降雨径流深曲线图-
【高中地理试卷】 水的运动 单元测试-2022-2023学年高二上学期地理人教版2019选择性必修1
第4章水的运动单元测试一、单选题（本大题共60分）人们对黄河的治理历经千年，清朝《河防述言》记载了一种“筑堤束水、以水攻沙”的治河方略，即沿着原有河床两侧，内筑多重堤防（下图），“蓄清刷黄”取得了一定的成效。
据此完成下面小题。
1．河道修建多重堤防的主要目的是改变河流（）A．水量B．水质C．流速D．含沙量2．设计用于对抗常年河道摆动风险的河堤是（）A．遥堤B．缕堤C．月堤D．格堤3．该治河方略虽取得了一定成效，但此后黄河仍然出现洪泛甚至改道现象，主要是因为当时（）A．工程技术手段较落后B．对水文变化预测不足C．没有配套的水利工程D．对水土流失的治理效果不佳由于盐度的异常变化，海水中可能会出现削弱上下层海水热量交换的障碍层。
下图为某海域12月海水温度和盐度随深度的变化及障碍层分布图。
完成下面小题。
4．该海域最可能位于（）A．热带太平洋西岸暖流流经处B．副热带大陆西岸暖流流经处C．温带印度洋东岸寒流流经处D．温带大西洋西岸暖流流经处5．若秘鲁沿岸海域出现较厚的障碍层，则秘鲁沿岸海域（）A．降水减少B．渔业资源增多C．水温升高D．海水污染减轻鄱阳湖湖口水龄（水龄指湖水从入湖流到出湖的时间）受气候变化和人类活动影响而发生变化。
2003年三峡工程蓄水，对其下游河床的冲淤产生影响，下表为2003年前后鄱阳湖湖口多年各月水龄平均值（单位：天）。
据此完成下面小题。
6．鄱阳湖湖口水龄夏季较大，主要是因为此时（）A．鄱阳湖流域降水多B．长江干流水位高C．鄱阳湖面蒸发旺盛D．长江干流流速快7．2003年后鄱阳湖湖口各月水龄均变小，反映了三峡工程（）A．拦沙作用明显B．防洪效果明显C．抗旱效果明显D．改善水质明显8．三峡工程对鄱阳湖湖口水龄影响最大的季节及原因是（）A．春季三峡放水B．夏季三峡泄洪C．秋季三峡蓄水D．冬季三峡发电下图为我国某地等高线地形图。
据此完成下面小题。
9．a、b、c、d四条考察路线中，可观赏到瀑布景观的是（）A．路线a B．路线b C．路线c D．路线d10．在①①①①四山峰中，不能看到村庄的是（）A．①山峰B．①山峰C．①山峰D．①山峰11．若在一次降水过程中，图中各处降水量比较均匀,则e、f、g、h四条河流过水断面中流量最大的是（）A．e B．f C．g D．h有中亚明珠之称的伊赛克湖（下图）位于天山山脉北麓，湖面海拔1608米，是吉尔吉斯斯坦的高山不冻湖，中国古称“热海”，湖面面积6236平方千米，平均深度278米。
常见水文模型参数率定
3/8/2011
一、常用洪水模型概述
马斯京根河道分段连续演算模型参数
X：子河段流量比重因素，反映河槽调蓄能 力的一个指标，即反映洪水过程坦化的程度。 MP：子河段数, 反映洪水过程平移的程度。
3/8/2011
二、模型参数的性质与约值
三水源蓄满产流模型参数
WM（ WUM、WLM、WDM ）： WM的值要保证在计算过程中土壤含水量W不会出现负值。如W出现 负值，就要加大WM。 WM的值在半干旱地区170mm>半湿润地区120mm>湿润地区100mm。 WUM的值在植被较好的地区20mm >植被匮乏的地区5mm。 WM的加大主要在于加大WDM。
1表示模拟状态，0表示预报状态
3/8/2011
三、常用洪水预报模型
神经网络模型（BP模型）
神经网络模型输入输出文件共有3个，即PAR、PA、OUT
（1）参数文件（PAR）文件标准格式如下： !FORECAST_TYPE为预报输出类型，Q表示流量，Z表示水位；INPUT_TYPE为dis文件的类型（流量 或水位）,FORECAST_TYPE为预报文件dio的类型；s1为估计的预测值为当前样本中最大值的倍数， s1≥1；s2估计的预测值为当前样本中最小值的倍数，s2≤1；ITER为模型迭代次数，范围设置为 1000-20000。 &SETUP_TABLE INPUT_TYPE=Q FORECAST_TYPE=Q s1=1.2 s2=1. ITER=1500 KKK1=1 KKK2=4 / （2）等时段面雨量输入文件（PA）为系统标准格式。 （3）等时段水位流量输出文件（OUT）为系统标准格式。
该类模型输入为上断面 水位流量系列文件，输 出为下断面水位流量系 列文件。
流域径流系数的计算方法研究
流域地表径流系数的计算方法研究摘要：径流系数是描述降雨和径流关系的重要参数 ,在雨洪控制利用系统的理论研究、 规划、 设计计算中应用广泛 ,在流域或区域的雨水径流总量、 径流峰流量、 流量过程线以及非点源污染物总量、 各设施规模的计算中也起着极其重要的作用。
由于径流系数有着不同的含义,其相应的统计计算方法、适用条件、应用目的和取值不尽相同。
而且要获得流域的径流系数通常是比较困难的，在一些特殊流域基本上很难获得能满足要求的径流实测资料，尤其在多年平均径流量的计算中实测数据资料往往相当缺乏，在这样的情况下有必要利用一些特殊的方法去满足工程建设对水文数据的需求。
本文综合了大量的数据以及列举了多个例子，详细地介绍了不同情况下径流系数的推求方法，并在此基础上研究总结提出了过程中发现的一些问题和心得。
关键词：流域 径流量 降雨量 径流系数一 引言流域径流系数是指同一流域面积、同一时段内径流量与降水量的比值，以小数或百分数表示。
计算式为：α＝R/P ，式中α为径流系数，R 为径流深度，P 为降水深度。
α值变化于0～1之间，湿润地区α值大，干旱地区α值小。
我国台湾地区河流年平均径流系数＞0.7，表明径流十分丰富；径流贫乏的海滦河平原，年平均径流系数仅有0.1。
根据计算时段的不同，可分为瞬时雨量径流系数、雨量径流系数、年径流系数、多年平均径流系数等。
径流系数综合反映流域内自然地理要素对降水─径流关系的影响。
瞬时雨量径流系数是指某一特定的流域或汇水面上 ,降雨期间随时间变化的径流厚度和降雨厚度之间的瞬时变化关系 ,是一个动态的变量 ,这个意义上的径流系数就是瞬时雨量径流系数。
雨量径流系数是指降雨时 ,在某一汇水面上产生的径流量 (厚度 )和降雨量 (厚度 )的比值 ,一般用于估计一场降雨在某一汇水区域内单位面积产生的平均径流厚度。
年径流系数和多年平均径流系数反映了流域降雨厚度和径流厚度长时间的关系 ,是一个累积结果。
降雨和土地利用对地表径流的影响_以北京北护城河周边区域为例_陈晓燕
自然资源学报JOURNAL OF NATURAL RESOURCES第29卷第8期2014年8月V ol.29No.8Aug.,2014降雨和土地利用对地表径流的影响——以北京北护城河周边区域为例陈晓燕，张娜*，吴芳芳（中国科学院大学资源与环境学院，北京100049）摘要：以北京北护城河周边区域为例，探讨了降雨和土地利用对地表径流的影响。
