第2章_01_03-蒸发模式课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,章 流域产流,2.1,水量平衡方程,水量平衡原理是水文学的基本原理。水量平衡法是分析水文现象，建立水文要素之间定性或定量关系，了解其时空变化规律等的主要方法之一。,根据水量平衡原理，可列出水量平衡方程。对某一区域，有,I-O=,S,式中,I,、,O,给定时段内输入、输出该区域的总水量；,S,时段内区域蓄水量的变化量，可正可负。,大陆的水量平衡方程：,大陆多年平均水量平衡方程为：,海洋的水量平衡方程：,海洋的多年平均水量平衡方程为：,从上面分析看，则,全球多年平均水量平衡,方程为：,即,说明全球多年平均降水量与多年平均蒸发量相等。,例题：某水库,1993,年测得其入库年平均流量为,110m,3,/S,，出库年平均流量为,120 m,3,/S,，区间来水年平均流量为,20 m,3,/S,，总灌溉引水量为,10,8,m,3,，库区水面平均面积为,100km,2,测得年降水量为,1100mm,，年水面蒸发量为,1200mm,；,（,1,）写出水库的水量平衡方程式；,（,2,）当年水库的蓄水量是增加还是减少？试求出水库蓄量的变化量。,流域水量平衡方程,无雨期土壤含水量消耗,一次降水的产流量,W,t+1,=,W,t,E,t,P,R,E,= ,W,R,t,=,P,t,E,t,+,W,t,W,t+1,第,2,章 流域产流,流域从降雨开始流域从降雨开始，到流域出口断面流量过程的形成，是降雨形成径流的一个完整、不可分割的物理过程。但为了分析、计算方便，人为地将这个过程分为流域产流、流域汇流两个阶段。,流域产流,流域汇流,降雨,降雨径流过程,出流过程,流域产流是从降雨发生开始，到净雨出现的阶段。,流域汇流是从净雨出现开始，到流域出口断面流量过程形成的阶段。,一、产流计算的作用,1,、小流域洪水预报。,2,、区间降雨径流预报。,4,、水库防洪和兴利计算的需要。,3,、水文流域模型计算的需要。,第二节 产流机制分析,一、产流机制分析,产流机制指流域产流的物理过程。,1,、产流机制,runoff yield mechanism,为分析和计算的需要，将流域产流过程概化为蓄满产流、超渗产流两种最基本的产流模式。,2,、产流机制的分析,根据流域产流所表现出来的特点（结果）以及影响产流过程的因素（原因），分析一个具体流域所属的产流模式。,3,、产流机制分析的主要内容,影响产流过程的主要因素：气候、下垫面等。,气候,climate,下垫面,underlaying surface,降水、蒸发、气温、湿度、风速风向等。,地形、地质、土壤、植被等。,产流机制分析,三、气候、地理和下垫面特征分析,气候干燥时，蒸发量大、土壤易缺水，容易出现超渗产流。,土壤结构密实、植被差、地下水埋深大时，多出现超渗产流。,气候对产流影响较大。,下垫面对产流影响也较大。,雨强大时，容易出现超渗产流。,产流机制分析,二、流量过程线分析,不同流域的降水，经产汇流形成的流量过程线具有不同的特征。,两种典型的流量过程线,0,2,3,1,5,10,15,20,25,30,地面径流为主,Q,t,min,100,0,150,50,6,12,18,0,6,12,地面、地下径流兼有,Q,t,h,15,蓄满产流,超渗产流,多年平均降雨量,1000mm,0.4,1?,OR 1?,我国现有的水面蒸发观测仪器中，改进后的,E601,型蒸发器，其代表性、稳定性、规律性较好，所测得的蒸发量可近似代表天然水体水面的蒸发量。,实际计算中，水面蒸发折算系数的取值常按不同时段（月、年、冰期、汛期、非汛期等）来划分。,流域蒸发量的计算,流域蒸发量决定了无雨期流域蓄水量的消耗量，也影响降雨期的产流量。,流域蒸发量很难直接由观测资料确定，常通过数学模型计算获得。,三、流域蒸发量推求,流域蒸发量计算方法有两类：水量平衡法；模式计算法。,根据降水、径流、流域蓄水量变化等资料估算总蒸发量。,（一）水量平衡法,在资料充分而可靠的条件下，推求多年平均总蒸发量，精度较高。但随着计算时段的缩短，运用这种方法，要正确给定时段始末的流域蓄水量是有困难的。,根据土壤含水量的垂直分布，流域蒸发量的计算方法可根据情况选用一层、二层、三层模式。,（二）模式计算法,土壤蒸发过程,土壤蒸发随土壤含水率,的变化关系,E,/,EP,=,E,/,EP,= 1.0,E,/,EP,=,C,土壤含水量,是表示包气带土壤湿润程度的物理量，土壤保持水分的最大量称为,田间持水量,。