水文學(xué)原理-第八章-產(chǎn)流機(jī)制研究課件

第八章重點(diǎn)包氣帶水量平衡要素及平衡方程四種徑流成分的產(chǎn)流機(jī)制霍頓產(chǎn)流機(jī)制的核心論點(diǎn)與局限性九種產(chǎn)流類型的組合九種產(chǎn)流類型歸為兩種產(chǎn)流模式的水文意義第八章重點(diǎn)包氣帶水量平衡要素及平衡方程8.1降水形成產(chǎn)流的一般過程概述降水在完全降落到地面以前要經(jīng)過地面植被的截留，并滿足地面低洼處的蓄水存量、包氣帶下滲要求后，才會(huì)在流域內(nèi)從局部地點(diǎn)產(chǎn)生徑流，并隨降水的延續(xù)及相應(yīng)條件的滿足后，流域的產(chǎn)流面積逐漸擴(kuò)展。并不是降水后，流域內(nèi)所有的點(diǎn)都同時(shí)產(chǎn)生徑流，各點(diǎn)的產(chǎn)流有先后之分。8.1降水形成產(chǎn)流的一般過程概述降水在完全降落到地面以前產(chǎn)流過程

不同成分的凈雨水量形成過程匯流過程徑流形成過程坡地匯流過程河網(wǎng)匯流過程產(chǎn)流過程不同成分的凈雨水量形成過程匯流過程徑流形成過程徑流形成過程分解為產(chǎn)流過程與匯流過程是降雨到達(dá)地表經(jīng)植物截留、地表填洼、入滲、蒸發(fā)損失后，轉(zhuǎn)化為不同成分的凈雨量（稱產(chǎn)流過程），凈雨再匯集到流域出口斷面的過程（稱匯流過程）徑流形成過程分解為產(chǎn)流過程與匯流過程是降雨到達(dá)地表經(jīng)植物截留定義：是各種徑流成分的形成過程，是降雨到達(dá)地表經(jīng)植物截留、地表填洼、入滲損失后，轉(zhuǎn)化為凈雨的過程。在整個(gè)過程中，不同成分的凈雨量在土壤層中經(jīng)下滲與蓄留后，在不同作用機(jī)制下遷移運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)流過程，為何又稱流域蓄滲過程定義：是各種徑流成分的形成過程，在整個(gè)過程中，產(chǎn)流過程，為何匯流過程分解為坡地匯流和河網(wǎng)匯流河網(wǎng)匯流階段:包氣帶某層位形成的凈雨水量，沿著土壤坡面從地表和地下匯入流域各級(jí)干支流的河槽內(nèi)；凈雨水量再沿著各級(jí)干支流的河槽,從上游向下游匯集到流域出口斷面的過程。坡地匯流階段:匯流過程分解為坡地匯流和河網(wǎng)匯流河網(wǎng)匯流階段:包氣帶某層位形典型流量過程線中的水量構(gòu)成洪水流量與時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,有幾個(gè)明顯變化點(diǎn)，水流產(chǎn)生速度不一樣，機(jī)制不一樣超滲坡面流飽和坡面流回歸流飽和壤中流非飽和壤中流地下徑流典型流量過程線中的水量構(gòu)成洪水流量與時(shí)間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,超總徑流量中各種徑流成分是如何體現(xiàn)的？將典型洪水過程線的退水部分繪在單對(duì)數(shù)或雙對(duì)數(shù)紙坐標(biāo)系內(nèi),橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是對(duì)流量取對(duì)數(shù)后的數(shù)值。總徑流量中各種徑流成分是如何體現(xiàn)的？將典型洪水過程線的退水部在圖上得到

有多個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的連續(xù)折線段，這些折線段代表不同退水速度的成分水流。總徑流量中各種徑流成分是如何發(fā)現(xiàn)的？可以推理：有不同成分的徑流在時(shí)間上是先后形成的，它們的產(chǎn)流速度不同及來源不同，從而構(gòu)成了河道斷面的總水量。在圖上得到有多個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的連續(xù)折線段，總徑流量中各種徑漲水階段的洪水過程線陡升，漲水部分繪在單對(duì)數(shù)紙或雙對(duì)數(shù)紙上，沒有明顯的流量變化轉(zhuǎn)折點(diǎn)。為何在漲水段沒有這種明顯的現(xiàn)象？漲水階段的洪水過程線陡升，為何在漲水段沒有這種明顯的現(xiàn)象？退水段折線段代表不同形成機(jī)制的徑流退水最快的曲線段代表的是地面徑流，退水最慢的曲線段代表的是地下徑流，壤中徑流（快速與慢速）的退水速度在前兩者之間。退水段折線段代表不同形成機(jī)制的徑流退水最快的曲線段代表8.2包氣帶水量平衡什么是包氣帶、水分帶結(jié)構(gòu)包氣帶分層及分層內(nèi)水分運(yùn)動(dòng)特征包氣帶不同層位的水量平衡8.2包氣帶水量平衡什么是包氣帶、水分帶結(jié)構(gòu)

