Процессы водосбора и стока
Процессы водосбора и стока касаются того, как дождевые осадки и талый снег в водосборном бассейне распределяются между инфильтрацией, накоплением и стоком, а также того, как этот сток концентрируется и направляется к выходному отверстию.
Definition
Процессы водосбора и стока — это совокупность физических механизмов, посредством которых осадки, выпадающие на водосборный бассейн, распределяются, накапливаются и передаются в виде стока к выходному отверстию бассейна, рассматриваемые в масштабе склона и водосбора.
Scope
Эта область охватывает механизмы склонов, которые генерируют речной сток, концепцию единичной гидрограммы, которая связывает осадки с результирующей гидрограммой паводка, геоморфологическую структуру водосборов и прохождение потока через них, а также особый случай накопления и таяния снега. Она связывает диффузные процессы на поверхности суши и концентрированные потоки, рассматриваемые в гидрологии поверхностных вод.
Sub-topics
Core questions
- По каким механизмам дождевые осадки превращаются в речной сток на склоне?
- Как единичная гидрограмма связывает эффективные осадки с гидрограммой стока?
- Как форма бассейна, дренажная сеть и маршрутизация контролируют время прохождения потока?
- Как накопление и таяние снега регулируют сток в холодных и горных регионах?
Key concepts
- Инфильтрационная способность и поверхностный сток
- Избыточное насыщение и переменные источники
- Единичная гидрограмма и свертка
- Дренажная сеть и геоморфология бассейна
- Маршрутизация потока и время концентрации
- Накопление и таяние снега
Key theories
- Поверхностный сток избыточной инфильтрации (Хортоновский)
- Когда интенсивность осадков превышает инфильтрационную способность почвы, избыток стекает по поверхности; концепция Хортона связывала инфильтрационную способность с образованием штормового стока и доминировала в ранних представлениях о дождевом стоке.
- Избыточное насыщение и переменные источники
- Во многих гумидных, покрытых растительностью водосборах сток образуется там, где почва насыщается снизу, так что штормовой сток поступает из расширяющихся частичных или переменных источников, а не равномерно по всему бассейну.
- Единичная гидрограмма
- Единичная гидрограмма рассматривает водосбор как линейную систему, реакция которой на единицу эффективных осадков может быть свернута с последовательностью осадков для прогнозирования гидрограммы стока, что является фундаментальным инструментом прикладной гидрологии водосборов.
Clinical relevance
Понимание образования стока необходимо для прогнозирования наводнений, проектирования ливневых и дренажных систем, оценки водного стока из водосборов, оценки гидрологических последствий изменения землепользования и лесов, а также управления водоснабжением, зависящим от таяния снега.
History
Инфильтрационная теория Хортона 1930-х годов рассматривала сток как избыток инфильтрации; полевые исследования 1960-х и 1970-х годов, в частности Хьюлетта и Данна, выявили сток избыточного насыщения и сток из переменных источников в гумидных водосборах, что изменило понимание того, как водосборы генерируют речной сток, и послужило основой для последующих распределенных моделей.
Debates
- Доминирующий механизм образования стока
- Гидрологи спорили о том, доминирует ли в штормовом стоке Хортоновский поверхностный сток избыточной инфильтрации или сток избыточного насыщения и подповерхностный штормовой сток из переменных источников; в настоящее время признано, что доминирующий механизм зависит от климата, почв, растительности и землепользования.
Key figures
- Robert E. Horton
- Thomas Dunne
- Keith J. Beven
Related topics
Seminal works
- dingman2015
- horton1933
- dunne1970
Frequently asked questions
- Почему не все дождевые осадки стекают в реки?
- Большая часть осадков просачивается в почву, перехватывается растительностью или накапливается в углублениях, а значительная часть впоследствии испаряется или транспирируется; только та часть, которая превышает инфильтрацию и накопление, или которая выходит из насыщенных участков, становится речным стоком.
- Что такое водосборный бассейн?
- Водосборный бассейн — это территория суши, которая отводит все выпадающие на нее осадки к общему выходному отверстию, например, к точке на реке; это фундаментальная пространственная единица для анализа стока и водного баланса.