水文学原理课件1-第八章

第八章

径流(runoff)第一节

径流的形成过程由降雨(或融雪）到水流汇集至河流出口断面的整个物理过程，称径流形成过程。把径流形成过程概化为：流域蓄渗过程、坡地汇流过程和河网汇流过程。—

流域蓄渗过程雨水降落到地面，大部分降雨并不立即产生径流，而是消耗于植物截留、下渗、填洼、蒸发。在一次降雨过程中，流域上蓄渗量及蓄渗过程的发展是不均匀的，在这一阶段中，河槽水流基本上没有大量的新的补充，流量过程线无明显变化。二

坡地汇流过程超渗雨水在坡面上以片流或时分时合的细沟流运动的现象称坡面漫流。在这一过程中有坡面漫流、

径流、壤中流。在径流形成中，坡地汇流过程起着对各种成分在时程上的第一次再分配作用。三

河网汇流tQ出口断面汇流示意图定义：

各种径流成分在河网内沿河槽作纵向流动和汇集的过程称河网汇流。蓄渗过程的分类产流过程蓄渗过程径流形成过程坡面汇流汇流过程壤中汇流水汇流河网汇流四、等流时线概念

定义：在流域汇流的过程中，流域上具有相同的到达出口断面汇流时间各点的连线称等流时线。定义：任何两条相邻的等流时线间的面积叫等流时面积。等流时线图2134△A1△

A3△

A2△

A5△

A4T时刻通过断面的流量i:汇流时间增量内的平均雨强f:汇流时间增量内的平均损失率等流时线图1234

ft

τ

)dττ0AQt

(

τ

)τ

(it

τ△

A1△

A4△

A3△

A2第二节河流及流域径流的天然定义：河流：接纳地面径流和泄水道。—

分水线定义：当地形向两侧倾斜，使雨水分别汇集到两条不同河流中去，这一地形上的脊线起着分水的作用，称分水线或分水岭。分水线是相邻两流域间的界线。地面分水线分水线不透水层地面分水线分水线透水层地面分水线与分水线示意图地面分水线和分水线可能不一致。定义：当流域的地面、

分水线重合时，称闭合流域；反之，称非闭合流域。地面分水线分水线不透水层地面分水线分水线分水线示意图不透水层地面分水线与一、分水线二

流域流域的定义：汇集地面水和

水的区域称流域，它是分水线所包围的区域。地面分水线所构成地面集水区域称集雨面积，

分水线构成

集水区。一般来讲，流域所指的实际是地面集水区。流域的平面形状特征（1）河系类型扇形平行状混合形羽毛状１１１１２２２２２２１２１１

１２１１３３３３３３３３３３干流干流河流等级有两种计算方法：a、从河口（干流）算起b、从河源开始算起（2）河流等级（3）河网密度定义：流域内河流干支流的总长度与流域面积之比。公式：D=L/AD大的流域，排水良好，水文响应较快。D小的流域，排水不良，水文响应较慢。第三节河流的水情一、河流的水源补给3.降雨（主要来源）水情变化较大，年内、季节变化明显，年际也有一些周期变化。冰雪融水水情变化小，年季变化明显；年际周期长。水补给年内变化小，年际变化大。二