选取了2011—2012年4—11月的15场降雨，分别代表小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨这6个雨量级。
利用校准的雨洪管理模型（Storm Water Management Model,SWMM ）分别模拟每次降雨事件下研究区7个控制断面的地表径流深度。
结果表明，地表径流深度随降雨量的增加显著线性增加。
当降雨量在不同量级之间变化时，地表径流深度的变化幅度不尽相同。
在不同的降雨事件中，降雨量和地表径流深度随时间的动态变化趋势可能有很大的差异，但地表径流深度在某一时刻的值的高低均决定于之前1~2h 的降雨量，而地表径流深度的总体上升或下降趋势均决定于前期累积的降雨量。
地表径流深度随渗透面积比例的增加显著下降，且变化曲线存在临界阈值（为15%~20%）。
在暴雨、大暴雨和特大暴雨时，渗透面积比例对地表径流的影响更大。
研究结果可为控制汛期城市地表径流量和洪峰流量、减少城市内涝提供土地利用和管理方面的理论依据和决策建议。
关键词：北京北护城河；降雨量；地表径流深度；渗透面积比例中图分类号：P343.9文献标志码：A文章编号：1000-3037(2014)08-1391-12DOI ：10.11849/zrzyxb.2014.08.011近几年来，生态和水文过程的相互作用对区域水循环和水平衡的影响得到越来越多研究者的重视。
对于城市区域，降雨和土地利用是影响水文循环（特别是地表径流）的最重要因素[1-3]。
国内外研究表明，地表径流主要受降雨动态特征的影响，包括降雨量、降雨持续时间、降雨强度、累积降雨量[4-6]。
大伙房流域降雨径流模型
大伙房流域降雨径流模型大伙房流域降雨径流预报模型又简称“DHF ”模型，该模型于1973年由辽宁省大伙房水库管理局刘爱杰、王本德等人提出，至今已使用30余年，为水库洪水调度做出了很大贡献。
“DHF ”模型是适用于我国湿润地区的超渗产流模型，目前已在辽宁省多个水库的水情自动测报系统中使用，效果较好。
建立在“DHF ”模型基础上的降雨径流预报方案，在大伙房流域经过调试和精度验证后进行使用，在使用中平均精度令人满意。
尤其在“957”特大洪水调度中，发挥了显著作用，准确预报出了第一非常溢洪道溢流时间和水库最高库水位，为省防制定调度决策提供了科学依据，使水库工程发挥了强大的调蓄作用，最大限度地配合了下游抢险，共减免下游直接经济损失74.89亿元。
“DHF ”模型由两部分组成，一是八参数超渗产流计算模型，引用双层入渗曲线进行扣损计算，并以抛物线描述表层蓄水量和下层渗率的分布状况；二是八参数变强度、变速度的经验单位线汇流计算模型，参数随降雨分布而变，采用“前期影响净雨”描述汇流速度的变化。
这是一个集总的概念模型，模型的参数多半在满足其物理意义的前提下确定，只有6个需要优选法选定或试错法确定。
1 大伙房模型概化流程流域下垫面分为表层、下层和地下水蓄存三部分，计算流程如图10-1所示。
2 大伙房模型产流计算产流模型将下垫面分为表层，下层和深层三部分。
表层土壤中的张力水蓄量与植物截流、填洼储存合称表层蓄水量aS ，其极值为表层蓄水容量S ；下层土壤中的张力水蓄量称为下层蓄水量aU ，其极值为下层蓄水容量U ；地下水储水层的蓄水量以a V 表示，其极值为地下水库蓄水容量V 。
图10-1 大伙房产流模型概化流程图其中：S 0-表层蓄水容量； U 0-下层蓄水容量；D 0-下层蓄水容量（U 0）与地下水库蓄水容量（V 0）之和； g-不透水面积占全流域面积之比值； K c -流域蒸散发能力与大水体蒸发量的比值； A-表层蓄水容量曲线形状参数； B-下渗率抛物线分配曲线形状参数； K-下层下渗曲线曲率；2.1 不透水面积上的径流计算根据上面的流程图，不透水面积上直接产生径流，通过下式来计算：c Ey g P =* （1）/E D C R P P E P K E C=-=- （2）式中P 为时段降雨量，KC 是流域蒸散发能力与ER 大水体蒸发量的比值，C 为日降雨观测的时段数，g 为流域不透水面积占总流域面积的比值。
森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响
第５２卷第３期东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报Ｖｏｌ．５２Ｎｏ．３２０２４年３月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＯＲＴＨＥＡＳＴＦＯＲＥＳＴＲＹＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＭａｒ．２０２４１）国家自然科学基金项目（４１９０１０１８）；黑龙江省自然科学基金项目（ＬＨ２０２０Ｄ００３）；黑龙江省博士后基金项目（ＬＢＨ－Ｚ２０１０６）㊂第一作者简介：崔杨，女，１９９８年３月生，东北林业大学林学院㊁森林生态系统可持续经营教育部重点实验室（东北林业大学），硕士研究生㊂Ｅ－ｍａｉｌ：５２８３９８３３９＠ｑｑ．ｃｏｍ㊂通信作者：段亮亮，东北林业大学林学院㊁森林生态系统可持续经营教育部重点实验室（东北林业大学），副教授㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉａｎｇｌｉ⁃ａｎｇ．ｄｕａｎ＠ｎｅｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ㊂收稿日期：２０２３年８月３０日㊂责任编辑：韩有奇㊂森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响１）崔杨㊀蔡玉山㊀刘欢㊀杨晓晨㊀段亮亮（森林生态系统可持续经营教育部重点实验室（东北林业大学），哈尔滨，１５００４０）㊀㊀摘㊀要㊀径流情势和流域退水是反映水文过程至关重要的指标，除气候因素外，主要受到下垫面和流域水文地质特征的影响㊂利用准配对流域法，对比大兴安岭地区森林结构不同的２个小流域（老爷岭流域㊁圣诞村流域），排除气候和地形地貌的干扰，探究森林结构变化对流域径流情势及退水过程的影响㊂结果表明：老爷岭流域的全年洪峰历时比圣诞村流域延长５ｈ㊁平均洪峰滞时推迟２ｈ，洪峰径流量㊁变异系数均无显著差异㊂随着森林平均蓄积量㊁树种组成㊁郁闭度等森林结构指标的提高，老爷岭流域（森林结构综合指数较高）较圣诞村流域（森林结构综合指数低）的枯水径流时间低４ｈ，平均枯水径流深提高０．６５ｍｍ（是圣诞村流域３倍），平均枯水径流变异系数低３３％，且流域间差异均达到了极显著水平（Ｐ＜０．０１）㊂通过退水分析，结果表明：老爷岭流域和圣诞村流域退水系数（ｋ）的均值分别为１６．