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水文学:研究地球上水的科学就是水文学,具体来说,是研究各种水体的存在、运动、循环和分布,水体的物理化学性质,以及水体与环境的相互作用和影响,包括与生物特别是人类的相互作用和影响。水文学的主要研究对象:各种不同的水体。水文学的核心内容是水循环。水文现象:水循环过程中,水的存在和运动的各种形态,例如:降水、蒸发、径流、下渗等,统称为水文现象。水文现象的特点:(1)水循环永无止尽(境)

(2)水文现象在时间变化上,既具有周期性,又具有随机性(3)水文现象在地区分布上,既存在相似性,又存在特殊性第1章绪论1第2章地球上水的性质与分布自然界,水不完全是单水分子H2O,而更多的情况下是水分子的聚合体。水分子聚合体包括:单水分子(H2O)、双水分子(H2O)2、三水分子(H2O)3。

世界大洋表面水温分布的总趋势:水温从低纬向高纬递减;南北回归线之间的热带海区水温最高;大洋东西两侧,水温分布有明显差异;寒暖流交汇处,等温线特别密集,水温水平梯度很大;夏季大洋表面水温普遍高于冬季,梯度则冬大于夏。1、为什么说海水结冰比淡水更难?通常大洋表面盐度均大于24.695‰,因此冰点更低。当海面水温达到冰点时,因密度增大形成对流,所以难于结冰。只有相当深的一层海水充分冷却后才开始结冰。海水结冰时,就要不断的析出盐分,使表层海水盐度增加,密度增大,因而表层水继续下沉,加强了海水的对流,结冰就更困难、更缓慢。22、简述湖泊、水库水温的分布情况导致湖水温度分布差异的原因,一是水气界面上增温与冷却作用,一是湖泊、水库水内部紊动、对流的混合作用。水温的垂直分布常用水温垂直梯度表示。当湖水温度随水深的增加而降低时,即水温梯度成负值时,将出现上层水温高,下层水温低,但不低于4℃,这种水温的垂直分布,称为正温层;当湖温随水深的增加而升高时,即水温垂直梯度成正值时,将出现上层水温低,下层水温高,但不高于4℃。这种水温的垂直分布,称为逆温层;当湖温上下层一致,即水温垂直梯度等于零时,将出现上下层水温完全相同,这种水温的垂直分布,成同温状态。33、天然水中各种物质按性质通常分为三大类:悬浮物质:粒径大于100纳米(10-7

米)的物质颗粒,在水中呈悬浮状态,例如泥沙、粘土、藻类、细菌等不溶物质。悬浮物的存在使天然水有颜色、变浑浊或产生异味。有的细菌可致病。胶体物质:粒径为100-1纳米的多分子聚合体,为水中的胶体物质。其中无机胶体主要是次生粘土矿物和各种含水氧化物。有机胶体主要是腐殖酸。溶解物质:粒径小于1纳米的物质,在水中成分子或离子的溶解状态,包括各种盐类、气体和某些有机化合物。4天然水中形成各种盐类的主要离子包括四种阳离子和四种阴离子:K+、Na+、Ca2+、Mg2+;Cl-、

HCO3-、SO4

2-

、CO3

2-八种离子含量都占溶解质总量95-99%以上。天然水中各种元素的离子、分子与化合物的总量称为矿化度。各种溶解质在天然水中的累积和转化,是天然水的矿化过程。54、河水化学成分的特点:河水的矿化度普遍低;河水中各种离子的含量差异;河水化学组成的空间分布有差异性;河水化学组成的时间变化明显。5、湖水化学成分的特点(1)湖水的矿化度有差异。不同地区湖泊具有不同的化学成分和矿化度。按照矿化度,通常将湖泊分为:淡水湖:<1克/升,微咸水湖:1-24.7克/升,咸水湖:24.7-35克/升,盐湖:>35克/升。(2)湖中生物作用强烈.营养元素(N、P)在湖水、生物体、底质中循环,各地的淡水湖泊都有不同程度的富营养化的趋势(3)湖水交替缓慢,深水湖有分层性。随着水深增加,溶解氧含量降低,CO2的含量增加。湖水停滞区域,会形成局部还原环境,以致湖水中游离氧消失,出现H2S、CH4类的气体66、水资源的涵义广义水资源

