第八章產(chǎn)流機(jī)制第一節(jié)截留和填洼一、植物截留定義：降雨在植物枝葉表面吸著力、承托力和水分重力、表面長(zhǎng)力等作用下儲(chǔ)存于枝葉表面的現(xiàn)象。影響因素：植物特性；氣象、氣候因素植物截留與降雨強(qiáng)度的關(guān)系特點(diǎn)：初期-無(wú)關(guān)，雨強(qiáng)-相應(yīng)穩(wěn)定截留量，最大截留量植物截留量的推求方法：截留量和蒸發(fā)量二、填洼洼地、填洼量填洼過(guò)程最終消耗于下滲和蒸散發(fā)填洼曲線第二節(jié)包氣帶及其結(jié)構(gòu)一、包氣帶和飽和帶包氣帶（非飽和帶）：土壤顆粒、水分、空氣三相系統(tǒng)。飽和帶：土壤顆粒、水分二相系統(tǒng)包氣帶劃分三層；影響土層-毛管懸著水帶二、包氣帶結(jié)構(gòu)1、土壤結(jié)構(gòu)：溶提層，淀積層，土壤母質(zhì)層，基巖2、特殊包氣帶：巖石裂隙和溶隙結(jié)構(gòu)、凍土包氣帶第三節(jié)包氣帶對(duì)降水的再分配作用一、包氣帶水分動(dòng)態(tài)包氣帶水分動(dòng)態(tài)指包氣帶水分含量及水分剖面的增長(zhǎng)與消退過(guò)程上下界面主要原因表示方式1.包氣帶水分的增長(zhǎng)包氣帶水分的增長(zhǎng)來(lái)源于上界面的降水(或灌溉)和下界面的地下水補(bǔ)給。在天然情況下，地下水的補(bǔ)給一般處于均衡狀態(tài)。故上界面降水是主要原因。水分沿垂向的增長(zhǎng)可由下滲理論描述。增長(zhǎng)量等于累積下滲量。2.包氣帶水分的消退包氣帶水分的消退是由于上界面的蒸散發(fā)和下界面的內(nèi)排水補(bǔ)給。其中內(nèi)排水只有當(dāng)包氣帶存在自由重力水時(shí)才出現(xiàn)，故上界面蒸散發(fā)是主要原因。水分沿垂向的消退可采用三層蒸發(fā)模式計(jì)算。消退量等于蒸發(fā)量二、包氣帶對(duì)降水的再分配作用包氣帶中孔隙和裂隙等具有吸收、儲(chǔ)存和輸送水分的功能1.包氣帶地面對(duì)降雨的再分配作用降雨到達(dá)地面以后，一部分消耗于植物截留、蒸發(fā)、填洼等損失，剩下部分被分成兩部分：超過(guò)地面下滲能力(容量)部分留在地表，其余部分滲入地下。分配的結(jié)果是將雨水分為地面和地下兩個(gè)部分。當(dāng)雨強(qiáng)小于下滲能力時(shí)，降雨全部滲入地下。2.包氣帶土層對(duì)下滲水量的再分配作用下滲水量(I)一部分以蒸發(fā)形式逸出地面(E)，剩余部分又被分成“土壤蓄存”和“徑流”兩個(gè)部分。三、包氣帶的水量平衡方程產(chǎn)流的基本物理?xiàng)l件一、霍頓產(chǎn)流理論1、降雨產(chǎn)流受控于兩個(gè)條件：雨強(qiáng)大于下滲能力整個(gè)包氣帶土壤含水量超過(guò)田間持水量2、認(rèn)為地面將降雨分成地表和地下兩種徑流成分。超滲地面徑流Rs產(chǎn)生的物理?xiàng)l件：雨強(qiáng)大于下滲能力地下水徑流Rg產(chǎn)生的物理?xiàng)l件：整個(gè)包氣帶土壤含水量達(dá)到田間持水量霍頓產(chǎn)流理論正確地闡明了均質(zhì)包氣帶產(chǎn)流的物理?xiàng)l件。超滲地面徑流產(chǎn)生的物理?xiàng)l件是雨強(qiáng)大于地面下滲容量。