９㊁８．５ｄ，退水常数（α）均值分别为０．９０９４㊁０．８６２６，老爷岭流域的平均退水时间比圣诞村流域延缓了８．４ｄ㊂该地区流域水文特征受森林植被变化的影响明显，森林结构复杂㊁森林质量高的老爷岭流域枯水径流量高并且稳定，退水过程更慢，水源涵养功能更好㊂关键词㊀森林结构；水文情势；退水特征；洪峰径流；枯水径流分类号㊀Ｓ７１５．３ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＦｏｒｅｓｔＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｎｔｈｅＦｌｏｗＲｅｇｉｍｅｓａｎｄＤｒａｉｎａｇｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦｏｒｅｓｔｅｄＳｍａｌｌＷａ⁃ｔｅｒｓｈｅｄｓｉｎｔｈｅＧｒｅａｔｅｒＫｈｉｎｇａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓ／／ＣｕｉＹａｎｇ，ＣａｉＹｕｓｈａｎ，ＬｉｕＨｕａｎ，ＹａｎｇＸｉａｏｃｈｅｎ，ＤｕａｎＬｉａｎｇｌｉａｎｇ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＦｏｒｅｓｔＥｃｏｓｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔ（ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ），Ｈａｒｂｉｎ１５００４０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）／／ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０２４，５２（３）：１０３－１１１．Ｆｌｏｗｒｅｇｉｍｅｓａｎｄｂａｓｉｎｒｅｃｅｓｓｉｏｎａｒｅｃｒｕｃｉａｌｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅｍａｉｎｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｓｕｒｆａｃｅａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｒｉｖｅｒｂａｓｉｎｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｏｃｌｉｍａｔｉｃｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｗｏｓｍａｌｌｂａｓｉｎｓ（ＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎａｎｄＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ）ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎｔｈｅＧｒｅａｔｅｒＫｈｉｎｇａｎＭｏｕｎｔａｉｎｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｎｆｌｏｗｒｅｇｉｍｅｓａｎｄｄｒａｉｎａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｕｓｉｎｇｔｈｅｑｕａｓｉ⁃ｐａｉｒｅｄｗａｔｅｒ⁃ｓｈｅｄｍｅｔｈｏｄｔｏｅｘｃｌｕｄｅｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｏｆｃｌｉｍａｔｅａｎｄｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｎｎｕａｌｄｕｒａｔｉｏｎｏｆｆｌｏｏｄｐｅａｋｉｎｔｈｅＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎｗａｓｅｘｔｅｎｄｅｄｂｙ５ｈｏｕｒｓｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ，ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｌａｇｔｉｍｉｎｇｏｆｆｌｏｏｄｐｅａｋｗａｓｄｅｌａｙｅｄｂｙ２ｈｏｕｒｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｐｅａｋｒｕｎｏｆｆａｎｄｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｖａｒｉａ⁃ｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｓｕｃｈａｓａｖｅｒａｇｅｆｏｒｅｓｔｓｔｏｃｋ，ｔｒｅｅｓｐｅｃｉｅｓｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄｃａｎｏｐｙｄｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅｄｕｒａｔｉｏｎｏｆｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆｉｎＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎ（ｗｉｔｈａｈｉｇｈｅｒｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｄｅｘ）ｗａｓ４ｈｏｕｒｓｓｈｏｒｔｅｒｔｈａｎＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ（ｗｉｔｈａｌｏｗｅｒｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｄｅｘ），ａｎａｖｅｒａｇｅｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆｄｅｐｔｈｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ０．