沈燦燊

　　我國幅員遼闊，各地降雨情况不同，下墊面復雜，人類活動頻繁。因之，在研究降雨逕流過程、産流方式時必須充分考慮這些條件。

　　近年來各地大量開展小流域降雨逕流預報和逕流實驗工作，發現許多地區既非“蓄滿産流”，又“非超滲産流”。例如東北吉林省烏努奇河吉布吐站，長江流域湖北省漢川逕流實驗站，華南石灰岩、水稻田區等。説明用Horton産流模式，不能概括全國各地的産流形式。

　　多年來，我們在華南地區10個小流域進行了産流研究，發現用Horton概念得出的成果與實際有一定差距。在廣西南流江河廣東羅定江進行了比較深入的分析，證實這兩個地區都是非Horton型的。

　　1　産流理論研究的進展

　　自Horton的産流概念問世（1933）（1）和坡面漫流論文發表（1954）（2）以來，長期被引爲經典。在我國亦被廣泛引用。華東水利學院長期以來在長江下游地區作了大量工作，提出“長江、淮河以南濕潤地區基本上是蓄滿産流”，對我國南方地區産流預報工作作出了貢獻。

　　隨着水文預報的廣泛開展，對濕潤地區是蓄滿産流的概念有了不同的看法。在成都工學院、中山大學、南京大學等的研究中，都對此提出了各種不同的意見。但以上研究，多數仍局限於Horton的超滲産流和蓄滿産流的概念，結合流域自然地理條件對産流特點作深入的分析還做得不够。

　　美國有很多人對表層流、坡地漫流和壤中流等進行了研究，提出很多不同見解，有助於産流問題的解决，例如：

　　Kirkby,M.J.和Chosley R.J.（3）發表了壤中流的論文，認爲Horton1945年的下滲産流觀點，只適合於下滲量少，而且是薄的、半乾旱的、貧瘠的風化粘土區。在他的論文中提出了“貫流”(throughflow)的概念。

　　Whipkey(1965)在Allegheng高原區和Beston在田納西流域的實驗結果，都支持他們的論點，並提出了許多實证，認爲壤中流能生成一些河流的洪峰。强調在有土層覆蓋流域的逕流的重要來源，是未飽和土壤中的壤中流。並提出了“表層流”的概念。

　　Hewlett和Hibbert的實驗資源也和上述結果相同，並提出了“傳播流量”（Translatary folw）的概念。

　　Dunnc和Black也對Horton傳統産流概念提出了懷疑，甚至懷疑在濕潤地區Horton的下滲理論是否可以用。他們提出了“部分面積産流”的概念，並引用Ragan（1968）的實驗，證明自己的論點是對的。

　　Frccze，R.A在研究潜流補給一文中，認爲Horton的理論，在美國西部廣大的半乾旱地區，是完全適合的，但在東部有植被的濕潤地區，則並非如此。他根據許多實測資料中選出了五種不同産流方式。

　　此外，Daslerg和Nevman（1976），Rulin（1966），Hius，Weyman等許多人也根據不同資料，得到不同産流型式的結論。

　　綜上所述，很多地區的資料，都指出Horton的經典産流方式和濕潤地區的産流實况不相合，只適用半乾旱地區和特大暴雨的特殊情况。一些人提出了“貫流”、 “表層流”、 “壤中流”等産流方式的新概念；一些資料分析結果得到了“表層流”是洪峰主要來源的論據，部分人提出了地表逕流的産流面積是局部的、分散和變化的，濕潤土壤是由下到上飽和的。大量實驗表明，不同條件的實驗區，得出不同産流方式。也就是説，在不同自然地理條件下，所得到的降雨産流結果是不相同的。必須深入研究流域自然地理條件，重視人類活動的影響。研究華南産流時如果忽略了南方濕潤地區、水稻田、梯田對産流的影響，光從Horton模式去找論证，將會使理論和實際情况不符。