二、壤中流Rint1、層次包氣帶的情況產(chǎn)生的物理?xiàng)l件：包氣帶中存在相對(duì)不透水層，并且上層土壤質(zhì)地比下層粗至少上層土壤的含水量達(dá)到田間持水量2、土壤質(zhì)地漸變的包氣帶的情況形成壤中流的界面不是固定的，隨雨強(qiáng)變化而變化三、飽和地面徑流Rsat產(chǎn)生的物理?xiàng)l件：存在相對(duì)不透水層，且上層土壤透水性很強(qiáng)，下層相對(duì)很弱上層土壤含水量達(dá)到飽和含水量四、回歸流回歸流是指壤中流滲出地面的那部分水流。產(chǎn)生條件：山坡上壤中流比較發(fā)育。土壤飽和達(dá)及地面。要具有利于其滲透出的坡度及地形或地質(zhì)構(gòu)造。第五節(jié)產(chǎn)流模式一、基本產(chǎn)流模式1.Rs型：它具有單一的超滲地面產(chǎn)流機(jī)制，它實(shí)際發(fā)生的下墊面條件是包氣帶很厚，透水性較差的均質(zhì)或非均質(zhì)土壤。2.Rs+Rint型：它實(shí)際發(fā)生的下墊面條件是包氣帶雖很厚，但在近地面有相對(duì)不透水層，土壤透水性中等，有孔穴，裂隙或其它透水通道。3.Rsat+Rint型：多發(fā)生在相對(duì)不透水層或基巖以上土層較薄，且土壤透水性較強(qiáng)的山區(qū)或森林流域，久雨之后4.Rs+Rg型：包氣帶中等或薄，下有地下水。土層為均質(zhì)，透水性較差。5.Rsat+Rg型：條件基本同4，但土壤透水性強(qiáng)。6.Rint+Rg型：包氣帶中等以上厚度，土壤透水性強(qiáng)，有裂隙或孔洞等。7.Rint型：中等厚度的均質(zhì)強(qiáng)透水層，下有基巖；土壤有孔洞，根穴,裂隙等。8.Rs+Rint+Rg型：包氣帶厚度中等，有層次土壤，透水性中等。9.Rsat+Rint+Rg型：包氣帶厚度中等，有層次土壤。三、基本產(chǎn)流模式超滲產(chǎn)流：雨強(qiáng)大于下滲容量,且下滲量小于土壤缺水量,產(chǎn)生地面徑流。蓄滿產(chǎn)流：指一次降水過(guò)程中，當(dāng)包氣帶的含水量達(dá)到田間持水量以后才產(chǎn)流，且以后的有效降雨全部變?yōu)閺搅?。二者的區(qū)別在于：超滲產(chǎn)流：雨強(qiáng)大于下滲容量，且下滲量小于缺水量；受雨強(qiáng)的影響蓄滿產(chǎn)流：下滲量大于缺水量；不受雨強(qiáng)的影響第九章地下水流第一節(jié)含水層類型土壤層的分類：含水層；不透水層；隔水層；弱透水層含水層的分類：承壓含水層；非承壓含水層；滯水含水層；滲漏含水層第二節(jié)含水層的水文特征一、非承壓含水層的水文特征位置；重力作用，水壓力分布與靜水壓力分布一致補(bǔ)給區(qū)與排泄區(qū)分布一致；水分交換二、承壓含水層的水文特征承壓含水層的特點(diǎn)：沒(méi)有自由水面；相對(duì)穩(wěn)定；補(bǔ)給區(qū)排泄區(qū)不一致；形成的地質(zhì)構(gòu)造（褶曲型儲(chǔ)水構(gòu)造）。第三節(jié)地下水運(yùn)動(dòng)的控制方程第十章地表水流第一節(jié)洪水波運(yùn)動(dòng)一、洪水波的形成某時(shí)刻河道處于穩(wěn)定流狀態(tài)，突然有一定水量注入河道，原來(lái)的水面因受到干擾而形成波動(dòng),這就是洪水波。由于突然注入一定水量而在河道里增加的流量稱為波流量。二、洪水波的特征幾何特征：波體：初始穩(wěn)定流水面上的附加水體稱為洪水波體。