产流机制在线视频

各位同学大家好

欢迎来到桂林理工大学MOOC《水文学》

我是水文与水资源工程专业徐勤学

我们这节课主要讲产流机制

这节课的主要内容包括四个方面

第一个是地表径流的产流机制

第二个是壤中流的产流机制

第三个是地下径流的产流机制

第四个是回归流的产流机制

让我们先来看第一个内容

地表径流的产流机制

在 讲地表径流产流机制之前

我们先来看一下什么是产流机制

所谓的产流机制是指

土壤水分沿土层剖面的垂向运动中

在一定的供水与下渗条件下

各种径流的产生机理与过程

这里的供水包括降雨 也包括土壤中自上而向下的供水

下渗不光 是指地表的下渗

也包括土壤中任一下渗面的下渗

让我们先来看地表径流的产流

地表径流的产流分为两种

第一种叫做超渗地表径流

那么超渗地表径流的产流机制是指

供水和下渗的矛盾主要发生在地表

那么包气带上界面

当降雨强度大于入渗强度

从而形成的产流

那么这里面的产流主要取决于

降雨 植被截流 填洼 雨期蒸发及下渗的对比关系

那么我们可以看下面这个图

下面这个曲线就是下渗曲线

上面是降雨曲线

当降雨强度大于入渗强度时

就形成超渗地表径流

那么上面柱状黑体部分就是产生的径流

超渗地表径流受的第一个影响因素是植物的截流

植物截流包括枝叶表面的截留量

还有降雨期间枝叶茎表面截留的蒸发量

填洼量对于一定流域来讲的话

在降雨过程中变化不大

雨间蒸发量很小

不起支配作用

最主要的控制因素是下渗量

刚刚我们在上一个图也看到

下渗量是一个瞬间多变的因素

随着降雨特性 前期土壤湿润情况不同而不同

只有当降雨强度大于入渗强度时

才产生超渗地表径流

这就是我们讲的超渗径流里面最关键的因素

就是下渗量

这里面有一个问题请大家思考

土壤的入渗速率是怎么变化的

它主要受哪些因素的影响

为什么要思考这个问题

因为我们在后面计算地表超渗地表径流量的时候

要考虑到我们入渗量的变化

这是我们地表径流产流的第一种机制

第二种的话是饱和地表径流

有的时候也叫蓄满地表径流

它跟超渗地表径流的区别主要在于

我们前面的控制因素是降雨量和下渗量

饱和地表径流表层土壤的脱水性很强

在它下层有相对不透水层

雨强大于下渗容量时候

产生临时的饱和带

这个临时饱和带随着降雨不断向上发展

最终达到地面

把最后的土层全部的进行蓄满

这个时候我们蓄满以后所有的降雨量

就全部形成了地面径流

那么这里面我们可以看到

它一定要蓄满以后才能产生径流

也是土壤水分达到饱和才能产生径流

这种机制称为饱和地表径流

这是我们讲的第一个内容

就是地表径流的产流机制

那么接着我们看第二个内容

就是壤中流的产流机制

那么刚刚讲到地表径流是产生在

包气带上部的土壤表层

那么壤中流的话它是发生在

我们上节课在讲包气带水分运动的时候也提到了

它是一个侧向的运动

它主要发生于非非均质或层状土壤中

透水层与相对不透水层交界面上的产流机制

那么透水层和相对不透水层可能有不同形式

比如说上层是土壤下层是基岩

还有一种可能上层是疏松的土壤

下层是紧实的耕作层

都有可能产生壤中流

壤中流跟我们刚刚讲的地表径流相比

它运动比较慢

但是在很多降雨过程中

它也是径流的主要组成部分

很多研究表明

壤中流在我们喀斯特地区

就是在广西地区的话

壤中流能够占到60%-70%地表径流量

让我们接着第三个产流机制

就是地下径流的产流机制

我们在上一节课讲过

包气带是地下水自由水面以上的带

称为包气带

当降雨入渗透过包气带

达到地下水自由水面的时候

就建立起包气带水分和地下水面的关系

这时入渗到地下水面的水分

就形成地下径流

地下径流特别是河道枯季径流的最主要的组成部分

第四个产流机制是回归流产流机制

所谓的回归流首先它就是壤中流

只是说它在后面又排出地表

成为了饱和的地面径流

那么这时它是一种非原生的径流成分

是派生出来的

通过这个图我们可以看到

在坡上部的壤中流往下面继续运移的时候

在坡下部的时候会流出地表

然后形成回归流

那么这就是回归流的概念

也是它的产流机制

我们这节课主要讲了四种产流机制

这个图就可以进行一个小节

第一个我们讲了地表径流的产流机制

首先它包括两大类

第一大类是超渗地表径流

第二大类是饱和地表径流

超渗地表径流主要决定因素是土壤的下渗量

饱和地表径流的主要决定因素是土壤的含水量

当土壤达到饱和以后

它才开始产流

在下节课我们还要讲到这两种地表径流的具体计算

我们讲的第三种机制是壤中流

就是主要产生于两个透水速率不一致的界面

当上层的透水速率大于下层的透水率的时候

在这个界面就会形成一层水层

这个水层受坡度的影响会产生侧向运动

形成壤中流

第四个产流机制是地下径流和回归流

这是我们这节课的总结

那么请大家思考一下几个问题

第一个超渗地表径流和饱和地表径流（蓄满产流）

容易在什么地方发生

比如说在湿润地区主要以超渗地表产流为主

还是以饱和地表产流为主

第二个就是我们在实际产流过程中

它可能是好几个产流机制的混合

它是怎么样混合到一起的

请大家进行思考

那么这节课关于产流机制就讲到这里

谢谢大家