　　2　南流江産流特點和産流方式

　　2.1　流域内與産流有關的自然地理因素

　　南流江博白以上流域面積2800平方公里，流域形狀呈扇形，樹枝狀河系（見圖1）。 上游山地，中游丘陵，下游平原，沿中下游河岸是平坦的階地。

　　2.1.1　降水概况

　　降水主要是太平洋臺風暴雨，臺風多由桂南、粤西登陸後，沿下游河谷向上游
侵襲。臺風中心帶來了大暴雨。也有冷鋒低槽鋒面雨和静止鋒面雨，鋒綫則由下游移向上游；鋒面雨一般比較均匀。另外，高空切變綫或高壓後部高空小槽東移影響也會形成暴雨；夏季局部地區有熱雷雨。年平均雨量爲1 600-1 800毫米左右，最大年雨量達2 960毫米以上，最小年雨量爲1 066毫米，年降雨變率較大，絶對變率爲3.0。這裏暴雨特大，6小時雨量可達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），一日最大雨量達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），三日最大雨量達572.7毫米（1971年5月）。一次洪水過程總雨量最大達529.7毫米（“7151”洪水，降雨歷時3天多一些）。降雨不均匀性比較明顯。現舉出“7151”和“7161”兩次較大洪水各站的雨量累積曲綫（圖2）來説明由於臺風中心移動軌迹的影響。降雨類型可以分爲（1）連續性降雨，（2）一般性降雨，（3）間歇性降雨三種類型，每種類型的産流方式有所不同。

　　2.1.2　下墊面特徵

　　流域上游山地和中游丘陵大部分爲花崗岩、砂頁岩所組成，其餘則爲石灰岩、碳酸鹽類岩層和砂礫岩所覆蓋。整個流域被花崗岩和砂頁岩山丘所包圍，並分隔爲三個大的搆造盆地：（1）玉林-北流盆地。盆地四周爲花崗岩所圍遶，盆地東南部爲下古生代碎屑岩系，其餘爲碳酸鹽類地層。形成一個長約55公里，寬約15公里的獨立貯水單元。主要含水層爲中泥盆統灰岩，垂向岩溶發育深度達70米。上覆砂層岩厚1-2米，地勢平坦。由於冲積層含砂量多，滲透性好，暴雨時大量下滲，而其河床甚淺，地下水排泄受到限制，故含水層長期處於飽和狀態。地下水埋深不到1.5米，許多地方只有幾十厘米，且動態穩定，年水位變幅在1米以下，水量充沛，土壤常呈濕潤狀態。（2）博白-容縣盆地。主要是泥盆系、石灰系、白堊系、第三紀地層組成，並有一系列北東向的壓扭性斷裂和北西向張扭性斷裂，南北兩翼爲花崗岩侵入體和前泥盆系碎屑岩，貯水條件良好。盆地主要含水層爲中泥盆統灰岩。地下水主要沿斷裂帶露出，多是承壓水，盆地邊緣有出露的碳酸鹽類地層及搆造破碎帶，下滲性能較好，故地下水豐富，地下水位高，土壤常呈濕潤狀態。（3）石南-永紅盆地。盆地内大部分爲碳酸鹽類地層，四周爲花崗岩體。由於盆地被不透水的花崗岩和砂頁岩所包圍，河流切割不深，地下水排泄受到限制，形成了一個良好的貯水單元。盆地内地層破碎，岩溶發育，基岩裸露達50平方公里，覆蓋層小於3米。砂多，滲透性能好，地下水埋藏較淺，動態穩定，土壤水分接近飽和狀態。

　　整個流域大部分覆蓋了多砂、厚度不大、滲透性良好的土層，碳酸鹽類地層呈裸露狀。因此，水流容易大量下滲，加上岩溶溶洞多，裂隙發育良好，地下水埋藏豐富。同時流域四周被花崗岩和砂頁岩所阻隔，河流切割淺，淤積大，地下水不易排泄，含水層長期保持飽和狀態，特别在中、下游，地下水位較高，極易産生表層流和地表逕流。

