基流分割

简介

对于流域的一次降雨过程来说，其在流域出口断面形成的流量过程线由不同水源组成，如何区分径流的不同组分及其所占比例，需要对径流进行地面径流和基流的划分，即基流分割。基流分割作为工程水文学和应用水文学中的一个基本问题，其分割结果不仅是产汇流计算和水文模拟的重要研究内容，而且对工农业供水、水安全、水资源评价、污染物运移、河流生态环境保护等具有重大影响。

基流定义

河川基流研究开始于19世纪，但迄今为止，对构成总径流的几种水源的划分依然存在着不同的理解，基流的定义还不尽一致。综合国内外学者对基流的定义，主要概括为以下几类:

(1)基流定义为深层地下径流。传统水文学将总径流划分为地面径流，壤中流和地下径流。其中，地下径流又分为快速(浅层)和慢速(深层)2种，通常把后者称为基流。

(2)基于传播时间，将总径流划分为直接径流和基流2部分。其中，基流由地下径流和慢速壤中流组成，而直接径流则由地面径流和快速壤中流组成。

(3)基流定义为补给河水的地下径流。该地下径流包括浅层地下径流和深层地下径流，是枯水季节河流的基本流量。对一般流域而言，深层地下径流所占比例较少，所以基流主要为浅层地下径流。

(4)基流是指除地面径流以外的径流，包括来源于地下水或是其他延迟部分的径流。Dooge等对径流过程的形成做了如下叙述:"应用水文学中，一般对坡面流、壤中流和地下径流不加区分，因为实际上不可能将三者分开。因而，应用水文学家只区别地面径流和基流，将降雨分成净雨和下渗及其他损失。其中，净雨产生直接径流，而下渗补充土壤蓄水量到土壤饱和后，所有剩余下渗水量都补给地下水，最后成为基流"。

基流分割方法

根据研究区域的水文地质条件及基流产流过程差异，国内外学者提出了众多基流分割方法。然而，迄今为止，还尚未找到一种得到普遍认同的基流分割方法，各种方法分割结果并不完全相同，有时甚至差异较大。根据基流分割方法的原理，可分为图解法、数值模拟法、水量平衡法以及同位素和水化学法等。

方法对比

①图解法是较早提出的基流分割方法，该方法虽然简单，但缺乏严格的理论依据，手工操作上主观性较大，工作效率低，难以处理长系列、多批次的水文动态数据，故可靠性受到质疑。但该方法在中国仍然适用，通常作为其他方法的一种检验。

②数值模拟法虽没有严格的物理学意义，但该法易于采用计算机自动实现，克服了人工方法的主观性和随意性，具有易操作和可重复的特点，适合处理海量的、长系列的水文动态数据，且不仅适用于连续性河流，也可应用于间歇性河流。该方法已成为目前国际上广泛应用的基流分割方法。

③水量平衡法物理意义明确，能够描述水文循环过程，具有客观、可重复的特点，但其对操作者能力要求较高，且所需调试的参数较多，实施起来有些困难。参数分割法是向水文模拟法的过渡方法，更多作为理论方法进行讨论，未来价值体现在为其他方法(例如水文模拟法)提供理论依据。随着计算机技术的快速发展以及水文模型的广泛应用，水文模拟法己成为基流分割研究主要发展趋势。

④同位素和水化学法对比于其他方法的最大优点是可操作性和可信度高，近年来得到了迅速发展，其对研究径流产生机制、包气带中土壤水分运动规律、流域水源成分等具有重要作用，但由于该方法对实测条件的限制，还难以进行广泛应用。目前，基流分割方法还无法直接应用于无资料地区。随着3S等空间信息技术的快速发展，大量学者试图通过建立流域基流量或基流指数与其气候、地形地貌特征等因素的回归分析模型，开展基流量或基流指数的区域化研究，将有资料地区的模型参数或者流量特征移植到无资料区域。Mazvimavi等利用多元线性回归和人工神经网络技术，研究了津巴布韦52个流域的基流指数，认为基流指数与多年平均降雨量、河网密度和坡度有关，且人工神经网络方法所得到的预测精度高于线性回归方法。郭军庭等应用多元线性回归分析得出蔡家川流域的基流指数与次降雨量，河网密度和河流比降成线性关系，进而分析了流域内无观测数据地区的基流。近年来，气候变化与人类活动的加剧对基流产生了明显影响，而基流作为河流径流的重要组成部分，其变化势必对生态环境和人类社会经济造成影响。