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§4.3 流域产流分析
1. 什么是产流
• 径流形成过程可概括为：降雨过程→扣除损失→净雨 过程→流域汇流→流量过程； • 降雨转化为净雨的过程称产流过程；
• 净雨转化为河川流量的过程称汇流过程。
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§4.3 流域产流分析
产流是流域中各种径流成 分的生成过程，其实质是 降雨在下垫面运行过程中， 下垫面对降雨的再分配过 程。
上节回顾
• §4.2 降雨径流要素计算
• 一、流域降雨分析
雨强过程线和累计雨量过程线
流域平均降雨量计算
• 二、径流量计算
流量过程线的分割及不同水源的划分
• 三、前期影响雨量
前期影响雨量Pa，流域最大蓄水量WM
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内容提要
•§4.3 流域产流分析
下垫面如何分配降雨 根据下垫面对降雨的分配，有哪几种 产流形式 不同产流形式下流域产流面积如何变化
根据降雨强度 i 和地面下渗能力 fp 的大小关系，包气带地面 把所承受的降雨划分为下渗水量I和地面径流RS两个部分。

当i＞fp，实际下渗率为fp，其余部分(i-fp)形成地面径流 当i≤fp ，则全部降雨都渗入土壤中

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§4.3.1 包气带对水分的再分配作用
2. 包气带土层对下渗水量的再分配作用
流域产流
不同产流形式下流域产流面积如何变化
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§4.3.3 产流面积的变化
1. 蓄满产流情况下产流面积的变化
• 流域蓄水容量曲线：
• 流域内各点包气带的蓄水容量 W’m是不同的。流域蓄水容
量曲线是表示蓄水容量与小于或等于该蓄水容量的累计面
积同全流域面积的比值的对应关系曲线。
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§4.3.3 产流面积的变化
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§4.3.2 基本产流形式
4. 产流方式对比分析
对比分析内容 气候条件 蓄满产流 湿润半湿润
超渗产流 干旱半干旱
大 i＞f p, W’e＜W’m 降雨强度、下渗能力 密实，易超渗
降雨强度
产流条件 决定因素 表层土质结构 缺水量 径流成分
小
雨末包气带W’m 降雨量、土壤前期含水量 疏松，不易超渗 小，易蓄满 地面径流和地下径流
4
§4.3 流域产流分析
2. 影响产流的主要因素
1）气象因素： 降雨 P 降雨强度、历时和分布：直接影响产流。 蒸发 E 雨间蒸发：有效雨量减少； 雨后蒸发：将影响到流域土壤蓄水量消退的快慢。 2）下垫面因素 流域土壤的性质和结构 植被率 坑洼状况 地下水埋深等
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4.3.1 包气带对水分的再分配作用
大，不易蓄满
地面径流 雨期下渗水量 与降雨强度关系密切
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损失量
产流与降雨特征的关系
W’m -W’0
与降雨量关系密切
§4.3.2 基本产流形式
• 判断：哪个站是蓄满产流，哪个站是超渗产流？
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§4.3.3 产流面积的变化
• 在降雨过程中，流域上产生径流的区域称为产流 区，其面积称为产流面积。
单点产流

当 (I-E≥W’m-W’0) 时 ， 表 明

当(I-E＜W’m-W’0)时，表明 降雨结束时包气带含水量 W’e未达到田间持水量，下 渗水量全部被包气带土壤 吸收。
降雨结束时包气带达到田
间持水量 W’m ，下渗水量 中的[I-E-(W’m-W’0)]在重力 作用下成为重力水RG。

I=E+(W’m-W’0) +RG
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§4.3 流域产流分析-§4.3.2产流面积的变化
2. 超渗产流情况下产流面积的变化
• 将全流域各点的W’m从小到大排序，计算小于和等于某一值 各点的面积之和FR占全流域面积的比重(α=FR/F)，即可绘出 关系曲线。
蓄水容量W’m 最大点蓄 水容量W’mm
' W mc
' (Wm )
W’mm
0
c
Wmm
1
f /F
• 流域最大蓄水量可用下式计算： )]dWm WM [1 (Wm 0
下垫面如何分配降雨
包气带是土壤颗粒、水分和空气同时存在的三相系统，它 具有吸收、存储和传输水分的功能，因此对降雨具有调节 和再分配的作用。
包气带地面对降雨的再分配作用
包气带土层对下渗水量的再分配
作用
土层中包气带和饱和带示意图
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§4.3.1 包气带对水分的再分配作用
1. 包气带地面对降雨的再分配作用
§4.3 流域产流分析-§4.3.3降雨径流关系
• 对蓄满产流方式，根据流域蓄水容量曲线，可求 出降雨~径流曲线。
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§4.3 流域产流分析-§4.3.3降雨径流关系
• 降雨径流关系曲线的形态取决于流域蓄水容量
曲线。
• P相同时，W0愈大，损失愈小，产流量R越大。
• 降雨径流关系曲线族的上段表现为一组 45°角 的平行线。
P=E+(W’e -W’0)+RS 产流条件：降雨强度 i大于下渗能力fp，雨末
W’e未达到蓄水容量W’m
决定因素：降雨强度i和下渗能力fp
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§4.3.2 基本产流形式
2. 蓄满产流
雨末包气带达到田间持水量，下渗的雨量形成地下径流，
超渗的雨量形成地面径流的产流形式。根据水量平衡方 程： P=E+(W’m -W’0)+RS+RG 产流条件：雨末包气带达到蓄水容量W’m

I=E+(W’e-W’0)
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§4.3.2 基本产流形式
根据包气带对降雨的再分配作用，有哪几种 产流形式 自然界有两种基本产流形式： 蓄满产流和超渗产流。
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§4.3.2 基本产流形式
1. 超渗产流
雨末包气带未达到田间持水量，仅当降雨强度大于下渗 能力才产生地面径流的产流形式。根据水量平衡方程:
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W’m
蓄满产流情况下流域产 流面积的变化情况分析
• 产流面积变化特点：
① 随着降雨量的增加，
P4-E4 P3-E3 P2-E2
P’
W’mm
P1-E1
P
0 α1
α2 α3
α 降雨柱状图 P4
1.0
产流面积也随之增加；
② 产流面积增加与降雨
P1
P2
P3
强度无关；
1.0 α α3 α2 α1 0 t’ t18 t 产流面积变化
决定因素：降雨量P和土壤前期含水量W’0
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§4.3.2 基本产流形式
3. 判定标准
1. 雨末包气带是否达到饱和 2. 是否产生重力水RG • 我国湿润地区，一般很容易在一次降雨中达到田间持 水量，故产流方式以蓄满产流为主。 • 我国干旱地区，一般没有可能在一次降雨中达到田间 持水量，故产流方式以超渗产流为主。