田间持水量与凋萎含水量的差值称,流域蓄水容量,（,W,m,）。,土壤含水量与前期降雨有密切关系，可以用参数,前期影响雨量,（,P,a,）,来反映。,流域蓄水容量,(,WM,):,选取久旱无雨后一次降雨量较大且全流域产流的雨洪资料计算,一层蒸发模型,假定：流域蒸发量与土壤含水量成正比,【例】,某流域,WM,=100mm,，试用一层模型计算表中各天的 蒸发量。,日 期,P,EP,W,E,08-10,8.0,10.0,08-11,0.5,6.5,08-12,1.0,5.0,一层模型蒸发计算 （单位,:mm,）,0.8,9.2,0.6,9.1,0.5,E = EP W / WM,W,t+1,=,W,t,P,t,R,t,E,t,缺陷：未考虑土壤水分垂直分布的情况,一层蒸发模型的主要缺陷,当久旱期间降小雨时会使计算的蒸发量偏小。因为此时原土壤中含水量已很小，降小雨后，若由一层模型计算蒸发量,E,，则,E,很小。但实际上这部分雨水主要分布于土壤表层，很容易蒸发。,同时，若植被良好，则还有相当部分雨水停滞于植物截留。这种分布于表土和植物截留、填洼的水分，其蒸发接近于蒸发能力，不能和原土壤中的水分一并计算。,于是，有必要将,一层,计算模式改为,两层,计算模式。,基本假定：土壤含水容量,WM,分为上层WUM和下层WLM，上层按流域蒸发能力蒸发，下层蒸发量与下层土壤含水量成正比。蒸发先消耗上层土壤含水量再消耗下层，降雨先补充上层再补充下层。,两层蒸发模型,两层蒸发模型可以表述为：,上层蒸发：,EU =,EP,下层蒸发：,EL =,EP,WL/WLM,总蒸发：,E = EU + EL,两层蒸发模型,WU+P,EP,时,: EU =,EP, EL =,0;,WU+P,100,取,100,6.29,0.944,94.4,Pa,0.944100,94.4,6.30,0.944,89.1,Pa,0.94494.4,89.1,7.1,0.932,84.1,Pa,0.94489.1,84.1,7.2,20.2,0.932,78.4,Pa,0.93284.1,78.4,7.3,21.9,0.932,7.4,2.2,0.932,K,6,1,5.6/100=0.944,K,7,1,6.8/100=0.932,p,a,=0.932(20.2+78.4)=91.9,p,a,=0.932(21.9+91.9)=106.1100,取100,洪号,P,P,a,(W,0,）,R,750712,56,74,23,750901,49,89,23,760819,119,56,91,770502,78,96,65,771003,80,32,37,780624,65,57,30,790424,45,21,9,810823,36,87,18,820701,42,78,16,某流域降雨径流要素测验与计算结果,降雨径流关系图,根据流域内多次暴雨的雨量,P(扣除蒸发量）,，对应的径流量,R,，初始土壤含水量,P,a,，可点绘,以,P,a,为参数的,P,P,a,R,相关图,。,相关图的建立,降雨径流相关图,P,R,降雨径流关系图,P,P,a,R,相关图,P,a,P,(mm),R(mm),45,。,2),转折点：以上为,45,0,直线，以下为下凹的曲线。,相关图下部属流域部分产流情况，产流量随降雨量减少迅速降低，表现为一组向下凹的曲线。,3),P,a,直线段之间,水平间距相等。,1),曲线簇在,45,0,直线上方,(why?),；,P,a,越大，越靠近,45,0,直线。,特征：,R=P-E-(W,m,-P,a,),P,a,= 0 20 40 60 80,58,P,(mm),R,(mm),18,38,63,88,130,105,80,50,已知,Pa,= 58mm,降雨径流相关图的应用,P,50,30,25,25,R,18,38,63,88,P,50,80,105,130,R,18,20,25,25,45,。,降雨径流关系也可采用简化形式，以,P,e,+,P,a,为纵坐标，,R,为横坐标，点绘相关图。,简化的降雨径流相关图,已知,P,a,= 58mm,降雨径流经验相关法,二、相关图的讨论,建立降雨径流相关图时，为提高其精度，要注意观测资料的代表性。,资料的代表性反映在以下几个方面：,1,、洪水的量级。,2,、洪水发生的季节性。,3,、降雨类型。,4,、前期气候条件。,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,