波高：波體輪廓上任一點(diǎn)相對(duì)于穩(wěn)定流水面的高度；洪峰、波前、波后波峰：波前的前峰界面波長(zhǎng)：波體與穩(wěn)定流水面交界的水流方向長(zhǎng)度運(yùn)動(dòng)特征：附加比降：波體水面相對(duì)于穩(wěn)定流水面的比降，近似用波體的水面比降和穩(wěn)定流水面的比降的差值表示相應(yīng)流量（水位）：洪水波輪廓線上的每一點(diǎn)都占據(jù)一定的相對(duì)位置，這就是洪水波位相的概念。對(duì)應(yīng)的流量（水位）即為相應(yīng)流量（水位）。洪峰流量。波速：洪水波體上某一位相點(diǎn)沿河道的運(yùn)動(dòng)速度稱為該位相點(diǎn)的波速。洪峰波速三、洪水波的傳播流量Q和水位H均為河長(zhǎng)x和時(shí)間t的函數(shù)。Q=Q(x,t);H=H(x,t)水位過(guò)程線、流量過(guò)程線（針對(duì)某一斷面；上下斷面）洪水波運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)現(xiàn)象：1、洪水波的推移：流量的傳播時(shí)間2、洪水波的坦化變形河段下斷面的流量過(guò)程線的形狀一般要比上斷面的低平矮胖一些.四、洪水波的最大特征值出現(xiàn)的時(shí)間洪水波的最大特征值包括：最大流量（洪峰流量）最高水位（洪峰水位）最大流速最大比降最大比降<最大流速<最大流量<最高水位第二節(jié)圣維南方程組一、緩變不穩(wěn)定流水流流線彎曲程度小，大致互相平行；動(dòng)水壓力分布大致與靜水壓力分布相同。河道洪水波是一維緩變不穩(wěn)定淺水波基本微分方程組（圣維南方程組）：由連續(xù)性方程和動(dòng)力方程組成二、連續(xù)性方程?Q/?x+?A/?t=0上式是根據(jù)質(zhì)量守恒原理推導(dǎo)出的，稱連續(xù)性方程。它表明不考慮河道旁側(cè)入流的情況下，河道洪水波運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e隨時(shí)間的變化與流量沿河長(zhǎng)的變化是相互抵償?shù)?。三、?dòng)力方程原理:水流元素運(yùn)動(dòng)方向總動(dòng)量變化=沿水流方向作用力的合力。壓力重力阻力由于洪水波情況下，流速v既是時(shí)間t的函數(shù)又是河長(zhǎng)x的函數(shù)，水流元素的動(dòng)量變化包括局地動(dòng)量變化和遷移動(dòng)量變化局地動(dòng)量變化遷移動(dòng)量變化第三節(jié)洪水波類型及其特征按動(dòng)力方程中各項(xiàng)力的對(duì)比關(guān)系，洪水波可分成四類：運(yùn)動(dòng)波、擴(kuò)散波、慣性波和動(dòng)力波。例：今有某流域的蓄水容量面積分配曲線如下圖，試給出其降雨徑流關(guān)系曲線的圖形。例題：某流域滿足蓄滿產(chǎn)流條件，其蓄水容量面積分配曲線如下圖，求（1）該流域的蓄水容量Wm；（2）試?yán)L制出W0=0mm、W0=35mm的降雨徑流關(guān)系曲線，并標(biāo)出曲線中各線段的斜率；（3）設(shè)有一場(chǎng)降雨如下表，求W0=0mm時(shí)，各時(shí)段的徑流深。時(shí)間P(mm)6:00-10:003010:00-14:006014:00-18:0040土壤水的主要作用力及土壤水類型六個(gè)土壤水分函數(shù)及其含義土水勢(shì)及