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径流

径流是指降雨及冰雪融水或者在浇地的时候在重力作用下沿地表或地下流动的水流。径流有不同的类型,按水流来源可有降雨径流融水径流以及浇水径流;按流动方式可分地表径流地下径流,地表径流又分坡面流和河槽流。此外,还有水流中含有固体物质(泥沙)形成的固体径流,水流中含有化学溶解物质构成的离子径流(见化学径流)等。

流域产流是径流形成的第一环节。同传统的概念相比,产流不只是一个产水的静态概念,而是一个具有时空变化的动态概念。包括产流面积在不同时刻的空间发展及产流强度随降雨过程的时程变化。同时,产流又不只是一个水量的概念,而是一个包括产水、产沙和溶质输移的多相流的形成过程.此外,产流主要发生在流域坡面上,对不同大小的流域而言,坡面面积所占的比重不同,坡面上各种影响产流的因素、包括植被、土壤、坡度、土地利用状况及坡面面积和位置等在不同大小的流域表现不同。

流域降水,由地面与地下汇入河网,流出流域出口断面的水流,称为径流。液态降水形成降雨径流固态降水则形 成冰雪融水径流。由降水到达地面时起,到水流流经出口断面的整个物理过程,称为径流形成过程。降水的形式不同,径流的形成过程也各异。我国的河流以降雨径流为主,冰雪融水径流只是在西部高山及高纬地区河流的局部地段发生。根据形成过程及径流途径不同,河川径流又可由地面径流、地下径流壤中流(表层流)三种径流组成。

径流是大气降水形成的,并通过流域内不同路径进入河流、湖泊或海洋的水流。习惯上也表示一定时段内通过河流某一断面的水量,即径流量。按降水形态分为降雨径流融雪径流。按形成及流经路径分为生成于地面、沿地面流动的地面径流;在土壤中形成并沿土壤表层相对不透水层界面流动的表层流,也称壤中流;形成地下水后从水头高处向水头低处流动的地下水流。广义上,径流还包括固体径流化学径流。径流是引起河流、湖泊、地下水等水体水情变化的直接因素。其形成过程是一个从降水到水流汇集于流域出口断面的整个过程。降雨径流的形成过程包括降雨、截留、下渗、填洼流域蒸散发、坡地汇流和河槽汇流等。融雪径流的形成需要有一定的热量,使雪转化为液体。在融雪期间发生降雨,就会形成雨雪混合径流。影响径流的因素有降水、气温、地形、地质土壤植被人类活动等。

按水流来源有降雨径流融水径流;按流动方式可分地表径流和地下径流,地表径流又分坡面流和河槽流;此外,还有水流中含有固体物质(泥沙)形成的固体径流,水流中含有化学溶解物质构成的离子径流等。

降水径流形成的首要环节。降在河槽水面上的雨水可以直接形成径流。流域中的降雨如遇植被,要被截留一部分。降在流域地面上的雨水渗入土壤,当降雨强度超过土壤渗入强度时产生地表积水,并填蓄于大小坑洼,蓄于坑洼中的水渗入土壤或被蒸发。坑洼填满后即形成从高处向低处流动的坡面流坡面流里许多大小不等、时分时合的细流(沟流)向坡脚流动,当降雨强度很大和坡面平整的条件下,可成片状流动。从坡面流开始至流入河槽的过程称为漫流过程。河槽汇集沿岸坡地的水流,使之纵向流动至控制断面的过程为河槽集流过程。自降雨开始至形成坡面流和河槽集流的过程中,渗入土壤中的水使土壤含水量增加并产生自由重力水,在遇到渗透率相对较小的土壤层或不透水的母岩时,便在此界面上蓄积并沿界面坡向流动,形成地下径流(表层流和深层地下流),最后汇入河槽或湖、海之中。在河槽中的水流称河槽流,通过流量过程线分割可以分出地表径流和地下径流

形成过程

降雨到达地面至水流汇集、流经流域出口断面的整个过程,称为径流形成过程

径流的形成是一个极为复杂的过程,为了在概念上有一定的认识,可把它概化为两个阶段,即产流阶段和汇流阶段

降雨满足了植物截留、洼地蓄水和表层土壤储存后,后续降雨强度又超过下渗强度,其超过下渗强度的雨量,降到地面以后,开始沿地表坡面流动,称为坡面漫流,是产流的开始。如果雨量继续增大,漫流的范围也就增大,形成全面漫流,这种超渗雨沿坡面流动注入河槽,称为坡面径流。地面漫流的过程,即为产流阶段。

