《流域徑流形成過(guò)程》課件

流域徑流形成過(guò)程徑流是水文循環(huán)的重要組成部分，它是指降水到達(dá)地面后，經(jīng)過(guò)地表或地下流動(dòng)匯集而成的水流。徑流的形成是一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)程，涉及到降水、蒸發(fā)、滲透、地表徑流和地下徑流等多種因素。課程概要了解流域徑流形成過(guò)程的原理。掌握流域徑流的影響因素。分析流域徑流的時(shí)空變異性。流域的定義集水區(qū)由地形、地貌和水系所形成的，匯集降水并排泄到某一河段的區(qū)域，又稱**分水嶺**。水系指由河流及其支流組成的網(wǎng)絡(luò)，它是流域內(nèi)水體流動(dòng)和水文過(guò)程的關(guān)鍵要素。流域的特征集水區(qū)域流域是由地形限定的集水區(qū)域，通過(guò)河流系統(tǒng)匯集降水。水文聯(lián)系流域內(nèi)水文要素之間相互聯(lián)系，包括降水、蒸發(fā)、徑流和地下水。動(dòng)態(tài)平衡流域是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，受到自然和人為因素的影響，處于不斷變化的平衡狀態(tài)。流域的水文循環(huán)1降水水汽凝結(jié)形成降水2蒸發(fā)地表水蒸發(fā)3徑流地表水流入河流4滲透水滲入地下流域水文循環(huán)是降水、蒸發(fā)、徑流和滲透等過(guò)程相互作用的結(jié)果。水汽凝結(jié)形成降水，降水落到地面后，一部分蒸發(fā)回大氣，一部分滲入地下，一部分在地表流動(dòng)形成徑流，最終流入河流，匯入海洋。降水過(guò)程1大氣中的水汽水汽通過(guò)蒸發(fā)、蒸騰等過(guò)程進(jìn)入大氣。2云的形成水汽在上升過(guò)程中冷卻凝結(jié)形成云。3降水產(chǎn)生當(dāng)云中的水滴或冰晶增大到一定程度，就會(huì)降落到地面，形成降水。蒸發(fā)過(guò)程1水汽輸送水汽進(jìn)入大氣2水汽凝結(jié)水汽形成云3降水云層降雨地表徑流雨水降雨直接匯集到地表形成地表徑流。融雪積雪融化后，融水匯集到地表形成地表徑流。地下水地下水位較高時(shí)，可能溢出地表形成地表徑流。地下徑流土壤層水分沿著土壤孔隙向下滲透，形成土壤水分，部分會(huì)蒸發(fā)，部分會(huì)繼續(xù)向下滲透到更深層的土層。包氣帶位于地表以下，潛水面以上，土壤和巖石孔隙中充滿了空氣和水分，是地下徑流形成的重要區(qū)域。潛水面飽和帶的頂部，地下水位處于穩(wěn)定狀態(tài)，地下水流動(dòng)方向主要受地勢(shì)影響。入滲過(guò)程1雨水到達(dá)地面降雨開始，雨水滴落到土壤表面2土壤吸水土壤孔隙吸水，一部分水進(jìn)入土壤內(nèi)部3入滲速率下降土壤孔隙逐漸飽和，入滲速率降低4地表徑流形成土壤飽和，多余雨水在地表形成徑流地表徑流形成機(jī)理1Horton型徑流降雨量超過(guò)土壤入滲能力，導(dǎo)致地表積水形成徑流。2Dunne型徑流坡面上的土壤水飽和，導(dǎo)致水流沿坡面匯集形成徑流。Hortonian徑流過(guò)飽和土壤降雨強(qiáng)度大于土壤入滲能力，導(dǎo)致土壤表面積水。地表徑流積水形成地表徑流，流入河流或其他水體。Dunne型徑流坡面漫流坡面上的水流主要受地形影響，形成漫流。土壤飽和土壤完全飽和，導(dǎo)致地表徑流增加。地下水位地下水位上升至地表，形成漫流。地下徑流形成機(jī)理1毛細(xì)管水2重力水3地下水潛水徑流1地下水流動(dòng)潛水徑流是指在地下飽和帶中，水在重力作用下流動(dòng)的過(guò)程。2水文地質(zhì)條件潛水徑流的流動(dòng)方向和速度受地層巖性、結(jié)構(gòu)、水位等因素影響。3水質(zhì)潛水徑流的水質(zhì)通常較好，但也會(huì)受人類活動(dòng)的影響。中間流中間流部分降水入滲土壤后，在土壤表層和地下水位之間流動(dòng)，形成中間流。特征中間流具有顯著的時(shí)變性，受降雨量、土壤含水量和地下水位的影響。地表徑流與地下徑流的相互作用入滲地表徑流滲入地下，補(bǔ)充地下水儲(chǔ)量。泉地下水涌出地表，形成泉，補(bǔ)充地表徑流。地下水位變化地下水位波動(dòng)會(huì)影響地表徑流的補(bǔ)給和排泄。流域徑流模擬模型構(gòu)建根據(jù)流域的物理特征，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬徑流過(guò)程。參數(shù)校準(zhǔn)利用歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模型參數(shù)，確保模型能夠準(zhǔn)確地反映流域的實(shí)際情況。