　　此外，水稻田集中在沿河階地和中下游平原區，在中下游占的面積比例甚大，面積達169萬畝。

　　2.2　南流江産流特點

　　由於以上自然地理因素的綜合影響，使南流江産流有其特點。

　　根據蓄滿産流理論，Pa對産流有極大影響。當Pa值小，I0必大，直到蓄滿時，才開始産流。如果是超滲産流，則必須雨强大於土壤下滲值，才能産流。南流江多次洪水算出的Pa值很小，用下滲理論算得的I0也很小，且雨强不大，却迅速産流。最明顯一次是1963年5月小洪水，當時前期1-4月基本無雨，Pa很小，但一下雨，雨量只有32毫米/日，便迅速産流起漲。這次降雨，顯然雨强小於下滲力，説明這裏不是一般的蓄滿産流，也不是一般的超滲産流。

　　繪製出的流域I0~Pa圖中，Pa，I0的關系没有規律。表面看來是超滲産流，但産流前雨强大於下滲力和起漲前的雨量不大，雨强較小的降雨也同樣迅速産流，故不是一般的超滲産流。

　　用相應的R，P，Pa值，點繪R=f（P，Pa）相關圖，如不考慮Pa值，點子相對密集，可以定綫。但當標上Pa值時，反而雜亂無章，一點規律也没有，無法定綫。我們曾用Im=110，100，90，80，70來求Pa，並考慮局部降雨不均匀，用多種計算方法計算出流域平均雨量，結果還是一樣，説明産流和Pa關系不大。

　　（1）本圖用1956-1979年的58次洪水資料點繪。

　　（2）雨量用大榮山、三聯、南江、横江、六洋、石龍、馬坡、關塘、博白等9個站資料用算術平均法計算。但1970年以前資料不完整，有6-7個站未用系列方法延長，只有當大暴雨而降水又不均匀時，用插補法插補。

　　（3）Pa從每年第一場洪水前20天進行連續演算方法計算。

　　（4）當局部降雨時，流域平均雨量應用局部降水計算方法計算，以增加精度。

　　（5）本圖P-R相關圖，點子比較集中，説明其間關系還是好的，但當配上Pa時，則數據散亂，無法定綫，説明Pa對産流影響不大，特别是低水位部分，更加凌亂。

　　我們又試繪製R= f（P+Pa）圖。圖中，高洪水以上關系較好，顯然是雨量影響。當雨量大時，Pa值影響相對减小。但中、低洪水時，雨量較小，Pa作用相當增大時，便呈紊亂現象。用Im=100，90，80，70計算Pa，點圖情况没有顯著變化，只Im愈小，個别點子密集一些。

　　（1） 本圖用1965-1976年的58次洪水資料點繪。

　　（2）雨量用大榮山、三聯、南江、横江、六洋、石龍、馬坡、關塘、博白等9個站資料用算術平均法計算。但1970年以前資料不完整，有6-7個站未用系列方法延長，只有當大暴雨而降水又不均匀時，用插補法插補。

　　（3）Pa用汛期連續演算方法計算。

　　（4）當局部降雨時，流域平均雨量應用局部降水計算方法計算，以增加精度。

　　（5）本圖高水位部分，精度較高，但低水位部分，相對比較偏離。

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

　　（6）本流域水庫面積300平方公里，計算時已考慮。

　　流量過程綫是比較對稱的，一般漲洪階段2天，落洪階段約3-4天。

　　從以上看出：

　　（1）産流與Pa關系不大。由於流域内大部分地區地下水位較高，土壤經常保持濕潤，特别是大片間持水量，所以前期雨量計算出來的Pa不能代表真正土壤含水量情况。産流只直接與雨型、雨量有關，産流圖中參數Pα失去意義，不能用一般蓄滿産流方法去處理。