６５ｍｍ（３ｔｉｍｅｓｔｈａｔｏｆｔｈｅＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ），ａｎｄａ３３％ｄｅｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖａｒｉａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｂａｓｉｎｓｒｅａｃｈｅｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｅｖｅｌ（Ｐ＜０．０１）．Ｔｈｒｏｕｇｈｒｅｃｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｅａｎｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｒｅｃｅｓｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（ｋ）ｆｏｒｔｈｅＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎａｎｄＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎｗｅｒｅ１６．９ｄａｙｓａｎｄ８．５ｄａｙｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｍｅａｎｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｒｅｃｅｓｓｉｏｎｃｏｎｓｔａｎｔ（α）ｗａｓ０．９０９４ａｎｄ０．８６２６，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅａｖｅｒａｇｅｒｅｃｅｓｓｉｏｎｔｉｍｅｏｆｔｈｅＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎｗａｓｄｅｌａｙｅｄｂｙ８．４ｄａｙｓｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅＳｈｅｎｇｄａｎｃｕｎｂａｓｉｎ．Ｔｈｅｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃ⁃ｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｂａｓｉｎｉｎｔｈｉｓａｒｅａｗｅｒｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｆｏｒｅｓｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅ，ｗｉｔｈｔｈｅＬａｏｙｅｌｉｎｇｂａｓｉｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｃｏｍｐｌｅｘｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈｉｇｈｆｏｒｅｓｔｑｕａｌｉｔｙ，ｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇｈｉｇｈｅｒａｎｄｍｏｒｅｓｔａｂｌｅｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆ，ａｓｌｏｗｅｒｒｅｃｅｓｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄａｂｅｔｔｅｒｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀Ｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｆｌｏｗｒｅｇｉｍｅｓ；Ｄｒａｉｎａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；Ｐｅａｋｒｕｎｏｆｆ；Ｌｏｗｆｌｏｗｒｕｎｏｆｆ㊀㊀水是地球生命赖以生存的物质基础，其循环过程㊁形成特点以及与森林的关系始终是森林水文研究中备受关注的问题［１－２］㊂河流水文情势指河川径流表现出多年的㊁稳定的特征规律，包括流量㊁时机㊁历时㊁频率以及变异性［３］㊂退水是指降水少或无降水时，河川径流逐渐消退的过程［４］㊂在森林生态系统中，流域水情及退水变化不仅对维持水生生物多样性至关重要，还直接影响农业和城市供水，由此可见，稳定的水文过程在流域中发挥着极其重要的作用［３，５］㊂气候变化和森林植被是影响流域产汇流的主要驱动因子［６－７］㊂例如，Ｙａｎｇｅｔａｌ．［８］在海流图河流域的研究中发现，６４％的径流量改变取决于温度㊁降水㊁耕地面积的综合变化㊂然而，排除了气候的干扰，探究森林对径流的调节主要依赖于森林覆盖率㊁森林植被类型等诸多因素的影响［９］㊂段亮亮［１０］通过近配对流域法，探讨老沟河流域与未受干扰的小北沟流域之间的径流变化特征，结果发现森林干扰显著影响枯水径流情势，而对洪峰径流情势影响不显著；罗韦慧［１１］在大兴安岭３个典型森林流域中发现，流域径流深与落叶松所占比例密切相关；Ｌｉｕｅｔａｌ．［１２］在梅江流域的研究中发现，森林采伐能显著影响洪峰径流㊁枯水径流的水文情势；Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．［１３］在加拿大ＢａｋｅｒＣｒｅｅｋ流域的研究中得到这样的结论，森林干扰显著增加了洪峰径流㊁枯水径流的流量，提高了变异性，并提前了洪峰径流发生时机㊂另一方面，针对流域退水过程，目前有很多成果在基流分割的基础上，研究地下径流退水时间变化特征，通常表现为基流补给多的时期，退水过程稳定，而降雨过后的洪峰径流退水比较剧烈［１４－１５］㊂可见，前人关于森林干扰对径流情势影响的结论因流域条件不同而有所差异，并且径流退水空间变化特征的研究较为匮乏㊂探讨径流情势的改变和退水过程需要考虑流域内多方面的因素，如土壤㊁植被类型㊁森林覆盖率㊁气候因素㊂为了分析森林植被变化对径流情势和退水特征的影响，需要排除其他影响因子㊂准配对流域法，即选择了自然条件相似（地形㊁地质㊁地貌㊁土壤等）㊁地理位置相近而森林植被不同的流域，将其作为 对照 及 处理 流域，进而分析同一时期内植被变化对流域水文过程的影响，可以有效地剔除气候㊁地形地貌对径流的干扰，为探究森林植被变化对水文情势和退水的影响提供了可靠依据［１６］㊂大兴安岭林区是我国唯一的寒温带明亮针叶林区，该区域内水系发达，主要源于森林重要的水源涵养功能㊂然而，冠层截留量㊁枯落物层持水量㊁土壤渗透能力以及林木耗水，因林木生长状况㊁生物学及生态学特性而有所不同［１７－１８］，所以，森林植被可以显著影响流域水文过程㊂前人针对森林覆盖率与流域径流关系进行了多项研究［１９－２０］，但针对流域内森林结构改变，如树种组成㊁蓄积量㊁郁闭度㊁龄级等综合指标差异对河川径流特征影响的研究相对较少㊂认识和理解森林结构对流域水文过程的影响将为该地区森林水资源的管理和可持续利用提供理论支撑㊂本研究利用准配对流域法，以大兴安岭北部漠河市北极村的２个典型森林小流域（老爷岭流域（面积为２１．