面状水文结构的定量表征
发布网友
发布时间：2022-04-25 03:18
共1个回答
热心网友
时间：2023-10-22 21:27
从宏观上来看，喀斯特流域地貌表面的起伏程度的差异必然导致流域水文产汇特性的不同，因为这种地表起伏的变化必然产生物质能量的空间差异。如果某流域地貌形态类型单元的垂直投影面积定义为最大可能产流面积，而把该单元的实际空间表面积定义为最大可能汇流面积，则后者与前者之比称为地表形态径流强度系数（梁虹等，1994），其比值应大于或等于1。这样喀斯特峰丛洼地流域的地表形态径流强度系数就必然大于喀斯特峰林平原流域。譬如，普定母猪洞喀斯特峰丛洼地流域为1.31，而安顺肖冲两河口喀斯特峰林盆地流域则只有1.08，其相对应的水文结构也必然不同。在母猪洞，峰丛洼地流域（面积仅5km2）发育了树枝状地下管道水系，常形成陡涨陡落的暴雨洪水过程，选择径流量可达整个洪水过程的75%以上，一次总降雨量为96.2mm，历时为5小时的场降雨，能使其地下总出口流量的峰值达23m3/s，而肖冲两河口峰林盆地流域造峰径流量仅占整个洪水过程的30%～40%。另外，流域形态径流强度系数的大小除了反映喀斯特流域水文的汇流特性，还可以反映流域水文产流模式在空间上的差异。
对流域地貌面状结构的定量方法还有1952年美国地貌学家A.H.Strahler提出的流域面积高程积分曲线（见图7-1），该曲线不但反映了流域地貌的发育演化阶段，且可以反映流域地貌水文结构。譬如，贵州安顺龙宫喀斯特流域（面积约297km2），其总面积的50%就处在上游平缓的分水岭地带，其相对应的水文结构是地下水埋藏较浅，均匀分布的地表溶蚀裂隙节理系统表现为蓄水作用，形成相对的地貌赋水面（通过实地调查，卫片解译等都已得到证实）。
图7-1 流域高程积分曲线
为了在空间上更有效地反映流域地貌水文面状结构的差异，我们提出流域导数高程积分曲线的概念（梁虹等，1994）。从大量实际资料所绘制的流域高程积分曲线发现，它们大多为S型曲线，上部往往是凹形，而下部是凸形。为了近似拟合流域高程积分曲线，从图7-1可看出，曲线大体可分为三类：上凸型、直线型和下凹型，我们采用一个参数的指数方程，即：
y=1—xn（0≤x,y≤1,n＞0）
前面定义的流域形态径流强度系数实际上反映了流域地形的坡度，故可以用高程积分曲线的一阶导数来近似表示流域形态径流强度系数，即：
喀斯特流域水文地貌系统
该式表明，α值愈大，地形坡度就愈大，所反映的形态径流强度系数也就愈大；反之，就愈小。以相对高程为纵坐标，α值为横坐标，即可绘制出流域导数高程积分曲线（见图7-2）。
图7-2 流域导数高程积分曲线
从图7-2中可以看出，导数高程积分曲线把流域地貌水文结构上的强弱径流区进行定量划分，并表明了流域地貌水文的空间分布特征，结合流域高程积分曲线可以计算具有不同产、汇流特征的区域面积占流域总面积的百分比以及所处的高程位置。
