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蓄满流与超渗流:概念与区别

【摘要】:因此可见,在蓄满产流区,影响产流的主要因素为降雨量H和前期影响雨量Pa。我国淮河流域及其以南大部分地区和东北东部,是以蓄满产流为主的;黄河流域和西北地区,是以超渗产流为主的。华北和东北的部分地方,情况比较复杂,表现出蓄满产流向超渗产流过渡的特点;而华南的许多地区,特别是岩溶地区,已证明产流方式与以上两种有所不同,是另一种方式,这里不作介绍。

1.蓄满产流

蓄满产流又称饱和产流,多发生在南方湿润地区。这些地区雨量丰沛,地下水埋藏较浅,包气带较薄,通常不过几米,而且植被良好,表土相对疏松,地面下渗能力一般较强,常大于降雨强度,因此,降雨后包气带缺水量很容易得到满足而达到饱和,饱和后下渗率趋于稳定达到稳定入渗率fc。在包气带未达到饱和之前,不产生径流,所有降雨全部转换为包气带的蓄水量;当包气带达到饱和之后,后续降雨则全部转换为径流。超过稳渗率fc的形成地面径流Rs,以稳渗率fc下渗的形成地下径流Rg,总径流量(或产流量)为两者之和。即

若假设流域包气带最大蓄水容量用流域最大缺水量Im反映,降雨开始时的包气带土壤含水量用前期影响雨量Pa(也称为包气带土壤含水量指标)反映,则降雨开始时包气带土层的缺水量为Im-Pa,当降雨量H大于包气带土层的缺水量(Im-Pa)时,开始产流,产流量为

流域包气带最大缺水量Im受气候、土壤、植被条件等影响,是一个相对稳定的数值。包气带前期影响雨量Pa是一个相对变化值,它随雨前一定时段的降雨量多少和蒸发情况而变化。因此可见,在蓄满产流区,影响产流的主要因素为降雨量H和前期影响雨量Pa

2.超渗产流

超渗产流又称非饱和产流,多发生在干旱地区。这些地区气候干旱,雨量稀少,地下水埋藏较深,包气带可达几十米甚至上百米,而且植被条件较差,土壤结构紧密,下渗能力小,因此降雨一般不容易满足整个包气带的缺水量。产流发生的条件是雨强超过下渗强度,即i>f。在整个降雨过程中,雨水不断下渗,下渗锋面不断下移,表层下渗率随时间逐渐减小,最后达到稳定下渗率fc,但整个包气带在降雨过程中都达不到饱和状态,下渗水量暂时蓄存于包气带土壤中,成为土壤含水量的一部分,雨后消耗于蒸发,一般不会形成地下径流,而成为降雨径流过程的主要损失量,其大小主要决定于土壤前期含水量和每次降雨的下渗过程。产流过程描述为:

当i>f,则(i-fp)形成地面径流,实际下渗率为f;

当i≤f,则无地面径流形成,全部雨水都渗入土壤;所以包气带将雨水分成地面径流和下渗水量。

对于一次总降雨而言,雨强时大时小,土壤下渗能力也在随时间变化,则次下渗总水量I为

形成的地面径流量Rs

根据水量平衡原理有

以上两种产流方式是我国产流分析的两种主要观点,分别适用于湿润和干旱半干旱地区,一般而言,湿润地区以蓄满产流为主,干旱地区以超渗产流为主,但也不是绝对的,湿润地区的干旱季节有可能发生超渗产流;干旱地区的多雨季节或一些植被较好的山区,土层较薄,下渗能力较强,也会发生蓄满产流。我国淮河流域及其以南大部分地区和东北东部,是以蓄满产流为主的;黄河流域和西北地区,是以超渗产流为主的。华北和东北的部分地方,情况比较复杂,表现出蓄满产流向超渗产流过渡的特点;而华南的许多地区,特别是岩溶地区,已证明产流方式与以上两种有所不同,是另一种方式,这里不作介绍。

另外,不管南方北方,由于一个实际流域地形、土壤、植被、包气带厚度、前期降雨多少与分布状况等都有所不同,因此无论哪一种产流方式,在产流初期并不是在全流域面积上发生,只是在部分面积上发生,称为局部产流。随降雨量或雨强的增大,发生产流的面积也会不断扩大,最终达到全流域产流。