易書科技 2019-02-01

流域的降水，由地面與地下入河網。流出流域出口斷面的水流，稱為徑流。液態降水形成降雨徑流，固態降水則形成冰雪融水徑流。由降水到達地面時起，到水流流經出口斷面的整個物理過程，稱為徑流形成過程。降水的形式不同，徑流的形成過程也各異。我國的河流以降雨徑流為主，冰雪融水徑流只是在西部高山及高緯地區河流的區域性地段發生。

從降雨到水流彙集至出口斷面的整個過程，稱為徑流的形成過程。在不考慮大量人類活動的影響下，徑流的形成過程大致可以分為以下幾個階段：

1。降雨階段

降雨是徑流形成的初始階段，是徑流形成的必要條件。

對於一個流域而言，各次降雨在時間上和空間上的分佈和變化不完全相同。一次降雨可以籠罩全流域，也可以只降落在流域的部分地區。降雨強度在不同地區是不一致的，雨強最大的地區稱為暴雨中心，各次降雨的暴雨中心不可能完全相同。同一次降雨過程中，暴雨中心位置常會沿著某個方向移動，降雨的強度也常隨時間而不斷變化。

2。蓄滲階段

降雨開始以後，地表徑流產生以前的植物截留、下滲和填窪等過程，稱為流域的蓄滲階段。在這一過程中消耗的降雨不能產生徑流，對徑流的形成是一個損失。不同流域或同一流域的不同時期的降雨損失量是不完全相同的。

在植被覆蓋地區，降雨到達地面時，會被植被截留一部分，這部分的水量稱為截留水量。降雨初期，雨滴落在植物的莖葉上，幾乎全被截留。在尚未滿足最大截留量前，植被下面的地表僅能得到少量降雨。降雨過程繼續進行，直至截留量達到最大值後，多餘的水量因重力作用和風的影響才向地面跌落，或沿樹幹流下。當降雨停止後，截留的水分大部分被蒸發。

雨水降落到地面後，在分子力、毛管力和重力的作用下進入土壤孔隙，被土壤吸收，這一過程稱為下滲。土壤吸收並能保持一部分水分（吸著水、薄膜水、下懸毛管水等）。土壤保持水分的最大能力，稱為土壤最大持水量。下滲的雨水首先滿足土壤最大持水量，多餘的才能在重力作用下沿著土壤孔隙向下運動，到達潛水面，並補給地下水，這種現象稱為滲透。

降雨滿足植物截流和下滲以後，還需要填滿地表窪地和水塘，稱為填窪。只有在完成填窪以後，水流才開始外溢，產生地表徑流。

降雨停止後，窪地蓄水大部分消耗於蒸發和下滲。

3。產流漫流階段

產流是指降雨滿足了流域蓄滲以後，開始產生地表（或地下）徑流。根據地區的氣候條件，可將產流分為兩種基本形式：蓄滿產流和超滲產流。

蓄滿產流大多發生在溼潤地區。由於降水量充沛，地下水豐富，潛水面高，包氣帶薄，植被髮育好，土壤表層疏鬆，下滲能力強，所以降雨很容易使包氣帶達到飽和狀態。此時，下滲趨於穩定，下滲的水量補給地下水，產生地下徑流。當降雨強度超過下滲強度時，則產生地表徑流。因為蓄滿產流是在降雨使整個包氣帶達到飽和以後才開始產流，所以又稱飽和產流。

超滲產流大多發生在幹早地區地下水位較低、包氣帶較厚、下滲強度較小的流域，當降雨強度大於下滲強度時，就開始產流。在產流過程中，降雨仍在繼續下滲（下滲量決定於雨前的土壤含水量）。一次降雨過程中，很可能包氣帶達不到飽和狀態，所以又稱非飽和產流。

蓄滿產流主要決定於降雨量的大小，與降雨強度無關：超滲產流則決定於降雨強度，而與降雨大小無關。我國淮河流域以南及東北大部分地區以蓄滿產流為主；黃河流域、西北地區的河流以超滲產流為主，其他地區具有過渡的性質。