世界上一切水体,包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、土壤水、地下水及大气中的水分,都是人类宝贵的财富,即水资源。狭义水资源仅指在一定时期内能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体,主要指河流、湖泊、地下水和土壤水等淡水,个别地方还包括微咸水。这几种淡水资源合起来只占全球总水量的0.32%左右。71、简述水文循环过程自然界的水在太阳能和大气运动的驱动下,不断地从水面(江、河、湖、海等)、陆面(土壤、岩石等)和植物的茎叶面,通过蒸发或散发,以水汽的形式进入大气圈。在适当的条件下,大气圈中的水汽可以凝结成水滴,小水滴合并成为大水滴,当凝结的水滴大到能克服空气阻力时,就在地球引力的作用下,以降水的形式降落到地球表面。到达地球表面的降水,一部分在分子力、毛管力和重力的作用下,通过地面渗入地下;一部分则形成地面径流,在重力作用下流入江、河、湖泊,再汇入海洋;一部分通过蒸发和散发重新逸散到大气圈。渗入地下的那部分水,或者成为土壤水,再经由蒸发和散发逸散到大气圈,或者以地下水形式排入江、河、湖泊,再汇入海洋。第3章水文循环与水量平衡82、水文循环的概念水圈中的各种水体在太阳辐射和地心引力作用下通过不断蒸发、水汽输送、凝结、降落、入渗、地表径流和地下径流的往复循环过程,称为水文循环,又称水循环或水分循环。3、水文循环的分类(1)按水循环过程的整体性与局部性,可把水循环分为大循环和小循环从海洋蒸发的水汽,被气流输送到大陆上空形成降水,其中一部分以地表径流和地下径流的形式通过河流汇入海洋;另一部分重新蒸发返回大气。这种在海洋与陆地之间的水分交换过程,称为大循环或外循环。海洋上蒸发的水汽在海洋上空凝结后,以降水的形式降落到海洋里,或陆地上的水经过蒸发或散发凝结后又落到陆地上,这种局部的水循环称为小循环或内循环。前者称为海洋小循环,后者称为陆地小循环。(2)按水循环研究尺度的不同,可分为全球水文循环、流域或区域水文循环和水-土壤-植被系统水文循环三种。94、水文循环的影响因素①气象因素。温度、风速、风向、湿度等。②自然地理条件。地形、地质、土壤、植被等。③地理位置。距离海洋的远近。④人类活动。农业生产、水利工程和城市建设等。5、水量平衡的原理指任意区域(或水体),在任意时段内,其收入的水量与支出的水量的差额必等于该时段区域(或水体)内蓄水的变化量。即水在循环过程中,从总体上说收支平衡。水量平衡是地球上水循环持续不断进行下去的基本前提。10第4章河流和流域1、基本概念河流——汇集地面水和地下水的天然泄水通道。流域中干流及其全部支流交汇形成的树枝状或网状结构称为水系、河系或河网.流域是汇集地面水和地下水的区域,也即是分水线包围的集水区。有地面集水区和地下集水区两类。平时所指的流域一般指地面集水区。流域中水系以外的陆域部分称为坡地。

