试论蓄满产流模型与超渗产流模型

本文针对在产流理论方面形成的“蓄满型”与“超渗型”两种不同的学术观点，从不同径流成分的产流机制、各种产流机制不同的组合而形成的产流类型，以及产流机制的统一性和相互转化关系等方面不仅论证了在同一地区超渗产流与蓄满产流方式将随着降雨特性和下垫面条件的变化，而相互转化、相互补充，而不是相互对立的辩证关系；而且阐明了超渗地表径流与超渗产流模型、饱和地表径流与蓄满产流模型是不同的物理概念。     

具有空间分布的超渗产流模型

基于下渗在流域上分布不均的现象和霍顿下渗公式,提出了具有空间分布的超渗产流模型。经检验,该模型对半干旱半湿润地区小流域短历时降雨产流的计算效果良好;由于其模型参数的物理意义清晰,可通过试验来确定,因此有较强的适用性。     

蓄满——超渗兼容的耦合产流模型与基本产流模型的比较分析

１引言自然界的产流过程是在流域下垫面，由降雨、蒸发、土壤含水量等具有随机性质的各因素相互作用下的发展过程，其实质是水分在下垫面垂向运动中在各种因素综合作用下的发展过程。传统的产流理论是霍顿在１９３５年提出的，但对产流的概括过分简单，并不能充分地反映客...     

超渗产流计算的入渗容量与土壤湿度指数曲线法

超渗产流是流域产流机制的一种基本模式,它符合我国北方干旱、半干旱地区的产流规律。陕北黄土高原沟壑区,长年干旱,夏季多暴雨,其历时短,强度大,下垫面黄土包气带厚达数十米,且植被较差,是超渗产流的典型地区之一。黄委会子洲径流实验站为这一地区积累了宝贵的径流实验资料。多年来,国内不少单位和学者,都曾依据上述资料,作过不少研究,提出不同的产流计算方法(见文献[1]至[6])。研究的侧     

广西岩溶产流模型

本文概括了广西岩溶水文特性,并与非岩溶水文特性进行了对比分析,考虑了岩溶硫域岩溶裸露程度、溶蚀、裂隙、落水洞、泉水、管流、暗河、封闭程度等诸因素,结合岩溶水文特性,提出一种岩溶产流机制,建立了适用于岩溶地区河流的产流模型,并相应编制了一套微机计算软件,通过对岩溶非常发育的内联岩溶实验站和岳圩、大新、绿兰等岩溶水文站实测次径流、年径流的率定与检验,均得到满意的结果。     

空气阻力影响下的分层土壤非稳定降雨入渗产流模型

降雨或灌溉期内,土壤内的空气很难及时全部排出。禁锢在土壤中的空气产生的压力阻碍了土壤水分入渗。针对空气阻力对土壤入渗过程的影响,对Green-Ampt模型进行了改进,提出了非稳定降雨条件下考虑空气阻力作用的分层土壤降雨入渗产流模型(MGAM)。模型中,引入了饱和度系数(Sa)量化入渗水分剖面滞留空气影响下的实际导水系数和实际含水量,引入进水值(hwb)和进气值(hab)量化湿润锋处实际负压水头,并提出由土壤物理性质估算饱和度系数(Sa)、进水值(hwb)和进气值(hab)的参数化方案。为了验证模型适用性,采用MGAM模型模拟分析了室内开展的空气限制条件下的分层土壤非稳定降雨一维入渗产流试验观测成果,包括土壤水分分布特征、土壤累计入渗量和径流强度,并将模型模拟值与试验观测值,以及传统不考虑空气阻力TGAM模型(Traditional Green-Ampt Model)模拟值进行了对比分析,结果表明MGAM模型模拟的土壤累计入渗量、土壤含水量和径流强度均与实测结果吻合良好,而TGAM模型模拟土壤累计入渗量、土壤含水量均大于实测值,而径流强度小于实测值。     

分部面积超蓄产流法

探讨的分部面积超蓄产流量计算方法是把一个流域分成n个分部面积,由导出的产流方程计算产流量,能解出产流面积和产流量的发展过程。这个方法是1983年在四川清泉的降雨径流关系研究中初步提出的,现在又在1996年的基础上明确了一些概念,增加了方程的证明和讨论部分,论证了超蓄降雨径流相关线的性质。     

分部面积超蓄产流法

探讨的分部面积超蓄产流量计算方法是把一个流域分成n个分部面积,由导出的产流方程计算产流量,能解出产流面积和产流量的发展过程。这个方法是1983年在四川清泉的降雨径流关系研究中初步提出的,现又在1996年的基础上明确丁一些概念,增加了方程的证明和讨论部分,论证了超蓄降雨径流相关线的性质。     

SCS产流模型的改进

针对SCS产流模型对于降雨初损的计算在我国大部分地区存在明显偏差这一问题,通过加入相关变量及比例放大系数,从模型优化和线性相关优化两个方面对该模型进行了改进。结果表明,改进后产流模型的计算精度得到了明显提高。     