流域產流以後，水流沿地面斜坡流動，稱為漫流，又稱坡地漫流。

4。集流階段

坡地漫流的水進入河槽以後，沿河槽從高處向低處流動的過程稱集流階段。此為降雨徑流形成過程的最終階段。各大小支流的水量向幹流匯入，使幹流水位迅速上升，流量增加。當河槽水位上升速度大於兩岸地下水位上升速度時，河水補給地下水；當河流水位下降後，反過來由地下水補給河水，這稱為河岸的調節作用。與此同時，河槽蓄水逐漸向出口斷面流去。即河槽本身也對徑流起調節的作用，稱為河槽的調節作用。一般河網密度大的地區，河流較長，河槽縱比降小。河水下洩速度慢，河槽的調節作用大；反之河槽調節作用就小。

在影響河川徑流形成與變化的因素中，氣候因素是最主要的因素。在流域範圍內不論以何種形式進入河槽的水均來源於大氣降水，且與降水量、降水強度、形式、過程及空間分佈有關。降水強度和形式與徑流形成的關係十分密切。在以降雨補給為主的河流，每次降雨可產生一個小洪峰。一年中降雨集中的時期，河流徑流量最大，進入洪水期。強暴雨時，雨水在土壤中的下滲量小，匯水時間短，常可造成特大洪峰。此時由於強暴雨對地藤的侵蝕、沖刷十分強烈，進入河水的泥沙量也明顯增加。以冰雪融水補給為主的河流，往往在春季融冰雪或夏季冰川融化時出現洪峰，具有明顯的日變化與季節變化。

降水過程與徑流形成過程有關。當降水過程為先小後大時，先降落的小雨使全流域蓄滲，河網內蓄滿了水；之後再降的大雨則因為下滲量減小，幾乎能全部變成徑流，加之這時的河槽調蓄作用也大大減弱，易形成大洪水。

蒸發量的大小直接與徑流有關。在降水轉變為徑流的過程中，水量損失的主要原因就是蒸發。我國溼潤地區降水量的30％～50％、乾旱地區降水量的80％～95％均消耗於蒸發。扣除蒸發量後，其餘部分的降水才能作為下滲、徑流量。流域的蒸發包括水面蒸發和陸面蒸發，陸面蒸發中又包括土壤蒸發與植物蒸騰。此外，氣溫、風、溼度等氣候因素也間接地對徑流的形成與變化有影響。

在流域的地貌特徵中，流域坡度對河川徑流的形成有直接影響。流域坡度大，則匯流迅速、下滲量小、徑流集中；反之則徑流量減少。流域的坡向、高程是透過降水和蒸發來間接影響河川的徑流的。如高山使氣流抬升，在迎風面常可產生地形雨，使降水量增加，徑流量較大；而背風面雨量較少，徑流量也減小。地勢愈高，氣溫愈低，蒸發量愈小，徑流量則相應增加。

喀斯特地貌發育地區往往有地下蓄水庫存在，對徑流的形成起調蓄作用。由於地表河流與地下河流相互交替，地下分水線與地面分水線常常很不一致，有時徑流總量可大於流域的平均降水總量。

地質構造和土壤特性決定著流域的水分下滲、蒸發和地下最大蓄水量，對徑流量的大小及變化有複雜的影響。一些地質構造有利於地下蓄水（如蓄水盆地），斷層、節理、裂隙發育的地區也具有貯存地下水的良好條件，並且可以出現流域不閉合的現象。土壤型別和性質直接影響下滲和蒸發。例如：砂土下滲量大，蒸發量小，而黏土則下滲量小，蒸發量大，因此在同樣條件下，砂上地區形成的地表徑流往往較小，而地下徑流卻較大。

地表的植被能截留一部分水量，起到阻滯和延緩地表徑流、增加下滲量的作用。在植被的覆蓋下，土壤增溫的速度減小，使蒸發減弱。在森林地區，高大的林冠可阻滯氣流，使氣流上升，增加降水量。植被根系對土壤的保持作用可防止水土流失，減少地面侵蝕。

