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1、第三章 陆地表面水的组成与运动第一节 陆地表面水的组成与结构第一节 陆地表面水的组成与结构 河流：主要受重力作用，水循环的活力最强 ；主干子系统、传递支系统 冰川：主要受热力作用，活力最弱 湖泊与沼泽：兼受热力和重力作用，但重力作用大大削弱，水循环的活力较弱 123第二节 流域产流与汇流一、流域产流理论 超渗地面径流 壤中径流 地下径流 饱和地面径流第二节 流域产流与汇流一、流域产流理论 （一）产流机制 超渗地面径流的产流机制第二节 流域产流与汇流一、流域产流理论 （一）产流机制 超渗地面径流的产流机制产流界面是地面；必要条件是要有供水源；充分条件是降雨强度大于下渗能力。第二节 流域产流与汇流
2、一、流域产流理论 壤中径流的产流机制第二节 流域产流与汇流一、流域产流理论 壤中径流的产流机制要有比上层下渗能力小的界面；必要条件是要有供水、即上层有下渗水；充分条件是供水强度要大于下渗强度；产生临时饱和带，还要具有产生侧向流动的动力条件。第二节 流域产流与汇流一、流域产流理论 地下径流的产流机制 对于均质土壤：对于非均质土壤： 其产流条件基本与壤中径流相同，只是其界面为包气带的下界面。第二节 流域产流与汇流一、流域产流理论 饱和地面径流的产流机制 供水、界面供水强度大于下渗强度及形成饱和积水带。产流机制共同规律：首要条件是要有供水，对地面径流是降水，对其他径流则是由上而下的下渗水流。要有足够
3、的大于下渗率的供水强度。对超渗地面径流，则降雨强度大于上层土壤下渗率；饱和地面径流降雨强度大于下层土壤下渗率；壤中径流，则上层土壤下渗率大于下层土壤的下渗率；对地下径流，则要稳定下渗率大于地下水的下渗率。对壤中流和地下径流，则还需要在界面上产生临时饱和带；对饱和地面径流，还必须达到表层全层饱和，才具备产流的充分条件不管哪种产流，都要有侧向运行的动力都是发生在包气带的某些界面上。（二）流域产流方式 超渗产流方式 主要发生在地下水埋藏深、包气带厚度大、土壤透水性差、植被也较差的丘陵区或干旱地区。 饱和产流方式一为包含饱和地面径流、壤中径流及地下径流三种产流机制的类型二为包含饱和地面径流与壤中径流两
4、种产流机制的类型三为包含饱和地面径流与地下径流两种产流机制的类型（二）流域产流方式（二）流域产流方式超渗产流与饱和产流的区别：前者决定于降雨强度，而与降雨量大小关系不大，后者决定于降雨量的大小，与降雨强度无关；湿润地区以饱和产流为主，干旱地区以超渗产流为主。（二）流域产流方式 超渗与饱和产流交替型方式 这种方式主要发生在包气带厚度约2-4米左右，土壤透水性中等，年内及多年降水量很不均匀，且地下水位变幅较大的地区。（二）流域产流方式 超渗与饱和产流交替型方式（二）流域产流方式 超渗与饱和产流交替型方式（二）流域产流方式 我国一些地区的产流方式淮河以南，雨量比较丰沛的湿润地区，大体上以饱和地面产流
5、类型为主。西北地区，气候干燥，土层厚，地下水埋藏较深，多具有超渗地面产流型的特征。华北、东北的西南部，一般均以超渗地面产流居多。滨海平原，地下水埋深浅，以及由于年内降水分配不均等，多出现超渗与饱和产流交替型。淮北地区由于包气带较厚，年内和多年降水分布不均，也呈超渗、饱和产流交替型。河流水系流域(集水区)子流域流域出口点 流域定义某一实际DEM上的流域划分结果：流域地形分割实例第 三 级 Horton分级方案 Strahler分级方案第 二 级 第 一 级流域沟谷级别2点分析提取给定点的上游汇水区域。1面分析将整个区域分割成一系列子流域。流域分析方法某一实际DEM上的流域划分结果：流域地形分割实