９ｋｍ２）㊁圣诞村流域（面积为２３．９ｋｍ２））为研究对象，探讨森林结构（森林平均蓄积量㊁树种组成㊁郁闭度㊁龄级）变化对径流情势和退水特征的影响，以此揭示大兴安岭小流域森林结构与水文过程的关系㊂１㊀研究区概况研究区位于黑龙江省大兴安岭北部地区，地形主要以低山丘陵为主，坡度较缓，海拔２７７ ６８８ｍ，全区地势主要呈东北－西南方向㊂其气候较为独特，属于寒温带大陆性季风气候，冬季寒冷㊁低温时间长；夏季温暖湿润，但历经时间较短；年平均降水量约为４６０ｍｍ，降雨主要集中在６ ８月份㊂该区域虽然降雨量不大，但水系发达㊂土壤类型主要为棕色针叶林土，土层厚度在１５ ４０ｃｍ之间，并有永久冻土的存在，其主要呈岛状分布，季节性冻土在全区域内普遍存在㊂地带性植被主要以兴安落叶松（Ｌａｒｉｘｇｍｅｌｉｎｉｉ）为主，同时，还分布一定面积的樟子松（Ｐｉｎｕｓｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓｖａｒ．ｍｏｎｇｏｌｉｃａ）㊁白桦（Ｂｅｔｕｌａｐｌａｔｙｐｈｙｌｌａ）㊁山杨（Ｐｏｐｕｌｕｓｄａｖｉｄｉａｎａ）等乔木林㊂２㊀研究方法２．１㊀研究流域的选择为了揭示森林结构差异对流域径流情势及退水过程的影响，在黑龙江漠河森林生态系统国家定位观测研究站研究区范围内，通过现场勘察和林场林业二类调查数据，选择了位置相近，地形地貌相似，森林覆盖率均在９０％以上，森林结构存在显著差异的老爷岭㊁圣诞村河小流域（图１）㊂林学中对森林结构的研究主要集中在群落的树种组成㊁年龄结构㊁生物量等方面㊂因此，利用Ａｒｃｇｉｓ１０．５软件对流域内树种组成㊁蓄积量等林分结构现状进行数据统计㊁分析，对其森林地形参数㊁森林结构参数进行整理（表１），发现树种组成㊁平均单位蓄积量㊁郁闭度㊁龄级等森林结构指标差异明显，地形参数基本相似㊂为了更加清晰的体现流域内森林结构差异，将森林结构各指标进行归一化统计（表２），即各指标值在准配对流域内的占比，并将归一化后的森林结构指标总和作为本研究的森林结构综合指数（Ｆ，Ｆ１代表老爷岭流域，Ｆ２代表圣诞村流域）㊂森林结构综合指数可以体现森林结构整体差异及森林质量，Ｆ值越大代表森林结构越好㊁越稳定㊁森林质量更高㊂森林结构各指标及森林结构综合指数从大到小依次为老爷岭流域（２．４５）㊁圣诞村流域（１．５５），即Ｆ１＞Ｆ２，依据准配对流域的森林结构差异，揭示其对流域径流情势及退水过程的影响㊂２．２㊀数据获取及双累积曲线法本研究时段为２０２１年４月２６日 ２０２１年９月３０日，分别在各流域下游，选择河道窄㊁河岸规整的断面布设水位自记仪（ＯｎｓｅｔＨＯＢＯＵ２０－００１－０４型）（简称Ｒ１㊁Ｒ２，图１）监测水位，记录时间为３０４０１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷ｍｉｎ／次㊂由于准配对流域地形相似，且位于同一气候区，空间异质性小，因此，在各流域林外布设翻斗式雨量计（ＯｎｓｅｔＨＯＢＯＲＧ３－Ｍ）（简称Ｐ１㊁Ｐ２㊁Ｐ３，图１）记录降雨㊂根据降雨事件和径流变化，用旋杯式流速仪在流域预先选好的断面上实测不同水位及流速，计算通过断面的瞬时流量（ｍ３／ｓ），并利用水位自记仪记录的连续水位与拟合的各流域水位 流量曲线计算观测时段内连续日径流量（ｍ３／ｄ），依据流域面积，将逐日径流量转换为逐日径流深（ｍｍ）㊂双累积曲线是水文学研究中常用的一种简单㊁直观的检验方法［２１］㊂为了排除流域降雨误差，根据流域间的累积降雨量做双累积曲线，若曲线出现拐点而不符合连续的正比关系，可能准配对流域在观测时段的降雨存在明显差异，从而说明配对流域的选择不合理㊂在本研究中依靠该方法，检验准配对流域选择的可靠性㊂图１㊀研究流域概况及仪器布设图表１㊀研究流域基本特征流域面积／ｋｍ２平均海拔／ｍ单位蓄积量／ｍ３㊃ｈｍ－２树种组成郁闭度龄级（１ ５）老爷岭２１．９３０２．６９６１１５．７３３落＋３白＋２樟＋２山０．５７２．６１圣诞村２３．９３１１．６５３８１．４９７落＋３白０．３７１．９２表２㊀研究流域森林结构指标归一化处理结果流域单位蓄积量／ｍ３㊃ｈｍ－２树种组成郁闭度龄级森林结构综合指数（Ｆ）老爷岭０．５９０．６７０．６１０．５８２．４５圣诞村０．４１０．３３０．３９０．４２１．５５㊀㊀注：数值归一化即为各森林结构指标值占总数值的比例㊂２．３㊀研究指标的确定洪峰径流㊁枯水径流是森林水文研究中的两个主要水文变量［２２］，影响着河流生态系统完整性，对维持河流生态系统稳定性具有重要意义㊂本研究利用流量历时曲线（ＦＤＣ）定义洪峰径流和枯水径流㊂流量历时曲线是用来反映流域内某一研究时段流量与流量发生频率之间的关系曲线，在流量历时曲线中，洪峰径流被定义为大于或等于流量历时曲线５％频率的径流值，而枯水径流被定义为小于或等于流量历时曲线９５％频率的径流值［１３］㊂径流情势主要包括径流量㊁时机㊁历时㊁频率㊁变异性［３，１３］，这些水文要素对维持水体生物多样性和生态系统完整性至关重要［３］㊂本研究以流量㊁时机㊁历时㊁变异性这４个指标来研究准配对流域洪峰㊁枯水径流情势㊂同时利用退水分析获得不同降雨－径流事件的退水常数（α）㊁退水系数（ｋ），探讨森林结构差异对流域退水特征的影响，进而揭示其对流域水源涵养功能的影响，具体径流情势指标定义如下：５０１第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀崔杨，等：森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响（１）流量：指通过某一断面的径流大小，本研究主要是用发生洪峰径流和枯水径流时的逐日径流深（ｍｍ）来表示㊂（２）时机：发生特定水文事件的时间，本研究中特指流域滞时，洪水事件的降雨形心（ｔｗｃ，ｈ）至水文过程线形心的时间（ｔｑｃ，ｈ）㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀ｔｗｃ＝ðｎｉ＝１ｗｉｔｉðｎｉ＝１ｗｉ；（１）式中：ｗｉ为时段ｉ的降雨量（ｍｍ）；ｔｉ为时段ｉ的时间（ｈ）；ｎ为总时段数㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀ｔｑｃ＝ðｎｉ＝１Ｑｉｔｉðｎｉ＝１Ｑｉ㊂（２）式中：Ｑｉ为时段ｉ的径流深（ｍｍ）㊂同时，根据Ｂａｒｎｅｓ［４］对密西西比上游的研究发现，地表径流㊁基流等退水过程可用公式（３）和（４）表示㊂α的大小用来反映退水过程的快慢，α越