第六节　径流

一般将由降水形成、受重力作用而具有一定流动方向和路径的水流称之为径流。按照径流所处位置的不同又可以分为：在地面流动的地表径流、在土壤中流动的壤中流和在饱和含水层中流动的地下水流；按照径流的形成的来源可以分为降雨径流和融雪径流。

一、径流的形成

径流的形成包括从降雨开始到最终水流汇集到流域出口断面的整个过程。图2-11给出了径流形成的基本过程。从图中我们可以把径流的形成概括成产流和汇流两个过程。

（一）产流过程

降落到流域内的雨水一部分流失，一部分形成径流。降雨扣除损失后的雨量称为净雨。在分析流域径流形成过程中可以将流域下垫面分为三类：一是与河网连通的水面；二是不透水地面，如屋顶、水泥路面等；三是透水地面，如草地、森林等。降雨开始后，降落在与河网相连通的水面上的雨水，除少量消耗于蒸发外，直接形成径流。降落在不透水地面上的雨水，一部分消耗于蒸发，还有少部分用于湿润地面，被地面吸收损失掉，剩余雨水形成地表径流。降落在透水面上的雨水，一部分滞留在植物枝叶上，称为植物截留，截留量最终消耗于蒸发，剩余部分将向土中下渗。

（二）汇流过程

汇流过程指净雨沿坡面从地面和地下汇入河网，然后再沿着河网汇集到流域出口断面的整个过程；前者称为坡地汇流，后者称为河网汇流。两部分过程合称为流域汇流过程。

1.坡地汇流过程

坡地汇流分为三种情况：一是超渗雨满足了填洼后产生的地面净雨沿坡面流到附近的河网的过程，称为坡面漫流。二是表层流、径流沿坡面侧向表层土壤孔隙流入河网，形成表层径流。三是地下净雨向下渗透到地下潜水面或浅层地下水体后，沿水力坡度最大的方向流入河网，称为坡地地下汇流。

径流形成过程中，坡地汇流过程是对净雨在时程上进行的第一次再分配。降雨结束后，坡地汇流仍将持续很长一段时间。

2.河网汇流

各种径流成分经坡地汇流注入河网，从支流到干流，从上游到下游，最后流出流域出口断面，这个过程称为河网汇流或河槽集流过程。经历了流域产流、汇流在时间上的两次再分配后，河川径流过程与降雨过程就大不相同了，如图2-12绘出了一次降雨径流过程，由于坡面漫流、壤中流和地下径流汇集到出口断面所需时间不同，因而洪水过程线的退水段上，各类径流终止时间不同；直接降落在河槽水面上的雨水所形成的径流最先终止，然后依次是地表径流、壤中流、浅层地下径流，最后是深层地下径流。

二、影响径流的因素

影响径流形成和变化的因素主要有三大类，即气候因素、流域下垫面条件以及人类活动。

（一）气候因素

气候因素包括降水、蒸发、气温、气压、风、湿度等。

1.降水

降水是产生径流的重要因素，但不是决定径流过程的唯一因素。径流是降水的直接产物，因此降水的形式、总量、强度、降水过程及降水在流域空间上的分布对径流有直接影响。

（1）降水类型。不同的降水形式形成的径流过程完全不同，由降雨形成的径流主要发生在雨季，其过程一般陡涨陡落、历时短，而由融雪形成的径流一般发生在春季，其过程较为平缓，历时较长。

（2）降水量。河川径流的直接和间接水源都是大气降水，因此，径流量的多少决定于降水量的大小，即河川径流与降水量成正相关。

（3）降水强度。降水强度对径流的形成具有十分显著的作用，暴雨强度越大，植物截留、下渗损失越小，雨水能够在较短的时间内向河槽汇集形成较大的洪水。

（4）降水过程。降雨的过程对径流也有较大影响，如降雨过程（雨型）先小后大，则降雨开始时的小雨使流域蓄渗达到一定程度，后期较大的降雨几乎全部形成径流，易形成洪峰流量较大的洪水；如果降雨过程先大后小，则情况正好相反。

（5）降水空间分布。降雨在流域空间上的分布对径流也有影响，如果暴雨中心自上游向下游移动，由上游排泄出的洪水与下游形成的洪水叠加在一起，很容易形成较大的洪峰流量，反之，其洪峰流量则较小。另外，降雨笼罩的面积越大，形成的径流量也越大。

