分布式水文模型中径流产生的控制因素与尺度依赖性

摘要。自然集水区的水文响应受暴雨特征、流域特性和前期湿度条件之间一系列复杂相互作用的控制。本研究利用一个考虑地形、土壤和植被异质性的地表-地下耦合系统分布式模型，探讨了对具有不同特征的空间均匀暴雨的瞬态径流响应。我们论证了多种产流机制（超渗产流、蓄满产流、上层滞水回归流和地下水渗出）的划分对降雨-径流转换非线性及其尺度依赖性的控制作用。通过改变分布式地下水位位置所设定的前期湿度，以阐明其对产流的影响。结果表明，在流域洪水响应中观察到的转变及其非线性和尺度依赖行为，可以通过地表-地下分配的变化来解释。对产流空间组织的分析还表明，多种机制具有特定的集水区空间生态位，并可在流域内同时发生。此外，由于流域特征（土壤、植被、地形和初始湿度）随流域面积而变化，集水区尺度在产流分布中起着重要作用。例如，我们阐明了暴雨特征和前期湿度如何在集水区径流系数的尺度特征中发挥重要作用。