6、例二、流域汇流分析（一）流域汇流过程与汇流时间二、流域汇流分析（一）流域汇流过程与汇流时间二、流域汇流分析（一）流域汇流过程与汇流时间最大汇流时间流域滞时流域平均汇流时间某一实际DEM上的流域划分结果：流域地形分割实例二、流域汇流分析（一）流域汇流过程与汇流时间最大汇流时间流域滞时流域平均汇流时间二、流域汇流分析（二）流域汇流系统分析水力条件流域形状（二）流域汇流的影响因素流域地形坡度降水特征1234（二）流域汇流的影响因素降水特征1（二）流域汇流的影响因素2222径流量t径流量t径流量t下渗曲线法（一）流域产汇流计算方法三、流域产、汇流计算与模型简介（一）流域产汇流计算方法径流系数法降雨径流
7、关系法（一）流域产汇流计算方法等流时线法（一）流域产汇流计算方法等流时线法单位线法单位线法（二）流域产汇流模型简介 第三节 河流的水情一、水情要素二、年径流量的有关概念三、正常年径流量的计算四、径流的年际变化五、径流的年内变化六、洪水和枯水 第三节 河流的水情 水位：指水体的自由水面高出某一基面以上的高程。 流速：指河流中水质点在单位时间内移动的距离。 流量：指单位时间内流经某一过水断面的水量。 123 一、水情要素 第三节 河流的水情 一、水情要素-水位 绝对基面 测站基面 第三节 河流的水情 一、水情要素-水位 第三节 河流的水情 一、水情要素-流速 第三节 河流的水情 一、水情要素-流速
8、 第三节 河流的水情 一、水情要素-流速 谢才公式 第三节 河流的水情 一、水情要素-流量 第三节 河流的水情 一、水情要素 第三节 河流的水情 多年平均径流量 正常年径流量 年平均流量、年径流总量、年径流深、径流模数 （径流量的表示） 123 二、年径流的有关概念 第三节 河流的水情 二、年径流的有关概念 第三节 河流的水情 二、年径流的有关概念 第三节 河流的水情 二、年径流的有关概念第三节 河流的水情三、正常年径流量的计算资料充分时正常年径流量的推求资料不足时正常年径流量的推求缺乏实测径流资料时正常年径流量的推求等值线图法水文比拟法第三节 河流的水情四、径流的年际变化年径流量年际变化幅度
9、年径流量的变差系数年径流量流域面积补给来源年径流量的年际极值比四、径流的年际变化年径流量的多年变化过程北方河流枯水年出现的机会多于南方河流丰水年、枯水年往往连续出现，而且丰水年组与枯水年组循环交替变化南方河流丰枯水循环交替的周期短，变化幅度小；北方河流丰枯水循环交替的周期长、变化幅度大。各大河流丰枯水段往往是不相遇的，而且还出现南北河流丰枯水期相反的情况。第三节 河流的水情五、径流的年内变化径流的季节分配冬季枯水春季径流增多夏季洪水秋季平水第三节 河流的水情五、径流的年内变化径流年内变化的特征值径流年内分配不均匀系数Cvy完全年调节系数Cr第三节 河流的水情六、洪水与枯水洪水洪水的概念洪水的影
