径流量(沿流域向河流、湖泊和海洋汇集的水流)

径流（Runoff），指在水文循环的过程中，沿流域的不同路径向河流、湖泊、沼泽和海洋汇集的水流。它是水循环的主要环节，是陆地上最重要的水文要素之一，是水量平衡的基本要素。径流随时间的变化过程称为径流过程，径流形成过程简化为产流过程和汇流过程两个阶段。

根据存在的空间位置不同，可将其分为地表径流、表层径流和地下径流；根据补给的形式分类，可分为降水径流、融雪径流；根据一年中不同的时期，可分为汛期径流、枯期径流和年径流。径流的形成和变化主要受到气候因素、流域因素和人类活动因素的影响。

国内外通过修建绿色基础设施项目来更好地控制径流，如：中国的三峡大坝、阿斯旺新老水坝、透水街道和雨水花园等。

形成

径流随时间的变化过程称为径流过程，它是水文学研究的核心。根据径流途径的不同，可把径流分成地面径流和地下径流。径流形成过程简化为产流过程和汇流过程两个阶段。

产流过程

产流过程是指降雨或冰雪融化在流域中产生径流现象的过程，是径流形成过程中的重要组成部分；即净雨过程，降雨扣除损失后的雨量称为净雨。净雨是径流的来源，而径流则是净雨汇流的结果；净雨在降雨结束时就停止了，而径流还要持续很长一段时间。

汇流过程

汇流过程指净雨沿坡面从地面和地下汇入河网，然后再沿着河网汇集到流域出口断面的整个过程；前者称为坡地汇流，后者称为河网汇流。两部分过程合称为流域汇流过程。

坡地汇流过程

坡地汇流分为三种情况：一是超渗雨满足了填洼后产生的地面净雨沿坡面流到附近河网的过程，称为坡面漫流。二是表层流径流沿坡面侧向表层土壤孔隙流入河网，形成表层径流。三是地下净雨向下渗透到地下潜水面或浅层地下水体后，沿水力坡度最大的方向流入河网，称为坡地地下汇流。在径流形成过程中，坡地汇流过程是对净雨在时程上进行的第一次再分配。降雨结束后，坡地汇流仍将持续很长一段时间。必须注意的是，降雨、产流和汇流，在整个的径流形成过程中，在时间上并无明显界限，而是同时交替进行的。

河网汇流过程

河网汇流（或河槽集流）过程是指各种径流成分经坡地汇流注入河网，从支流到干流，从上游到下游，最后流出流域出口断面的过程。

影响因素

径流的形成和变化主要受到气候因素、下垫面因素和人类活动因素的影响。

气候因素

降水、蒸发、气温等统称为气候因素，径流是水循环的关键环节，深受气候变化的影响，其中降水和蒸发都直接影响径流的形成和变化。

降水影响

降水是产生径流的重要因素，但不是决定径流过程的唯一因素。径流是降水的直接产物，因此，降水的形式、总量、强度、降水过程及降水在流域空间上的分布对径流有直接影响。

不同的降水形式形成的径流过程完全不同，由降雨形成的径流主要发生在雨季，其过程一般陡涨陡落、历时短，而由融雪水形成的径流一般发生在春季，其过程较为平缓，历时较长。

河川径流的直接和间接水源都是大气降水，因此，径流量的多少取决于降水量的大小，即河川径流量与降水量成正相关。

降水强度对径流的形成具有十分显著的作用，暴雨强度越大，植物截留、下渗损失越小，雨水能够在较短时间内向河槽汇集形成较大的洪水。

降雨过程对径流也有较大影响，如降雨过程（雨型）先小后大，则降雨开始时的小雨使流域蓄渗达到一定程度，后期较大的降雨几乎全部形成径流，易形成洪峰流量较大的洪水；如果降雨过程先大后小，则情况正好相反。

降雨在流域空间上的分布对径流也有影响，如果暴雨中心自上游向下游移动，由上游排泄出的洪水与下游形成的洪水叠加在一起，很容易形成较大的洪峰流量，反之，其洪峰流量则较小。另外，降雨笼罩的面积越大，形成的径流量也越大。