包氣帶

飽和帶隔水層承壓含水層越流包氣帶飽和帶隔水層承壓含水層越流包氣帶（zoneofaeration

）位于土壤表面以下，潛水面以上的不飽和土壤層。不飽和土壤層的厚度也就是包氣帶的厚度。包氣帶（zoneofaeration）位于土壤表面以包氣帶特征——基本上是不飽和土壤特征包裹空氣的不飽和土壤水帶，土壤孔隙沒有完全被液態(tài)水充滿。土水勢(shì)主要由基質(zhì)勢(shì)與滲透勢(shì)構(gòu)成,土水勢(shì)為負(fù)值水分遷移主要由基質(zhì)勢(shì)梯度驅(qū)動(dòng)包氣帶特征——基本上是不飽和土壤特征包裹空氣的不飽和土壤包氣帶厚度地面到地下潛水面的距離，包氣帶的厚度受地下潛水面的變動(dòng)而變動(dòng)包氣帶厚度地面到地下潛水面的距離，影響包氣帶厚度的因素——水量收支上游河道天然來水量的補(bǔ)給降水或灌溉地下水的抽取植物蒸騰土壤蒸發(fā)影響包氣帶厚度的因素——水量收支上游河道天然來水量的補(bǔ)給包氣帶增厚——地下水埋深增大—植物用水上游來減少水，地下水位下降，包氣帶厚度增大，植物根系吸收不到地下水，枯死。區(qū)域年均降水量40mm，生長(zhǎng)完全依賴地下水?？菟阑哪?gt;區(qū)域環(huán)境需水－>生態(tài)水文問題包氣帶增厚——地下水埋深增大—植物用水上游來減少水，地下水位潛水埋深

——包氣帶厚度變化對(duì)對(duì)植物生長(zhǎng)影響潛水埋深

——包氣帶厚度變化對(duì)對(duì)植物生到達(dá)地表的降水，分配與轉(zhuǎn)換有三個(gè)過程地面以上地表處地面以下

——植物對(duì)降水截留及地表填洼——降水強(qiáng)度與下滲強(qiáng)度決定——也就是土壤包氣帶內(nèi)，土壤分層水力、含水量差異決定到達(dá)地表的降水，分配與轉(zhuǎn)換有三個(gè)過程地面以上——植物對(duì)包氣帶是不同成分徑流類型的發(fā)生場(chǎng)所流域陸面由不同下墊面類型構(gòu)成，不同下墊面包氣帶所處的坡位、坡向、植被類型、土壤質(zhì)地、厚度、水力特性、土壤水分狀況不同，則在同一次降水事件中，對(duì)應(yīng)有不同的產(chǎn)流類型和產(chǎn)流模式。產(chǎn)流有先后、產(chǎn)流量大小不同、產(chǎn)流場(chǎng)所層位不同。所以，要先講包氣帶相關(guān)知識(shí)。包氣帶是不同成分徑流類型的發(fā)生場(chǎng)所流域陸面包氣帶飽和帶典型包氣帶水分結(jié)構(gòu)帶的三個(gè)分層依據(jù)包氣帶內(nèi)毛管水分的來源和它與外界水分交換之間的關(guān)系，把包氣帶分三個(gè)帶毛管懸著水帶中間帶毛管支持水帶包氣帶飽和帶典型包氣帶水分結(jié)構(gòu)帶的三個(gè)分層依據(jù)包氣包氣帶水量平衡

