沈灿燊

　　我国幅员辽阔，各地降雨情况不同，下垫面复杂，人类活动频繁。因之，在研究降雨径流过程、产流方式时必须充分考虑这些条件。

　　近年来各地大量开展小流域降雨径流预报和径流实验工作，发现许多地区既非“蓄满产流”，又“非超渗产流”。例如东北吉林省乌努奇河吉布吐站，长江流域湖北省汉川径流实验站，华南石灰岩、水稻田区等。说明用Horton产流模式，不能概括全国各地的产流形式。

　　多年来，我们在华南地区10个小流域进行了产流研究，发现用Horton概念得出的成果与实际有一定差距。在广西南流江河广东罗定江进行了比较深入的分析，证实这两个地区都是非Horton型的。

　　1　产流理论研究的进展

　　自Horton的产流概念问世（1933）（1）和坡面漫流论文发表（1954）（2）以来，长期被引为经典。在我国亦被广泛引用。华东水利学院长期以来在长江下游地区作了大量工作，提出“长江、淮河以南湿润地区基本上是蓄满产流”，对我国南方地区产流预报工作作出了贡献。

　　随着水文预报的广泛开展，对湿润地区是蓄满产流的概念有了不同的看法。在成都工学院、中山大学、南京大学等的研究中，都对此提出了各种不同的意见。但以上研究，多数仍局限于Horton的超渗产流和蓄满产流的概念，结合流域自然地理条件对产流特点作深入的分析还做得不够。

　　美国有很多人对表层流、坡地漫流和壤中流等进行了研究，提出很多不同见解，有助于产流问题的解决，例如：

　　Kirkby,M.J.和Chosley R.J.（3）发表了壤中流的论文，认为Horton1945年的下渗产流观点，只适合于下渗量少，而且是薄的、半乾旱的、贫瘠的风化粘土区。在他的论文中提出了“贯流”(throughflow)的概念。

　　Whipkey(1965)在Allegheng高原区和Beston在田纳西流域的实验结果，都支持他们的论点，并提出了许多实证，认为壤中流能生成一些河流的洪峰。强调在有土层覆盖流域的径流的重要来源，是未饱和土壤中的壤中流。并提出了“表层流”的概念。

　　Hewlett和Hibbert的实验资源也和上述结果相同，并提出了“传播流量”（Translatary folw）的概念。

　　Dunnc和Black也对Horton传统产流概念提出了怀疑，甚至怀疑在湿润地区Horton的下渗理论是否可以用。他们提出了“部分面积产流”的概念，并引用Ragan（1968）的实验，证明自己的论点是对的。

　　Frccze，R.A在研究潜流补给一文中，认为Horton的理论，在美国西部广大的半乾旱地区，是完全适合的，但在东部有植被的湿润地区，则并非如此。他根据许多实测资料中选出了五种不同产流方式。

　　此外，Daslerg和Nevman（1976），Rulin（1966），Hius，Weyman等许多人也根据不同资料，得到不同产流型式的结论。

　　综上所述，很多地区的资料，都指出Horton的经典产流方式和湿润地区的产流实况不相合，只适用半乾旱地区和特大暴雨的特殊情况。一些人提出了“贯流”、 “表层流”、 “壤中流”等产流方式的新概念；一些资料分析结果得到了“表层流”是洪峰主要来源的论据，部分人提出了地表径流的产流面积是局部的、分散和变化的，湿润土壤是由下到上饱和的。大量实验表明，不同条件的实验区，得出不同产流方式。也就是说，在不同自然地理条件下，所得到的降雨产流结果是不相同的。必须深入研究流域自然地理条件，重视人类活动的影响。研究华南产流时如果忽略了南方湿润地区、水稻田、梯田对产流的影响，光从Horton模式去找论证，将会使理论和实际情况不符。