蒸发影响

蒸发也是影响径流的重要因素之一，大部分的降雨都以蒸发的形式损失掉，而没能参与径流的形成。在中国北方干旱地区，80%〜90%的降水消耗于蒸发，在南方湿润地区也有30%〜50%。根据水量平衡方程，在一个较长的时间范围内，蒸发量越大，径流量越小。对于某一次降雨来说，如果降雨前蒸发量大，土壤含水量相对较低，雨水的下渗强度较大，土壤中可容纳的水量相对较多，因此径流量相应的就少。

气温影响

气温的升高，一方面使流域潜在蒸发量增加，可能导致流域实际蒸发量的增加，不利于径流的形成，另一方面有利于融冰融雪增加，短期内增加径流量。许多资料证明近年来气温升高，融冰融雪增加，导致冰川退缩加剧，融冰融雪占径流比例明显增加。在青藏高原地区，气温对径流量的影响主要表现在三个方面：影响流域的总的蒸发量，影响冰川和积雪的消融，改变降水形式如随温度升高可能导致原来降雪变为降雨。

下垫面因素

径流的形成与下渗与流域下垫面因素相关，如地理位置、地形地貌、流域面积、流域形状等。

纬度影响太阳辐射量和气候类型，距离海洋的远近影响降水模式和湿度，从而影响降水量和径流量的季节性分布。

地形起伏影响降水的分布和积累，山地和丘陵可能导致局部降水增多，盆地和谷地可能增加径流汇集。坡度影响水流速度，陡坡加速径流，缓坡则相反。

流域面积大通常意味着更多样化的气候和地形条件，可能导致径流量的增加和变化的减小，但也可能因地形复杂性导致径流的分散。

流域形状影响水流路径和汇流时间，扇形流域可能导致快速汇流和洪峰形成，条状流域则可能使径流分布更均匀，洪峰形成较缓慢。

地质结构如断层、节理、裂隙增加水分下渗，减少地表径流。土壤的渗透性影响水分的保持和下渗能力，影响蒸发和地表径流量。

植被通过截留降水、增加下渗和减少蒸发影响径流。森林覆盖区域通常有较高的下渗率和较低的地表径流量，同时增加枯水期的地下径流量。

湖泊和水库通过蓄洪和调节水位来平衡径流量，减少洪水期间的径流量，增加枯水期的供水量，对径流的季节性变化起到缓冲作用。

人类活动影响

人类活动对径流可以产生较强影响，包括土地利用、农业措施、兴修水利工程和人工植树造林等。气候变化和人类活动已成为影响水循环过程及水资源演变规律的两大关键因素。在全球变暖的大背景下，流域所处气候正在发生改变，进而影响水资源量的多少。此外，水流域受到城市化、农田灌溉、退耕还林等人类活动的影响，特别是经济社会的快速发展对用水需求越来越大，水资源短缺是长期面临的难题。

径流分类

径流根据存在的空间位置，可分为地表径流、表层径流和地下径流；根据补给的形式分类，可分为降水径流、融雪径流；根据一年中不同的时期，可分为汛期径流、枯期径流和年径流。

根据存在的空间位置分类

地表径流

地表径流是指经土壤或地被物吸收及在空气中蒸发后余下的在地表流动的那部分天然降水形成的水流，是径流的组成部分。它具有相对较高的流速和流量，是河流水量的主要来源之一。

表层径流

表层径流，也称壤中流、中间流、贯流，是指降水渗入土壤表层并沿土壤表层侧向流动补给河槽的水流，是地面径流的一部分。一般易在表土疏松、透水性强和厚度不大且其下有相对不透水层的情况下形成。

地下径流

地下径流是指降水经深层渗漏形成地下水，仍循一定途径流动，最终归于江河、汇入海洋的水流，是径流的组成部分。河流的枯季径流，主要来自于地下径流的补给。

根据补给形式分类

降雨径流

降雨径流是以降雨形式形成的径流，是大部分河流的主要来源。当降水等级达到暴雨量级时形成的径流量称为暴雨径流。

融雪径流

融雪径流是指春季由于积雪融化而形成的径流，是形成春汛的主要原因，它的大小与积雪深度和融雪时的温度有关。

根据不同时期分类

枯期径流

枯期径流（或枯水径流）是指在少雨季节地区的地面水近于枯竭，主要依靠地下水补给而形成的低水流。中国北方河流枯期径流在冬季和春末各出现一次；南方枯期径流一般在冬季出现，但在夏秋之间汛后也会短暂出现。