研究思路：考察各個(gè)水量平衡要素的變化研究方法：水量平衡原理

研究對(duì)象：

典型的、有代表性的包氣帶，分兩層

研究時(shí)段：任一時(shí)段內(nèi)，假設(shè)有一次降水事件發(fā)生，時(shí)段末時(shí)刻并不是降水停止的時(shí)刻。

包氣帶水量平衡研究思路：考察各個(gè)水量平衡要素的變化P

降水量E1

降雨期間的截留與蒸發(fā)量E2

儲(chǔ)存土壤水的蒸發(fā)量F

下滲水量Rs

地表徑流量Rsb

壤中徑流量Rg

地下徑流量W1

土層A與B的平均初始蓄水量W2

土層A與B時(shí)段末平均蓄水量P降水量P

+E2Rsb地面潛水面RgRs土層A土層BFE1W1W2考察某時(shí)段內(nèi)，包氣帶的水量平衡要素W1

土層A與B的平均初始蓄水量W2

土層A與B時(shí)段末平均蓄水量P+E2Rsb地面潛水面RgRs土層A土層BFE1W1W2到達(dá)地表的降雨蒸發(fā)E1P

地面潛水面Rs土層A土層BFE1地表處水量平衡方程W1研究時(shí)段內(nèi)，積水用于蒸發(fā)與下滲地表處：

ΔW=0地表處水量平衡方程：到達(dá)地表的降雨蒸發(fā)E1P地面潛水面Rs土層A土層BFE1下滲水分F的再分配下滲水分F進(jìn)入包氣帶后，在土水勢(shì)等作用下、土壤分層間水力差異影響下，在包氣帶內(nèi)又進(jìn)行分配，轉(zhuǎn)化為徑流與土壤水分。下滲水分F的再分配下滲水分F進(jìn)入包氣帶后，E2Rsb地面潛水面Rg土層A土層BFW1W2包氣帶內(nèi)下滲水分的分配及水量平衡包氣帶蓄水量變化量包氣帶水量平衡方程土壤水蒸發(fā)E2生成Rsb

與Rg徑流ΔW=W2-W1E2Rsb地面潛水面Rg土層A土層BFW1W2包氣帶內(nèi)下滲地表處水量平衡包氣帶蓄水量的變化下滲水量的轉(zhuǎn)換包氣帶水量平衡方程總蒸發(fā)量上兩式相加地表處水量平衡包氣帶蓄水量的變化下滲水量的轉(zhuǎn)換包氣帶水量包氣帶的水量變化與降雨量的關(guān)系考察時(shí)段內(nèi)，P>0，考察時(shí)段內(nèi)，P=0，包氣帶的水量變化與降雨量的關(guān)系考察時(shí)段內(nèi)，P>0，考察

現(xiàn)代階段1970年以后霍頓階段1930年代產(chǎn)流過程經(jīng)水文學(xué)家認(rèn)知?dú)v程的發(fā)展，徑流成分從兩種擴(kuò)展為四種超滲地面徑流飽和地面徑流壤中徑流地下徑流地面徑流地下徑流50年代60年代8.3產(chǎn)流機(jī)制現(xiàn)代階段1970年以后霍頓階段產(chǎn)流過程經(jīng)水文學(xué)家認(rèn)在降雨過程中，有截留損失和填洼損失。隨降雨過程的持續(xù)，土壤濕度增加，表層土壤的下滲能力減小，霍頓觀測(cè)到超滲地表徑流在降水強(qiáng)度大于土壤下滲能力時(shí)產(chǎn)生,地下徑流在累計(jì)下滲量大于土壤缺水量以后產(chǎn)生霍頓觀測(cè)發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)流現(xiàn)象（1933）霍頓產(chǎn)流現(xiàn)象在干旱半干旱氣候地區(qū)植被稀少，土壤包氣帶薄、硬質(zhì)表層荒地、凍土等地帶發(fā)生。在降雨過程中，有截留損失和填洼損失?；纛D觀測(cè)發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)流現(xiàn)象（霍頓的產(chǎn)流觀點(diǎn)——總結(jié)成下面兩段話徑流的成分有兩種，地面徑流與地下徑流，

Rs對(duì)洪水漲落起主要作用，

Rg長(zhǎng)期維持河流枯水流量，

i>f，全流域產(chǎn)生地面徑流降水過程中，形成什么類型的徑流成分取決于i(降水強(qiáng)度)與f

(土壤下滲能力)

，F(xiàn)(下滲水量)與D(土壤缺水量

)

