坡面產(chǎn)流機(jī)制

1、產(chǎn)流機(jī)理產(chǎn)流機(jī)理 降雨降雨-徑流模型組成徑流模型組成: 產(chǎn)流部分：有多少降雨稱為暴雨水文過(guò)程；產(chǎn)流部分：有多少降雨稱為暴雨水文過(guò)程； （難點(diǎn)）（難點(diǎn)） 徑流演進(jìn)部分（匯流）：形成暴雨水文過(guò)程的形態(tài)。徑流演進(jìn)部分（匯流）：形成暴雨水文過(guò)程的形態(tài)。 （考慮時(shí)間上的分布）（考慮時(shí)間上的分布）地表徑流地表徑流地下徑流地下徑流徑流形成過(guò)程：自降雨開(kāi)始到水流匯集到徑流形成過(guò)程：自降雨開(kāi)始到水流匯集到流域出口斷面的整個(gè)物理過(guò)程。流域出口斷面的整個(gè)物理過(guò)程。 降雨量扣除損失量，形成徑流的那部分水量即為產(chǎn)流降雨量扣除損失量，形成徑流的那部分水量即為產(chǎn)流量，以量，以mm計(jì)；計(jì)； 降雨損失包括：植物截留，下滲（主要

2、、復(fù)雜），填降雨損失包括：植物截留，下滲（主要、復(fù)雜），填洼和蒸發(fā)；洼和蒸發(fā)； 產(chǎn)流形式產(chǎn)流形式超滲產(chǎn)流（超滲產(chǎn)流（1933，Horton）蓄滿產(chǎn)流（蓄滿產(chǎn)流（1960，Cappus&1970,Dunne）下滲率變化規(guī)律：下滲率變化規(guī)律：- df(t) / dt= f(t)-fc (by Horton)fcf0(a)兩場(chǎng)暴雨之間兩場(chǎng)暴雨之間蓄水逐減；蓄水逐減； 總蒸發(fā)總蒸發(fā)=水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)+土壤蒸發(fā)土壤蒸發(fā)+植物蒸散發(fā)；植物蒸散發(fā)；影響徑流形成的因素：土壤性質(zhì)，季節(jié)，植被類(lèi)型，根系深度影響徑流形成的因素：土壤性質(zhì)，季節(jié)，植被類(lèi)型，根系深度等；等；土壤中含水量的大小，直接影響到蒸發(fā)，下

3、滲的大小，決定了土壤中含水量的大小，直接影響到蒸發(fā)，下滲的大小，決定了降雨量中產(chǎn)生徑流的比例；降雨量中產(chǎn)生徑流的比例；o（b）暴雨期間：）暴雨期間：地面水流常開(kāi)始于河槽中；地面水流常開(kāi)始于河槽中；河槽網(wǎng)絡(luò)隨著暴雨發(fā)展而擴(kuò)大到河源區(qū)；河槽網(wǎng)絡(luò)隨著暴雨發(fā)展而擴(kuò)大到河源區(qū)；降水強(qiáng)度和水量在短距離內(nèi)快速變化，特別是對(duì)流降水條件下；降水強(qiáng)度和水量在短距離內(nèi)快速變化，特別是對(duì)流降水條件下；降水量受林冠影響，發(fā)生截留；降水量受林冠影響，發(fā)生截留；降水一旦到達(dá)地面即下滲（除某些不透水區(qū)域）；降水一旦到達(dá)地面即下滲（除某些不透水區(qū)域）；入滲速率與水量受制于當(dāng)?shù)氐孛娼涤?，凈降水或莖流等強(qiáng)度，土壤下入滲速率與水量受

4、制于當(dāng)?shù)氐孛娼涤?，凈降水或莖流等強(qiáng)度，土壤下滲能力；滲能力；土壤滲透性最低或初始含水量高區(qū)域地表漫流由超滲產(chǎn)流機(jī)制產(chǎn)生；土壤滲透性最低或初始含水量高區(qū)域地表漫流由超滲產(chǎn)流機(jī)制產(chǎn)生；飽和土壤區(qū)地表漫流可能由蓄滿產(chǎn)流機(jī)制產(chǎn)生；飽和土壤區(qū)地表漫流可能由蓄滿產(chǎn)流機(jī)制產(chǎn)生；有恒定順坡流之前，地面洼地蓄水能力需要得到滿足；有恒定順坡流之前，地面洼地蓄水能力需要得到滿足；地面下對(duì)暴雨降水的響應(yīng)：充滿水的相互連通的裂隙系統(tǒng)可當(dāng)管道系地面下對(duì)暴雨降水的響應(yīng)：充滿水的相互連通的裂隙系統(tǒng)可當(dāng)管道系統(tǒng)，加水的壓力作用的傳遞比水的實(shí)際流速快得多；統(tǒng)，加水的壓力作用的傳遞比水的實(shí)際流速快得多；常發(fā)生在北方干旱地區(qū)或南方少

