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径流形成

更新时间:2023-02-02 15:54:02作者:百科

径流形成

在流域中从降水到水流汇集于流域出口断面的整个物理过程。它由降水、流域蓄渗、坡地汇流和河网汇流等环节组成。

降水

是大气向流域空间的供水过程。它为径流形成提供主要水源,是流域生成径流的必要条件。降水不仅有雨、雪等形态上的不同,而且时间和空间分布也不均匀。降水的这些特点使径流形成极为复杂。

流域蓄渗

指雨水耗于植物截留、下渗和填洼等综合过程。降雨被植物茎叶拦截的现象称截留。水分从地面渗入土壤的过程称下渗。水分停蓄在地面洼陷处称填洼。降水之初,除降落在河槽水面和不透水面积上的一小部分雨水直接形成径流外,大部分并不立即产生径流,而是被植物截留、渗入土壤和充填地面洼地。在一般流域上,在一次降雨径流形成过程中的植物截留量、填洼量比较稳定,不是支配径流形成的重要因素。而下渗量则起着主导作用。当降雨强度小于下渗能力时,降落在透水面上的雨水将全部渗入土壤;大于下渗能力时,雨水除按下渗能力入渗外,超出下渗能力的部分便形成地面径流,通常称它为超渗雨或净雨(有效雨量)。下渗的雨水,一部分滞蓄在土壤中,随后经土壤蒸发和植物散发而损耗;一部分继续向下运行,遇到相对不透水层时,形成表层流;如果此时土壤饱和层接近地面,则可产生饱和坡面流。当下渗水流到达地下水面后,则形成地下径流。因此,蓄渗过程与各种径流成分的生成有密切的关系。

坡地汇流

指水流沿坡地向河网的流动和汇集过程,它包括坡面汇流、表层汇流和地下汇流。坡面汇流首先在降雨满足了蓄渗的那部分面积上开始,然后,产生汇流现象的面积逐渐扩大。坡面汇流的流动形式往往是许多时分时合的沟流。当雨强较大时,也可呈现为片流。在流动过程中,坡地汇流一面继续接受降雨补给,一面又继续下渗,直到降雨终止后,地面滞蓄消尽(见地面滞留)坡面汇流即停止。表层汇流和地下汇流是水流在有孔介质中在重力作用下的流动。它们的汇流速度比坡面汇流低,其中地下汇流最慢,在降雨终止后它们并不立即停止,而要延续很长一段时间。在径流形成过程中,坡地汇流实质上是在蓄渗过程中产生的各种径流成分,在坡地范围内,在时间上的第一次再分配。通常把三种径流成分加入河网的过程叫总入流。

河网汇流

指水流沿河网中各级河槽向出口断面的汇集过程。水流注入河槽在重力作用下,向河流下游流动,在运行中不断接纳各级支流的来水和旁侧入流的补给,使水量不断增加,最终在出口断面形成流量变化过程。当一次降雨形成的水流全部流出流域出口断面时,一次径流形成过程即告结束。河网汇流是三种径流成分在时间上的第二次再分配。

径流形成过程实质上是降水在不同下垫面、不同介质中、沿不同方向的运行过程。流动方向大体上分垂向与侧向两类。在天然条件下,由于下垫面的复杂性和各种动态因素的随机特性,水分的垂向和侧向运行相互交错,难以截然分开,但某一阶段以一种运行机制为主。在中国习惯上把上述径流形成的全过程,概化为产流过程和汇流过程两个阶段。水分的垂向运行基本上反映了产流过程的主导机制,而侧向运行则大体上反映了汇流过程的基本机制。前者是后者的必要准备,而后者又是前者的继续和发展。

在径流形成过程中,由于降水、蒸发以及土壤含水量存在时间和空间上分布的不均匀性,从而使产流和汇流在流域中的发展也具有不均匀性和不同步性。

研究途径

基本上分为径流实验研究和数学物理途径两类。径流实验研究是在野外建立实验流域或径流实验场,在室内建立实验模型,对现象或径流影响要素进行观测、分析,找出其变化规律和相互关系。已建立的这种实验场所有:中国浙江省姜湾径流实验站、安徽省城西径流实验站和四川省峨眉径流实验站,美国的科威塔实验站和苏联的瓦尔代实验站等。数学物理途径是运用数学物理方法,对水文现象如土壤水运动、下渗、坡面水流、洪水波运行等进行理论描述和数学表达,但是这类途径也必须以实际观测资料为基础,60年代以来,概念性水文模型已被广泛应用于径流过程(见流域水文数学模型)的研究。

参考书目
  1. Ven Te Chow,Handboo噚 of Applied Hydrology,McGraw-Hill,New York,1964.
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