　　2　南流江产流特点和产流方式

　　2.1　流域内与产流有关的自然地理因素

　　南流江博白以上流域面积2800平方公里，流域形状呈扇形，树枝状河系（见图1）。 上游山地，中游丘陵，下游平原，沿中下游河岸是平坦的阶地。

　　2.1.1　降水概况

　　降水主要是太平洋台风暴雨，台风多由桂南、粤西登陆后，沿下游河谷向上游
侵袭。台风中心带来了大暴雨。也有冷锋低槽锋面雨和静止锋面雨，锋线则由下游移向上游；锋面雨一般比较均匀。另外，高空切变线或高压后部高空小槽东移影响也会形成暴雨；夏季局部地区有热雷雨。年平均雨量为1 600-1 800毫米左右，最大年雨量达2 960毫米以上，最小年雨量为1 066毫米，年降雨变率较大，絶对变率为3.0。这里暴雨特大，6小时雨量可达248毫米（1971年6月1日横江站），238毫米（1971年6月1日大容山站），一日最大雨量达399毫米（1970年5月31日横山站），463毫米（1970年5月31日大容山站），三日最大雨量达572.7毫米（1971年5月）。一次洪水过程总雨量最大达529.7毫米（“7151”洪水，降雨历时3天多一些）。降雨不均匀性比较明显。现举出“7151”和“7161”两次较大洪水各站的雨量累积曲线（图2）来说明由于台风中心移动轨迹的影响。降雨类型可以分为（1）连续性降雨，（2）一般性降雨，（3）间歇性降雨三种类型，每种类型的产流方式有所不同。

　　2.1.2　下垫面特征

　　流域上游山地和中游丘陵大部分为花岗岩、砂页岩所组成，其余则为石灰岩、碳酸盐类岩层和砂砾岩所覆盖。整个流域被花岗岩和砂页岩山丘所包围，并分隔为三个大的构造盆地：（1）玉林-北流盆地。盆地四周为花岗岩所围遶，盆地东南部为下古生代碎屑岩系，其余为碳酸盐类地层。形成一个长约55公里，宽约15公里的独立贮水单元。主要含水层为中泥盆统灰岩，垂向岩溶发育深度达70米。上覆砂层岩厚1-2米，地势平坦。由于冲积层含砂量多，渗透性好，暴雨时大量下渗，而其河床甚浅，地下水排泄受到限制，故含水层长期处于饱和状态。地下水埋深不到1.5米，许多地方只有几十厘米，且动态稳定，年水位变幅在1米以下，水量充沛，土壤常呈湿润状态。（2）博白-容县盆地。主要是泥盆系、石灰系、白垩系、第三纪地层组成，并有一系列北东向的压扭性断裂和北西向张扭性断裂，南北两翼为花岗岩侵入体和前泥盆系碎屑岩，贮水条件良好。盆地主要含水层为中泥盆统灰岩。地下水主要沿断裂带露出，多是承压水，盆地边缘有出露的碳酸盐类地层及构造破碎带，下渗性能较好，故地下水丰富，地下水位高，土壤常呈湿润状态。（3）石南-永红盆地。盆地内大部分为碳酸盐类地层，四周为花岗岩体。由于盆地被不透水的花岗岩和砂页岩所包围，河流切割不深，地下水排泄受到限制，形成了一个良好的贮水单元。盆地内地层破碎，岩溶发育，基岩裸露达50平方公里，覆盖层小于3米。砂多，渗透性能好，地下水埋藏较浅，动态稳定，土壤水分接近饱和状态。

　　整个流域大部分覆盖了多砂、厚度不大、渗透性良好的土层，碳酸盐类地层呈裸露状。因此，水流容易大量下渗，加上岩溶溶洞多，裂隙发育良好，地下水埋藏丰富。同时流域四周被花岗岩和砂页岩所阻隔，河流切割浅，淤积大，地下水不易排泄，含水层长期保持饱和状态，特别在中、下游，地下水位较高，极易产生表层流和地表径流。