之間的關(guān)系霍頓的產(chǎn)流觀點(diǎn)——總結(jié)成下面兩段話徑流的成分有兩種，地面徑流包氣帶土壤缺水量D是土壤初始含水量W1距離

土壤含水量達(dá)到田間含水量W田的差值D=W田-W1包氣帶土壤缺水量D是土壤初始含水量W1霍頓觀點(diǎn)—徑流成分取決于i與f，F(xiàn)與D之間關(guān)系i<fRs=0;F>DRg>0i>fRs>0;F<DRg=0i>fRs>0;F>DRg>0i<fRs=0;F<DRg=0無徑流產(chǎn)生，河流處于原先退水狀態(tài)河流出現(xiàn)尖瘦、漲落段大致對(duì)稱的洪水過程線河流出現(xiàn)矮胖、漲落段大致對(duì)稱的洪水過程線河流出現(xiàn)漲洪快速，落洪比較緩，漲水段與落水段明顯不對(duì)稱的洪水過程線霍頓觀點(diǎn)—徑流成分取決于i與f，F(xiàn)與D之間關(guān)系霍頓產(chǎn)流機(jī)制局限性的四個(gè)表現(xiàn)i〈f的降雨條件下，也觀測(cè)到地面徑流的產(chǎn)生一次比較均勻的降水過程中，卻出現(xiàn)兩個(gè)洪峰濕潤(rùn)季節(jié)，微小的降雨都有明顯的流量過程變化全流域產(chǎn)流的情況非常罕見1935年以后，許多水文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一些不能用霍頓產(chǎn)流觀點(diǎn)進(jìn)行解釋的水文現(xiàn)象：霍頓產(chǎn)流機(jī)制局限性的四個(gè)表現(xiàn)i〈f的降雨條件下，也觀測(cè)到地i<f徑流成分不僅僅只有霍頓認(rèn)為的兩種，應(yīng)該還有其它成分的水分來源。但是什么成分呢？現(xiàn)象一：

i<f

，也觀測(cè)到地面徑流產(chǎn)生觀測(cè)到：地面徑流產(chǎn)生，在出口斷面出現(xiàn)洪水過程。有時(shí)又觀測(cè)到：沒有地面徑流產(chǎn)生，卻在流域出口斷面上觀測(cè)到洪水過程。以上觀測(cè)到的現(xiàn)象說明i<f徑流成分不僅僅只有霍頓認(rèn)為的兩種，現(xiàn)象一：現(xiàn)象二：一次比較均勻的降水過程中，卻出現(xiàn)兩個(gè)洪峰第一個(gè)：超滲地面徑流形成第二個(gè)：壤中徑流與回歸流形成典型的降雨徑流過程線只有一個(gè)洪峰，一個(gè)漲水段一個(gè)退水段說明洪水過程線中的現(xiàn)象有不同成分的徑流類型不同成分徑流的產(chǎn)流速度不同形成場(chǎng)所不同現(xiàn)象二：一次比較均勻的降水過程中，卻出現(xiàn)兩個(gè)洪峰第一個(gè)：超現(xiàn)象三：濕潤(rùn)季節(jié)內(nèi)微小的降雨都有明顯的流量過程濕潤(rùn)季節(jié)的多雨背景下，土壤包氣帶缺水量極少，土壤剖面整個(gè)層次基本飽和，下滲速度接近穩(wěn)定滲透速率。這時(shí)稍有水分補(bǔ)給土壤，就會(huì)有重力水快速下滲到潛水面處，在水勢(shì)梯度的作用下匯聚到河網(wǎng)內(nèi)。一般在坡度大、包氣帶土壤薄、容易達(dá)到飽和的的地段容易出現(xiàn)?，F(xiàn)象三：濕潤(rùn)季節(jié)內(nèi)微小的降雨都有明顯的流量過程濕潤(rùn)季節(jié)的多下面講解四種徑流成分的產(chǎn)流機(jī)制超滲地表徑流壤中徑流（派生出回歸流）飽和地表徑流地下徑流（狹義地下徑流）下面圖示四種徑流成分的產(chǎn)流場(chǎng)所下面講解四種徑流成分的產(chǎn)流機(jī)制超滲地表徑流下面圖示四種徑壤中徑流或回歸流超滲地面徑流地下徑流總凈雨量截留

包氣帶

飽和帶隔水層承壓含水層RgRsb或RretRs或Rsat越流蒸發(fā)地面飽和徑流降水壤中徑流或回歸流超滲地面徑流地下徑流總凈雨量截留包氣帶飽講解過程中的符號(hào)意義i

