形成過程


    綜述


    河川徑流的形成是一個連續的過程,但可以劃分為幾個特征階段,一般為停蓄階段、漫流階段和河槽集。


    坡麵漫流作為地表徑流向河槽匯集的中間環節,分為片流、溝流和壤中流三種形式,其中溝流是主要形式。水在地表紋溝中流動,流速一般不超過1~2米/秒,但流速和流量都從坡頂向坡底增加,衝刷力也相應地向坡底增強。片流並不多見。壤中流是指水在地表下數厘米的土壤中流動,其速度不大,開始時間也比較晚,但降水停止後仍可持續一段時間。地表土壤物質往往由這種坡麵漫流帶人河槽。


    河槽集流階段


    坡麵漫流的水進人河道後沿河網向下遊流動,使河流流量增加,叫做河槽集流。河槽集流階段大部分河水流出河口,小部分滲入河穀堆積物補給地下水。待洪水消退後,地下水又反過來補給河流。河槽集流過程在降水停止後還將繼續很長時間。這個階段包括雨水由坡麵進人河網,最後流出出口斷麵的整個過程,是徑流形成的最終環節。


    徑流計量


    綜述


    在研究某時段內河流水量變化和比較各河流的徑流量時,都必須采用適當的量值來計算。常用的量有以下幾種:流量(q)、徑流量(w)、徑流模數(m),徑流深度(y)、徑流變率(模比係數k)、徑流係數(?)。


    流量


    單位時間內通過某水斷麵的水量,叫做流量(立方米/秒)。


    ?


    式中,a為過水斷麵積,v為水流的平均流速。


    徑流量


    在一特定時段內流過河流測流斷麵的總水量,稱為徑流量(平方米或平方千米),例如年徑流量。計算徑流總量的公式為:


    式中:t為時間(年、月—);q為時段平均流量。


    河流的年正常徑流量是指多年徑流量的算術平均值,即平均每年中流過河流某一斷麵的水量。它是一個比較穩定的數值,也是一個重要的特征值。隻有徑流年際變化較小,或者有相當長的觀測資料時,才能夠精確地計算出河流的正常徑流量。


    根據實測資料年限長短不同,可以分別采用下列方法推求河流的正常徑流量:


    1具有30~40年或更長連續觀測係列的,可以把徑流量的算術平均值作為正常徑流量;


    2隻有短期資料時,選擇參證站、參證流域或與徑流量有成因聯係的變量(如降水量),建立相關關係,延長係列;


    3缺乏實測資料時,則以徑流等值線方法或應用經驗公式估算。


    徑流模數


    單位時間、單位麵積上產出的水量,稱為徑流模數〔立方米/(年·平方千米)〕。徑流模數與流量之間的關係為:


    式中:f為流域麵積。


    在所有計算徑流的常用量中,徑流模數最能說明與自然地理條件相聯係的徑流的特征。通常用徑流模數來比較不同流域的單位麵積產水量。


    徑流深度


    在研究河流徑流時,需要把徑流量與降水量進行比較。降水量是用毫米為單位的,徑流量也須用毫米為單位。流域麵積除該流域一年的徑流總量,即得到徑流深度:


    選取極差標準化方式進行綱化處理後為下式(單位毫米):


    徑流模數(m)與徑流深度(y)有以下關係:


    徑流變率(模比係數)


    任何時段的徑流值m1、q1或y1等,與同時段多年平均值m0、q0或y0之比,稱之為徑流變率或模比係數:


    徑流係數


    一定時期的徑流深度y與同期降水量x之比,稱為徑流係數:


    徑流係數常用百分數表示。降水量大部分形成徑流則?值大,降水量大部分消耗於蒸發和下滲,則值小。


    徑流變化


    年內變化


    隨著氣候的周期性變化,一年中河流補給狀況、水位、流量等也相應發生變化。根據一年內河流水情的變化,可以分為若千個水情特征時期,如汛期、平水期、枯水期或冰凍期。


    河流處於高水位的時期稱為汛期。中國絕大多數河流的高水位是夏季集中降水造成的,故又叫夏汛。夏汛期徑流量大,洪峰起伏變化急劇,是全年最重要的水情階段。各河流的夏汛期長短不一,南方河流因雨季早而且持續時間長,夏汛期也長。春季積雪融化形成的河流高水位叫做春汛。華北、東北的河流都有春汛,但水量比夏汛小,曆時也不長。


    枯水期是河流處於低水位的時期。中國河流枯水期一般出現在冬季。這段時間河水主要依靠地下水補給,流量和水位變化很小;如果此時河流封凍,又可稱冰凍期。


    平水期是河流處於中常水位的時期。洪水過後,退水較緩慢,所以從汛期到枯水期之間有一-段過渡時期,水位處於中常狀況。中國河流的平水期多在秋季,時間不長。


    年際變化


    徑流量的年際變化往往由降水量的年際變化引起。通常以徑流的離差係數來表示年徑流的變化程度。中國中等河流的離差係數,長江以南一般在0.30以下,長江下遊、黃河中遊各河流和東北山區河流為0.40,淮河為0.60,海河為0.70。這種大致從南向北增長的趨勢,與中國降水量變率的分布趨勢基本一致。


    特征徑流


    洪水


    河流水位達到某一高度,致使沿岸城市、村莊、建築物、農田受到威脅時,稱為洪水。連續的強烈降水是造成洪水的主要原因,積雪融化也可以造成洪水。流域內的降水分布、強度、降水中心移動路線及支流排列方式,對洪水性質有直接影響。


    洪水按來源可分為上遊演進洪水和當地洪水兩類。上遊徑流量顯著增加,洪水自上而下沿河推進,就形成上遊演進洪水。當地洪水則是由所處河段的地麵徑流直接形成的。由於洪水形成條件不同,洪水過程線也有單峰、雙峰、肥瘦等差別。


    實際觀測發現,同一河流的上遊洪峰比較尖銳,變幅大,而下遊則漸趨平緩,變幅也逐漸減小。洪水傳播速度與河道形狀有關,河道整齊的傳播快,不規則

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