10、响因素天气因素流域的下垫面因素流域面积大小、形状、土壤性质及植被第三节 河流的水情六、洪水与枯水洪水洪水的概念洪水的影响因素洪峰流量的推求第三节 河流的水情六、洪水与枯水第三节 河流的水情六、洪水与枯水枯水影响枯水径流的因素流域蓄水量的影响因素 前期降水量、流域地质、土壤性质、湖沼率、植被覆盖率河流的大小及发育程度因素第三节 河流的水情六、洪水与枯水第三节 河流的水情枯水径流的消退规律第三节 河流的水情枯水径流的消退规律第三节 河流的水情枯水径流的消退规律 第三节 河流的水情一、水情要素二、年径流量的有关概念三、正常年径流量的计算四、径流的年际变化五、径流的年内变化六、洪水和枯水 第四节 河水
11、的运动一、河水的运动状态二、河水的纵向运动三、河水的环流运动四、河流的泥沙运动一、河水的运动状态层流与紊流 层流 紊流运动方向一致，流速均匀天然河道的水流一般均呈紊流状态，紊流具有扩散性一、河水的运动状态二、河水的纵向运动洪水波的概念洪水波的推移与变形洪水波的运动速度ABC二、河水的纵向运动洪水波的概念A二、河水的纵向运动洪水波的推移与变形1.洪水波的推移运动二、河水的纵向运动B2.洪水波的展开与扭曲变形二、河水的纵向运动2.洪水波的展开与扭曲变形二、河水的纵向运动洪水波的概念洪水波的推移与变形洪水波的运动速度ABC最大流速最大比降最大流量最高水位二、河水的纵向运动洪水波的运动速度C三、河水的
12、环流运动 作用力：重力、惯性离心力、地转偏向力 形态：螺旋状、旋涡状 次生流、副流 流水横向输沙的主要动力、形成河槽形状多样化的主要原因三、河水的环流运动 环流类型纵轴环流横轴环流斜轴环流竖轴环流三、河水的环流运动纵轴环流三、河水的环流运动横轴环流三、河水的环流运动横轴环流斜轴环流三、河水的环流运动竖轴环流 环流结构对泥沙运动的影响具有水平轴的环流，底层水流方向往往与水面倾斜方向一致，表层水流的方向则相反。纵轴环流在临近河底处，螺旋流的旋度较大，在水面旋度较小。在螺旋流中，泥沙除沿着与旋转轴垂直的方向运动外，还沿着与旋转轴平行的方向运动。相对封闭的竖轴环流或横轴环流能造成冲刷，也可导致淤积。紊
13、流结构直接影响水流挟运泥沙的能力，环流结构主要决定泥沙冲淤动向。 环流结构对泥沙运动的影响具有水平轴的环流，底层水流方向往往与水面倾斜方向一致，表层水流的方向则相反。纵轴环流在临近河底处，螺旋流的旋度较大，在水面旋度较小。在螺旋流中，泥沙除沿着与旋转轴垂直的方向运动外，还沿着与旋转轴平行的方向运动。相对封闭的竖轴环流或横轴环流能造成冲刷，也可导致淤积。紊流结构直接影响水流挟运泥沙的能力，环流结构主要决定泥沙冲淤动向。 环流结构对泥沙运动的影响具有水平轴的环流，底层水流方向往往与水面倾斜方向一致，表层水流的方向则相反。纵轴环流在临近河底处，螺旋流的旋度较大，在水面旋度较小。在螺旋流中，泥沙除沿着
14、与旋转轴垂直的方向运动外，还沿着与旋转轴平行的方向运动。相对封闭的竖轴环流或横轴环流能造成冲刷，也可导致淤积。紊流结构直接影响水流挟运泥沙的能力，环流结构主要决定泥沙冲淤动向。 环流结构对泥沙运动的影响具有水平轴的环流，底层水流方向往往与水面倾斜方向一致，表层水流的方向则相反。纵轴环流在临近河底处，螺旋流的旋度较大，在水面旋度较小。在螺旋流中，泥沙除沿着与旋转轴垂直的方向运动外，还沿着与旋转轴平行的方向运动。相对封闭的竖轴环流或横轴环流能造成冲刷，也可导致淤积。紊流结构直接影响水流挟运泥沙的能力，环流结构主要决定泥沙冲淤动向。三、河水的环流运动竖轴环流 环流结构对泥沙运动的影响具有水平轴的环流
