沈灿燊　刘美南

　　产流模式的研究是水资源、水分循环与水量平衡研究中的一个重要环节，其理论的发展迅速。1911年Green  Ampt  就提出了入渗曲线方程，1933年R.E. Horton 提出了产流理论，此外，波波夫和加里宁从土壤入渗理论方面考虑，提出了填洼理论。60年代后，随着科学的发展和测试手段的提高，不少学者在产流理论方面有了新的见解，先后发表了Horton产流理论的看法；而产流模式，如Standford4型，Sacramente 模型，T.V.A模型和Tank模型等等，都将产汇流结合在一起，研究流域的产汇流，其模型多从数学和物理方面去研究产流机制，对地理环境，特别是下垫面的自然地理和人类活动考虑较少，因此，结合到具体流域时，也有其不全面的地方。

　　国内产流理论，随着生产的发展，也发展得很快，50年代华东水利学院提出的蓄满产流，其理论和Horton理论及填洼理论大致相同，并认为中国所有湿润地区都符合蓄满产流理论；70年代后，南京水文研究所强调了超渗产流理论，认为我国蓄满产流的现象极少见，大部分地区都是超渗产流，或是两者的混合，并认为蓄满产流是超渗产流的一种特例。近年来有关学者对这两种产流型进行了激烈的争论。

　　实际上产流是水体在极端复杂的生态系统环境中运动过程的一种表现。它不仅受自然生态系统的影响，而且也受人类活动的影响。如果不从下垫面的情况去

　　全面考虑，得出的理论模式必然与实际不相符，导致计算上失实，作者在岩溶区调查多年，发现岩溶区的产流方式与上述的理论模式有很大的差异，如一些地区产流系数较小，在50%以下，而一些地区则大于100%，可达120%，主要受下垫面不同的地质构造和不同人类活动影响所致。同一流域，也因暴雨范围大小和位置不同，径流系数差异很大，如上述径流系数可能大于100%的流域，个别洪水也可小至16%。作者认为，产流研究，不能光从记録数字，以数学和物理机制方法去研究，应结合流域的地理特点去探索。因此，提出了“景观产流方法”去研究产流的特点。

　　在分析了广西武鸣、邹玗、宁明、古蓬、坡岭、向水河等石灰岩小流域产流情况后，对其中典型的岩溶区——古蓬、坡岭和向水河三个小流域提出进一步研究其特殊的产流方式。

　　1　国内产流理论与计算方式对广西岩溶地区的适应性

　　将国内蓄满产流和超渗产流理论和计算方法，用于广西岩溶区，发现与实际不符。

　　1.1　蓄满产流

　　产流的假定，导出了产流模式。

　　由方程看出，决定产流的因素，除降水(P)、土壤饱和含水量（Wm）外，就是Pa。

　　应用时，可用图解法。以Pa为参数，制成常用的R=f (P，Pa)图，这个方程式实际上是填洼理论，也和Horton 理论一致。

　　我们用古蓬、坡岭、向水河三个流域的资料分析计算，结果是：

　　（1）用前期影响雨量作参数的产流量图，其结果是满天星斗、杂乱无章、不能定线，说明本处产流大小与Pa无关。

　　（2）作出 ～Pa图，则毫无规律，不像蓄满产流理论的I0和Pa成负相关，说明初损（I0）与前期影响雨量（Pa）没有相关关系。

　　（3）由于岩溶区漏水，成地下水流出流域外，或蓄于地下溶洞，故无法定出Wm（或Im），用I0～Pa图也无法定出Wm，勉强定出也不合理。

　　（4）古蓬流域的多次洪水、坡岭和大新站的一些场次洪水，径流系数都大于1，这与蓄满产流的产流模式相矛盾（蓄满产流的产流图R～P线角度不能低于45°）。

　　1.2超渗产流

　　超渗产流主要的论点是，当雨强大于下渗强度时，便开始产流，雨强是降雨产流的最主要因素，产流图中Pa值作参数还是有作用的，Wm也可以定出，且流量不会大于雨量。这些论点与上述岩溶区计算的四点结果也是矛盾的。