模型驗(yàn)證使用獨(dú)立的觀測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型的預(yù)測(cè)能力，確保模型的可靠性。情景模擬利用模型模擬不同條件下的徑流變化，預(yù)測(cè)未來(lái)徑流變化趨勢(shì)。徑流產(chǎn)生的影響因素地形因素坡度、河流長(zhǎng)度、地表覆蓋等地形特征會(huì)影響徑流匯集和速度。氣候因素降雨量、降雨強(qiáng)度、蒸發(fā)量、氣溫等氣候因素直接影響徑流量。植被因素植被覆蓋可以減少地表徑流，增加地下徑流，調(diào)節(jié)徑流過(guò)程。土壤因素土壤類型、滲透性、含水量等因素影響降水的入滲和徑流生成。地形因素海拔海拔影響降水量和蒸發(fā)量，從而影響徑流量。坡度坡度影響地表徑流速度和匯流時(shí)間。地形起伏地形起伏影響地表徑流路徑和匯流過(guò)程。氣候因素降水降水量直接影響徑流的形成。降水量越大，徑流量也越大。氣溫氣溫影響蒸發(fā)量，從而影響徑流量。氣溫越高，蒸發(fā)量越大，徑流量越小。風(fēng)速風(fēng)速影響蒸發(fā)量和降水量，進(jìn)而影響徑流量。植被因素植被覆蓋植被覆蓋度影響降雨入滲、地表徑流和蒸散發(fā)，從而影響徑流形成過(guò)程。植被類型不同植被類型對(duì)徑流形成的影響也不同，例如森林、草地和農(nóng)田。植被結(jié)構(gòu)植被的結(jié)構(gòu)，例如高度、密度和冠層覆蓋，也會(huì)影響徑流形成。土壤因素土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地是指土壤中沙粒、粉粒和粘粒的比例。不同質(zhì)地的土壤具有不同的持水能力和滲透性，從而影響徑流形成過(guò)程。土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)含量可以提高土壤的持水能力和滲透性，減緩地表徑流的形成速度。土壤結(jié)構(gòu)土壤結(jié)構(gòu)是指土壤顆粒的排列方式。良好的土壤結(jié)構(gòu)有利于水滲透，減少地表徑流的形成。人類活動(dòng)因素1城市化城市化導(dǎo)致土地利用變化，減少了自然植被，增加了不透水面積，從而改變了流域的水文過(guò)程。2農(nóng)業(yè)活動(dòng)農(nóng)業(yè)活動(dòng)，如灌溉和排水，會(huì)改變土壤水分狀況，影響降雨入滲和徑流產(chǎn)生。3水利工程水庫(kù)、水壩等水利工程會(huì)調(diào)節(jié)水流，改變徑流過(guò)程，對(duì)下游水文產(chǎn)生影響。徑流形成過(guò)程的時(shí)空變異性1流域尺度的影響流域面積、形狀和地形等因素影響徑流形成。2季節(jié)變化的影響降水量、氣溫、蒸發(fā)量等季節(jié)性變化影響徑流。3極端事件的影響暴雨、干旱等極端事件對(duì)徑流有顯著影響。4氣候變化的影響全球氣候變化導(dǎo)致降水格局和蒸發(fā)量改變，影響徑流。流域尺度的影響河流長(zhǎng)度河流長(zhǎng)度影響流域面積，進(jìn)而影響徑流形成過(guò)程。河流越長(zhǎng)，流域面積越大，水體滯留時(shí)間越長(zhǎng)，徑流過(guò)程越復(fù)雜。地形坡度地形坡度影響地表徑流速度，進(jìn)而影響徑流總量。坡度越大，徑流速度越快，徑流量越小。河網(wǎng)密度河網(wǎng)密度影響徑流匯集速度，進(jìn)而影響洪峰流量。河網(wǎng)密度越高，徑流匯集速度越快，洪峰流量越大。季節(jié)變化的影響降水量降水量在不同季節(jié)的變化會(huì)導(dǎo)致徑流的季節(jié)性變化。例如，在雨季，降水量增加，導(dǎo)致徑流量增大；而在旱季，降水量減少，徑流量也隨之減少。蒸發(fā)量蒸發(fā)量在不同季節(jié)的變化也會(huì)影響徑流。夏季氣溫高，蒸發(fā)量大，導(dǎo)致徑流量減少；冬季氣溫低，蒸發(fā)量小，徑流量相對(duì)增加。溫度溫度變化會(huì)影響土壤的入滲率和地下徑流的形成。夏季氣溫高，土壤的入滲率降低，導(dǎo)致地表徑流增加；冬季氣溫低，土壤的入滲率提高，導(dǎo)致地下徑流增加。極端事件的影響1洪水極端降雨會(huì)導(dǎo)致洪水，沖刷土壤，破壞植被，改變地貌。2干旱持續(xù)干旱會(huì)減少地表徑流，降低地下水位，影響生態(tài)系統(tǒng)。3風(fēng)暴強(qiáng)風(fēng)暴可以改變地表形態(tài)，造成土壤侵蝕，影響徑流匯集過(guò)程。氣候變化的影響降水量變化氣候變化導(dǎo)致降水量變化，極端降水事件增多，影響徑流形成。蒸發(fā)量增加氣溫升高導(dǎo)致蒸發(fā)