大，表明退水时间越长，退水过程越稳定，反知，退水过程越剧烈㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｑｔ＝Ｑ０（ｅ－ｔ／ｋ）；（３）式中：Ｑｔ㊁Ｑ０分别为ｔ时刻和退水开始时刻的流量；ｋ为指定时段内的退水系数（ｄ）；ｔ为退水时间（ｄ）㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｑｔ＝Ｑ０（αｔ）；（４）式中：α为退水常数，０ɤαɤ１㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀α＝ｅ－１／ｋ㊂（５）（３）历时：指研究时段内发生洪峰径流或枯水径流的总时间（洪峰径流历时：大于或等于洪峰径流阈值的总天数；枯水径流历时：小于或等于枯水径流阈值的总天数；各流域洪峰径流和枯水径流阈值：根据发生洪峰径流和枯水径流流量的平均值或中位数确定）㊂（４）变异性：引入变异系数，是指洪峰径流㊁枯水径流深分别与年平均径流深差值的绝对值（ｍｍ），与年平均径流深（ｍｍ）的比值，以此反映各流域洪峰径流和枯水径流偏离年径流的程度㊂采用Ｏｒｉｇｉｎ２０２２和ＳＰＳＳ２６．０软件进行绘图㊁数据处理与分析，根据曼－惠特尼Ｕ非参数检验方法进行各指标间的差异显著性分析㊂３㊀结果与分析３．１㊀准配对流域试验可靠性检验及降雨量与径流特征流域间逐日降雨量双累积曲线的Ｒ２为０．９９８，且Ｐ＜０．０１（图２），说明准配对流域的累积降雨量具有极显著的线性关系，排除了研究时期流域间降雨观测误差，准配对流域的选择较为合理㊂图２㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）日降雨量双累积曲线从图３可以看出，研究时段内各流域的径流深变化趋势一致，均属于降雨主导型流域㊂其洪峰期主要集中在５ ６月份㊂老爷岭㊁圣诞村流域于６月１７日降雨（分别为５２．５㊁５４．０ｍｍ）过后，准配对流域出现了全年最大的峰值径流（分别为９．７４㊁８．８０ｍｍ）；在此期间，各流域径流深波动明显，除了降雨量的影响外，还有前期冻结的冰与积雪在温度大于０ħ后融化而补给给河流㊂进入７月份，虽然降雨频繁㊁降雨量增加，但随着林木生长旺盛以及冠层郁闭度提高，老爷岭流域日径流深逐渐趋于平缓，圣诞村流域日径流深波动相对剧烈㊂选取各流域５ ９月份５次降雨过程相似的降雨事件（表３），探讨径流深与降雨量㊁降雨强度的关系㊂５㊁６月份，随着降雨量的增加，流域产流量明显提高；７月份进入林木生长旺盛时期，即便单次降雨与５月份的降雨量相似，但老爷岭㊁圣诞村流域径流深（１．８１㊁３．３５ｍｍ）与５月１２日相比均出现显著的下降㊂径流深与降雨强度具有相同的变化趋势，降雨强度增加，流域的峰值流量提高，而后随着降雨强度的减弱而降低㊂各流域均在９月份出现径流最小值，此时已经进入了北方秋季枯水期㊂在老爷岭流域，虽然９月１０日单次降雨强度有所提高，但径流深并没有随着降雨强度的增加而增加㊂３．２㊀准配对流域洪峰径流㊁枯水径流流量特征根据图４绘制的流量过程线，老爷岭流域洪峰径流量稍高于圣诞村流域；在１５％ ３０％的频率时，准配对流域日径流量十分接近；超过３０％频率后，圣诞村流域径流量明显低于老爷岭流域径流量；枯水时期，老爷岭的流量始终明显高于圣诞村流域，说明了森林结构变化能显著改变枯水径流，而对洪峰径流影响较为微弱㊂进一步比较配对流域洪峰径流和枯水径流，根据洪峰径流深㊁枯水径流深（表４）可知，老爷岭流域６０１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷平均洪峰径流深（７．０９ｍｍ）高于圣诞村流域（６．５３ｍｍ），但流域间的洪峰径流差异没有达到显著水平；然而，枯水径流差异明显，老爷岭流域（０．９８ｍｍ）比圣诞村流域的平均枯水径流深（０．３３ｍｍ）提高了０．６５ｍｍ，约为圣诞村流域的３倍，并且枯水径流深的最大值和最小值均表现相同的变化趋势㊂根据曼－惠特尼Ｕ非参数检验的结果可知，流域间达到极显著差异（Ｐ＜０．０１）㊂图３㊀研究时期准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）降雨量与径流深关系曲线表３㊀准配对流域单次降雨特征及日径流量流域降雨日期降雨量／ｍｍ降雨历时／ｈ降雨强度／ｍｍ㊃ｈ－１峰值流量日期峰值流量／ｍｍ老爷岭５月１２日２４．５２４１．０２５月１３日７．４８６月１７日５２．５１３４．０４６月１８日９．７４７月１４日２５．０８３．１３７月１５日１．８１８月１日２３．７１２１．９８８月２日２．１７９月１０日２７．２１０２．７２９月１１日１．５９圣诞村５月１２日２２．４２４０．９３５月１３日４．３０６月１７日５４．０１２４．５０６月１８日８．８０７月１４日２９．２７４．１７７月１５日３．３５８月１日２５．２９２．８０８月２日３．５７９月１０日２５．４１３１．９５９月１１日１．６６７０１第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀崔杨，等：森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响图４㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）日径流量过程曲线表４㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）的洪峰㊁枯水径流深流域洪峰径流深／ｍｍ枯水径流深／ｍｍ流域洪峰径流深／ｍｍ枯水径流深／ｍｍ老爷岭９．７４１．０２圣诞村８．８００．４０８．５４１．００８．３３０．３８７．４８０．９９７．１６０．３６７．０１０．９９６．２４０．３３６．２９０．９８５．７７０．３２５．９８０．９８５．４６０．３０５．９７０．９７５．２４０．３０５．７２０．９１５．２１０．２８均值７．０９０．９８均值６．５３０．３３３．３㊀准配对流域洪峰径流㊁枯水径流历时特征以０．５ｈ为步长计算各流域的径流量，根据洪峰径流㊁枯水径流阈值，统计准配对流域洪峰径流㊁枯水径流的全年历经总时间（表５）㊂结果表明，森林质量提高（Ｆ１＞Ｆ２），洪峰径流历时增加，老爷岭流域洪峰历时（７０．５ｈ）比圣诞村流域（６５．５ｈ）高出５ｈ；然而，枯水径流历时却减少，表现为老爷岭流域枯水历时（７８ｈ）比圣诞村流域枯水历时（８２ｈ）减少４ｈ㊂表５㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）洪峰㊁枯水径流历时特征流域洪峰径流阈值／ｍｍ洪峰历时／ｈ枯水径流阈值／ｍｍ枯水历时／ｈ老爷岭０．１５５０７０．５０．０１５０７８圣诞村０．