径流形成机制

径流形成机制是指降雨和融雪转化为径流的坡面过程，包括入渗超量产流、饱和超量产流和地下暴流。

Definition

径流形成机制是指在暴雨期间和之后，水通过物理过程到达河道，主要包括入渗超量产流、饱和超量产流和地下暴流。

Scope

本主题涵盖了降水在坡面上转化为径流的不同途径、每种途径占主导地位的条件，以及描述径流在流域内起源的可变源区概念。它解释了水文过程线和单位水文过程线主题定量描述的暴雨响应的物理起源。

Core questions

• 产生暴雨径流的主要机制是什么？
• 入渗超量产流和饱和超量产流何时占主导地位？
• 地下暴流如何促进暴雨响应？
• 径流在流域内的何处产生？

Key concepts

• 入渗超量产流
• 饱和超量产流
• 地下暴流
• 可变源区
• 部分区域贡献
• 回流

Key theories

入渗超量（霍顿式）产流

当降雨强度超过入渗能力时，多余的水在地表径流；霍顿机制在干旱、受扰动或低渗透性环境中占主导地位，这些环境的入渗能力很容易被超越。

饱和超量产流和可变源区

在湿润、植被覆盖的流域中，径流产生于土壤从下方饱和的区域，这些扩张的饱和区域（或可变源区）上的降雨会形成径流；这重新定义了径流来自动态的部分区域。

Mechanisms

入渗超量产流发生在降雨速率超过土壤入渗能力时，多余的水在地表径流。饱和超量产流发生在土壤剖面从下方充满水（通常在河道附近和地形低洼处）时，导致进一步的降雨无法入渗而形成径流；这些饱和区域会扩张和收缩，形成可变源区。地下暴流是指水通过渗透性土壤快速侧向移动到河流的过程。

Clinical relevance

确定主要的径流机制对于预测洪水响应、评估土地利用、土壤压实和森林变化如何改变径流、确定水质和侵蚀控制的源区以及适当构建降雨-径流模型至关重要。

History

霍顿的入渗理论曾占据主导地位，直到20世纪60年代和70年代，Hewlett、Dunne等人的野外实验证明了湿润森林流域中的饱和超量产流和地下暴流，从而用一种认识取代了单一的普遍机制，即主导过程随环境而变化。

Debates

主导径流机制

关于暴雨径流主要是霍顿式入渗超量产流还是饱和超量产流和地下暴流的长期争论，最终形成了一种情境依赖的观点，即气候、土壤、植被和土地利用决定了哪种机制占主导地位。

Key figures

• Robert E. Horton
• Thomas Dunne
• John D. Hewlett

Seminal works

• horton1933
• dunne1970
• hewlett1967

Frequently asked questions

地表径流是暴雨中径流的主要来源吗？

不总是。在许多湿润、植被覆盖的流域中，大部分暴雨径流来自饱和的近河道区域和快速的地下径流，而不是广泛的入渗超量地表径流，后者在干旱或受扰动土地上更为常见。

什么是可变源区？

它是流域的一部分，通常靠近河流和湿润的洼地，在暴雨期间会饱和并产生径流；这个区域随着降雨的持续而扩大，随着流域变干而收缩，因此产流区域是动态变化的。