扬大水文学原理Ch5章.ppt

（3）菲利浦公式（半经验公式） 影响因素总的可归纳为供水和下渗能力两个方面。 下渗能力方面 （1）土壤的机械物理性质，水分物理性质； （2）下垫面条件、地形地貌； （3）人类活动。 供水方面 (1) 降水性质。 三、天然条件下的下渗 三、天然条件下的下渗 （一）等雨强时的下渗 可分三种情况： (1) i >fp0，则整个下渗过程均按下渗能力下渗； (2) i <fc，则整个下渗过程均按雨强下渗； fp t F R fp t F fp t tp i 关键：什么时候开始按fp下渗？这关系到降雨产流时间。 (3) fc<i < fp0 ，则先按雨强下渗，后按下渗能力下渗。 是tp 时刻吗？回答是“否” fp F 注意：只有按fp下渗时累积下渗量F与t才有以上关系，不按fp下渗，就不能按此线由t查F。 注意：不论什么情况累积下渗量F与fp都有以上关系，只要已知F ，就能按此线查出fp 。 当tp′时刻才产流， tp′=面积ABCD/i。 A B C D E t fp tp i tp′ fp F F i 若 fp～ F已知，则直接查fp= i 时的F，产流时刻= F / i 。 按fp下渗， fp从fp0降到i 的累积下渗量F=面积ABCD，即要F达到面积ABCD，i才正好等于fp。 可实际因为按i下渗。(0,tp)累积下渗量F=面积EBCD，故tp时刻不产流。 fp i t F R 例 题 Page ? * （二）变雨强时的下渗 （二）变雨强时的下渗 fp F i1 i2 i3 i4 i5 i6 i t 假设t=0时，F=0，且?t=1，则： Page ? * （三）坡度对下渗的影响 （四）其他相关因素 土壤颗粒粗细、初始含水率、孔隙；空气含量；水质；土壤中的化学、生物作用；地面覆盖物及耕作；温度作用； Page ? * 当降雨或供水结束后，除部分地面滞蓄的水分在短时间内供给下渗和蒸发外，土壤表面的下渗现象基本消失。 但是沿土壤剖面的水分下渗运动并未结束，水分继续运行的结果是使得水分沿垂向的分布发生变化，这种变化称为水分的再分布。 四、土壤水分的再分布 总土水势 非饱和土壤中，总土水势=基模势+重力势 在饱和土壤中，总土水势=压力势+重力势 a.静态平衡下土水系统各种势的分布 例题1： A B C 静态平衡表明土柱内各点总势相等。 取0-0基准面： A点: ?PA=H ?gA=0 ?mA=0 ?A=H B点: ?PB= 0 ?gB=H ?B=H ?mB=0 C点: ?PC= 0 ?gC=H+h ?C=H ?mC=-h 考虑取1-1为基准面时各点的势。 0 0 h H 1 1 P-压力势； g-重力势； m-基质势 Page ? * a.静态平衡下土水系统各种势的分布 例题3：求以下处于静态平衡状态的土柱中各点势的分布 C B A Z ?g ?m 45° ?g(Z)=Z ?m(Z)= -Z ?(Z)= 0 分析：静态平衡表明土柱内各点总势相等。因A点总势为0，故土柱内总势处处为0。 基准面 a.静态平衡下土水系统各种势的分布 （三）土壤水分特性曲线 反映土壤水吸力（即基模势的负值，通常记为?m或?)与土壤含水率(?)间关系的曲线。 同种土样，在同一湿化（或干化）过程中： ?越大，分子力与毛管力越小， |?m|或|?|越小， ?m或?越大。 ?越小，分子力与毛管力越大， |?m|或|?|越大， ?m或?越小。 粘土 壤土 砂土 ? ?m （四）土壤水力特性的滞后现象 所谓滞后作用是指某个物理量y随另一因素x而变化，如果x增大或减小，y与x的关系是不可逆的（不重合）。而土壤水的基模势ψ与土壤含水率θ之间的关系就有滞后现象。 这一关系可由两条途径求得： 1、干化过程（θ减小）：使用最初饱和的样土，不断降低含水量，使之逐渐干燥，在这个过程中，逐次测定含水量和毛管吸力。 2、湿化过程（θ增加）：对开始干燥的样土，不断增加其含水量，从而测定ψ与θ的关系。 湿化 干化 滞后现象： 干化与湿化曲线不重合的现象 研究意义？ Page ? * 六、土壤水运动的基本方程 建立在以下基础上： （a）土壤水分运动基本规律 （b）质量守恒原理 饱和土壤 非饱和土壤 饱和土壤水流运动基本方程 非饱和土壤水流运动基本方程 （一）土壤水分运动基本规律 1、饱和土壤水流运动方程 饱和状态下，