影响径流形成的主要因素有哪些

试题

影响径流形成的主要因素有哪些？气候变化及人类活动如何影响流域径流形成？

试述河川径流中的基流分割主要方法及研究基流的意义。

径流形成的基本原理及其影响条件。

径流形成原理

径流是指流域的降水由地面及地下汇入河网，流出流域出口断面的水流。径流的形成过程可分为流域蓄渗过程、坡地汇流过程和河网汇流过程。径流的形成过程实质上是降水在流域空间与时间上的再分配过程。

1、流域蓄渗过程

降雨初期，除降落在河槽水面上的雨水直接形成径流外，大部分降水并不立即产生径流，而是消耗于植物截留、下渗、填洼与蒸散发。在降雨过程中，当降雨强度小于下渗能力时，雨水将全部渗入土壤中；当降雨强度大于下渗能力时，超出下渗强度的降雨形成地面积水，蓄积于地面洼地，称为填洼。随着降雨继续，满足填洼后的水开始产生地面径流。流域上不断降雨，渗入土壤中的水使包气带含水量不断增加。土层中水达到饱和后，在一定条件下，部分水沿坡地土层侧向流动，形成壤中径流，壤中径流扩散到地面形成地表饱和径流。下渗水到达地下水面后，以地下水的形式沿直面土层汇入河槽，形成地下径流。

在流域蓄渗过程中，无论是植物截留、下渗、填洼、蒸散发及土壤水的运动，水的运行均受制于垂向运行机制，水的垂向运行过程构成了降雨在流域空间上的再分配，从而构成了不同的产流机制，形成了不同的径流成分。

2、坡地汇流过程

满足填洼后的降水在坡面上形成片流、细沟流运动的坡面漫流。在漫流过程中，坡面水一方面继续接受降雨的直接补给而增加，别一方面又在运行过程中不断地消耗于下渗和蒸发而减少。坡面水流可能程紊流或层流，其流态与降雨强度有关，其运行受重力和摩阻力的支配。坡面漫流流程一般不超过数百米，历时亦短，故对小流域比较重要，而对大流域往往可以忽略。

壤中流和地下径流同样存在沿坡地土层的汇流过程，它们都是在有孔介质中的水流运动。壤中流流速要慢于地面径流而快于地下径流。

在径流形成过程中坡地汇流过程对各种径流成分在时程上起着第一次再分配作用。

3、河网汇流过程

指各种径流成分经过坡地汇流进入河网后，没河网向下游流出出口断面的过程。在此过程中，河网调蓄作用对净雨量在里程上再一次进行分配，使出口断面的流量过程线比降雨过程线平缓的多。河网汇流的水分运行过程，是河槽中不稳定水流运动过程，是河道洪水波的形成和运动过程，而下游断面上的水位流量的变化过程是洪水波通过该断面的直接反映。

在径流形成中通常将流域蓄渗过程到形成地面径流及早期表层流过程称为

产流过程，坡地汇流与河网汇流合称为流域汇流过程。产流过程中水以垂向运行为主，它构成降雨在流域空间上的再分配过程，是构成不同产流机制和形成不同径流成分的基本过程。汇流过程中水以水平侧向运行为主，水平运行机制是构成降雨过程在时程上再分配的过程，是构成流域汇流过程的基本机制。

影响径流的因素

影响径流形成和变化的因素主要有：气候因素、流域下垫面因素和人类活动因素。

1、气候因素

气候因素包括降水、蒸发、气温、风、湿度等。降水是径流的源泉，径流过程通常是由流域上降水过程转换来的。降水和蒸发的总量、时空分布、变化特性，直接导致径流组成的多样性和径流变化的复杂性。气温、湿度、风通过影响蒸发、水汽传输和降水而影响径流。

2、流域下垫面因素

包括：地理位置，如纬度、距海远近、面积、形状等；地貌特征，如山地、丘陵、盆地、平原、谷地、湖沼等；地形特征，如高程、坡度、坡向；地质条件，如构造、岩性；植被特征，如类型、分布，水理性质等。下垫面对垂向运行的水的再分配形成了不同的径流成分，对侧向运行的水的再分配形成出口断面的流量过程，从而影响整个径流。相对于降水是径流的源泉来说，流域则是径流的发生场和分配场，是径流形成的重要因素。

3、人类活动的影响

人类活动对径流的影响可分为直接与间接两类，直接影响是指人类活动使径流环节发生直接改变，如兴建水库、跨流域调水、引水灌溉，城市供水及排水等，均使径流的量、质发生变化。间接影响是指人类活动通过改变下垫面状况、局地气候，以间接方式影响径流，如植树造林、发展农业、城市化等。

基流

基流一般是指补给河流的地下水，是降水渗入到地下的产流。基流由于运移速度较慢和含水层的调蓄作用，水量比较稳定，成为枯水期河流的主要补给源，对维持河流的径流连续性有重要作用，来保障枯水期河道的生态的需水量。另外，基流属于地表水资源与地下水资源的重复部分，计算基流对确定水资源总量有重要作用。

基流分割方法：

1、图形法：即直接在河流流量过程线上作图分析，有如下几种情况

1）直线分割法：假定在一次降水前，河流流量就是地下径流。当包气带比较厚，一次降水不足以补充地下水时，采用直线分割法；反之采用斜线法。

2）库捷林法：当潜水与河水有水力联系时，河流涨洪时补给地下水，藕为其上游河网的地下水排泄量，基流逐渐减小。当河水回落时，两岸地下水补给河

水，基流开始增加。

3）退水曲线法：当潜水与河流无水力联系时，假定雨后地下水径流迅速增加，其峰值与洪峰出现相近。则从流量过程线两端相交形成退水曲线，来分割基流。

2、水量平衡法：认为山区河川径流一般是由与径流无水力联系的基岩裂隙水补给，并假定含水层的来水与地表径流间存在比例关系，建立水量平衡方程求解。

3、水文模型法：通常用单一水库来演算地下水径流的出流，也有用两个线性水库来分割河川基流，用汇流模型来模拟基流。

4、环境同位素与水化学方法：利用水的溶剂性质，通过测量水中溶质的量来确定基流与直接径流的比例关系。

5、电子滤波法：将日径流时间历时资料作为直接径流（高频信号）和基流（低频信号）的叠加，从日流量中分割出基流。

6、经验公式法：通过已经建立的经验公式来分割基流。

基流退水

退水曲线中含有丰富的与流域有关的信息，包括流域的蓄水特征和含水层特征。

1、从最基本的流量方程来模拟退水过程，建立线性Dupuit-Boussinesq方程：

Q t=Q0 exp(-t/C)

Q t=Q0 K t

2、将基流作为水库来模拟：由于线性过程具有可叠加性，含水层可划分为多个线性水库，这些水库具有不同的退水常数C i

3、自回归模拟：建立自回归方程，确定参数

Q t+1=fQ t+gQ t-1+e t+1 f=k1+k2, g=-k1*k2

4、经验公式法