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第三章 陆地表面水的 组成与运动第一节 陆地表面水的组成与结构 第二节 流域产流与汇流 第三节 河流的水情 第四节 湖水的运动与调蓄 第五节 径流向海汇集及其效应第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流一、流域产流理论 二、流域汇流分析 三、流域产、汇流计算 四、流域产汇流模型及其发展第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动一、流域产流理论产流过程是指流域中各种径流成分的生成过程， 也是流域下垫面对降雨的再分配过程–产流机制–产流方式第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动（一）产流机制水在沿土层的垂向运行中，供水与下渗矛盾在一 定介质条件下的发展机理和过程，称为产流机制 l超渗地面径流l壤中径流l地下径流l饱和地面径流第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动1.超渗地面径流的产流机制l指供水与下渗矛盾发生在包气带上界面（地 面）的产流机制ü 产流的必要条件——降水 ü 产生的充分条件——满足植物截留、蒸发、填洼和下渗 的损失当i＞f 时，才能产生地面径流第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动2.壤中径流的产流机制l发生于非均质或层次性土壤中的透水层 与相对不透水层界面上l水量平衡方程为：Link…第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动弱 透 水 层易 透 水 层包 气 带饱 和 带ifAfBrss第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动壤中径流的产流条件p前提条件：有比上层下渗能力小的界面（产流界面 ）；p必要条件：上层有下渗水；p充分条件： （1）供水强度要大于下渗强度（fA >fB）–与降雨强度没有直接关系 （2）产生临时饱和带，有产生侧向流动的动力条件， 即坡度及水流归槽条件第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动3.地下径流的产流机制l包气带较薄、 地下水位较高包 气 带饱 和 带fwfcrg第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动产流条件p产流界面为包气带的下界面p必要条件：上层有下渗水；p充分条件： （1）供水强度要大于下渗强度（fw >fc）；–与降雨强度没有直接关系 （2）包气带下缘产生临时饱和带，还要具有产生侧向 流动的动力条件，即坡度及水流归槽条件 第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动4.饱和地面径流产流机制l表层土壤具有较强透水性情况下的地面产流机 制。

l饱和地面径流生成的重要特征是：–包气带上层全层饱和–水量平衡方程为：Link…第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动产流条件–有供水–界面（弱透水层的上界面）供水强度大 于下渗强度–形成饱和积水带，饱和带必须达到上层 土层的全部饱和第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动小结：产流机制的共同规律（1）①首要条件是要有供水，对地面径流是降水，对其 它径流则是由上而下的下渗水流 ②要有足够的大于下渗率的供水强度p超渗地面径流，降雨强度大于上层土壤下渗率p饱和地面径流，降雨强度大于下层土壤下渗率p壤中径流，则上层土壤下渗率大于下层土壤的下渗率p对地下径流，则要稳定下渗率大于地下水的下渗率 ③壤中流和地下径流需要在界面上产生临时饱和带 ；饱和地面径流必须达到表层全层饱和第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动小结：产流机制的共同规律（1）④都要有侧向运行的动力，如水力坡度 、水流归槽的条件等 ⑤都是发生在包气带的某些界面上p包气带上界面产生超渗地面径流p中界面产生壤中流和饱和地面径流p下界面产生地下径流第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动饱和地面径流产流机制包 气 带fAfBrssrsat相对弱透水层第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动（二）流域产流方式p产流方式：一个流域多种产流机制的组 合。

p三种产流方式：p超渗产流方式p饱和产流（蓄满产流）方式p超渗与饱和产流交替型方式第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动1.超渗产流方式l遵循超渗地面径流产流机制l主要发生在地下水埋藏深、包气带厚度大、土壤 透水性差、植被也较差的丘陵区或干旱地区l超渗产流最基本的特点是：–降雨强度大于下渗强度时才产生地面径流；–径流量与产流面积并不是随降雨的继续而增长，而是有 增有减；–径流量与产流面积主要与降雨强度与下渗能力有关第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动2.饱和产流（蓄满产流）方式饱和产流方式又可有三种情况：p包含饱和地面径流、壤中径流及地下径流p包含饱和地面径流与壤中径流p包含饱和地面径流与地下径流第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动2.饱和产流（蓄满产流）方式饱和产流方式共同性： （1）多发生在包气带较薄、植被较好、土 壤透水性强、下渗强度大的地区 （2）产流条件：P>（Wm - W0）第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动2.饱和产流（蓄满产流）方式饱和产流量： R=ΣRi=Rsat+ Rss+Rg=P-（Wm-W0）p稳定下渗的水量fC 产生地下径流p降雨强度超过稳定下渗率部分的水量产生 地面径流第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动饱和产流的主要特点①对同一降水量，包气带起始蓄水量大，则产流 量也大，反之产流量也小； ②先满足包气带最大蓄水容量的地方先产流，随 着降雨的继续，产流面积不断增大，产流量也相 应增大； ③当未满足流域的最大蓄水容量以前，dR/dP＜1 ，满足以后dR/dP=1 。