112、

流域特征(1)流域的形状特征①流域面积:因地下分水线不易确定,通常所指的流域为地面分水线包围的区域。地面分水线所包围区域的平面投影面积,称为流域面积,记为F,以km2计。如不特别说明,流域面积是指河口断面以上地面分水线包围的面积。②流域长度:目前确定流域长度的常用方法有以下三种,从流域出口断面沿主河道到流域最远点的距离为流域长度;从流域出口断面至分水线的最大直线距离为流域长度;用流域平面图形几何中心轴的长度(也称流域轴长)表示。③流域平均宽度:流域面积与流域长度的比值④流域形状:流域平均宽度与流域长度的比值为流域形状系数。12(2)流域的地形特征流域平均高程:指流域地面分水线内地表的平均高程。直接影响流域的气温和降水。流域平均坡度:对地表径流的产生、集流、下渗、土壤水、地下水、土壤流失、河流的含沙量等均有很大影响。面积高程曲线:某些水文要素,如降水、蒸发等,与高程之间具有一定的关系,为研究高程对水文特征值的影响,就需要了解流域面积随高程的分布变化情况。13(3)流域的自然地理特征流域地理位置:一般用流域中心或其边界的经纬度表示,还需要说明流域距离海洋的远近以及与其他流域和周围较大山脉的相对位置。流域气候条件:包括降水、蒸发、气温、湿度、气压、风速等。流域下垫面条件:指流域的地形地貌、地质构造、土壤和岩石性质、植被、湖泊、沼泽、河网等情况。141、降水及其要素的表示方法(1)降水:液态或固态的水汽凝结物从空中降落到地面的现象。如雨、雪、雹、露、霜等。形成降水,必须具备三个条件:大量的暖湿空气源源不断地输入雨区;地面空气强烈上升的机制;冷却凝结;(2)降水要素降水量(深)(rainfall):指一定时段内降落在某一点或某一面积上、未经蒸发和渗漏损失所形成的水层深度,以mm计。降水历时

(rainfallduration):一次降水过程中从某时刻到另一时刻经历的降水时间。其中一次降雨从开始到结束所经历的时间称为次降雨历时,以min,h

d

计。降水强度

(rainfallintensity):简称雨强,指单位时间内降水量(mm/min,mm/h)。有时段平均降水强度和瞬时降水强度之分。降水面积

(rainfallarea):即降水所笼罩范围的水平投影面积,以平方千米计。暴雨中心

(rainstormcenter):暴雨集中的较小的局部地区。第五章降水15(3)表示方法为了充分反映降水的空间分布与时间变化规律,常用降水过程线、降水累积曲线、等雨量线以及降水特征性综合曲线表示。降水过程线:以一定时段(时、日、月或年)为单位所表示的降水量在时间上的变化过程,可用曲线或直线图表示。累积降水量指自降水开始至各时刻降水量的累积值。降水累积曲线是累积降水量随降水历时的变化曲线。等降水量线(等雨量线)指在一个区域某段时间内,降水量相等点的连线所构成的等值线。降水特征综合曲线:A、雨强—历时曲线、B、降雨深—面积曲线、C、雨深—面积—历时关系曲线:162、降雨的类型及影响因素(1)降水类型按气流上升冷却的原因分气旋雨、对流雨、地形雨、锋面雨按雨量大小、强度及过程特征分暴雨、暴雨型霪雨、霪雨(2)影响因素主要有地理位置,气旋、台风路径等气象因子,以及地形、森林、水体等下垫面条件。173、降水资料的获取及其分析(1)降水资料的获取:常用测量降水的仪器有雨量器、翻斗式雨量计、虹吸式雨量计和双阀容栅式雨量传感器等。(2)降水资料的合理性分析184、流域面平均降水量的计算方法有:算术平均法、泰森多边形法、等雨量线法、客观运行法。5、我国年降水量特性(1)年降水量的地区分布不均:总的特点是东南部湿润多雨、西北部干旱少雨,由东南沿海向西北内陆逐渐递减。根据我国各地降水量分布的特点,全国大致划分为五个不同的类型地带。十分湿润带、湿润带、过渡带、干旱带、十分干旱带。(2)降水量的年计变化不同地区年降水量极值比:降水量年际变化的大小,通常可用实测年降水量的最大值和最小值的比值Km来反映(极值比)。就全国而言,年降水量变化最大的是华北和西北地区,极值比一般可达3~5。南方湿润地区降水量的年际变化相对北方要小,一般为1.5~2.0。不同地区年降水量变差系数CV值:年降水量变差系数CV值的变化越大,表示年降水量的年际变化越大;反之则越小。(3)降水的年内分配除个别地区外,我国大部分地区降水的年内分配很不均匀。冬季,气候寒冷,雨雪较少。春暖以后,南方地区开始进入雨季,随后雨带不断北移。进入夏季后,全国大部地区都处在雨季,雨量集中,是全国的防汛期。秋季,随着夏季风的迅速南撤,天气很快变凉,雨季也告结束。19

