水文学复习资料(6)

2019-06-05 10:40

解:

(1)根据绘制的等雨量线图量算出各相邻等雨量线间的流域面积.按该法计算流域平均雨量: sum(piFi)/F=1/9000(170*500+150*1500+130*3000+110*4000)=126.7 4)客观运行法

区域平均降水量的计算公式为:

式中Pj为第j个格点雨量;nj为参加第j个格点的雨量计算的雨量站站数;Pi为参加j点计算的各雨量站的降雨量,N为格点数;

?

第六节 下渗

下渗又称入渗,是指水从地表渗入土壤和地下的运动过程。下渗是将地表水与地下水、土壤水联系起来的纽带,是径流形成过程、水循环过程的重要环节。

一、下渗的物理过程

(一)下渗过程的阶段划分

整个下渗的物理过程按照作用力的组合变化及其运动特征,可划分如下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: 在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。

上述3个阶段并无截然的分界,特别是在土层较厚的情况下,3个阶段可能同时交错进行。此外,亦有的将渗润与渗漏阶段结合起来,统称渗漏,渗漏的特点是非饱和水流运动,而渗透则属于饱和水流运动。

(二)下渗水的垂向分布

包德曼(Bodman)和考尔曼(Colman)通过实验发现,在积水条件下(保持5毫米水深),下渗水在土体中的垂向分布,大致可划分为4个带。它们具体反映了下渗水的垂向运动特征。

1.饱和带 位于土壤表层。供水充足,土壤含水量处于饱和状态,厚度不超过1.5厘米。 2.过渡带 在饱和带之下,土壤含水量随深度的增加急剧减少,形成一个水的过渡带。过渡带一般在5厘米左右。

3.水分传递带 位于过渡带之下,土壤含水量沿垂线均匀分布,大致为饱和含水量的60—80%左右。带内水分的传递运行主要靠重力作用,在均质土中,带内水分下渗率接近于一个常值。

4.湿润带(润湿带) 水分传递带之下,则是一个含水量随深度迅速递减的水分带,称湿润带。湿润带的末端称为湿润锋面,锋面两边土壤含水量突变。此锋面是上部湿土与下层干土之间的界面。

随着下渗历时的延长,湿润锋面向土层深处延伸,直至与地下潜水面上的毛管水上升带相衔接。

(三)下渗要素

为了定量研究水的下渗的物理过程,经常要运用到下渗率和下渗能力等要素。

1.下渗率f(又称下渗强度)。是指单位面积上单位时间内渗入土壤中水量,常用毫米/分或毫米/小时计。 2.下渗能力fp,(又称下渗容量)。指在充分供水条件下的下渗率。 3.稳定下渗率fc,简称“稳渗”。通常在下渗最初阶段,下渗率具有较大的数值,称为初渗(f0),其后当下渗锋面推进到一定深度后,下渗率趋于稳定的常值。此时下渗率称为“稳定下渗率”。这个过程可用下渗曲线表示,图上的累积下渗(F)曲线,则是下渗量随时间的增长过程。累积曲线上任一点的坡度,表示该时刻的下渗率,即

2-60

二、下渗经验公式

?

霍顿公式(1940)

式中,fc为稳定下渗率;f为初始下渗率,β为常数,下渗曲线的递减参数。

霍顿公式反映了下渗强度随时间递减规律,并最终趋于稳定下渗。所以下渗过程是一个消退过程。消退的速率为 df/dt。

参数f0、fc、 β必须根据实测入渗资料确定。下表给出了一般参数估计值。 Horton入渗模型参数估计 土壤与覆盖 标准农田(裸土) 标准农田(草皮) 泥炭地 细砂质粘土(裸土) 细砂质粘土(草皮)

f0 mm/h 280 900 325 210 670 fc mm/h 6~220 20~290 2~29 2~25 10~30 β L/min 1.6 0.8 1.8 2 1.4 根据上式还可进一步导出表达下渗累积曲线的公式:

三、影响下渗的因素(P79 )

(一)土壤特性的影响 (二)降水特性的影响

(三)流域植被、地形条件的影响 (四)人类活动的影响

第七节 径流

径流特征值

最常用的径流特征值有:

1、流量Q :指单位时间内通过某一横断面的水量,常用单位为m3/s。 2、径流总量W 径流总量是指在一定时段内通过河流某一横断面的总水量(一般指出口断面)。计算式为: W = QT ?

3、径流深度R:指单位流域面积上的径流总量。也即是把径流总量平铺在整个流域面积上所得到的水层深度,常用单位为毫米(mm)。其计算式为:


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