四、河流的补给

(一)河流补给的形式

降落在地表的雨水,除部分被植物截留、下渗和蒸发以外,其余的形成地表径流,汇入河网,补给河流。冰川、积雪、地下水、湖泊和沼泽,也都可以构成河流的水源。

不同地区的河流从各种水源中得到的水量是不相同的,即使同一条河流,不同季节的补给形式也不一样。这种差别主要是由流域的气候条件决定

的,同时也与下垫面的性质和结构有关。例如热带地区没有积雪,降水成为主要的水源;冬季长而积雪深厚的寒冷地区,积雪在补给中起着主要的作用;发源于巨大冰川的河流,冰川融水是首要的补给形式;下切较深的大河能得到地下水的补给,下切较浅的小河很少或完全不能得到地下水补给;发源于湖泊、沼泽或泉水的河流,主要依靠湖水、沼泽水或泉水补给。此外, 人类通过工程措施,也可以给河流创造新的补给条件,这就是人工补给。

河流水量补给是河流的重要特征之一。了解了补给特征,有助于了解河流的水情特征和变化规律。

(二)各种补给的特点

  1. 降水补给 雨水是全球大多数河流最重要的补给来源。降水补给为主的河流的水量及其变化,与流域的降水量及其变化有着十分密切的关系。我国广大地区,尤其是长江以南地区的河流,降水补给占绝对优势。据估计, 我国河流的年径流量中,降水补给约占 70%,河流水量与降水量分布一样, 表现出由东南向西北递减的趋势;河流多在夏秋两季发生洪水,也与降水集中于夏秋两季有关。

  2. 融水补给 融水补给为主的河流的水量及其变化,与流域的积雪量和气温变化有关。这类河流在春季气温回升时,常因积雪融化而形成春汛。春季气温和太阳辐射的变化,不像降水量变化那样大,所以春汛出现的时间较为稳定,变化也较有规律。我国东北北部地区有的河流融水补给可占全年水量的 20%,松花江、辽河、黄河的融水补给,可以形成不太突出的春汛。西北山区河流中山地带的积雪及河冰融水,是山下绿洲春耕用水的主要来源。高山冰川的融水补给时间略迟,常和雨水一起形成夏季洪峰。

  3. 地下水补给 河流从地下所获得的水量补给,称地下水补给。地下水是河流较经常的水源,一般约占河流径流总量的 15—30%。地下水补给具有稳定和均匀两大特点。深层地下水因受外界条件影响较小,其补给通常没有季节变化,浅层地下水补给状况则视地下水与河流之间有无水力联系而定。 4.湖泊与沼泽水补给 湖泊、沼泽水补给量的大小和变化,取决于湖泊

和沼泽对水量的调节作用。湖泊面积愈大,水量愈多,调节作用就愈显著。一般说来,湖泊沼泽补给的河流,水量变化缓慢而且稳定。

5.人工补给 从水量多的河流、湖泊中,把水引入水量缺乏的河流,向河流中排放废水等,都属于人工补给范围。

(三)河流水源的定量估计

对河流水源进行定量估算比较困难,但又相当重要。为了了解河川径流的形成规律及其计算和预报方法,正确地从总水量中划分出地表径流和地下径流,常常需要从河流的流量过程线中,把各种形式的补给分割出来。所以河流水源的定量估算,也叫做流量过程线的分割。

  1. 直线分割法 这是一种最简单的分割方法,如图 5-8 所示,从流量过程线最低点 A,引一水平线和流量过程线相交于 B,AB 线以下部分即为地下

水补给。在洪水前的枯水情况下,用这种方法来分割深层地下水是简便而有效的,因为这时候深层地下水补给比较稳定。但当有浅层地下水混杂其中时,这种方法就不适用了。雨后分割出来的地下水量往往小于实际补给量, 地面径流量则大于实际补给量。改进办法是,从 A 点引一斜线至流量过程线退水段上的地面径流停止点 B',AB'线以下部分就是地下水补给。B'点可以根据洪峰后的日数 N 在流量过程线上定出。直线分割法的根本缺陷在于忽视了河流与地下水的水力联系,因而误差较大。但它简便易行,在水文分析和计算中仍然常常应用。

  1. 退水曲线法 这个方法实际上是根据标准退水曲线,从流量过程线两端向内延伸,退水曲线以下部分就是地下径流。此法适用于河水与地下水没有水力联系的情况。如图 5-9,从流量过程曲线的两端,A 点向后延至 C 点, B 点延到 D 点,再用直线 CD 把两条退水曲线连接起来,ACDB 以下即为地下水补给。

以上两种方法都只限于分割地面径流和地下径流两部分。地表径流各部分还可以进一步分割,图 5-10 即为这种分割的一例。图中分别指出了整个洪水时期和降水持续时间。流量过程曲线明显地分为涨水曲线、洪峰曲线和退水曲线三个部分。涨水曲线代表最初一部分降水为土壤吸收后流量迅速加大的部分;洪峰曲线在降水终止前不久出现,其起点相当于单位时段内流量的增量开始变少的转折点;其终点相当于单位时段内增加的流量减少到零的转折点。退水曲线代表流量逐步减少恢复到涨水以前的部分。整个洪水流量应归属于四个部分:径流 a 代表水文站以上整个流域所能集中的地表水流量,但对降水存在着迟滞现象。河道降水量 d 是直接进入上游各支流的降水部分,随降水的起止而起止;渗入土壤的水分 b 不转为潜水即从侧面溢入河流,但它在雨降了一段时间后才能增加到河流流量中,并在洪水流量恢复到雨前时同时终止。至于地下径流量 c,是洪水以前河流流量的主要来源,而在降水之后直到洪峰出现的后期才会大量增加到河流中来,对降水也存在迟滞现象。