降水強(qiáng)度f

下滲強(qiáng)度F下滲水量D包氣帶缺水量Rs

地表徑流Rg

地下徑流Rgb

壤中徑流Rsat

飽和地面徑流講解過程中的符號(hào)意義i降水強(qiáng)度圖示超滲地面徑流產(chǎn)流——1i<f,

rs=0i>f,rs=i-f>0i=1.5cm/hrf=2.0cm/hri=1.5cm/hrf=0.5cm/hrrs=1.0cm/hr圖示超滲地面徑流產(chǎn)流——1i<f,超滲地面徑流理論降水初期i<f

截留填洼超滲地面徑流理論降水初期隨降水持續(xù)i>f地表積水開始產(chǎn)流隨降水持續(xù)隨降水再持續(xù)i>f地表積水增多產(chǎn)流量增加隨降水再持續(xù)圖示超滲地面徑流分時(shí)段產(chǎn)流——2各分時(shí)段多余的降水量用來產(chǎn)流△t3△t2△t1△t4→降雨強(qiáng)度小于下滲，沒有積水→地表有積水，產(chǎn)流→地表有積水，產(chǎn)流→地表有積水，產(chǎn)流圖示超滲地面徑流分時(shí)段產(chǎn)流——2各分時(shí)段多余的降水量用來產(chǎn)流超滲地面徑流產(chǎn)流機(jī)制—1建立地面水量平衡方程自降雨開始至降雨結(jié)束時(shí)刻的時(shí)段內(nèi)，地面的水量平衡可用下面的方程表述：Rs=P–E–F–In–U

其中，Rs是地面徑流產(chǎn)流量，P，E,F分別是降雨開時(shí)刻到時(shí)刻t的累計(jì)降雨量、蒸發(fā)量、下滲量，In

與U是植物截留量和填洼量（知識(shí)點(diǎn)1）。超滲地面徑流產(chǎn)流機(jī)制—1建立地面水量平衡方程自降雨開始至降雨超滲地面徑流產(chǎn)流機(jī)制——2簡(jiǎn)化水量平衡方程一般，降雨期間的蒸發(fā)比較小可以忽略；另用于植物截留和填洼的水量不大，在數(shù)值上變化穩(wěn)定，是緩變因素；因此，植物截留量、填洼量和雨期蒸發(fā)量在地面徑流的形成過程中不起支配作用，可以忽略；則上面的水量方程可簡(jiǎn)化為Rs=P–F。（知識(shí)點(diǎn)2）。超滲地面徑流產(chǎn)流機(jī)制——2簡(jiǎn)化水量平衡方程一般，降雨期間的蒸超滲地面徑流產(chǎn)流機(jī)制——3方程討論若用強(qiáng)度表述上面的水量平衡方程，則地面徑流的產(chǎn)流強(qiáng)度rs

可用rs=i–f表示；其中，i是降雨強(qiáng)度，f是下滲強(qiáng)度，由上面方程知，只有當(dāng)降雨強(qiáng)度大于下滲強(qiáng)度時(shí)，才有地面徑流產(chǎn)生，這種徑流稱為超滲地面徑流；而當(dāng)降雨強(qiáng)度小于下滲強(qiáng)度時(shí)，降水全部消耗于下滲，沒有地面徑流產(chǎn)生。以上論述就是超滲地面徑流的形成機(jī)制（知識(shí)點(diǎn)3）。超滲地面徑流產(chǎn)流機(jī)制——3方程討論若用強(qiáng)度表述上面的水量平壤中徑流產(chǎn)流機(jī)制——土壤條件自然界中的包氣帶中，上層的土壤上覆的壓力小，分布有大量植物根系、富含有機(jī)質(zhì)，上層土壤顆粒團(tuán)聚體構(gòu)成土壤的固體骨架，表層土壤受降水的淋溶、動(dòng)植物活動(dòng)的影響大使得土壤結(jié)構(gòu)疏松，孔隙率大。而下層土壤上覆壓力大，土壤相對(duì)密實(shí)，孔隙度小。下層與上層土壤相比，透水性弱，容易在兩層的界面上形成壤中徑流。為何自然多出現(xiàn)土壤上層比下層透水性強(qiáng)的現(xiàn)象？壤中徑流產(chǎn)流機(jī)制——土壤條件自然界中的包氣帶中，上層的土壤上A層:質(zhì)地較粗,易透水層B層:質(zhì)地較細(xì),弱透水層C層fBfA壤中徑流產(chǎn)生過程圖示臨時(shí)飽和帶A層:質(zhì)地較粗,易透水層B層:質(zhì)地較細(xì),弱透水層C層fBfA壤中流的產(chǎn)生細(xì)Bi–fA相對(duì)不透水界面非均質(zhì)性土壤或?qū)哟涡酝寥溃型杆陨舷虏煌慕缑?；上層A獲得下滲水量強(qiáng)度fA