15、，底层水流方向往往与水面倾斜方向一致，表层水流的方向则相反。纵轴环流在临近河底处，螺旋流的旋度较大，在水面旋度较小。在螺旋流中，泥沙除沿着与旋转轴垂直的方向运动外，还沿着与旋转轴平行的方向运动。相对封闭的竖轴环流或横轴环流能造成冲刷，也可导致淤积。紊流结构直接影响水流挟运泥沙的能力，环流结构主要决定泥沙冲淤动向。四、河流的泥沙运动含沙量、侵蚀模数四、河流的泥沙运动含沙量、侵蚀模数四、河流的泥沙运动含沙量、侵蚀模数（一）泥沙的水力特性 沉降速度概念：当阻力与重力相等，泥沙以均匀速度下沉，这时泥沙的运动速度。 沉降速度是反映泥沙水力特性的一个十分重要的指标。 根据泥沙在水中的运动状态，可将其分为推
16、移质和悬移质两类。（二）推移质运动 单颗泥沙的推移运动泥沙的起动条件起动流速止动流速扬动流速（二）推移质运动 群体泥沙的推移运动 推移质输沙率（二）推移质运动 群体泥沙的推移运动（二）推移质运动 群体泥沙的推移运动 推移质输沙率（三）悬移质运动 悬移质的分布与变化 水流挟沙能力 河流总输沙量（三）悬移质运动 悬移质的分布与变化（三）悬移质运动 悬移质的分布与变化 水流挟沙能力 河流总输沙量（四）高含沙水流的群体泥沙运动 悬移运动 浆河现象 揭河底现象第五节、冰川运动与补给一、冰川的类型 按冰川形态和运动特征 大陆冰盖 山岳冰川 按冰川发育的水热条件和物理性质 大陆型 海洋型第五节、冰川运动与补
17、给一、冰川的类型 按冰川形态和运动特征 大陆冰盖 山岳冰川 按冰川发育的水热条件和物理性质 大陆型 海洋型第五节、冰川运动与补给一、冰川的类型 按冰川形态和运动特征 大陆冰盖 山岳冰川 按冰川发育的水热条件和物理性质 大陆型 海洋型第五节、冰川运动与补给一、冰川的类型 按冰川形态和运动特征 大陆冰盖 山岳冰川 按冰川发育的水热条件和物理性质 大陆型 海洋型第五节、冰川运动与补给一、冰川的类型 按冰川形态和运动特征 大陆冰盖 山岳冰川 按冰川发育的水热条件和物理性质 大陆型 海洋型第五节、冰川运动与补给一、冰川的类型 按冰川形态和运动特征 大陆冰盖 山岳冰川 按冰川发育的水热条件和物理性质 大陆
18、型 海洋型第五节、冰川运动与补给一、冰川的类型 按冰川形态和运动特征 大陆冰盖 山岳冰川 按冰川发育的水热条件和物理性质 大陆型 海洋型第五节、冰川运动与补给一、冰川的类型 按冰川形态和运动特征 大陆冰盖 山岳冰川 按冰川发育的水热条件和物理性质 大陆型 海洋型第五节、冰川运动与补给一、冰川的类型 按冰川形态和运动特征 大陆冰盖 山岳冰川 按冰川发育的水热条件和物理性质 大陆型 海洋型二、冰川的物质平衡与运动 冰川的物质平衡 冰川的积累与消融冷季补给型暖季补给型 冰川物质平衡 冰川的前进与后退 冰川物质平衡二、冰川的物质平衡与运动 冰川的运动 冰川的规模对运动速度影响很大 海洋型冰川运动速度大
19、于大陆型冰川 冰川运动速度沿程变化 冰川运动速度季节变化二、冰川的物质平衡与运动 冰川的前进与后退 冰川融水径流特征 冰川融水径流具有日变化特征 不同类型的冰川融水径流年内变化的特征不同冰川径流的年际变化一般较小 冰川融水对河流的补给调节作用三、冰川积雪融水对河流的补给作用冰川融水径流特征冰川融水径流特征 冰川融水径流特征 冰川融水径流具有日变化特征 不同类型的冰川融水径流年内变化的特征不同冰川径流的年际变化一般较小 冰川融水对河流的补给调节作用三、冰川积雪融水对河流的补给作用四、冰川与大气、海洋的相变转换 冰川对大气的影响 冰盖形成冷高压 第二降水带 冰川风 冰川与海洋的相变转换四、冰川与大