　　（2）顯然也不是一般的超滲産流。因爲大部分洪水，初期雨强很小，雨量不大，雨强小於下滲能力也能迅速産流。和Horton型超滲産流不相同。

　　（3）由於地面絶大部分已受人類活動的影響，長期耕作，土壤上層已有一定厚度的覆蓋層，地下水位又較高，下層土壤濕潤。當降雨時，地表逕流受各種因素影響，觀測到的坡面流不大，但洪水迅速起漲，這顯然是雨量下滲後，形成側向的表層流所致。但也有“部分面積産流”現象。

　　（4）本流域降水逕流關系的影響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。由於地下水位變化較小，而雨型可反映雨期内的雨强變化過程，也可以反映總雨量，所以我們試用雨型作爲參數，繪製Ｒ＝f（Pa+P雨型）。連續暴雨型點、綫偏右，一般性雨型在中，間歇性雨型在左，精度較高。但在100毫米雨量以下的中、小洪水，則參數發佈有些散亂，但點子還是集中的，可能是當中、小洪水時，水稻田截流、水量下滲、水庫等因素在各次洪水中起的作用不同。因此，我們對中、小洪水采用單一的一條綜合綫，結果也比較好。其經驗模式爲：

　　間歇性雨型R=1.29P0.77

　　式中，R——逕流深，P——流域平均降雨量。

　　（5）總的來説，本流域的産流方式非Horton型的。它具有“側向表層流”，“水稻田産流”和“部分面積産流”的綜合形式。我們稱爲南流江型産流方式（華南濕潤地區，臺風暴雨，水稻田，夾雜石灰岩的小流域産流方式）。

　　2.3　南流江的産流方式

　　不同的景觀和自然區，産流方式不相同。每種景觀中有它的獨特産流方式。

　　2.3.1　三地景觀的産流方式

　　花崗岩三地，有稀疏林木。砍伐的林地土層疏鬆。山下爲開墾的梯田、水稻田或疏鬆的旱作耕地層。可分兩種産流形式：

　　（1）土層薄的三地，有部分面積産流現象，産生坡面流，沿山溝經冲積扇下滲後，再溢出流入河溝，亦有沿山溝直接流入河溝的；

　　（2）覆蓋層較厚的地方，生成表層流，沿山坡地形，以測流方式流入河溝，部分水流下滲。

　　2.3.2　丘陵景觀的産流方式

　　蒸發量大，部分高丘地下水位相對較低，丘陵多開墾種旱作，覆蓋層較厚，有明顯的兩層不同的土壤結構，但丘谷窪地則經常保持濕潤。也有兩種不同産流方式。

　　（1）丘陵旱作地，以表層流爲主；

　　（2）丘谷窪地則有部分面積産流，生成地表逕流。

　　2.3.3　沿河階地及平原景觀的産流方式

　　沿河階地及平原區絶大部分都開墾成兩造的水稻田。田間經常保持有淺積水層，土壤過飽和。當降雨後，一部分雨水在田内溢過田埂，以地面逕流形式流入河溝。另一部分雨水在水田内因重力作用，下滲成表層流，由於水田下層土壤經常濕潤，故表層流側向流動很快，下滲後迅速沿微地形流入河溝，逕流系數依各季節水稻田水層厚度及需水情况而定。

　　2.3.4　石灰岩峰區和城鎮景觀的産流方式

　　石灰岩峰區表層土薄瘠，當下雨滿足土壤含水量後，産流快，逕流迅速集入河溝。地表逕流的生成形式明顯屬於Horton産流方式。但有裂縫和溶洞地方，則雨水大量下滲成地下水，是地下水的一個重要水源，搆成豐富的地下水帶，使整個流域的地下水位很快上昇，土壤保持濕潤狀態，形成了本流域的一種特殊現象。城鎮地面透水性小，逕流系數特大，産流方式是標準的Horton産流方式，但占全流域面積的百分比小，可不考慮。