年径流

年径流是指在一个年度内，通过河流出水口断面的水量，它可以用年平均流量、年径流深、年径流总量或年径流模数来表示。

测量与监测

测量

径流量是指一定时段内流过某一断面的总水量，常用W表示。径流量与瞬时流量、平均流量的关系为：

以降雨角度为例，将非本次降雨形成的径流成分分割出去后，剩余部分即为本次降雨形成的径流。某流域在洪水起涨之前存在前一次洪水尚未退完的地下径流和基流（下图AG），从降雨开始直至本次降雨的径流基流，降雨形成的流量过程为ABC1DFA，径流总量为图中阴影部分的面积（如下图）。

利用体形面积求和方法，首先计算出从A到F这段时间内径流量，然后计算出虚线AF以下部分面积，前者减去后者的差即是本次降雨形成的径流量。

年径流的变差系数C„可用下列公式计算：

式中：Qi为年平均流量，m3/s;为多年平均流量，m3/s;n为年径流系列长度；为年平均流量的均方差。影响年径流变差系数的主要因素有年径流量、径流补给来源和流域面积3个方面。

年径流变差系数Cv值，反映年径流在年际间的相对变化程度。Cv越大，年径流的年际变化越大，不利于水资源的开发利用，也容易发生洪涝灾害；反之，年径流的年际变化小，有利于水资源的开发利用。影响年径流变差系数的主要因素有年径流量、径流补给来源和流域面积3个方面。

监测

径流的变化对生态系统具有显著影响，流量的极端波动——无论是剧烈增加还是显著减少——都可能导致洪水或干旱等灾害。因此，许多水文学家、生态学家以及相关领域的研究人员都致力于开发和完善监测系统，同时制定和改进相关法规和政策，以更有效地预测和应对这些变化，减少对自然环境和人类社会的负面影响。

美国约塞米蒂国家公园推出的游客使用和影响监测计划（Visitor Use and Impact Monitoring Program，VUIMP）是为了履行《野生和风景河流法案》（Wild and Scenic River Act）的任务而创建的，旨在保护和提高默塞德河和图奥勒米河的独特价值。该计划通过对河水流动、水质、生物多样性、草甸土壤裸露、文化遗址保护等众多因素的综合监测，了解和管理游客活动，为默塞德河计划（Merced River Plan，MRP）和图奥勒米河计划（Tuolumne River Plan，TRP）的河流保护工作提供支持。

为了解决山洪问题，特别是弥补有效山洪预警能力，设计和开发了山洪指导系统（the Flash Flood Guidance System，FFGS），供世界各地的气象和水文预报员交互使用。FFGS为业务预报员和灾害管理机构提供有关小规模山洪威胁的实时信息指导产品。支持利用遥感降水（即基于雷达和卫星的雨量估计）和水文模型从降雨事件中开发山洪预警。FFGS计划受到世界气象组织（WMO）、美国国际开发署/美国对外灾害援助办公室（USAID）、美国国家海洋和大气管理局/国家气象局（NOAA）和水文研究中心（HRC）的支持。

世界气象组织（WMO）的全球水文现状和展望系统（Global Hydrological Status and Outlook System，HydroSOS）加强了国家在水文价值链上的能力，产生关于当前水资源状态的标准化信息，帮助地区的水资源恢复和水灾相关的预防。HydroSOS可以提高各国管理和规划水资源（包括储存和分配）以及减少灾害风险（例如洪水和干旱）的能力；加强国家间跨界流域管理和水文数据使用方面的合作；改进水文状况的科学信息和水资源管理的展望产品；运营全球水信息系统。

调节与应用

为了更好的控制径流量，减少径流对生态环境和人类社会的危害，国内外通过修建绿色基础设施项目以改善水质、促进当地生物多样性，并通过减少径流为下水道系统提供缓冲。

调节

人类通过调节和使用水资源，显著影响了区域内的水循环系统。这些活动不仅改变了水量的时空分布，还对生态环境产生了深远影响。合理规划和管理这些活动，对于保持生态平衡和水资源的可持续利用至关重要。

