半干旱流域尺度作用下的流域响应线性关系

在美国农业部农业研究服务处位于亚利桑那州东南部的Walnut Gulch实验流域内，对29个嵌套半干旱流域的流域径流和峰值响应的线性关系进行了研究。流域排水面积范围为1.83 × 10³至1.48 × 10⁸ m²（0.183–14800公顷），所有河流通道为暂时性河道。通过对304个事件的平均年径流、数据库导出的2年和100年峰值径流率、暂时性河道面积以及面积降雨特征的观察，评估了在这一流域尺度范围内的径流响应行为的特征。应用了两种复杂程度不同的分布式降雨-径流模型，以进一步研究收集数据的尺度依赖特性。与许多湿润地区研究的结论相反，研究发现，流域的径流响应随流域尺度的增加而变得更为非线性，约在3.7 × 10⁵至6.0 × 10⁵ m²（37–60公顷）的范围内出现了一个关键的过渡临界面积。导致响应越来越非线性的主要原因是暂时性河道损失和部分风暴覆盖面积的重要性增加。建模结果表明，当根据深度-面积-频率关系的降雨输入应用于典型风暴覆盖区域之外时，模型对峰值径流率的估计将产生显著误差。对于Walnut Gulch及类似半干旱环境的径流建模，需要对大于临界排水区域的流域明确处理河道传输和渠道渗透损失。