要大于下層B獲得下滲水量的強(qiáng)度fB

；

可以在A-B土層界面上產(chǎn)生臨時(shí)飽和帶；具有產(chǎn)生內(nèi)部側(cè)向流動(dòng)的傾斜坡度。i粗AfBfA壤中流的產(chǎn)生細(xì)Bi–fA相對(duì)不透水界面非均質(zhì)性土壤或?qū)哟谓邓聺B過程中，上層土壤A層含水量的增加快于下層土壤B層含水量的增加，上層A層土壤先達(dá)到田間含水量，直至飽和后，上層A土壤獲得的下滲水量會(huì)以穩(wěn)定下滲率fC,A

給B層土壤供水;壤中徑流的產(chǎn)流過程分析——1降水下滲過程中，壤中徑流的產(chǎn)流過程分析——1壤中徑流的產(chǎn)流過程分析——2后續(xù)的降水只要滿足i>fB

，就會(huì)在A-B兩層間的界面上產(chǎn)生積水，積水量為i–fB

，這部分積水在重力作用下沿坡的傾向流動(dòng)，形成壤中徑流。壤中徑流的產(chǎn)流過程分析——2后續(xù)的降水只要滿足i>f壤中流在土壤內(nèi)匯聚的過程中，會(huì)在己飽和的局地坡面上滲出地面，以地面徑流的形式成為坡面漫流，注入河槽，這種水流稱為回歸流。它是壤中流所派生的一種徑流成分，回歸流——壤中流的派生徑流成分壤中流在土壤內(nèi)匯聚的過程中，回歸流——壤中流的派生徑流成分回歸流壤中流從土壤層與坡面相交處露頭，回歸地表回歸流壤中流從土壤層與坡面相交處露頭，回歸地表土壤回歸流發(fā)生條件一般只在極小的山坡流域，且在壤中流比較發(fā)育的情況下，才能顯示出對(duì)流量過程線形狀的影響，從而作為一種獨(dú)立的徑流成分而存在。土壤回歸流發(fā)生條件一般只在極小的山坡流域，論述壤中徑流產(chǎn)流機(jī)制——4總結(jié)綜上，壤中徑流的形成條件可概述為三點(diǎn)，一是土壤剖面中存在相對(duì)不透水層，上層的透水能力大于下層；二是上層向下層的供水強(qiáng)度大于下層的下滲強(qiáng)度；三是在界面上產(chǎn)生積水，形成臨時(shí)飽和帶，界面還具備一定的坡度。論述壤中徑流產(chǎn)流機(jī)制——4總結(jié)綜上，B層:質(zhì)地較細(xì),弱透水層C層飽和地面徑流圖示臨時(shí)飽和帶飽和帶厚度增加，抬升到地面fAA層:質(zhì)地較粗,易透水層fB產(chǎn)流量分析：B層:質(zhì)地較細(xì),弱透水層C層飽和地面徑流圖示臨時(shí)飽和帶飽和帶上部土層開始充水下部土層開始充水土壤繼續(xù)充水，快于下層下滲水量增加速度沒有上層快上部充水達(dá)到田間含水量,下滲水來不及下滲在層內(nèi)形成壤中流下層土壤仍未達(dá)到田間含水量壤中徑流圖示壤中徑流與飽和地面徑流的關(guān)系上部水量飽和，水面抬升到地表下層土壤仍未達(dá)到田間含水量飽和地面徑流上部土層開始充水下部土層開始充水土壤繼續(xù)充水，快于下層下滲水飽和地面徑流流發(fā)生地段：灌叢林季節(jié)凍土地帶的飽和地面徑流飽和地面徑流一般在土壤缺水量少的地段產(chǎn)生，如溝邊、河谷地帶與坡腳部位。飽和地面徑流流發(fā)生地段：飽和地面徑流一般在土壤缺水量少的地段土壤中形成壤中徑流rsb后，后續(xù)降雨滿足，即在滿足B層土壤下滲及產(chǎn)生壤中徑流的同時(shí)，還剩余一部分水量使得A層土壤含水量從下向上由田間持水量逐漸增加到完全飽和，直到積水厚度抬升到地表,在地表形成飽和地面徑流rsat飽和地面徑流產(chǎn)流過程分析——在壤中流形成后土壤中形成壤中徑流rsb后，飽和地面徑流產(chǎn)流過程分析——取決于土層內(nèi)部上下非均值土壤分層之間的下滲能力差異、以及上層土壤達(dá)到全層飽和時(shí)所需的水量D、降水強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間。概述飽和地面徑流的產(chǎn)生的條件取決于概述飽和地面徑流的產(chǎn)生的條件細(xì)Brsb相對(duì)不透水界面ifBrsat粗A非均質(zhì)性土壤或?qū)哟涡酝寥?，存在透水性能突變界面下層土層B供水強(qiáng)度fA要大于它本身的下滲強(qiáng)度fB

