补给地下水降水3.2 包气带与饱水带
地下水面以上称为––––包气带,或非饱和带(unsaturated zone)。
地下水面以下称为––––饱水带,或饱和带(saturated zone)。
包气带水主要通过大气降水,毛细作用从
地下水面输送水分,获得补给。雨季,包气带