第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动超渗产流与饱和产流的区别超渗产流饱和产流产流条件决定于降雨强度, 而与降雨量大小 关系不大决定于降雨量的大 小，与降雨强度无 关 主要区域干旱地区湿润地区区域特征地下水埋藏深、 包气带厚度大、 土壤透水性差、 植被较差包气带较薄、植 被较好、土壤透 水性强、下渗强 度大第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动3.超渗与饱和产流交替型方式l由于供水及下垫面水分情况的改变等因素 而导致产流机制及产流方式发生改变的现 象l主要发生在包气带厚度约2—4 米左右，土 壤透水性中等，年内及多年降水量很不均 匀，且地下水位变幅较大的地区第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动4.我国一些地区的产流方式n淮河以南地区，以饱和地面产流类型为主n东北地区，以饱和地面产流为主n西北地区，多具有超渗地面产流型特征n华北、东北的西南部，超渗地面产流居多n滨海平原，超渗与饱和产流交替型n淮北地区，呈超渗、饱和产流交替型第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动二、流域汇流分析（一）流域汇流过程与汇流时间 流域汇流过程——流域上各处产生的各种成分的径流 ，经坡地到溪沟、河系，直到流域出口的过程。

第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动不同水源在出口断面洪水过程线退水段上的终止时刻tQ第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动tQI××k-v1（Q）v1（I）第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动l最大汇流时间：指流域中路径最长的水质点 流到出口断面的时间l流域滞时：指流域出口断面洪水过程线的形 心出现的时间与净雨过程的形心出现时间的 间隔，即滞后的时间 k = v1（Q）- v1（I）l流域平均汇流时间Link…第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动（二）流域汇流系统分析流域调蓄过程I（t）Q（t）Q（t）＝Φ[ I（t）]Φ为系统算子，表示系统输入和输出之间的 运算关系，它取决于流域的调蓄作用第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动1、流域调蓄作用tQ （t）I（t）第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动2、流域汇流系统的类型l线性流域汇流系统p线性时不变流域汇流系统：系统算子中所包 含的参数均为常数；p线性时变流域汇流系统：系统算子中所包含 的参数至少有一个随时间而变化。

l非线性流域汇流系统第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动p线性流域汇流系统：一个流域汇流系统，如果 既满足叠加性，又满足均匀性；否则称为非线 性流域汇流系统均匀性（倍比性）：叠加性：第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动tQ （t）I（t）tI 1（t）I2（t）I 3（t）＋＋I4（t）＋I 5（t）＋第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动（三）流域汇流的影响因素1.降水特性–暴雨中心的空间分布及其移动方向的影响–降水强度 2.流域的地形坡度 3.流域形状 4.水力条件第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动三、流域产、汇流计算1.下渗曲线法 2.径流系数法 3.降雨径流关系法 4.等流时线法 5.单位线法产流计算汇流计算第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动1.下渗曲线法tfP（t）ii（t）fa（t）当i＞f 时，△Rs =i△t-f△t 当i＜f 时，△Rs =0 则次洪水径流量为：第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动2.径流系数法l径流系数α= R/P R＝αPØ怎样得到径流系数α呢？1.通过本流域的降水和径流统计资 料计算。

2.借用相邻流域的径流系数 3.使用α等值线图查 算流域形心处的α值第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动降雨径流关系曲线3.降雨径流关系法RP PW’1.00W’mαW0=WmW0=0流域蓄水容量面积曲线第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动4.等流时线法1）等流时线的基本概念 等流时线：把流域内汇流时间相等的各点连接成的线 等流时面积：相邻两条等流时线间的面积△ω在△ω上同 时产生的径流，在同一时段△t 内到达出口断面第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动4.等流时线法 2）等流时线的绘制步骤： 1°选定汇流时段△τ一般取△τ=△t（降雨 时段） 2°求出流域平均汇流速度v–较大的河流流域，v取河槽的平均流速（谢 才公式）–小流域，v＝ (l1＋l2 )/(τ1＋τ2) 第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动4.等流时线法3°以△s = v△τ为相邻等流时线的间距，自流 域出口逐条向上游绘等流时线 4°以τ为横坐标，以△ωi 为纵坐标，绘等流 时面积分配曲线△ω=f（τ）。

第三章 陆地表面水的组成与运动第二节 流域产流与汇流第三章 陆地表面水的组成与运动4.。