20、气、海洋的相变转换 冰川对大气的影响 冰川与海洋的相变转换第六节、湖水的运动与调蓄一、湖泊概述 湖泊的类型 特征库容与特征水位第六节、湖水的运动与调蓄 构造湖第六节、湖水的运动与调蓄 火山湖第六节、湖水的运动与调蓄 火山湖第六节、湖水的运动与调蓄 火山湖第六节、湖水的运动与调蓄 火山湖 堰塞湖 堰塞湖第六节、湖水的运动与调蓄 火山湖第六节、湖水的运动与调蓄 火山湖第六节、湖水的运动与调蓄 火山湖第六节、湖水的运动与调蓄 火山湖第六节、湖水的运动与调蓄 火山湖 河成湖 风成湖 冰成湖 溶蚀湖第六节、湖水的运动与调蓄 特征库容与特征水位 死库容与死水位 兴利库容与正常高水位 防洪库容与设计洪水位
21、校核洪水位和汛前限制水位第六节、湖水的运动与调蓄 特征库容与特征水位 死库容与死水位 兴利库容与正常高水位 防洪库容与设计洪水位 校核洪水位和汛前限制水位第六节、湖水的运动与调蓄 水库的类型 湖泊型水库 河川型水库第六节、湖水的运动与调蓄二、 湖泊、水库水的运动 湖泊波漾 湖泊增减水 水库异重流 湖泊波漾二、 湖泊、水库水的运动 湖泊增减水二、 湖泊、水库水的运动 湖泊增减水第六节、湖水的运动与调蓄三、 湖泊、水库水量平衡与调节作用 湖泊水库的水量平衡我国主要湖泊的水量平衡湖泊的换水周期及其意义水库的水量平衡（库岸调节） 湖泊水库的调蓄作用第六节、湖水的运动与调蓄 我国主要湖泊的水量平衡 从湖
22、水补给看 从湖水的消耗看 从湖水补给量地区分布看 我国湖泊补给水量年际变化较大第六节、湖水的运动与调蓄第六节、湖水的运动与调蓄第六节、湖水的运动与调蓄第六节、湖水的运动与调蓄第六节、湖水的运动与调蓄 湖泊的换水周期第六节、湖水的运动与调蓄 水库的水量平衡第六节、湖水的运动与调蓄 水库的调节作用 日调节 年调节完全年调节不完全年调节 多年调节 库容系数 利用系数日调节年调节四、 湖泊的演化 湖盆的演化湖岸的变形湖底的沉积 湖水的演化 湖中生物的演化五、 沼泽 沼泽的形成 沼泽水文特征五、 沼泽 沼泽的形成水体沼泽化湖泊沼泽化河流沼泽化海滨沼泽化陆地沼泽化森林沼泽化草甸沼泽化五、 沼泽 沼泽的形成
23、 沼泽水文特征第七节、径流向海汇聚效应 径流补给对近岸海区的冲淡效应 陆地元素不断向大海迁移 泥沙向海输入陆地不断延伸 径流补给对近岸海区的冲淡效应 泥沙向海输入陆地不断延伸 陆地元素不断向大海迁移 径流补给对近岸海区的冲淡效应 泥沙向海输入陆地不断延伸 陆地元素不断向大海迁移 径流补给对近岸海区的冲淡效应 泥沙向海输入陆地不断延伸 陆地元素不断向大海迁移 径流补给对近岸海区的冲淡效应 泥沙向海输入陆地不断延伸 陆地元素不断向大海迁移Click to edit title style Description of the contentsText in hereThemeGallery is
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