径流情势（一）径流的计量单位流量Q：单位时间内通过某过水断面的水量。径流总量W：在一定时段内通过某断面的水量。公式：W=QTT—时段长

Q—时段平均流量径流模数M：单位流域面积上的平均流量。公式：M=1000Q/AA—流域面积流量变率K：某一年的平均流量Q

i和正常年径流量Q0之比。公式：K

i=Q

i/Q0A

1000W

1R

径流深度R：将计算时段内径流总量均匀铺在某断面以上的流域面积上，其响应的水层深度。公式：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：=R/P例：下表给出了6个水文站的多年平均年，月径流量资料。一，计算各站的年径流量（亿米3，取四位有效数字），年径流深（记至0.1毫米)，和年径流模数（分米3/公里2计，取三位有效数字，但小数不超过三位）。二，以正常径流量数为标准，计算各月的相对流量值（）。三，用相对流量值绘制各站径流年内分配图（以柱状图表示）。四，比较各站径流量的大小和年内分配特点。水文站名流域面积一月二月三月四月五月六月1桥9241.100.991.182.135.2118.002旗下营29141.001.184.724.011.352.113峡下42105.425.995.156.996.1913.304湖南镇221625.2063.60102.0012.50209.00230.005东江515055.1076.50117.00221.00244.00309.006加积323669.3054.2052.3065.5074.00123.00七月八月九月十月十一月十二月正常径流量数25.3019.807.723.652.391.647.478.6612.303.742.812.091.323.8178.2095.5033.3013.109.776.3423.5086.7046.4054.9021.4021.5017.2083.40141.00150.00124.0079.9067.6062.40137.00105.00172.00389.00461.00245.00123.00162.00年，月平均流量表面积单位：Km2流量单位：m3

/s（二）径流情势的年内变化和年际变化1.

1

径流的年内变化定义：径流的年内变化又可称年内分配，即一年内总水量按各月的分配。常用流量过程线来表示。因为水文现象的年内变化过程并不与日度相适应，因此在研究水情规律及进行水文计算时，常采用水文年度。水文年度一般是按照洪、枯水期在一年内的周期来划分的，它的开始是从稳定的水补给转为地面补给逐渐增加时起，至枯水期结束为止的全年过程。2、径流的年际变化年径流的多年变化一般指年径流年际间的变化幅度和多年变化过程。定义：Cv：年径流变差系数。iK—流量变率n

—

观测年数n

i1vC

2n

1k

1CV值大，年径流的变化剧烈，不利于水资源的利用。CV值小，年径流的变化缓和，有利于水资源的利用。CV值的影响因素主要有年径流量的多少和补给来源。年径流量大的地区CV值小以雨水为主要补给的地区CV值较大以冰雪融水或

水补给为主的地区CV值较小。三洪水—洪水特性的表示方法通常用洪峰流量，洪水总历时，洪水总量来表示洪水特性。流量雨量TQm洪水过程线流量雨量TQm复式洪水过程线二洪水的影响因素天气因素流域的下垫面因素四枯水定义：因地面径流完全停止，河网中容蓄的水量完全消退，河道的水量完全倚赖与流域蓄水量的补给，这个时期为枯水期。影响枯水径流的因素流域蓄水量的影响因素河流本身的特征枯水径流的消退规律：再最简单的情况下,认为蓄水量与流量成线性关系:W=KQ

(1)当无补给时,流域蓄水量和出流之间存在下列关系:dw/dt=-Q

(2)对(1)式微分得

dw=KdQ带入(2)式

(1/Q)dQ=-(1/k)dt令=1/k积分得lnQt-lnQ0=-t/k得Qt=Q0e-t公式:

Qt=Q0e-

tQ0—潜水层开始出水时的出水量

Qt—出水开始后t时刻的出水量—退水系数为确定上式，首先应根据实测资料确定值，方法有两种：图解法和分析法。标准退水曲线的推求时间量根据实测的多次流量过流时间流量图解法求值程线，求出一条标准的退水曲线Qt=Q0e-

tln

Qt=ln

Q0-

t上式为直线方程将其点绘在半对数纸上，其坡度即为值。1图解法2

分析法在标准退水曲线上,从Q0以后取等时段t,则各时段流量为Q1……Qn,Qn+1如t取1,得Q1=Q0e-a

,

Q2=Q1e-a

,Q3=Q2e-a

….Qn+1=Qne-a求得各时段a后,取其算术平均值,即为标准退水曲线的a值.例题下表为北方某河流的标准退水曲线,试用分析法估算退水系数a值.日