　　总之，蓄满产流与超渗产流的假定及理论基础，对广西岩溶区实际产流情况都不适应。

　　2　古蓬等三个岩溶区小流域的自然地理特点和影响产流的因素

　　古蓬河在广西忻城西南，为红水河支流滂江上游的小支流，集水面积100平方千米，而地下流域达216平方千米，整个流域有大量溶洞、断层和断裂，断层切过石炭系至中三迭统岩层，沿断层线岩层破碎、角砾发育、断裂遍布。敢台山将流域分为东西两个部分，东部大部分为丘陵，岩溶地貌约占23%，余为砂页岩丘陵；西部则大部分为岩溶山地，5%左右为石灰岩洼地，降雨后，雨水集中洼地或通过溶洞，排入地下河而流出流域外，或再补给河流。从地形来看，流域为一个闭合流域，四周多峰丛，中部较低，溶洞较发育，但地下有较大的河系（古蓬地下河系），其范围超出地面流域，且分支很多，如加福地下河系、加猛～古楼地下河系、凤凰～石芽地下河系、北凌地下河系等。地表河道附近常有天窗，如芽口石灰岩的天窗，枯水时埋藏深度达29米，枯水流量约0.1米/秒，但雨后水量猛增，水自天窗大量溢出，补给河流，流量极大，属裸露性岩溶水性质，但猛涨后很快便退落，转为缓慢的地下水补给，故涨洪历时短，落洪历时长，流量过程线不圆滑。若暴雨中心落在通往流域外的溶洞区时，雨水大量泄走，河水补给量少，径流系数偏少；若暴雨范围扩大到流域外的地下水流域上，则外来地下水补给河道的流量大增，径流系数常超过100%，故雨区大小及暴雨中心的影响极大。另外，若洪水前地下河水位已满，则渗漏减少；若地下河水位较低，则渗漏量大，故产流情况与地下河水位有密切关系。

　　坡岭流域位于广西来宾县西北部，面积1 009平方千米，地下河流域面积相若；荒山荒地石林遍布，植被较少，河网密度只有0.077%,流域大部分为石灰系上统和二迭系栖霞阶岩层，并零星散布有三迭系罗楼组和第四系全新统石炭系黄龙组岩层。本流域受加里东运动（广西运动）、燕山运动和印支运动的影响，形成紧密线状复杂褶皱和断裂，流域西南部的大茅山、上洞有两条长而大的断层。本区黄龙灰岩和粗粒结晶白云岩，均可形成地下水流的通道。流域内多溶岩，普通出现露头的泉水和天窗，但分布不均匀；地下水系分布广而稀疏，南部溶洞较小；地势倾斜，集流快，每当个别溶洞承纳雨水流入地下河后，由天窗或泉眼溢出，长时间均匀地补给河流，故损耗较少而径流系数较大，属覆盖性岩溶水类型。但在来宾——忻城——柳州三角地带，溶洞多，且深入深层或与外流域连通，雨水漏入后，大部分不再回归，故径流系数为全柳州地区最小者。

　　向水河流域位于广西天等县和大新县，面积1 596平方千米，大部分为上寒武纪、泥盆纪和下石灰统等地层，以碳酸盐为主。西南部那当有一条大断层，断裂带宽50～100米，西北那布有一大逆断层，长100千米以上，龙茗南部
也有一大断层，其他交织如网的小断层极多，使地质构造支离破碎，断层带多为富水带，沿河两岸遍布峰林谷地和石灰岩洼地，溶洞、漏斗、裂缝甚多，溶洞连通性好，且絶大部分与河道沟通，地下河发育，分布甚广，常有天窗，通向地下河处常有连串消水洞和深潭，沿河两岸深潭达数十处。龙茗一带，溶洞水流常漏入深层或外流，不再回归河道，故暴雨中心在这里时，径流系数较小。大新一带地下河与河道相通，并普遍有天窗，暴雨时，水流常由天窗大量溢出，势汹流急，补给量很大，但很快便退落，属裸露性岩溶水类型，整个流域土层浅薄，基岩裸露，截留极少。

　　另外，三个流域都有一定数量的水稻田，储蓄部分雨水，但水稻田中常发现裂缝，田水大量渗漏。

　　综上所述，岩溶区产流与一般地区不同，主要与溶洞、天窗泉、串沟、深潭、石灰岩洼地、地下河分布、沟通情况和连接外流域等情况有极大关系，根本无所谓蓄满与超渗，而有它自己独特的产流过程、机制和计算方法。

　　3　广西岩溶区产流特点与计算模式

　　（1）坡面流集流过程中，遇到溶洞和裂缝，便大量渗漏，其渗漏大小取决于溶洞和裂隙的大小，地面坡度和地下水位高低，但极难蓄满，也无所谓超渗。

　　（2）如果流域地下集水面积大于地表集水面积，外流域的径流，便会通过地下水补给本流域，量的多少视地表和地下两集水面积之比，外流域雨量及降雨量范围而定，古蓬36次洪水中就有50%径流系数都大于100%。