5、雨季節(jié)；常發(fā)生在北方干旱地區(qū)或南方少雨季節(jié)；發(fā)生在包氣帶上界面（地面）的產(chǎn)流機(jī)制；發(fā)生在包氣帶上界面（地面）的產(chǎn)流機(jī)制；產(chǎn)生原因：降雨強(qiáng)度超過(guò)下滲強(qiáng)度；產(chǎn)生原因：降雨強(qiáng)度超過(guò)下滲強(qiáng)度；時(shí)程上具有急變特性，空間上具有多變特性；時(shí)程上具有急變特性，空間上具有多變特性；通常不易發(fā)生，裸露土壤區(qū)域容易產(chǎn)生超滲產(chǎn)流現(xiàn)象通常不易發(fā)生，裸露土壤區(qū)域容易產(chǎn)生超滲產(chǎn)流現(xiàn)象控制地表徑流產(chǎn)生關(guān)鍵因素：控制地表徑流產(chǎn)生關(guān)鍵因素： (a) 上層土層下相對(duì)不透水層的界面和下滲能力上層土層下相對(duì)不透水層的界面和下滲能力; (b)上層土層本身達(dá)到全層飽和的蓄水量；上層土層本身達(dá)到全層飽和的蓄水量；模型表示：模型表示：r=i-

6、f r:徑流率，徑流率，i:降雨強(qiáng)度，降雨強(qiáng)度，f：下滲率；：下滲率；常發(fā)生在南方濕潤(rùn)地區(qū)或北方多雨季節(jié)，平原區(qū)；常發(fā)生在南方濕潤(rùn)地區(qū)或北方多雨季節(jié)，平原區(qū)；不僅產(chǎn)生地表徑流，也產(chǎn)生地下徑流；不僅產(chǎn)生地表徑流，也產(chǎn)生地下徑流；因降水使土壤包氣帶和飽水帶基本飽和而產(chǎn)生徑流；因降水使土壤包氣帶和飽水帶基本飽和而產(chǎn)生徑流；模型表示：模型表示：R=P-(wm-wo) R:已經(jīng)降雨徑流量，已經(jīng)降雨徑流量，P：一次降雨總量，：一次降雨總量， wm:包氣帶蓄水容量，包氣帶蓄水容量，wo:降雨前包氣帶蓄水量降雨前包氣帶蓄水量(a)超滲坡面漫流（超滲坡面漫流（Horton,1933）徑流是整個(gè)山坡上超滲機(jī)制產(chǎn)生

7、；徑流是整個(gè)山坡上超滲機(jī)制產(chǎn)生；(b)部分區(qū)域超滲坡面漫流部分區(qū)域超滲坡面漫流 （Beston，1964）局部區(qū)域產(chǎn)流；局部區(qū)域產(chǎn)流；下滲能力隨土壤濕度增加逐減；下滲能力隨土壤濕度增加逐減；坡腳處濕度較大，地表徑流產(chǎn)生于河坡腳處濕度較大，地表徑流產(chǎn)生于河槽附近，向坡上延伸；槽附近，向坡上延伸；(c)蓄滿坡面漫流蓄滿坡面漫流（Cappus,1960;Dunne,1970）地表徑流產(chǎn)生在具有高低表下滲能地表徑流產(chǎn)生在具有高低表下滲能力的土壤上；力的土壤上；產(chǎn)生地下徑流；產(chǎn)生地下徑流；(d)地下暴雨徑流地下暴雨徑流 （Hursh,1936;Hewlett,1961）土壤嚴(yán)重風(fēng)化，高下滲能力；土壤嚴(yán)重

8、風(fēng)化，高下滲能力；徑流限制于河槽中；徑流限制于河槽中；受地下響應(yīng)控制；受地下響應(yīng)控制；(e)滯水飽和及穿透流滯水飽和及穿透流 (Weyman,1970)可能發(fā)生在滲透裂縫處土壤內(nèi)；可能發(fā)生在滲透裂縫處土壤內(nèi)；可能有水平邊界；可能有水平邊界；深層不飽和土壤表面飽和；深層不飽和土壤表面飽和；水文過(guò)程主要由水文過(guò)程主要由HortonHorton地地表漫流產(chǎn)生，地下暴雨徑表漫流產(chǎn)生，地下暴雨徑流作用較為次要流作用較為次要水文過(guò)程主要由直接降雨和回歸流水文過(guò)程主要由直接降雨和回歸流產(chǎn)生，地下暴雨徑流較為次要產(chǎn)生，地下暴雨徑流較為次要水文過(guò)程主要由表面暴雨徑流產(chǎn)生，水文過(guò)程主要由表面暴雨徑流產(chǎn)生，洪峰流量由回歸流和直接降雨產(chǎn)生洪峰流量由回歸流和直接降雨產(chǎn)生干旱及半干旱氣候；植被干旱及半干旱氣候；植被稀疏或受人類(lèi)活動(dòng)影響稀疏或受人類(lèi)活動(dòng)影響濕潤(rùn)氣候；植被茂濕潤(rùn)氣候；植被茂密密氣候、植被及土地氣候、植被及土地土層較?。浩酵翆虞^?。浩骄彽陌计侣?；緩的凹坡麓；寬谷底；由高寬谷底；由高至低的滲透性至低的滲透性土壤土壤陡而直的山陡而