水文学第3章第2节流域产流与汇流

是在表层土壤具有较强透水性情况下的地面产流机制。 包气带薄，f大，包气带饱和后产生地面径流。包气带的 饱和蓄水量控制地面径流。当全层饱和时：
式中：rss为壤中径流产流率（mm／min）； rsat为饱和地 面径流产流率（mm/min）； fb为土壤入渗能力 （mm/min）。
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饱和地面径流产流前提：产流界面－包气 带下界面（或下弱透水层上界面）。 注意：饱和后是地表产流。
流域汇流过程框图
流域 出流 过程
2 汇流时间
水质点由流域面上汇集到出口断面所需的时 间。
流域中路径最长的水质点流到出口断面的时 间，为最大汇流时间。
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1）最大汇流时间
式中：tm为最大汇流时间（s）；Lm为从流 域出口断面沿河向上至流域分水线的最长 距离，V为流域平均流速。
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2）流域滞时
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超渗地面径流产生的条件
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综上所述，超渗地面径流产生的 前提条件：产流界面是地面(包气带的上界 面); 必要条件：要有供水源(降水); 充分条件：降雨强度(i)要大于下渗能力(f)。 三者都具备才能产生超渗地面径流。
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(2)壤中径流的产流机制:
壤中径流发生于非均质或层次性土壤中的透水层 与相对不透水层界面上，饱和水流与非饱和水流均 可发生，一般前者是主要的，是形成洪水径流的主 要部分。
必要条件：供水水源－降水（i）
充分条件：包气带全部饱和（i > fb+rss)
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上述四种产流机制共同规律：
1）供水：i 、f 2) i > fA 超滲地面径流；fA>fB 壤中径流
i > fB 饱和地面径流； fC> rss (或fc)地下径 流
3）饱和带－－壤中径流、地下径流 全层饱和－饱和地面径流
故，影响产流方式的主要因素是下垫面、降 水特征。
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二、流域汇流分析
1.流域汇流过程与汇流时间 流域汇流过程：流域上各处产生的各种成分的
径流，经坡地到溪沟、河系，直到流域出口的 过程，即为流域汇流过程。
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净雨量
地表水流
河
网
汇
地下水流
流
槽面降水出流过程 地表水流出流过程
地下水流出过程
（坡地汇流） （河网汇流）
包气带和饱水带
不同的供水条件和介质条件，径流的形成过程与机 理不同，故，出现不同的产流机制，呈现不同的径 流特征。
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各种径流的产流机制
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(1)超渗地面径流的产流机制:
是指供水与下渗矛盾发生在包气带上界面（地面）的 产流机制。自降雨开始至任一时刻的产流过程如下式：
式中，Rs（t）为t时刻地面径流深；i、in、e、sd、f分别 为降雨强度、截留率、蒸发率、填洼率、下渗率（毫米/ 分）。
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(3)超渗与饱和产流交替型方式:
1）发生地区：包气带厚2－4米左右，土壤 透水性中等，P、H（地下水位）的变化大。
2）发生机制：两种机制交替； 3）转变规律：干旱期，地下水位下降，以 超渗地面径流产流机制为主；汛期，地下水位 上升，以饱和地面径流产流机制为主。
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(4)我国的产流方式:
淮河以南、东北地区以饱和地面产流类型为 主。西北地区超渗地面产流为主。华北、东北 的西南部以超渗地面产流居多，局部呈现超渗 径流和壤中径流复合型的产流特征。在滨海平 原及淮北以超渗与饱和产流交替（变换）型。
§3.2 流域产流与汇流
流域产流理论 流域汇流分析 流域产、汇流计算与模型简介
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一、流域产流理论
产流过程：是指流域中各种径流成分的生成 过程，也是流域下垫面对降雨的再分配过程。
1.产流机制 水在沿土层的垂向运行中，供水与下渗矛盾
在一定介质条件下的发展机理和过程，称为 产流机制。
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基础：包气带和包气带水 •近地面段为毛细管悬着水带； •毛细管支持水带； •介于上述两个带之间的中间包 气带。
对于非均质土壤：
式中：rss壤中径流径流产流率（mm／min）；fc为稳定入渗 能力（mm/min）； rg为地下径流产流率（mm/min）。
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地下径流产流前提：产流界面－包气带 下界面。
必要条件：供水水源－有下渗水（fc)。
充分条件：稳渗量能使地下水面升高 （fc>rss)。
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(4)饱和地面径流产流机制:
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fA rss
fB
带
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壤中径流产流前提：产流界面－相对不透水层或弱 透水层。
必要条件：供水水源－上层有下渗水（fA)。 充分条件：fA>fB 产生临时饱和带；
侧向动力条件－坡度。 壤中径流产流取决于fA，与雨强不直接相关。
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(3)地下径流的产流机制:
是指包气带较薄、地下水位较高时的地下水产流机制。 包气带下界面，在均质、非均质或层次性土壤、风化裂 隙中均可发生： 对于均质土壤：
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基础：包气带和包气带水 •近地面段为毛细管悬着水带； •毛细管支持水带； •介于上述两个带之间的中间包 气带。
包气带和饱水带
下渗在地面径流的产流过程中具有决定性的作用。前 式中若忽略雨期蒸发、截留和填洼损失项，微分可得 到：
式中，rs为地面径流产流率（毫米/分）。从上式可见， 地面径流是供水与下渗矛盾发展的产物。
陵、干旱、半干旱区，植被差。 产流特点：i > f，产流；
i < f，降水全部为土壤所吸收。
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(2)饱和产流（蓄满产流）方式:
产流机制：其余三种产流机制的结合。 产流发生地区：包气带薄，土壤透水性强，下
渗强度大，植被好的湿润地区。 产流特点：雨量满足包气带缺水量（Wm-W0)
后，全部产生径流（百度文库地下径流）
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4）侧向运行力：水力坡度（水流归槽） 5）包气带不同界面（控制界面）：
上界面－超滲地面径流； 中界面－壤中流； 下界面－地下径流、饱和地面径流。
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2.流域产流方式
产流方式：常见的3种方式
(1)超渗产流方式： 产流机制：超滲地面产流机制； 产流发生地区：包气带厚度大，土壤透水性差，f小。丘
流域出口断面洪水过程线的形心出现的时 间与净雨过程的形心出现时间的间隔。
引入：何为形心：面的形心就是截面图形的几何中心。 何为净雨：指降雨量中扣除植物截留、下渗、
填洼与蒸发等各种损失后所剩下的那部分量。也叫做 有效降雨。净雨量就等于地面径流，因此又叫做地面 径流深度。在湿润地区，蓄满产流情况下，净雨就包 括地面径流和地下径流两部分。
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k = v1(Q) －v1(I)