第6章土壤水与下渗包气带:地下水面以上,土壤含水量未达饱和,是土壤颗粒、水分和空气同时存在的三相系统,称为包气带或非饱和带(Unsaturatedzone)。饱和带:地下水面以下,土壤处于饱和含水量状态,是土壤颗粒和水分组成的二相系统,称为饱和带或饱水带。土壤比重:土壤中固体物质重量与同体积水的重量比。土壤容重:自然条件下,单位土体体积的干土重量(g/cm3)。孔隙度(率):土壤孔隙体积与土壤总体积之比,一般0.3~0.6土壤孔隙比:土壤孔隙所占总体积与固体物质所占体积之比。土壤水分所受到的力主要为分子引力,其次为毛管力和水分子自身的重力。土壤水分根据受力情况,可将土壤水分为束缚水和自由水两类。束缚水又可分为吸湿水和薄膜水,自由水则可分为毛管水和重力水。毛管水则又有毛管悬着水和毛管上升水之分,重力水则有渗透重力水和支持重力水之分。202、土壤含水量:单位土体中所含水分的数量(1)重量含水量:单位质量土壤中所含有的水分数量。(2)体积含水量:单位体积土壤中含有的水分数量。(3)饱和度:单位体积土壤中,水的体积与土壤空隙体积的比值。(4)土壤水的相对含量:指土壤含水量占田间持水量或全持水量的百分数213.土壤水分常数:指每种土壤各种类型水分达到最大量的含水量。吸湿系数:干土从相对湿度接近饱和的空气中吸收水汽的最大量,即吸湿水达到最大量时的土壤含水量

。凋萎系数:植物产生永久凋萎时的土壤含水量。包括全部吸湿水和部分膜状水。

最大分子持水量:膜状水的水膜达到最大厚度时的土壤含水量。包括全部吸湿水和全部膜状水。毛管断裂含水量:当土壤中的悬着毛管水因作物吸收和土表蒸发而发生断裂时的土壤含水量。相当于全部吸湿水、膜状水和部分悬着毛管水。田间持水量:土壤中悬着毛管水达到最大值时的土壤含水量称为田间持水量。相当于全部的吸湿水、膜状水和悬着毛管水。毛管持水量:土壤中所有毛管孔隙全部充满水分时的含水量。(包括全部吸湿水、膜状水和上升毛管水)全持水量又称饱和含水量:土壤所有孔隙全部充满水分时的含水量。毛管孔隙和通气孔隙全部充满水分,常作为计算淹灌稻田各种水量的依据。224、土壤水分有效性的分类:(1)无效水:不能被作物吸收,包括全部吸湿水和部分膜状水,凋萎系数是有效水和无效水的转折点。(2)难有效水:不容易被作物吸收,包括部分膜状水和悬着毛管水,毛管断裂含水量是难有效水与易有效水转折点,因此毛管断裂含水量是灌水的下限值。(3)易有效水:容易被作物吸收利用,包括部分上升毛管水或部分悬着毛管水。全持水量是易有效水和多余水转折点(4)多余水:是渗漏水,包括重力水235、土壤总水势土壤总水势代表土壤水分总的能量水平,是以上各分势之和。