　　此外，水稻田集中在沿河阶地和中下游平原区，在中下游占的面积比例甚大，面积达169万亩。

　　2.2　南流江产流特点

　　由于以上自然地理因素的综合影响，使南流江产流有其特点。

　　根据蓄满产流理论，Pa对产流有极大影响。当Pa值小，I0必大，直到蓄满时，才开始产流。如果是超渗产流，则必须雨强大于土壤下渗值，才能产流。南流江多次洪水算出的Pa值很小，用下渗理论算得的I0也很小，且雨强不大，却迅速产流。最明显一次是1963年5月小洪水，当时前期1-4月基本无雨，Pa很小，但一下雨，雨量只有32毫米/日，便迅速产流起涨。这次降雨，显然雨强小于下渗力，说明这里不是一般的蓄满产流，也不是一般的超渗产流。

　　绘制出的流域I0~Pa图中，Pa，I0的关系没有规律。表面看来是超渗产流，但产流前雨强大于下渗力和起涨前的雨量不大，雨强较小的降雨也同样迅速产流，故不是一般的超渗产流。

　　用相应的R，P，Pa值，点绘R=f（P，Pa）相关图，如不考虑Pa值，点子相对密集，可以定线。但当标上Pa值时，反而杂乱无章，一点规律也没有，无法定线。我们曾用Im=110，100，90，80，70来求Pa，并考虑局部降雨不均匀，用多种计算方法计算出流域平均雨量，结果还是一样，说明产流和Pa关系不大。

　　（1）本图用1956-1979年的58次洪水资料点绘。

　　（2）雨量用大荣山、三联、南江、横江、六洋、石龙、马坡、关塘、博白等9个站资料用算术平均法计算。但1970年以前资料不完整，有6-7个站未用系列方法延长，只有当大暴雨而降水又不均匀时，用插补法插补。

　　（3）Pa从每年第一场洪水前20天进行连续演算方法计算。

　　（4）当局部降雨时，流域平均雨量应用局部降水计算方法计算，以增加精度。

　　（5）本图P-R相关图，点子比较集中，说明其间关系还是好的，但当配上Pa时，则数据散乱，无法定线，说明Pa对产流影响不大，特别是低水位部分，更加凌乱。

　　我们又试绘制R= f（P+Pa）图。图中，高洪水以上关系较好，显然是雨量影响。当雨量大时，Pa值影响相对减小。但中、低洪水时，雨量较小，Pa作用相当增大时，便呈紊乱现象。用Im=100，90，80，70计算Pa，点图情况没有显着变化，只Im愈小，个别点子密集一些。

　　（1） 本图用1965-1976年的58次洪水资料点绘。

　　（2）雨量用大荣山、三联、南江、横江、六洋、石龙、马坡、关塘、博白等9个站资料用算术平均法计算。但1970年以前资料不完整，有6-7个站未用系列方法延长，只有当大暴雨而降水又不均匀时，用插补法插补。

　　（3）Pa用汛期连续演算方法计算。

　　（4）当局部降雨时，流域平均雨量应用局部降水计算方法计算，以增加精度。

　　（5）本图高水位部分，精度较高，但低水位部分，相对比较偏离。

　　P+Pa>300，全部点子合格，合格率100%；P+Pa>200，2点不合格，合格率11/13=85%；P+Pa>150，4点不合格，合格率22/26=85%；P+Pa>100，12点不合格，合格率32/44=73%；全部，14点不合格，合格率44/58=76%。

　　（6）本流域水库面积300平方公里，计算时已考虑。

　　流量过程线是比较对称的，一般涨洪阶段2天，落洪阶段约3-4天。

　　从以上看出：

　　（1）产流与Pa关系不大。由于流域内大部分地区地下水位较高，土壤经常保持湿润，特别是大片间持水量，所以前期雨量计算出来的Pa不能代表真正土壤含水量情况。产流只直接与雨型、雨量有关，产流图中参数Pα失去意义，不能用一般蓄满产流方法去处理。