2.蒸发

蒸发也是影响径流的重要因素之一，大部分的降雨都以蒸发的形式损失掉，而没能参与径流的形成，在北方干旱地区，80%～90%的降水消耗于蒸发，在南方湿润地区也有30%～50%。

（二）流域下垫面条件

流域下垫面条件包括：地理位置，如纬度、距离海洋远近、面积、形状等；地貌特征，如山地、丘陵、盆地、平原、河谷、湖沼等；地形特征，如高程、坡度、坡向；地质条件，如构造、岩性等；植被特征，如类型、分布、水理性质等。

（1）流域地理位置。流域所处的地理位置不同，其气候条件差别很大。

（2）流域地形地貌。流域地形地貌一方面通过直接影响流域汇流条件来影响径流，另一方面还通过影响气候因素而间接影响径流。如在迎风坡，降雨量增加，径流量也相应增加；高程增高，气温降低，相应的径流量增加；坡度越大，径流的流速越大，雨水下渗的机会就少，因此，径流量也越大。

（3）流域面积。流域面积越大，自然条件越复杂，各种因素对径流的影响有可能相互抵消，也有可能叠加。一般而言，较大的流域的径流量大，但变化较小。

（4）流域形状。流域的形状主要影响径流过程线的形状。流域的形状不同，汇流条件不同，如扇形流域的洪峰流量相对较大且流量过程线尖瘦，而羽状流域的洪峰流量相对较小而流量过程线变化平缓。

（5）流域地质与土壤条件。流域的地质条件和土壤特性决定着流域的入渗、蒸发和蓄水能力。若某一流域有着较为发达的断层、节理、裂隙，水分的下渗量就大，而径流量小；岩溶地区有着较大的地下蓄水库，因此，地下径流量较大。土壤性质主要通过直接影响下渗和蒸发来影响径流，渗透性能好的土壤，下渗量大而径流量小。

（6）流域植被状况。由于植物截留、枯枝落叶层对雨水的吸收以及森林土壤有很好的下渗能力，在径流形成过程中的降雨损失量大，因此森林有减少地表径流量的作用。正因为森林导致流域具有较强的下渗能力，使较多的雨水渗入地下，并以地下径流的方式缓慢补给河川径流。

（7）流域内湖泊水库状况。流域内的湖泊和水库通过蓄水量的变化调节和影响径流的年际和年内变化，在洪水季节大量洪水进入水库和湖泊，水库和湖泊的蓄水量增加，在枯水季节，水库和湖泊中蓄积的水量缓慢泻出，蓄水量减少。

上述流域因素在空间上的随机组合，构成了下垫面条件的差异，这种差异导致了流域产流方式（指各种径流成分产流机制的组合）及产流条件上的差异。

（三）人类活动

人类活动对径流的影响主要通过改变下垫面条件，直接或间接的影响径流的流量大小、水质好坏和径流过程线形状。人类活动对径流有正反两方面的影响。人类可以通过修建各种水利及水土保持工程，如水库、淤地坝、水窖等蓄水工程，拦蓄地表径流、消减洪峰流量、调节径流过程。平整土地措施通过减缓原来地面的坡度、截短坡长、增加地表糙率，而增加了下渗量，延长了汇流时间，削减了洪峰，使流量过程线变得平缓。人类还可以通过植树造林，增加森林覆盖，利用森林保持水土、涵养水源、增加枯水径流来对径流起到调节作用。

但是，不合理的人类活动，如过度地砍伐森林、陡坡开荒、没有任何保护措施的大面积开采地下各种资源等都会造成严重的水土流失；另外，工业生产的废弃物任意排放、农业生产中各种农药、化肥无节制的大量使用、生活垃圾的大量增加，不但破坏了土壤对径流的调节作用，还严重污染了水质。因此，必须提倡合理的人类活动，以保护人们的生存环境。

三、径流的主要特征参数

（一）径流深

径流深是指将径流量平铺在整个流域上形成的水层深度，用R表示，以mm表示，计算公式为：

式中：F为流域面积，km2；T为计算时段长度，s；W为径流量，m3； 为时段平均流量，m3/s。

（二）径流系数

某一时段内径流深R与相应时段内的平均降雨深度P的比值称为径流系数，用α表示，无因次