不同土壤条件下的土壤总水势:1、无植物根系的土壤系统,溶质势可不考虑

2、无作物且土壤水呈饱和状态下:基质势消失,主要存在重力势和压力势。

3、无作物土壤水不饱和情况下:主要存在基质势和重力势

246、与下渗有关的基本概念下渗率f:又称下渗强度。指单位面积上、单位时间内渗入土壤中的水量。下渗能力fp:又称下渗容量。指在充分供水条件下的下渗率。累积下渗量F:入渗开始后一段时间内,通过单位面积下渗到土壤中总水量。下渗曲线确切地说,应称下渗能力曲线,指地面充分供水条件下下渗率随时间的变化过程线。累积下渗曲线:累积下渗量随时间的变化曲线。实际下渗率:累积下渗曲线上任一点切线的斜率为某一时刻的下渗率稳定下渗率:随时间的推移下渗率逐渐减小,最后趋于较稳定的值并持续下降,称此时的下渗率为稳定下渗率。257、下渗过程的阶段划分整个下渗的物理过程按照作用力(重力、分子力和毛管力)的组合变化及其运动特征,可分为3个阶段:(1)渗润阶段:降水初期,若土壤干燥,下渗水主要受分子力作用,被土粒所吸附形成吸湿水,进而形成薄膜水;当土壤含水量达到岩土最大分子持水量时,开始向下一阶段过渡。(2)渗漏阶段:随着土壤含水率(量)的不断增大,分子作用力渐由毛管力和重力作用取代,水在岩土孔隙中作不稳定流动,并逐渐充填土壤孔隙,直到基本达到饱和为止,下渗过程向第三阶段过渡。(3)渗透阶段:土壤孔隙被水充满达到饱和状态时,水分主要受重力作用呈稳定流动。渗润与渗漏阶段的特点是非饱和水流运动,而渗透则属于饱和水流运动。268、影响下渗的因素自然界中的实际下渗过程往往呈现不稳定和不连续性。(1)土壤特性的影响.土壤特性对下渗的影响主要在于土壤的前期含水量及其透水性能。(2)降水特性的影响。降水强度直接影响土壤下渗强度及下渗水量。(3)流域植被、地形条件的影响。由于植被及地面上枯枝落叶具有滞水作用,增加了下渗时间,从而减少了地表径流,增大了下渗量。(4)人类活动的影响人类活动既可增大下渗量,也可减少下渗量。27第7章蒸散发1、基本概念蒸发:水分子从物体表面向大气逸散的现象称为蒸发.根据水分所在物体表面性质的不同,蒸散发一般可以分为水面蒸发、土面蒸发和植物散发三类。蒸散发消耗的水量,常用蒸发强度和累计蒸发量来表征。蒸发强度是指单位时间从单位面积土壤表面或植物叶面以及水面所消耗的水量,其常用单位为mm/d,mm/月或mm/a。某一时段内从这些物体表面所消耗的水量称为累积蒸发量。蒸发能力:供水充分条件下,单位时间从单位面积蒸发面逸散到大气中的水分子数与从大气中返回到蒸发面的水分子数之差值称为蒸发能力单位时间从单位蒸发面面积逸散到大气中的水分子数与从大气中返回到蒸发面的水分子数之差值(当为正值时)称为蒸发率,通常用时段蒸发量表示,常用单位为mm/h,mm/d,mm/月和mm/a等,蒸发率是蒸发现象的定量描述。282、影响蒸发率的大小的条件有那些:供水条件

——蒸发面上储存的水量多少能量条件

——蒸发面上水分子获得能量的多少动力条件

——蒸发面上空水汽输送的速度如何3、当降雨或灌水后,土壤的含水率非常大,接近饱和状态,此时根据土壤蒸发的特点和规律,可将其分为三个阶段,即稳定蒸发阶段,蒸发强度随含水率降低的阶段以及水汽扩散阶段土壤蒸发主要受制于两大因素,其一为气象因素,即大气蒸发能力;决定大气蒸发能力的主要气象因子有温度、湿度、风速、气压等。其二为土壤的供水能力;决定土壤供水能力的因素主要有土壤的含水率、土壤的孔隙性、土壤的温度分布特点以及地下水埋深等。29第八章径流1、河川径流形成过程径流形成过程中的从降雨扣除各项损失称为产流阶段;坡面汇流及河网汇流称为汇流阶段。(1)产流过程降雨开始时,有些雨水被植物茎叶所截留,称为植物截留。植物截留的水量消耗于蒸发

,回归到大气之中。落到地面的雨水,除下渗外,有一部分填充低洼地带或塘堰

,称为填洼。这一些水量,有的下渗,有的以蒸发形式被消耗。当降雨强度小于下渗强度时,降落在地面的雨水将全部渗入土壤;当降雨强度大于下渗能力时,雨水除按下渗能力入渗外,超出下渗能力的部分便形成地面径流

