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径流形成过程及其桥涵水文学

【摘要】:流域内,自降水开始到水量流过出口断面为止的整个物理过程,称为径流形成过程。为了便于研究,可将径流形成的物理过程,概括为四个阶段,图2-12为径流形成过程示意图。

流域内,自降水开始到水量流过出口断面为止的整个物理过程,称为径流形成过程。它是大气降水和流域自然地理条件综合作用的过程,十分复杂。为了便于研究,可将径流形成的物理过程,概括为四个阶段,图2-12为径流形成过程示意图

1.降雨过程

图2-12 径流形成过程示意图

降雨是形成地面径流的主要因素,降雨的多少决定径流量的大小。降雨量以降雨深度(mm)表示,单位时间内的降雨量称为降雨强度(mm/min或mm/h)。每次降雨,降雨量及其在空间和时间上的变化都各不相同。降雨可能笼罩全流域,也可能只降落在流域的局部地区;流域内的降雨强度也有时均匀,有时不均匀,还有时在局部地区形成暴雨中心,并向某一方向移动。降雨的变化过程直接决定径流过程的趋势,降雨过程是径流形成过程的重要环节。

2.流域蓄渗过程

降雨开始时并不立即形成径流。首先,雨水被流域内生长的树木、杂草以及农作物的茎叶截留一部分,不能落到地面上,称为植物截留。然后,落到地面上的雨水,部分渗入土壤,称为入渗。另外还有一部分雨水被蓄留在坡面的坑洼里,称为填洼。植物截留、入渗和填洼的整个过程,称为流域蓄渗过程;这部分雨水不产生地面径流,对降雨径流而言,称为损失,扣除损失后剩余的雨量,称为净雨。

3.坡面漫流过程(www.chuimin.cn)

流域蓄渗过程完成以后,剩余雨水沿着坡面流动,称为坡面漫流。流域内各处坡面漫流开始的时间是不一致的,某些区域可能最先完成蓄渗过程而出现坡面漫流,也只是局部区域的坡面漫流;然后,完成蓄渗过程的区域逐渐增多,出现坡面漫流的范围也随之扩大,最后才能形成全流域的坡面漫流。

4.河槽集流过程

坡地漫流的雨水汇入河槽后,顺着河道由小沟到支流,由支流到干流,最后到达流域出口断面,这个过程称为河槽集流。汇入河槽的水流,一方面继续沿河槽迅速向下游流动,另一方面也使河槽内的水量增大,水位也随之上升;河槽容蓄的这部分水量,在降雨结束后才缓慢地流向下游,最后才通过流域出口,使流域出口断面的流量过程变得平缓,历时延长,从而起到河槽对洪水的调蓄作用。

总之,地面径流的形成过程,就其水体的运动性质来讲,可分为产流过程和汇流过程;就其发生的区域来讲,则可分为流域面上进行的过程和河槽内进行的过程:

降水、蓄渗、坡面漫流和河槽集流,是从降雨开始到出口断面产生径流所经历的全过程,它们在时间上并无截然的分界,而是同时交错进行的。