降雨产生的径流,汇集到附近河网后,又从上游流向下游,最后全部流经流域出口断面,叫做河网汇流,这种河网汇流过程,即为汇流阶段。

径流是流域中气候和下垫面各种自然地理因素综合作用的产物。径流的分布特性首先取决于气候条件。在同一气候区,山区流域径流量一般大于平原地质土壤条件不同,流域的渗水性不同,渗水性强的流域产生的径流量少,反之则多。受高程的影响,径流有垂直差异的特点。流域面积的尺度决定着径流量的大小,植被湖泊沼泽则有调节径流的功能。径流的时空变化特性还深受人类活动的影响:砍伐森林会使水土流失加剧,洪峰径流剧增;水库等蓄水工程的兴建,会增加流域的持水能力,调节径流;工业、农田的大量用水会减少河川径流量;跨流域引水能减少被引水流域的径流量,增加引入流域的径流量等。 径流是地球表面水循环过程中的重要环节,它的化学物理特性对地理环境和生态系统有重要的作用。

它是影响河川径流最基本和最重要的因素。气候要素中的降水和蒸发直接影响河川径流的形成和变化。降水方面,降水形式、总量、强度、过程以及在空间上的分布,都会影响河川径流的变化。例如,降水量越大,河川径流就越大;降水强度越大,短时间内形成洪水的可能性就越大。蒸发方面,主要受制于空气饱和差风速。饱和差越大,风速越大,则蒸发越强烈。气候的其他要素如温度、风、湿度等往往也通过降水和蒸发影响河川径流

下垫面因素主要包括地貌、地质植被、湖泊和沼泽等。地貌中山地高程和坡向影响降水的多少,如迎风坡多雨,背风坡少雨。坡地影响流域内汇流和下渗,如山溪的水就容易陡涨陡落。流域地质土壤条件往往决定流域的下渗、蒸发和地下最大蓄水量,例如在断层、节理和裂缝发育的地区,地下水丰富,河川径流受地下水的影响较大。植被,特别是森林植被,可以起到蓄水、保水、保土作用,削减洪峰流量,增加枯水流量,使河川径流的年内分配趋于均匀。

例如,通过人工降雨、人工融化冰雪、跨流域调水增加河川径流量;通过植树造林、修筑梯田、筑沟开渠调节径流变化;通过修筑水库和蓄洪、分洪、泄洪等工程改变径流的时间和空间分布。

径流是地球表面水循环过程中的重要环节,它的化学、物理特性对地理环境和生态系统有重要的作用。

径流研究所需资料由水文站、实验流域或径流站、实验室、野外考察获得。主要通过观测、实验、分析和计算等进行径流的研究。径流的计量值有流量、径流量、径流模数、模比系数、径流深、径流系数等。

流量(Q)是表示单位时间内通过过水断面的水量,以立方米/秒计。

Q=VA

式中V为水流平均流速A为过水断面面积。

径流量(W)是一定时段(△T)内通过过水断面的水量,以立方米计。

W=Q△T

径流模数(M)是单位面积上的径流量(产水率),以升/(秒平方公里)计。

式中F为流域面积,以平方公里计。模比系数(K),又称流量变率,是各时段的径流模数(Mi)与正常径流模数(M0)之比,即

径流深 (R)是一定时段内径流量在流域面积上的深度值,以毫米计。

径流系数 (C)指某时段内径流深或径流量与同时段内的降水深(P)或降水总量(Wp)的比值。

径流是地貌形成的外营力之一,并参与地壳中的地球化学过程,它还影响土壤的发育,植物的生长和湖泊、沼泽的形成等。径流在国民经济中具有重要的意义。径流量是构成地区工农业供水的重要条件,是地区社会经济发展规模的制约因素。人工控制和调节天然径流的能力,密切关系到工农业生产和人们生活是否受洪水和干旱的危害。因此,径流的测量、计算、预报等工作,都是水利建设的重要任务。

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