水文学-5第五章径流

第五 根据水流汇入的途径，可将径流划分为地表径流：自地表进入河网中的水壤中径流：自土层进入河网中的水径流： 含水层进入河网中的水根据水分来源，又可将径流分别称为降雨径流：由雨水作为水分来源的径冰雪融水径流：由冰雪融水作为水分来源的径第一节径流的形成过径流的形成过程由降水到达地表时起，到水流流经出口断面的整个过后，在流域内形成地表径流、壤中流和径流，再经过一、流域蓄渗阶槽上降水:数量相对较落至流域表面的雨水①首先满足植物截留、下渗和填②随后产生径蓄渗阶段：在降雨开始之后， 生之前，降雨的水量损失过程植物截 下雨水降落至地表，在分子力、毛管力和重力的作用下，渗入土继续向下运动的过程称为下渗如果降雨强度小于下渗率，则经植物截留后剩余的全部雨水均 填和或降雨强度大于下渗率，雨水便不再全部渗入，未渗入的雨水会在地表蓄积，充填这些洼地。这一现象称为填洼。渗 和滞留在地表的部分水分，也可能以蒸发的形式回到大气二、坡地产流和汇流阶降雨满足了流域蓄渗之后或其强度大于下渗率之时，地表径流壤中流 径流便开始出现，这一现象称为产流在土壤水分达到饱和且地表洼地为水充填之后，或当降雨强度坡面漫流地表径流。在水分已达饱和的土壤中，一部分水分侧向流动，便形成了壤中流 入渗 水面的水分 含水层中侧向运动，便形成 流在自然界，存在着两种不同机制的产流，即“蓄满产流”和“超渗流”蓄满产蓄满产流又称“饱和产流”或“超蓄产流”降雨在补足了饱气带中的水分缺亏之后，所余的水量全部成地表径流 径流，此即蓄满产流发生蓄满产流的流域的水量平衡方程可写R=P-(Wm-W0)-在上式中R：一次降雨中形成的径流，包括地表径流、壤中流和浅层下径流E：降雨期间的蒸发量和W0的含义与前述相2．超渗产流又称“非饱和产流”当降雨强度超过下渗率时，未渗入土壤的水分便形成地表径流此即超渗产流Rs=(I-三、河槽集流阶地表径流、壤中流以及径流汇入附近的河网后，再于河槽中向下游方向流动，最终流出出口断面的过程称为河槽集流阶段。这一阶段又称“河网汇流阶段”。河岸调 岸中的水位的上升速度，致使地表水位高于水位，故河槽中的一部分水补给的含水层；当降雨停止且地表径流不再汇入时，壤中流和浅层径流却仍在汇入，但水分汇入的速度较前明显位便会降低，致使河槽的水位高于槽中水位，此时，的含水层中的水分又会补给河槽。这一现象称为河岸调节 河岸调节出口断面的流量过程线较降雨过程线要平缓得多。第二节径流的表示方在径流的研究和计算中，常用一些特征值表示之流径流模径流深径流系可将上述各径流特征值相互换流某一时刻或单位时间内通过河道某一过水断面的水量称为流(Q)，常以m3/sec或公升/径流总一定时段内(时、日、月、年)量称为径流总量(W，常以3计。则：W=QT(m3)径流模流域内单位面积上的平均流量称为径流模数(M)，常以m3/sec/m2l/sec/km2计。若流域的面积为F(km2)，时段内的平均流量为则 MQF径流深一定时段内径流总量均匀地平铺在流域表面所成的水层厚度称为径流度(R)，又称径流深，常以mm计。若时段为T(sec)，流域的面积为径流总量为W(m3)，流域内的径流模数为则W则RF

F

R

MT

径流系一定时段内的径流深与同一时段内降水量之比称为径流系数(α)若时段内的降水量为P(mm)，相应的径流深为R 可将上述各径流特征值相互换RunoffCoefficient(C)isusuallyusedtocalculatedpeakrunoffratewithQp

Qp=thepeakrunoffrateC=therunoffcoefficientreadfromTable20-i=theaveragerainfallintensityA=thesizeofthedrainageareaunderconsiderationAlargenumberofsimilartabulationsmaybefoundintheliteratureandoneofmostusefulisshowninTable20-2(afterAmericanSocietyofCivilEngineers,RunoffCoefficients(C)UsedintheRationalEquation.Thepurposeoftherationalequationistopredictpeakrunoffratesinsmalldrainagebasins.Thelowervalueintherunoff-coefficientrangeisusedforstormsofrelativelylowintensityandviceversa.(aftertheAmericanSocietyofCivilEngineers,1970)第三响径视的影响。一、气象因1.降降水量的影降水历时和降水强度的影降水的空间分布的影中国1956-1979年平均年降中国1956-1979年平均径流深蒸蒸发是影响径流的重要 一降下的雨水的一部分主要由蒸发所损耗，而余下的部分才能形流若蒸发强烈，土壤的初始含水量便会很小；降雨过程中，雨水耗量则相对较大，产流量则相对为温重要因素，因此，温度主要通过影响蒸发影响而径流。若年降水量相同，年气温越高，则年径流深越大；反之，年径流则越小在另一些情况下，气温与径流的关二、下垫面因地流域的地形特征，如坡度、坡向以及高程等，都会对径流有所响坡度越大，坡地汇流就越快，下渗损失越小，径流就越集中。因此山区河流的径流变化要较平原河流的变化更急剧坡向和高程主要通过影响降水和蒸发来影响径流土壤和地土壤和地质状况在很大程度上决定着流域的下渗、蒸发和最大蓄水量对径流量的大小及变化有着显著和错杂复杂的影植植被，特别是森林，通过影响蒸发、下渗乃至降水而影响径湖泊和沼湖泊是天然蓄水库。在洪水季节，大量的洪水自上游河槽进入湖流。沼泽对径流的影响与湖泊的影响大致相同洞庭 流域的形状和面三、人类的活为几类。改变河川径流的时间分配的措通过人工降雨、人工融冰化雪、跨流域引水等，可以直接增加某一地区的河川径流。例如，中国正在实施“南水北调”工程，以将长江流的变化，还将对这些地区的河川径生巨大的影响。南水北调调水规模及南水北调工程之明渠 南水北调中线工程示团城湖明渠是中线干线段唯一的一段明渠，位于海淀区船营村西，长885米。团城湖表拦蓄径流的作用，