，A土壤達(dá)到完全飽和后，層內(nèi)積水抬升到地面以上，降水仍繼續(xù)飽和地面徑流產(chǎn)生fA細(xì)Brsb相對(duì)不透水界面ifBrsat粗A非均質(zhì)性土壤或?qū)哟魏?jiǎn)述飽和地面徑流形成過程在具備壤中流產(chǎn)生條件的界面上，即fA＞fB當(dāng)雨強(qiáng)小于上層下滲率fA而大于下層下滲率fB時(shí)，界面上可形成臨時(shí)飽和帶，產(chǎn)生壤中流。此后,隨降雨繼續(xù)，界面處積水不斷增加，積水面將達(dá)到地面，這時(shí)界面以上的土層含水量達(dá)到飽和，以后的降雨在地表蓄積流動(dòng)，形成徑流，把它稱為飽和地面徑流，簡(jiǎn)述飽和地面徑流形成過程在具備壤中流產(chǎn)生條件的界面上，即fA地下水徑流——蓄滿產(chǎn)流的理論基礎(chǔ)土壤含水量達(dá)到田間含水量以后,這時(shí)繼續(xù)下滲的水分，就開始產(chǎn)生大量自由重力水將補(bǔ)給潛水，形成地下徑流?！@是蓄滿產(chǎn)流的理論基礎(chǔ)。地下水徑流——蓄滿產(chǎn)流的理論基礎(chǔ)土壤含水量達(dá)到田間含水量以后地下徑流產(chǎn)流過程1、在地下水埋藏淺，包氣帶厚度小，透水性強(qiáng)地帶。2、包氣帶接受降雨下滲補(bǔ)給后，下滲水向下傳輸，水分傳輸?shù)竭_(dá)支持毛水分布帶的上緣，下滲水通過土壤毛管與潛水帶建立水力聯(lián)系。3、若后續(xù)下滲的水分，使含水量達(dá)到田間含水量后，后續(xù)下滲水就會(huì)在重力作用下傳輸?shù)綕撍嫣?，補(bǔ)給潛水，形成地下徑流。地下徑流產(chǎn)流過程1、在地下水埋藏淺，包氣帶厚度小，透水性強(qiáng)地論述地下徑流的形成機(jī)制——1土壤土壤包氣帶厚度不大，土壤透水性強(qiáng)，在連續(xù)降水過程中，下滲鋒面達(dá)到毛管水帶上緣，使得下滲水與地下水建立聯(lián)系

（知識(shí)點(diǎn)1）；論述地下徑流的形成機(jī)制——1土壤土壤包氣帶厚度不大，論述地下徑流的形成機(jī)制——2水分供給若下滲的水量可滿足土壤包氣帶含水量超過田間持水量，則后續(xù)的下滲水分以自由重力水的形式補(bǔ)給地下水，產(chǎn)生地下徑流rg

（知識(shí)點(diǎn)2）論述地下徑流的形成機(jī)制——2水分供給若下滲的水量論述地下徑流的形成機(jī)制——3平衡方程均質(zhì)土壤的地下徑流產(chǎn)流強(qiáng)度，可用方程rg=f來表述，即此時(shí)的下滲率等于地下徑流的產(chǎn)流率；對(duì)非均質(zhì)土壤來說，由于土壤內(nèi)部產(chǎn)生側(cè)向的壤中流rsb

，則地下徑流產(chǎn)流強(qiáng)度可用方程rg=f-rsb來表述。（知識(shí)點(diǎn)3）論述地下徑流的形成機(jī)制——3平衡方程均質(zhì)土壤的地下徑流產(chǎn)流強(qiáng)產(chǎn)流機(jī)制的論述從三個(gè)知識(shí)點(diǎn)入手土壤條件或土壤水力特性供水條件與動(dòng)力條件建立平衡方程與討論方程要素下面總結(jié)：不同徑流成分類型界面產(chǎn)流的一般規(guī)律產(chǎn)流機(jī)制的論述從三個(gè)知識(shí)點(diǎn)入手土壤條件或土壤水力特性下面總結(jié)不同徑流成分類型界面產(chǎn)流的一般規(guī)律水分來源