,通常称它为超渗雨。下渗的雨水,滞留在土壤中,这些水量除被土壤蒸发和植物吸收散发而损耗掉的以外,余下的补充了土壤含水量,当土壤包气带的水量超过田间持水量时,在一定条件下,部分水分沿坡地土层侧向流动,形成壤中径流.下渗水流达到地下水面的部分,以地下水的形式沿坡地土层汇入河槽形成地下径流。可见,产流过程与滞蓄和下渗有着密切的关系。把扣除损失之后形成径流的那部分雨水称为净雨。形成地面径流

那部分雨水称为地面净雨,形成地下径流的那部分雨水称为地下净雨。30(2)汇流过程净雨沿坡面从地面和地下汇入河网,然后再沿着河网汇集到流域出口断面的整个过程;前者称为坡地汇流;后者称为河网汇流。A、坡地汇流坡地汇流分为三种情况:坡面漫流:超渗雨满足了填洼后产生的地面净雨沿坡面流到附近河网的过程。二是表层流净雨沿坡面侧向表层土壤孔隙流人河网,形成表层流径流。第三是地下净雨向下渗透到地下潜水面或深层地下水体后,沿水力坡度最大的方向流入河网,称为坡地地下汇流。在径流形成中,坡地汇流过程起着对净雨在时程上的第一次再分配作用。降雨停止后,坡地汇流仍将持续一定时间。B、河网汇流进入河网的水流,从上游向下游,从支流向干流汇集,最后全部先后流经流域出口断面,这个汇流过程称为河网汇流。312、水情要素水位:水体的自由水面高出某一基面以上的高程,以m计。目前全国统一采用黄海基面。流速:是指河流中水质点在单位时间内移动的距离。流量:指单位时间内通过某过水断面的水量体积。径流量是指一定时段内流过某一断面的总水量,常用w表示,以m3、万m3等。径流深:将径流量平铺在整个流域面积上所得的水层深度,用R表示,单位mm。径流模数:流域出口断面的流量与流域面积之比值。3233河流丰、枯水年的划分,可按一定保证率(P)的年径流标准划分,通常以P<25%为丰水年;P>75%为枯水年;25%<P<75%为平水年。洪水过程线:用曲线表示流量从起涨到退落随时间的变化过程。典型洪水过程线的三个特征点:洪峰流量、起涨点、地表径流退水终止点;描述洪水特征的三要素:洪峰流量、洪水总量(一次洪水过程或一个洪水期洪水量的总和)和洪水总历时(一次洪水从起涨至退落到基流所经历的时间);343、径流的分割与计算从径流组成角度上看,流域出口断面观测到的流量过程线包括地表径流、表层流、地下径流和基流;从降雨角度上看,流域出口断面的流量过程线除本次降雨形成的径流外,还有前次降雨、下次降雨以及很久以前的降雨形成的径流成分。研究分析降雨径流形成规律,计算本次降雨的径流量时,首先将不是本次降雨形成的径流成分分割出去;其次,不同径流成分的水流运动规律不同,因而需要对本次流量过程线进行水源划分,以便进行汇流计算。354、径流的影响因素(1)气候因素气候因素包括降水、蒸发、气温、气压、风、湿度等。降水和蒸发的总量、时空分布、变化特性,直接导致径流组成的多样性、径流变化的复杂性。气温、气压、湿度和风是通过影响蒸发、水汽输送和降水而间接影响径流的。(2)流域下垫面条件流域下垫面条件包括:地理位置(纬度、距离海洋远近、面积、形状等)、地貌特征(山地、丘陵、盆地、平原、谷地、湖沼等)、地形特征(高程、坡度、坡向)、地质条件(构造、岩性等)、植被特征(类型、分布、水理性质等)。(3)人类活动主要是通过改变下垫面条件,直接或间接地影响径流的流量大小、水质好坏和径流过程线形状。36第9章流域产流包气带又可划分为三带。接近地下水面处存在毛管上升水带;接近地面处存在毛管悬着水带;位于两者之间则为中间带。