　　（3）如果地下河下游通向外流域时，则径流由地下河大量流走，损失量视溶洞裂隙的渗漏量和地下水的坡度而定。

　　（4）裸露性岩溶区与覆盖性岩溶区地下水补给河流情况有很大差异，前者是骤发性补给，后者是稳定补给。

　　（5）河道汇流时，河道常变为伏流，以后又突然流出，伏流河段流量常发生较大变化，以后又间竭流出，在地图上成为断头河。

　　经上述分析，可见影响广西岩溶区产流有下列几方面可作参数，确定产流量和经验方程。

　　（1）暴雨中心：如果暴雨中心在溶洞、裂隙密布的地区，而地下河下游又流出外流域时，则径流量偏小；反之，如在地下流域上的外流域，则径流增大，故在岩溶区，暴雨中心的位置是一个最突出的影响因素。

　　（2）洪水前地下河水位:洪水前的地下河水位表示洪水前的降雨量情况。如果水位高，暴雨出现后不久，地下河便涨满，大量地下河水从泉眼和天窗溢出，不断补给河道，补给量大；反之，洪水前的地下河水位低时，起涨点后雨量虽较大，但地下河道仍未涨满，则从天窗或泉眼补给河道的水量较少。故洪水前的地下水位或起涨流量是影响产流的另一因素。

　　（3）降雨类型反映降水范围和强度，降雨月份可以反映水稻田需水和水库蓄水、人工需用水等情况，对产流有一定关系，但影响不如上两点明显。

　　视流域下垫面情况不同，可取以上因素中1-2个作为参数，定出可行性大的经验方程，经试用，效果不错。现将三个流域的产流图和经验方程列于后：

　　3.1　古蓬流域

　　古蓬流域只有一个雨量站，故无法以暴雨中心作为参数，但从调查访问过程中，得知暴雨中心影响产流很大，现只能用雨型代替，作为参数

　　方程：（1）连续性降雨（少雨）　　　R=0.88P-38.24
　　（2）连续性降雨（5-6月）R=5.02P-319.6
　　（3）间隙性降雨（5-6月）R=1.53P-24.3
　　（4）连续性降雨（7-11月）R=1.31P-40.1
　　（5）间隙性降雨（7-11月）R=1.21P+2.3

　　3.2　向水河（大新）

　　以暴雨中心为参数（见图4）。

　　方程：（1）全流域降雨均匀R=0.008P2145+1.5
　　(2)暴雨中心在全茗大新R=0.0058P1826+4.2
　　(3)暴雨中心在龙茗、龙门R=0.0252P1567+3.0
　　（4）暴雨中心在龙茗、全茗R=0.108(P-7)14
　　（5）暴雨中心在龙门R=0.362(P-7.8)1164

　　3.3　北之江（坡岭）流域

　　以暴雨中心为参数

　　方程：（1）暴雨中心在思练以上　R=0.006P 1919

　　（2）全流域降雨R=0.229P 1230

　　（3）暴雨中心在坡岭思练R=0.521P1072

　　（4）暴雨中心在思练以下R=0.548P1085

　　4　结束语

　　（1）产流是降水经下垫面影响而产生的净雨量，下垫面影响因素繁多，包括自然因素和人类活动因素，故产流过程十分复杂。不同下垫面有不同的产流过程和模式，即使同一流域，人类活动改变了，也会改变过程和模式。仅从数学和水的物理机制去研究，是不全面的，故作者提出了“地理景观产流”的观点。

　　（2）岩溶区产流不是蓄满产流和超渗产流（不是Horton 型），有它独特的产流模式，且因下垫面地质构造不同，造成产流的某些差异，研究时应在通用模式下，分出若干类型的分模式。

　　岩溶区的产流研究，在我国还刚开始，它是综合性较强的科研项目，牵涉的学科较多，如水文学、水文地质学、自然地理学等。希望地理学者能通力合作，搞出我国新的产流理论。

　　（3）我国自然条件复杂，特殊景观除岩溶区外，还有洼地地区、沙漠地区、冰川地区，都有其特殊的自然地理情况，有其独特的产流模式。此外人类活动频繁的地区，如珠江三角洲联围区、水稻梯田区等也应有不同的产流过程，这些，都需要我们进一步去调查研究，搞清我国各类产流模式，提出合理的产流计算方程。

　　（原载：中山大学学报，自然科学版，1986参加本文工作的还有陈俊鸿、沈健聪、黄 平、刘东润。）