：供水強(qiáng)度大于下滲強(qiáng)度，可在產(chǎn)流場(chǎng)所產(chǎn)生臨時(shí)飽和帶。產(chǎn)流場(chǎng)所

：界面（地表或?qū)哟涡酝寥婪謱娱g的分界面）動(dòng)力

條件：界面具有一定坡度，使得水分有側(cè)向流動(dòng)、歸槽的動(dòng)力不同徑流成分類型界面產(chǎn)流的一般規(guī)律水分來源：供水強(qiáng)度大于下到此，產(chǎn)流機(jī)制結(jié)束學(xué)習(xí)產(chǎn)流機(jī)制理論體系的發(fā)展歷程霍頓產(chǎn)流觀點(diǎn)及其局限性其它徑流成分產(chǎn)生機(jī)制的認(rèn)識(shí)歷程到此，產(chǎn)流機(jī)制結(jié)束學(xué)習(xí)產(chǎn)流機(jī)制理論體系的發(fā)展歷程產(chǎn)流類型：產(chǎn)流模式：不同徑流成分的九種共生、伴生組合或說是產(chǎn)流機(jī)制的共生、伴生組合九種產(chǎn)流類型概化分為蓄滿產(chǎn)流模式與超滲產(chǎn)流模式8.4單點(diǎn)產(chǎn)流類型與單點(diǎn)產(chǎn)流模式產(chǎn)流類型：產(chǎn)流模式：不同徑流成分的九種共生、伴生組合九種產(chǎn)流單點(diǎn)產(chǎn)流類型（徑流成分的可能組合情況）同一地點(diǎn)在某次降水產(chǎn)流過程中（經(jīng)歷一個(gè)時(shí)間段），依據(jù)不同徑流成分的共生或伴生條件，會(huì)同時(shí)或先后出現(xiàn)不同形成機(jī)制的幾種徑流成分，這些徑流成分的可能組合情況（共有九種組合），稱為單點(diǎn)產(chǎn)流類型。該點(diǎn)的總產(chǎn)流量是這幾種徑流成分之和單點(diǎn)產(chǎn)流類型（徑流成分的可能組合情況）同一地點(diǎn)九種徑流成分組合（或九種單點(diǎn)產(chǎn)流類型）1（超滲）……Rs2（超滲+壤中）……………Rs＋Rsb3（壤中+飽和地面）………Rsb＋Rsat4（超滲+地下）……………Rs＋Rg5

（壤中+地下）…………Rsb＋Rg6

（壤中）…Rsb7

（超滲+壤中+地下）……Rs＋Rsb

＋Rg8（飽和地面+壤中+地下）Rsat＋Rsb

＋Rg9

（地下）…Rg九種徑流成分組合（或九種單點(diǎn)產(chǎn)流類型）1（超滲）……為何只有九種徑流類型？

依據(jù)不同徑流成分的共生或伴生條件

只能組合出9種情況。Rs、Rsb、Rsat、Rg的組合總數(shù)為何只有九種徑流類型？

依據(jù)不同徑流成分的共生或伴生條件

只組合其中一種徑流成分，可得3種徑流成分組合Rs型Rsb型Rg型為何沒有飽和地面徑流Rsat型?依據(jù)據(jù)飽和地面徑流形成機(jī)制，判定飽和地面徑流形成一定伴生壤中徑流生成。所以，Rsat不會(huì)以一種獨(dú)立的徑流類型出現(xiàn)，但可與Rsb一起與其它徑流類型伴生。組合有三種類型只組合其中一種徑流成分，可得3種徑流成分組合為何沒有組合有四種類型只組合其中的兩種徑流成分，可得到：Rs＋Rsb型Rs＋Rg型Rsb＋Rsat型Rsb＋Rg型為何沒有Rsat＋

Rs型與Rsat+Rg

型？依據(jù)據(jù)飽和地面徑流形成機(jī)制，Rsat形成的前提條件是有壤中徑流產(chǎn)生，問題中的兩種組合形式不會(huì)存在。但壤中流可以和另外三種徑流成分組合在一起。組合有四種類型只組合其中的兩種徑流成分，可得到：組合有兩種類型只組合其中三種徑流成分，可得到：Rs＋Rsb＋Rg型