大连地区降雨产流模型探讨

大连地区属低山丘陵地区，多年平均降水量为600～1000mm，降水年内分布极不均匀，多年平均径流深200～450mm，属贫水地区．在水文预报中，降雨产流模型为蓄满产流模型，采用降水、蓄渗、蒸散发和径流的黑箱子模型，可求出流域的蓄渗量、蒸散发量和径流量．蓄渗量和蒸散发量由三层蒸散发模型确定，径流量由蓄满产流模型确定．该模型已在大连地区几座大型水库的洪水预报中得到应用，基本可达到水库控制运用的要求．     

一般性产流模型的应用

一般性产流模型分一层和两层模型。一层模型和两层模型已分别用26个流域516次洪水和20个流域380余场洪水作了检验。检验结果均达到洪水预报误差评定要求。本模型参数少,应用方便,对于干旱地区及湿润地区均有较好的适应性。     

混合产流模型及其应用

华北地区呈半湿润、半干旱状态，产流计算模型，既不宜单独采用湿润地区的蓄满产流模型，也不直单独采用干旱地区的超渗产流模型，因此，根据蓄满产流和超渗产流的产流原理，综合利用二者的计算方法，提出了混合产流模型。     

地表水膜下滴灌渗渠法产流效果分析

渗渠法是属于首端水处理,地表水通过渠道中的反滤层,渗入到滤水管中,在汇集到蓄水池,通过加压进入滴灌系统。渗渠法产流效果计算,大多数采用经验公式法,由于缺少试验数据的支撑。文章将经验公式的结果借助国际上广泛流行的地下水渗流三维模拟软件Feflow6.2进行数值模拟,用来评估渗渠法产流效果,为地表水膜下滴灌渗渠法在赤峰地区推广应用提供理论基础。     

土石山区山坡降雨入渗产流模型

在分析土石山区下垫面特性的基础上,引入碎石体积比例系数量化土壤中碎石对入渗的影响,并考虑山坡基岩凹凸面及封闭裂隙储留,构建了一种包括植被截留、洼地储留、土壤入渗、壤中流、基岩凹凸面及封闭裂隙储留等计算模块的土石山区山坡降雨入渗产流模型;采用径流小区天然降雨产汇流试验对模型进行验证,并与现有山坡降雨入渗产流模型的模拟结果进行了对比分析。结果表明:与现有模型相比,构建的入渗产流模型可以较好地模拟地表径流强度和土壤入渗率,实测值与模型模拟值较为吻合;暴雨期土壤入渗率的模拟值远小于实测值,可能原因在于该模型忽略了碎石与土壤的直接接触面间可能形成的水流快速通道,未考虑土石山区山坡土壤层和基岩层中可能存在的优先流,模型尚需进一步完善和改进。     

膨胀性土壤降雨入渗产流模型

膨胀性土壤吸水会发生膨胀变形,这对降雨入渗产流过程有显著影响。本文以Green-Ampt模型为基础,提出了考虑土壤膨胀性的非稳定降雨入渗产流模型(GJGAM)。为量化土壤膨胀性对降雨入渗产流过程的影响,文章引入了考虑土壤膨胀性的土壤饱和导水系数及饱和含水量,并提出了两参数的计算方法。同时,应用GJGAM和传统的不考虑土壤膨胀性模型(TGAM)分别模拟了径流强度和土壤累计入渗量的室内试验过程,并与试验观测值进行了对比分析。结果表明:利用GJGAM模拟得到的土壤累计入渗量和径流强度与其实测结果吻合良好,而TGAM模拟得到的土壤累计入渗量大于实测值,而径流强度小于实测值。     

南京市暴雨地表产流模型研究

选择适当的暴雨时程分析方法—Keifer和Chu雨型,对暴雨公式计算出的雨量进行时程分配,然后根据时程分析后的暴雨过程线,基于改进后的不透水区、透水区和混合区的暴雨扣损方法,建立了城市化后的城市地表产流模型。最后利用南京市典型暴雨过程对模型进行验证,得到南京市地表净雨过程线。     

半湿润流域蓄满超渗空间组合模型研究

半湿润流域蓄满产流与超渗产流兼有,如何区分两种不同性质的产流过程一直是水文预报的难题。基于主导性水文过程的概念,结合遥感技术与地理信息技术,采用水文学界应用广泛的CN值和地形指数指标,划分蓄满产流主导区与超渗产流主导区,提出了蓄满超渗空间组合模型。以东湾流域为例,验证了蓄满产流模型、超渗产流模型及蓄满超渗空间组合模型的模拟效果。结果表明:单一产流模型参数失真,蓄满超渗空间组合模型参数接近实际;蓄满产流与超渗产流主导区划分越精确,参数越合乎实际;蓄满超渗空间组合模型精度较高,验证期结果稳定。     

海河流域平原区降雨产流模型研究

通过对海河流域平原区降雨产流机理进行研究,得出耕地灌溉率提高、地下水埋深增加是影响平原区产流的主要下垫面要素.根据下垫面要素的变化特点,建立了模拟地下水埋深变化和灌溉耕地产流特点的蓄满-超渗产流水文模型.并通过在海河平原的大清河山前平原、大清河中部平原、黑龙港中部平原3个类型区7个田块的灌溉入渗实验,分析给出了产流模型的重要参数——耕作层下层稳定入渗率.模型在牤牛河等7个典型流域进行应用,均得到较高的模拟精度.