基岩裂隙水的特点表现在以下几个方面:①裂隙水一般是存在于岩石裂隙和溶隙中,裂隙水的分布不均匀。②由于裂隙发育具有一定的方向性,故造成沿裂隙发育方向导水性强,水力联系好,径流通畅;反之,导水性差,径流不通畅。③地质构造对裂隙水控制作用非常明显。④裂隙水的动力性质比较复杂,水流状态也比较复杂。溶隙水的特点:岩溶洞隙空间大,连通性好,导水能力强,常常形成地下河系、地下湖池及强岩溶富水带等特殊的含水空间系统,对径流形成和地下水开发利用显然有重要影响。371、包气带对降雨的再分配作用包气带对降雨的第一次再分配发生在土壤表面。而包气带对降雨的第二次再分配发生在包气带的内部。地面犹如一面“筛子”。地面的下渗容量好比“筛孔”,下渗容量大表示筛孔也大,可以把大的雨强“筛入”土中;下渗容量小表示筛孔也小,只能把小的雨强筛入土中。由于下渗容量是随土壤含水量的增加而逐渐减小,直至达到稳定下渗率,因此,地面像一面筛孔会逐渐变小的“筛子”。降雨通过地面进入土中的那部分水量,即下渗水量I,首先在土壤吸力作用下被土壤颗粒吸附保持,成为土壤含水量的一部分,而其中的一些要以蒸散发形式E逸出地面,返回大气。当I-E>D(D为包气带缺水量)时,剩余部分的水量便成为可从包气带中排出的自由重力水Rsub。可见,进入土中的下渗水量I被包气带土层划分为E/D/R三部分。382、产流基本物理条件目前揭露出来的基本产流机制是超渗地面径流产流机制、地下水径流产流机制、壤中水径流产流机制和饱和地面径流产流机制等四种。(1)超渗地面径流产生的物理条件是雨强大于地面下渗容量。(2)地下水径流产生的物理条件是整个包气带土壤含水量达到田间持水量。(3)壤中水径流物理条件:包气带中必须存在相对不透水层,并且上层土壤的质地比下层粗;至少要上层的土壤含水量达到田间持水量(4)饱和地面径流物理条件:存在相对不透水层,且上层土壤的透水性远强于下层土壤的透水性;上层土壤含水量达到饱和含水量。39如着眼于影响次降雨一径流关系的因素,则自然界的产流只有两种基本模式:“蓄满”产流模式、“超渗”产流模式。流域产流特征通常可以从以下几方面进行分析论证:根据流域所处的气候条件。根据其中典型山坡流域的包气带结构和水文动态。根据出口断面流量过程线的形状,尤其是它的退水规律。根据流域中地下水动态观测资料。根据影响次降雨一径流关系的因素。40流域蓄水容量曲线:流域上各处包气带厚薄及土壤特性一般是不同的。因此当全流域处于最干旱状态时,各处包气带的缺水量也不一样,或者说,各处包气带达到田间持水量时的土壤含水量不一样。如果以包气带达到田间持水量时的土壤含水量Wm为纵坐标,以小于等于该值所占的流域面积比重a为横坐标,则所得到的曲线称为流域蓄水容量曲线。流域饱和容量曲线:如果不是以包气带田间持水量,而是以包气带饱和含水量为纵坐标,以小于等于某一饱和含水量所占的流域面积比重为横坐标,则所得的曲线称为流域饱和容量曲线。这条曲线的性质与上述流域蓄水容量曲线的性质类似。这里仅指出一点,就是它与流域蓄水容量曲线之间的面积即为当全流域达到饱和含水量时土壤中重力水的全部含量。41流域下渗容量分配曲线:在一定的流域初始土壤含水量W0(即使其空间分布是均匀)情况下,流域各处的地面下渗容量是不相同的,这取决于流域上土壤、植物和包气带中土壤含水量及其垂线分布。如果以地面下渗容量fp为纵坐标,以小于等于该地面下渗容量所占的流域面积比重为横坐标,则所得的曲线称

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