[科普中国]-渐近流速高差

降水开始，除了一部分流入湖泊、河流中形成径流之外，大部分降水会落在地表上。当降雨强度大于土壤的渗透能力的时候，产生超渗雨量。

径流这是在已经扣除拦截和蒸发蒸腾损失之后剩下的降水残量。它出现在天然的或者人造的明渠中，其水流是长年的或者间歇的。按照径流进入渠道的路径可以划分为地表径流、次表径流和地下径流。

地表径流地表径流作为地面漫流跨越陆地直到到达一个渠道，在渠道内它作为明渠流动或者河流流动而继续。在接人河流流动之后，它与在渠道中其他径流组成部分相结合以形成总径流。

次表径流次表径流，也称为合流、壤中流、表层流和暴雨渗流，仅仅渗透土壤表层而不与主要的地下水体相连接。横向地运动，它可能在地下继续直至到达一个渠道，或者返回到表面并作为地面漫流而继续。次表径流到达渠道的时间取决于地区的地质情况。通常假定次表径流在暴雨期间或者在暴雨后不久到达渠道。在干旱地区，对于中雨或者小雨的总径流，次表径流可能是主要的部分，因为在这些条件下的地表径流因异常高的蒸发和渗透而降低。

地下径流地下径流是由深层渗透供给的水流。它是主要的地下水体的流动，且需要也许是几年的长周期以到达渠道。地下径流是形成河流旱季流动的原因，并且在暴雨期间几乎保持恒定。地下径流主要是给水工程师所关注的。地表和次表径流对于防洪工程师是有意义的。

在实践中，直接径流和基流是采用的径流仅有的两个划分方式。这种分类的基础是汇流(传播)时间而非路径。直接径流在暴雨期间或者在暴雨之后不久离开水域，而来自暴雨的基流可能数月甚至数年都不离开水域。

径流由降水供应。完全贡献给直接径流的降水部分被称为有效降水量，或者如果降水是雨水称为有效雨。完全贡献给地表径流的降水部分被称为超渗降水，或者超渗雨。因此，有效雨包括次表径流，而超渗雨仅仅是地表径流。1

影响径流的因素影响径流的两个主要特点是气候因素和流域因素。因素的数量是正确地确定径流的复杂性的指标。

气候特点(1)降水一形式(雨、雹、雪、霜、露)，强度，持续时间，时间分布，季节分布，面积分布，重现期，前期降水量，土壤湿度，暴雨运动的方向。

(2)温度一变化，雪水储量，暴雨期间的冻土，降水期间的极端。

(3)风一速度，方向，持续时间。

(4)湿度。

(5)大气压。

(6)太阳辐射。

流域特点(1)地形学一尺寸，形状，坡度，海拔，排水网，总体位置，土地利用和覆盖，湖泊和其他水体，人工排水，方位，渠道(大小、横断面的形状、坡度、粗糙度、长度)。

(2)地质学一土壤类型，渗透性地下水构成，层理。1

模拟地区流域水量平衡首先将研究地区划分为若干个叫做网格的水文子单元。然后用PD水箱模型对该流域进行模拟，其方法是对每个网格垂直方向的水量进行平衡计算，沿河网向下将河道流量演算到该流域。降水首先被植被林冠截留，截留量取决于土地覆盖类型。被截留的降水最终会蒸散发掉或落到雪堆上或者落到裸土上。顶部土层中的土壤水分发生
蒸发。土壤水分含量低通过植被发生蒸发。如果日平均气温在临界气温以上，超渗降水就像降雨一样落到地表水箱上。同时，积雪融化到地表的数量取决于气温和预定的融化率。另一方面，如果气温在临界气温以下，那么降雨就会落到雪堆上。当地表洼地蓄水过量时，水就会流人河网，其数量可由曼宁公式模拟计算。首先将模型在子流域进行检验，方法是将模型运行一段时间，在此期间获得实测河道流量资料。根据4个雨量计记录的数据计算降水雨量输人，且可利用某个气象站测到的风速、湿度、日照持续时间、气温。除少数情况以外，用模型模拟的河道日流量是令人满意的，并能满意地再现实测河道流量的较大变化情况，并且模拟的水文过程线的河道流量与实测流量也很吻合。

然后将模型用来检验研究地区流域的水量平衡。仔细分析水量平衡表明，在整个模拟期间，可精确地保持质量平衡。由于流域内地表特征与多边形的空间位置变化不同，得出的是相对结果，而这些结果能够反映水资源规划者和管理人员应用GIS在各种比例尺和分辨率下进行水文模拟的能力。例如，如果流域内土地利用区段发生改变，会对河道流量产生什么样的影响?大多数集总参数模型都不能模拟这种变化。为了研究流域特性改变对流量响应的影响，在研究流域的某个子流域中保持相同降雨事件的同时，对土地利用特性改变的情况进行了模拟。图1中列出了部分结果。

由此可见，随着研究地区住宅区与工业区的发展，一些以前可以透水的地段已经不透水了，从而使流速与平均流量增大。河道最大流量的变化呈相同的趋势。随着不透水面积的增加，最小流量却减少了。这是很合理的且符合实际水流特征的。里克特和舒尔茨于1987年已得出过类似的结论。他们发现，由于工业化与都市化导致不透水面积增大，使洪峰流量增大，且缩短了峰现时间。

业已证明，采用GIS处理空间水文资料对水资源规划与管理有许多好处。尽管在建立数据库与编码方面初期投入了巨资，这种投资将会由于未来能够便利与灵活性地修改与更新水资源管理策略而得到补偿。将物理分布模型与GIS结合使用可以对大范围可行的水资源管理措施进行模拟与评价。因此，这种方法在水资源管理上的成功应用将加强水资源管理进程，最终对人类在流域内开展的活动进行更好的管理。研究成果已经证明，GIS可用于提供流域径流分析所需要的信息。利用GIS的空间分析能力，可以真实地再现径流模拟流域的物理特性，由此可见，GIS技术与物理分布水文模型的结合使用是进行流域水资源管理的一项有效技术。2

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学