１４６８６５．５０．００６６８２３．４㊀准配对流域洪峰径流㊁枯水径流的变异性由表６可知，随着森林质量的提高，洪峰径流变异系数均值分别为２．２２㊁２．５１，老爷岭流域洪峰径流变异系数小于圣诞村流域，但流域间的差异没有达到显著水平㊂然而，老爷岭流域枯水径流变异系数降低（０．５５），比圣诞村流域平均枯水径流变异系数（０．８２）低３３％，并且极显著低于圣诞村流域（Ｐ＜０．０１）㊂以上结果说明，枯水径流变异系数对森林结构的变化更加敏感，老爷岭流域枯水径流相比于全年径流变化较为稳定，而圣诞村流域枯水径流明显偏离年均径流量㊂表６㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）的洪峰㊁枯水径流变异系数流域洪峰径流变异系数枯水径流变异系数流域洪峰径流变异系数枯水径流变异系数老爷岭３．４３０．５４圣诞村３．７４０．７９２．８９０．５４３．４９０．７９２．４００．５５２．８５０．８１２．１９０．５５２．３６０．８２１．８６０．５５２．１１０．８３１．７２０．５６１．９４０．８４１．７２０．５６１．８２０．８４１．６００．５９１．８００．８５均值２．２２０．５５均值２．５１０．８２３．５㊀准配对流域洪峰事件滞时特征根据研究时段的峰值流量，选取５ ７月份主要洪峰过程，进行准配对流域间不同洪峰滞时的对比（表７）㊂其中，老爷岭流域的４次洪峰滞时均高于圣诞村流域，在５月１３日㊁５月２４日㊁６月１８日时，老爷岭流域０．５ｈ累积降雨量均高于圣诞村流域，但是其洪峰滞时分别比圣诞村流域延缓了２．５㊁１．５㊁３．５ｈ；７月２８日的０．５ｈ累积降雨量比圣诞村流域低，其洪峰滞时比圣诞村流域高０．５ｈ，流域间的平均滞时从大到小依次为老爷岭流域㊁圣诞村流域，平均滞时延缓了２．０ｈ㊂为了清晰地体现降雨和洪峰间的滞时效应，以表７中准配对流域最大降雨过程（８０．２㊁７５．０ｍｍ）为例，利用０．５ｈ的降雨－洪峰过程计算降雨形心至洪峰形心的时间（图５），老爷岭流域降雨形心和洪峰径流形心分别在６月１７日０６时㊁６月１８日１７时３０分，历经总时间为３５．５ｈ；而圣诞村流域降雨形心和洪峰径流形心分别为６月１７日０５时３０分㊁６月１８日１３时３０分，历经总时间为３２．０ｈ㊂由此可见，森林质量越高的流域，其降雨后的洪峰延滞时间越长㊂３．６㊀森林结构差异对流域退水特征的影响为了进一步说明配对流域径流退水快慢，根据准配对流域径流过程线（图６），选取７次主要洪水衰退过程，利用退水曲线方程计算退水系数（ｋ）㊁退８０１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷水常数（α），以退水系数和退水常数反映流域退水特征，随着退水系数增加，退水常数变大，退水时间延长，退水过程越稳定，否则，退水过程越快㊂由表８可知，老爷岭的退水系数通常大于圣诞村流域，二者均值分别为１６．９㊁８．５ｄ；准配对流域的退水常数变化范围分别为０．８４１５ ０．９７５７㊁０．７３０６ ０．９３８６，均值分别为０．９０９４㊁０．８６２６㊂老爷岭流域相比圣诞村流域平均退水时间延缓了８．４ｄ㊂以上结果表明，老爷岭流域退水过程比圣诞村流域稳定，进一步证明了森林结构好㊁森林质量高的流域，森林对径流调节能力提高，促使退水过程表现的相对平缓㊂从季节性动态上看，退水系数㊁退水常数随时间增加呈现增长趋势，５月初，流域径流退水过程较快；９月的径流退水过程更加平缓，退水系数㊁退水常数均达到最大值，说明以基流为主要来源的时期（秋季）径流补给更为稳定，退水过程缓慢㊂表７㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）间不同洪峰滞时流域名称峰值流量日期日峰值流量／ｍｍ累积降雨量／ｍｍ滞时／ｈ平均滞时／ｈ老爷岭５月１３日７．４８２７．２３４．５３８．６５月２４日５．９８３９．８５６．０６月１８日９．７４８０．２３５．５７月２８日２．０６１８．４２８．５圣诞村５月１３日４．３０２１．２３２．０３６．６５月２４日８．６７２９．６５４．５６月１８日８．８０７５．０３２．０７月２８日５．４６２５．６２８．０图５㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）洪峰滞时特征４ 讨论本研究通过准配对流域的对比发现，森林结构差异导致了枯水径流情势显著变化，老爷岭流域比圣诞村流域的平均枯水径流深提高０．６５ｍｍ㊁枯水变异系数降低３３％㊁枯水历时减少４ｈ，然而洪峰径流情势差异却不显著㊂由于森林结构变化导致枯水径流的显著改变，也在海流图河流域的研究中被发９０１第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀崔杨，等：森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响现［８］，由于耐旱树种增加，海流图河流域枯水流量显著增加㊂同时有研究表明，森林覆盖率提高，枯水期径流量增加［２３］㊂段亮亮等［１０］对大兴安岭地区研究发现，森林扰动后，配对流域洪峰径流情势差异不显著㊂在欧洲地区２８个流域的水文调查中发现，阔叶混交林覆盖率降低没有导致峰值流量显著改变［２４］㊂一方面，森林结构综合指数小的流域，经历植被生长季耗水最旺盛的阶段，林木耗水量可能较大［２５］，从而导致枯水径流量的降低以及枯水持续时间的延长；同时，进入枯水期，主要依靠基流补给，由于森林更新演替后树种组成丰富度不同，导致各流域土壤性质及下渗能力改变［２６］，老爷岭流域的树种组成最为丰富，而圣诞村流域树种组成较为单一，使其土壤的水源涵养能力较树种组成丰富的流域差，致使土壤下渗和持水能力减弱，造成枯水径流减少㊂另一方面，２０２１年为丰水年（年降雨量均在６６０ｍｍ以上），期间发生了多场次强度大的降雨，造成森林对降雨的可调控作用减弱［２７］，枯落物层㊁土壤层可能处于近饱和状态，导致穿透雨多以地表径流的方式汇集到流域出口，从而降低森林对降雨的再分配，而且２个流域洪峰径流多发生于５月份，此时冻土活动层可能未完全融化，土壤垂直入渗能力较差，导致降雨后主要以地表径流的方式产流［２８］，所以在降雨量基本接近（空间异质性较小）的前提下，流域间洪峰径流情势差异较小㊂图６㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）洪峰退水过程表８㊀准配对流域（老爷岭㊁圣诞村）不同洪峰退水过程的退水系数㊁退水常数退水开始日期退水系数／ｄ老爷岭流域圣诞村流域退水常数老爷岭流域圣诞村流域５月１３日５．８６．６０．８４１５０．８５９９５月２４日９．３５．３０．８９７７０．８２９４６月４日８．６３．２０．８９０８０．７３０６６月１８日１０．３７．４０．