總之，森林植被可以起到蓄水、保水、保土的作用，削減洪峰流量，增加枯水流量，調節徑流的分配。

湖泊和沼澤是天然的蓄水庫，大湖泊對河川徑流的調節作用更為顯著。乾旱地區湖面的蒸發量極大，對河川徑流量的影響十分明顯。沼澤使河水在枯水期能保持均勻的補給，起到調節徑流的作用。

人類活動也在一定程度上影響著河川徑流的形成和變化。人工降雨和融冰增加了徑流量；修築水庫可以調蓄水量：跨流域的調水工程改變了徑流的地區分佈不均勻性。其他如農田灌溉、封山育林等也會改變徑流的分佈。

洪水是因暴雨或其他原因，使河流水位在短時間內迅速上漲而形成的特大徑流。當河流發生洪水時，河槽常常不能容納所有的來水，洪水氾濫成災，威脅沿岸的城鎮、村莊、農田等。連續的暴雨是造成洪水的主要原因，大量冰雪融化也可造成洪水。流域內的降水分佈、強度、暴雨中心的移動以及水系的性質都對洪水有一定的影響。

洪水按補給條件可分為暴雨洪水和冰雪融水洪水兩類。暴雨洪水來勢兇猛，常造成特大徑流量，流量過程線峰段尖突。如發生在夏季，稱為夏汛，發生在秋季則稱為秋汛。我國大多數河流常受到暴雨洪水的威脅。因此，在水文研究上應引起特別重視。

我國北方河流常在春季天氣回暖季節發生由冰雪融水造成的洪水，稱為春汛或秋汛。冬季因區域性河段封凍，使上游水位抬高，可引起區域性性的洪水。冰雪融水洪水的特點是徑流量較小，汛期持續時間長，流量過程線變化不如暴雨洪水明顯。

按水的來源又可將洪水分為上游演進洪水和當地洪水兩類。上游演進洪水是指河流上游徑流量增大，使洪水自上而下推進，洪峰從上游到下游出現的時間有一段時間間隔。當地洪水是由所處河段的地面徑流形成的，如全流域全部為暴雨所籠罩，則可造成特大的洪峰，危害性極大。如河南1975年8月發生的特大洪水是歷史上非常罕見的。

對於同一條河流而言，一般上游洪峰比較尖突，水位暴漲暴落，變幅大；下游洪峰則漸趨平緩，水位變幅也變小。洪水的傳播速度與河道的形狀有關，如河道平直整齊，洪水的傳播就快；如河道彎曲不規則，則洪水的傳播較慢；若流經湖泊，則洪水的傳播速度更慢。

洪水期間，同一斷面上總是首先出現最大比降，接著出現最大流速，然後出現最大流量，最後出現最高水位。

與洪水徑流相對的是枯水徑流。枯水是指斷面上流量較小，通常發生在地表徑流的後期，河水主要靠流域的蓄水量及地下水補給。枯水季節大部分發生在冬季，徑流量明顯變小。它與水力發電、航空、農田灌溉、工業用水和生活用水等有密切的關係。

枯水期徑流量的大小與枯水前期降水量的大小有密切關係。前期降水量大，地下蓄水量多，地下徑流量大，河流在枯水期尚能保持一定的水量。反之，如前期降水量小，土壤中地下水量少，則常造成河流流量小，甚至出現斷流。流域地質條件影響著河流在枯水期的流量。如砂礫層常能儲存較多的地下水，在枯水期可以補給河流。湖泊、沼澤、森林及水庫等常可調節水量，從而增加河流枯水期的流量。徑流是水迴圈的基本環節，又是水量平衡的基本要素，它是自然地理環境中最活躍的因素。從狹義的水資源角度來說，在當前的技術經濟條件下，徑流則是可以長期開發利用的水資源。河川徑流的運動變化，又直接影響著防洪、灌溉、航運和發電等工程設施。因而徑流在水資源利用方面有著舉足輕重的地位和作用。