为了满足生活和工农业生产的需要，人类常常将水从河流或地下含水层直接取出使用。取出的水一部分重新回到河流或地下含水层中，一部分通过蒸发成为大气水，只有一小部分返回到当地的水文循环系统。这种水资源的提取和使用会对区域水循环的各要素量或质的时空分布产生直接变化，尤其在干旱地区影响尤为显著。

例如在黄河流域，因内蒙古自治区河套平原地区大量引水灌溉，出现了河套地区流量比上游兰州段的流量小的反常现象。由于大量引水灌溉，河水大量引入农田，增大了陆面蒸发，减小了河川径流，造成黄河年径流有逐年下降的趋势。同时，随着人口增长，城市与工业的发展，生活与工业引水量也日益加大。这些因素使用水量急剧增大，以致到上世纪末黄河这样的大河也发生了连续数年的断流现象。

为了满足人类用水和用电的需求，中国在河流上修建了大量的水库和水电站等水利工程。这些工程不仅改变了河川径流的时间分配和径流量的过程，还通过蓄水增加了水面的面积。由于水面蒸发远大于陆面蒸发，因而总体上的蒸发量也增大了。这种蒸发的水量改变了内陆水文循环中的水汽量值，在一定程度上增强了内陆水文循环。

此外，这些工程在蓄水过程中改变了径流的运动条件，并且改变了水的温度状况以及水中微生物和生物的生存条件。这些变化也相应地引起了水质的变化。例如，蓄水后的水温变化可能影响鱼类的繁殖环境，改变微生物的种类和数量，从而影响整个水生态系统的平衡。

应用

水利工程

三峡大坝位于湖北省宜昌市，截至2020年底，三峡工程累计拦洪运用61次，拦蓄超5万立方米每秒的洪峰19次，总蓄洪量1841亿立方米。三峡大坝减少了长江流域发生洪水灾害的频率，同时能够产生大量的绿色电能，也通过开展生态调度试验，创造了适宜长江鱼类繁殖所需的水环境。

在长度位居世界第一的尼罗河，为了储存夏末的洪水应付干旱，1902年在尼罗河上就修建了阿斯旺老坝。而建造阿斯旺大坝则是在1960—1971这11年间，位置在老坝的上游8公里处，库容达480亿立方米，几乎是老坝的10倍，同时形成了巨大的人工湖———纳赛尔水库。水坝的建成带来了充足的电力，除了自己发展工业还可以出口。纳赛尔湖使尼罗河彻底摆脱了泛滥和枯水，耕地得以扩大;为百姓提供了廉价的水电。而为了挽救将被水淹没的诸多古迹，埃及政府也向联合国求援，把这些神庙提前搬至了安全的地方。

海绵城市

海绵城市，即水弹性城市，是指城市能够像海绵一样在遭遇降雨时进行“吸水”，在城市用水时将这些雨水进行释放。海绵城市与传统城市相比，具有绿色、环保的功能。柏林工业大学城市水文学名誉教授Heiko Sieker博士解释说，从技术角度来看，所有海绵城市技术都只是“储水，就像蓄水池或水库一样”。国际上许多地方都在应用这一概念，它正成为缓解城市热岛效应的一种越来越流行的方法。这一概念在澳大利亚和中东被称为水敏感城市设计（WSUD），在英国被称为可持续城市排水系统（SuDS），在西雅图被称为自然排水系统。

绿色街道是指街道使用种植植被的方式从源头上管理雨水径流，该方式能改善水质、减少雨水径流和美化城市环境与原生植物。例如：波特兰的绿色街道倡议包括四种不同的策略——首先，完善既有的种植带允许雨水径流滞留，并增加绿化用以吸纳和过滤雨水；第二，创建路缘扩展带，以绿化种植取代路面停车。这有助于缩短行人过路的距离，同时增加透水路面。当路面种植不可行时，植物种植箱是绿色街道的另一种方式，这些植物种植箱通常由混凝土箱沿停车位将道路分隔成停车位和人行道；最后，将未使用的城市空间改造成公园般的环境。

雨水花园作为海绵城市建设中常见的功能设施，不仅具有净化雨水功能，而且能够作为自然景观和城市绿地美化周边环境，丰富、提高人们生活水平。雨水花园的净化功能主要植物和微生物协同完成。植物可以通过根系对地表径流携带的污染物和土壤中的污染物进行吸附和降解，微生物是海绵城市中降解地表径流污染物的主体。