　　自然地理區的幾種景觀的綜合體。本流域上游基本上以山地景觀爲主，産流方式也主要是山地産流方式；中游基本上以丘陵旱作景觀爲主，産流方式也主要是丘陵景觀産流方式；沿河兩岸及下游區，基本上是沿河階地及平原景觀的産流方式。整個流域則是上述幾種産流方式形成的綜合結果。

　　2.4　雨型和水稻田對産流的影響

　　本流域的産流受雨型和水稻田影響較大。

　　2.4.1　雨型的影響

　　雨量較大時，以雨型影響爲主。雨量累積曲綫較陡，上、中游表層流和部分面積産流同時發生，下游水稻田區的蒸發量和蒸騰量此時也比較小，溢流快，故逕流系數較大，一般當暴雨連續降水型時，逕流系數達60%左右。

　　當降雨是間歇性時，降雨累積曲綫成階梯狀上昇（降一時段雨，停8-12小時，又下一陣雨，再停一段時間），這樣，産流過程中，下滲量是較大的。由於大部分成表層流，表層流幾次斷續産流，下滲補充地下水的水量必較多，因而耗損較大。在水稻田區，由於間歇時間長，蒸發和蒸騰作用較大，故逕流系數較小，約40%左右。

　　當雨量較小時（只有幾十毫米），則景觀作用影響比較顯著，逕流系數規律比較紊亂，要看降雨中心的下墊面情况而定。

　　2.4.2大片水稻田的影響

　　下雨後，當水位超過田埂，河邊階地水稻田逕流很快便流入河槽。稍遠地方的逕流，則先匯入河槽兩岸的水道田埂中，再匯入河槽，水稻田起了調節作用。而表層流由於土壤阻隔，流速相對慢些，故使過程綫漲洪段不直綫陡昇，而稍呈緩斜形，和暴雨小流域的陡漲直綫上昇有明顯不同。這主要是“水稻田産流方式”起重要作用。當然匯流情况也有一定影響。

　　2.4.3　本流域流量過程綫形狀比較對稱

　　因雨水下滲到包氣帶後，一部分以側向表層流形式流走，一部分下滲。由於河床較高，包氣帶在全洪水過程中部分水量成爲表層流。所以，洪峰過後，只有河槽附近的狹窄地區有壤中流的緩慢補給。洪水退落時，便很快回到基流經常補給綫上。這和“蓄滿産流”地區的退水曲綫有明顯的不同。

　　3　結論

　　總上所述，得到下列幾點初步的看法：

　　（1）“南流江型産流”既不是一般的蓄滿産流，也不是一般的超滲産流。是“部分面積産流”的地表逕流、“表層流”的側向横流和“水稻田産流”的綜合産流方式。

　　（2）結合本流域下墊面地下水位較高、大部分地面保持濕潤狀態、人類開墾地區較大、暴雨量大等特點，參數Pα意義不大。我們初步試用雨型作參數，繪製R=f（P，P雨型）圖，結果較好，但還要作深入細緻的研究工作。

　　（3）估計在粤西、桂南地區，降雨爲臺風暴雨、地面夾雜石灰岩、水稻田占比例較大的小河流域，南流江産流方式有普遍實用意義。

　　（4）研究産流方式，應當緊密結合流域的自然地理條件，特别是人類活動的影響。華南濕潤地區自然地理環境復雜，雨型多樣，有些地區以旱作爲主，有些地區則水稻田阡陌縱横，有些地區大面積水土流失，有些則梯田層層；加以近年來大面積平整土地和改良耕作制度，下墊面的景觀已完全和自然狀態不一樣，並在不斷改變。所以産流方式是復雜的值得進一步探討。

　　（5）産流理論的研究，不僅與水文預報、水利措施有關，而且與農業、自然地理、林業、城市給水也有關系。因此華南濕潤地區産流作深入研究，是很有現實意義的。

　　（原載：中國陸地水文學學術會議論文集，1979。）