　　（2）显然也不是一般的超渗产流。因为大部分洪水，初期雨强很小，雨量不大，雨强小于下渗能力也能迅速产流。和Horton型超渗产流不相同。

　　（3）由于地面絶大部分已受人类活动的影响，长期耕作，土壤上层已有一定厚度的覆盖层，地下水位又较高，下层土壤湿润。当降雨时，地表径流受各种因素影响，观测到的坡面流不大，但洪水迅速起涨，这显然是雨量下渗后，形成侧向的表层流所致。但也有“部分面积产流”现象。

　　（4）本流域降水径流关系的影响因素不是用前期雨量算得的Pa，也不是最大雨强，而是地下水位的高低和暴雨型。由于地下水位变化较小，而雨型可反映雨期内的雨强变化过程，也可以反映总雨量，所以我们试用雨型作为参数，绘制Ｒ＝f（Pa+P雨型）。连续暴雨型点、线偏右，一般性雨型在中，间歇性雨型在左，精度较高。但在100毫米雨量以下的中、小洪水，则参数发布有些散乱，但点子还是集中的，可能是当中、小洪水时，水稻田截流、水量下渗、水库等因素在各次洪水中起的作用不同。因此，我们对中、小洪水采用单一的一条综合线，结果也比较好。其经验模式为：

　　间歇性雨型R=1.29P0.77

　　式中，R——径流深，P——流域平均降雨量。

　　（5）总的来说，本流域的产流方式非Horton型的。它具有“侧向表层流”，“水稻田产流”和“部分面积产流”的综合形式。我们称为南流江型产流方式（华南湿润地区，台风暴雨，水稻田，夹杂石灰岩的小流域产流方式）。

　　2.3　南流江的产流方式

　　不同的景观和自然区，产流方式不相同。每种景观中有它的独特产流方式。

　　2.3.1　三地景观的产流方式

　　花岗岩三地，有稀疏林木。砍伐的林地土层疏松。山下为开垦的梯田、水稻田或疏松的旱作耕地层。可分两种产流形式：

　　（1）土层薄的三地，有部分面积产流现象，产生坡面流，沿山沟经冲积扇下渗后，再溢出流入河沟，亦有沿山沟直接流入河沟的；

　　（2）覆盖层较厚的地方，生成表层流，沿山坡地形，以测流方式流入河沟，部分水流下渗。

　　2.3.2　丘陵景观的产流方式

　　蒸发量大，部分高丘地下水位相对较低，丘陵多开垦种旱作，覆盖层较厚，有明显的两层不同的土壤结构，但丘谷洼地则经常保持湿润。也有两种不同产流方式。

　　（1）丘陵旱作地，以表层流为主；

　　（2）丘谷洼地则有部分面积产流，生成地表径流。

　　2.3.3　沿河阶地及平原景观的产流方式

　　沿河阶地及平原区絶大部分都开垦成两造的水稻田。田间经常保持有浅积水层，土壤过饱和。当降雨后，一部分雨水在田内溢过田埂，以地面径流形式流入河沟。另一部分雨水在水田内因重力作用，下渗成表层流，由于水田下层土壤经常湿润，故表层流侧向流动很快，下渗后迅速沿微地形流入河沟，径流系数依各季节水稻田水层厚度及需水情况而定。

　　2.3.4　石灰岩峰区和城镇景观的产流方式

　　石灰岩峰区表层土薄瘠，当下雨满足土壤含水量后，产流快，径流迅速集入河沟。地表径流的生成形式明显属于Horton产流方式。但有裂缝和溶洞地方，则雨水大量下渗成地下水，是地下水的一个重要水源，构成丰富的地下水带，使整个流域的地下水位很快上升，土壤保持湿润状态，形成了本流域的一种特殊现象。城镇地面透水性小，径流系数特大，产流方式是标准的Horton产流方式，但占全流域面积的百分比小，可不考虑。