９０７９０．８７３３７月１５日７．８７．５０．８７９７０．８７５９８月２日３６．２１３．９０．９７２７０．９３０７９月１１日４０．６１５．８０．９７５７０．９３８６平均值１６．９８．５０．９０９４０．８６２６㊀㊀然而，在加拿大ＢａｋｅｒＣｒｅｅｋ流域的研究中发现，森林覆盖率降低也会导致枯水径流量显著增加㊁变异系数减小［１３］，这主要是因为森林变动后土壤扰动较小，并且森林覆盖率降低导致耗水量减少，所以枯水径流明显升高㊂周勇等［２９］在遂川县域的研究发现，随着森林质量指数的提升，森林也可起到显著的滞洪作用㊂在俄勒冈州西部大小流域研究中发现，森林采伐，即森林质量降低，致使小流域㊁大流域的洪峰径流分别增加５０％㊁１００％［３０］㊂由此可知，森林覆盖率的增加或减少都可能促使枯水径流和洪峰径流的改变，这主要取决于森林变动后的土壤下渗能力㊁林木蒸腾耗水量的变化［２２］以及降水的影响和下垫面的调节能力［３１－３２］㊂虽然近配对流域排除了气候差异对径流情势的影响，但仍然有其他因素的干扰，比如地形地貌差异对产流的影响㊂一般认为，坡度越大，径流变化越剧烈［３３］㊂本研究中，老爷岭流域坡度稍大，但是该流域的枯水径流情势比坡度小的圣诞村流域更稳定，说明，在该流域中森林植被比地形对径流的调节作用更强㊂在一段时期内无降水或降水较小时，河川径流逐渐的消退被称为流域退水过程，对反映流域内水文过程至关重要［４］㊂不同场次降雨经由流域下垫面的调蓄作用而形成大小洪峰，洪峰的消退影响着蓄水量的多少㊂本研究选取准配对流域７场降雨，探讨洪峰－退水过程，经分析发现，降雨后快速形成洪峰，并且降雨停止后洪峰径流迅速消退，以退水常数体现流域间径流退水快慢，结果发现森林结构综合指数较高的老爷岭流域退水过程比圣诞村流域稳定㊂前人关于退水过程的研究，发现流域退水特征主要取决于多方面因素，如降雨量［３４－３５］㊁洪峰大小［３６］㊁下垫面特征［３７］㊂黄欣祺等［３８］在韩江流域的研究中发现，土壤地形指数均值与流域退水系数呈正相关，即土壤地形指数均值越大，退水过程越稳定；张清杰［３９］在小理河流域次洪退水分析中发现，退耕还林实施以来，下垫面条件改变，次洪退水参数增大，退水过程更加稳定㊂森林蓄积量㊁树种组成㊁郁闭度㊁龄级等森林结构指标提升的前提下，森林质量更高，流域退水过程逐步趋向相对稳定的状态㊂一方面，由于森林质量高的流域，土壤下渗作用更强，降雨过后，产生的快速流减少，而以稳定的壤中流等缓慢的补给河流为主［１４］，所以，致使流域退水历经时间延长，退水过程稳定；５月初，准配对流域间退水常数十分接近，在后续退水中，退水常数差值逐渐增加，这是因为５月初，冻土活动层未完全融化，土壤接受降雨的入渗能力较差，流域间产流后退水过程基本表现相同的趋势，同样证实了上述推测原因；另一方面，根据退水曲线方程可知，径流量０１１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷。
洪水频率计算(规范方法)
附录A 洪水频率计算A1 洪水频率曲线统计参数的估计和确定A1。
1 参数估计法A1。
1。
1 矩法。
对于n 年连序系列,可采用下列公式计算各统计参数： 均值∑==ni i X n X 11 （A1）均方差 ∑=--=ni i X X n S 12)(11或 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=∑∑==n i n i i i X n X n S 1212)(111 （A2）变差系数XSC v =(A3）偏态系数3313)2)(1()(vni i s C X n n X X n C ---=∑=或 3313112132)2)(1()(23vn i ni i ni i ni i i sC X n n n X X X n X n C --+⋅-=∑∑∑∑==== （A4)式中 X i —-系列变量（i=1，…，n ）; n —-系列项数。
对于不连序系列,其统计参数的计算与连序系列的计算公式有所不同。
如果在迄今的N 年中已查明有a 个特大洪水(其中有l 个发生在n 年实测或插补系列中)，假定(n-l)年系列的均值和均方差与除去特大洪水后的（N —a)年系列的相等,即l n a n l n a N S S X X ----==,，可推导出统计参数的计算公式如下：)(111∑∑+==--+=nl i i a j j X l n a N X N X （A5）⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+--=∑∑++==n l i i a j jv X X l n a N X X N XC 1212)()(111 （A6）331313)2)(1()()(vn l i ia j j s C X N N X X l n a N X X N C --⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+-=∑∑+== （A7） 式中 X j ——特大洪水变量(j=1,…,a ）；X i ——实测洪水变量(i=l +1，…，n ）。
A1。
1。
2 概率权重矩法。
概率权重矩定义为⎰=10)(dF x xF M j j j=0,1，2，… （A8）皮尔逊Ⅲ型频率曲线的三个统计参数不能用概率权重矩的显式表达。
第2章_04_05-产流模型
令 FR 因
b Wm 1 (1 ) Wmm a b 1 (1 ) Wmm a W Wm 1 1 W mm
23
蓄水容量曲线
2、蓄水容量曲线 storage capacity curve 反映流域内各处（包气带）蓄水容量的面积分 布关系 。
b Wm 1 (1 ) Wmm
Wmm 流域蓄水容量的最大值
b 反映流域蓄水容量分布 的不均匀性
1.0
Wm
Wmm
24
蓄水容量曲线
流域平均蓄水容量 Wm
退水曲线的方程 Q Q0et / K
Q0 起退流量
K 流域水流平均汇流时间。
3
退水指数方程
Q
Q0
Qt
t
退水曲线 或 退水曲线
Qt 1
Qt t Qt et / K Cg Qt
Cg 流量消退系数。
4
地下水退水满足线性水库微分方程
dW Q dt
W K gQ
dQ 1 消除 W 得 Q dt Kg
Rs R S Sm
R
Rs
RI K I Sm K I 壤中流的出流系数
Sm
S
Rg K g Sm
K g 地下径流的出流系数
RI
Rg
自由水蓄水库
当 R S Sm 时，
Rs 0
RI K I ( R S )
Rg K g ( R S )
41
划分地面径流、壤中流与地下径流
0
S1
1.0
因为蓄满产流的产流量仅发生在产流面积 上， 故自由水蓄水库也是建立在该产流面积上的。 则上式应改为