第八章產流機制第一節截留和填洼一、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、表面長力等作用下儲存于枝葉表面的現象。影響因素：植物特性；氣象、氣候因素植物截留與降雨強度的關系特點：初期-無關，雨強-相應穩定截留量，最大截留量植物截留量的推求方法：截留量和蒸發量二、填洼洼地、填洼量填洼過程最終消耗于下滲和蒸散發填洼曲線第二節包氣帶及其結構一、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。飽和帶：土壤顆粒、水分二相系統包氣帶劃分三層；影響土層-毛管懸著水帶二、包氣帶結構1、土壤結構：溶提層，淀積層，土壤母質層，基巖2、特殊包氣帶：巖石裂隙和溶隙結構、凍土包氣帶第三節包氣帶對降水的再分配作用一、包氣帶水分動態包氣帶水分動態指包氣帶水分含量及水分剖面的增長與消退過程上下界面主要原因表示方式1.包氣帶水分的增長包氣帶水分的增長來源于上界面的降水(或灌溉)和下界面的地下水補給。在天然情況下，地下水的補給一般處于均衡狀態。故上界面降水是主要原因。水分沿垂向的增長可由下滲理論描述。增長量等于累積下滲量。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和下界面的內排水補給。其中內排水只有當包氣帶存在自由重力水時才出現，故上界面蒸散發是主要原因。水分沿垂向的消退可采用三層蒸發模式計算。消退量等于蒸發量二、包氣帶對降水的再分配作用包氣帶中孔隙和裂隙等具有吸收、儲存和輸送水分的功能1.包氣帶地面對降雨的再分配作用降雨到達地面以后，一部分消耗于植物截留、蒸發、填洼等損失，剩下部分被分成兩部分：超過地面下滲能力(容量)部分留在地表，其余部分滲入地下。分配的結果是將雨水分為地面和地下兩個部分。當雨強小于下滲能力時，降雨全部滲入地下。2.包氣帶土層對下滲水量的再分配作用下滲水量(I)一部分以蒸發形式逸出地面(E)，剩余部分又被分成“土壤蓄存”和“徑流”兩個部分。三、包氣帶的水量平衡方程產流的基本物理條件一、霍頓產流理論1、降雨產流受控于兩個條件：雨強大于下滲能力整個包氣帶土壤含水量超過田間持水量2、認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產生的物理條件：雨強大于下滲能力地下水徑流Rg產生的物理條件：整個包氣帶土壤含水量達到田間持水量霍頓產流理論正確地闡明了均質包氣帶產流的物理條件。超滲地面徑流產生的物理條件是雨強大于地面下滲容量。二、壤中流Rint1、層次包氣帶的情況產生的物理條件：包氣帶中存在相對不透水層，并且上層土壤質地比下層粗至少上層土壤的含水量達到田間持水量2、土壤質地漸變的包氣帶的情況形成壤中流的界面不是固定的，隨雨強變化而變化三、飽和地面徑流Rsat產生的物理條件：存在相對不透水層，且上層土壤透水性很強，下層相對很弱上層土壤含水量達到飽和含水量四、回歸流回歸流是指壤中流滲出地面的那部分水流。產生條件：山坡上壤中流比較發育。土壤飽和達及地面。要具有利于其滲透出的坡度及地形或地質構造。第五節產流模式一、基本產流模式1.Rs型：它具有單一的超滲地面產流機制，它實際發生的下墊面條件是包氣帶很厚，透水性較差的均質或非均質土壤。2.Rs+Rint型：它實際發生的下墊面條件是包氣帶雖很厚，但在近地面有相對不透水層，土壤透水性中等，有孔穴，裂隙或其它透水通道。3.Rsat+Rint型：多發生在相對不透水層或基巖以上土層較薄，且土壤透水性較強的山區或森林流域，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，透水性較差。5.Rsat+Rg型：條件基本同4，但土壤透水性強。6.Rint+Rg型：包氣帶中等以上厚度，土壤透水性強，有裂隙或孔洞等。7.Rint型：中等厚度的均質強透水層，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、基本產流模式超滲產流：雨強大于下滲容量,且下滲量小于土壤缺水量,產生地面徑流。蓄滿產流：指一次降水過程中，當包氣帶的含水量達到田間持水量以后才產流，且以后的有效降雨全部變為徑流。二者的區別在于：超滲產流：雨強大于下滲容量，且下滲量小于缺水量；受雨強的影響蓄滿產流：下滲量大于缺水量；不受雨強的影響第九章地下水流第一節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給區與排泄區分布一致；水分交換二、承壓含水層的水文特征承壓含水層的特點：沒有自由水面；相對穩定；補給區排泄區不一致；形成的地質構造（褶曲型儲水構造）。第三節地下水運動的控制方程第十章地表水流第一節洪水波運動一、洪水波的形成某時刻河道處于穩定流狀態，突然有一定水量注入河道，原來的水面因受到干擾而形成波動,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：波體輪廓上任一點相對于穩定流水面的高度；洪峰、波前、波后波峰：波前的前峰界面波長：波體與穩定流水面交界的水流方向長度運動特征：附加比降：波體水面相對于穩定流水面的比降，近似用波體的水面比降和穩定流水面的比降的差值表示相應流量（水位）：洪水波輪廓線上的每一點都占據一定的相對位置，這就是洪水波位相的概念。對應的流量（水位）即為相應流量（水位）。洪峰流量。波速：洪水波體上某一位相點沿河道的運動速度稱為該位相點的波速。洪峰波速三、洪水波的傳播流量Q和水位H均為河長x和時間t的函數。Q=Q(x,t);H=H(x,t)水位過程線、流量過程線（針對某一斷面；上下斷面）洪水波運動的兩個現象：1、洪水波的推移：流量的傳播時間2、洪水波的坦化變形河段下斷面的流量過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的時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<最高水位第二節圣維南方程組一、緩變不穩定流水流流線彎曲程度小，大致互相平行；動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定淺水波基本微分方程組（圣維南方程組）：由連續性方程和動力方程組成二、連續性方程?Q/?x+?A/?t=0上式是根據質量守恒原理推導出的，稱連續性方程。它表明不考慮河道旁側入流的情況下，河道洪水波運動過程中的過水斷面面積隨時間的變化與流量沿河長的變化是相互抵償的。三、動力方程原理:水流元素運動方向總動量變化=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既是時間t的函數又是河長x的函數，水流元素的動量變化包括局地動量變化和遷移動量變化局地動量變化遷移動量變化第三節洪水波類型及其特征按動力方程中各項力的對比關系，洪水波可分成四類：運動波、擴散波、慣性波和動力波。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系曲線的圖形。例題：某流域滿足蓄滿產流條件，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）試繪制出W0=0mm、W0=35mm的降雨徑流關系曲線，并標出曲線中各線段的斜率；（3）設有一場降雨如下表，求W0=0mm時，各時段的徑流深。時間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土壤水分函數及其含義土水勢及