　　自然地理区的几种景观的综合体。本流域上游基本上以山地景观为主，产流方式也主要是山地产流方式；中游基本上以丘陵旱作景观为主，产流方式也主要是丘陵景观产流方式；沿河两岸及下游区，基本上是沿河阶地及平原景观的产流方式。整个流域则是上述几种产流方式形成的综合结果。

　　2.4　雨型和水稻田对产流的影响

　　本流域的产流受雨型和水稻田影响较大。

　　2.4.1　雨型的影响

　　雨量较大时，以雨型影响为主。雨量累积曲线较陡，上、中游表层流和部分面积产流同时发生，下游水稻田区的蒸发量和蒸腾量此时也比较小，溢流快，故径流系数较大，一般当暴雨连续降水型时，径流系数达60%左右。

　　当降雨是间歇性时，降雨累积曲线成阶梯状上升（降一时段雨，停8-12小时，又下一阵雨，再停一段时间），这样，产流过程中，下渗量是较大的。由于大部分成表层流，表层流几次断续产流，下渗补充地下水的水量必较多，因而耗损较大。在水稻田区，由于间歇时间长，蒸发和蒸腾作用较大，故径流系数较小，约40%左右。

　　当雨量较小时（只有几十毫米），则景观作用影响比较显着，径流系数规律比较紊乱，要看降雨中心的下垫面情况而定。

　　2.4.2大片水稻田的影响

　　下雨后，当水位超过田埂，河边阶地水稻田径流很快便流入河槽。稍远地方的径流，则先汇入河槽两岸的水道田埂中，再汇入河槽，水稻田起了调节作用。而表层流由于土壤阻隔，流速相对慢些，故使过程线涨洪段不直线陡升，而稍呈缓斜形，和暴雨小流域的陡涨直线上升有明显不同。这主要是“水稻田产流方式”起重要作用。当然汇流情况也有一定影响。

　　2.4.3　本流域流量过程线形状比较对称

　　因雨水下渗到包气带后，一部分以侧向表层流形式流走，一部分下渗。由于河床较高，包气带在全洪水过程中部分水量成为表层流。所以，洪峰过后，只有河槽附近的狭窄地区有壤中流的缓慢补给。洪水退落时，便很快回到基流经常补给线上。这和“蓄满产流”地区的退水曲线有明显的不同。

　　3　结论

　　总上所述，得到下列几点初步的看法：

　　（1）“南流江型产流”既不是一般的蓄满产流，也不是一般的超渗产流。是“部分面积产流”的地表径流、“表层流”的侧向横流和“水稻田产流”的综合产流方式。

　　（2）结合本流域下垫面地下水位较高、大部分地面保持湿润状态、人类开垦地区较大、暴雨量大等特点，参数Pα意义不大。我们初步试用雨型作参数，绘制R=f（P，P雨型）图，结果较好，但还要作深入细致的研究工作。

　　（3）估计在粤西、桂南地区，降雨为台风暴雨、地面夹杂石灰岩、水稻田占比例较大的小河流域，南流江产流方式有普遍实用意义。

　　（4）研究产流方式，应当紧密结合流域的自然地理条件，特别是人类活动的影响。华南湿润地区自然地理环境复杂，雨型多样，有些地区以旱作为主，有些地区则水稻田阡陌纵横，有些地区大面积水土流失，有些则梯田层层；加以近年来大面积平整土地和改良耕作制度，下垫面的景观已完全和自然状态不一样，并在不断改变。所以产流方式是复杂的值得进一步探讨。

　　（5）产流理论的研究，不仅与水文预报、水利措施有关，而且与农业、自然地理、林业、城市给水也有关系。因此华南湿润地区产流作深入研究，是很有现实意义的。

　　（原载：中国陆地水文学学术会议论文集，1979。）