14.2.1 降水与入渗
1.降水
大气中的水分以各种形式降落到地面，称为降水。降水是自然界水循环和水量平衡的基本要素之一，是形成径流的必要条件。降水形式包括雨、雪、冰、雹、霜、霰等，但从补给河川径流来说，以雨和雪为主，而降雨与水文现象的关系最为密切。
降雨的形式有锋面雨、地形雨、对流雨和台风雨[1]。锋面雨分为冷锋面雨和暖锋面雨，前者降雨强度大、历时短、雨区面积小；后者降雨强度小、历时长、雨区广；地形雨是由于丘陵、高原、山脉等迫使暖湿气流上升而引起的降雨，多发生在山地的迎风面；对流雨又称雷阵雨，强度大、雨区小、历时短；台风雨是热带海洋上的风暴带到大陆来的降雨，一般属于狂风暴雨。
降雨可用降雨量、降雨历时、降雨强度、降雨面积和降雨中心位置等指标来描述，称为降雨特性。
降雨量：一定时段内降落到地面的总雨量，常以水层深度表示，以mm计。
降雨历时：指一次降雨过程所经历的时间，包括降雨过程中的短暂间歇在内，常以分（min）、时（h）或天（d）计算。
降雨强度：单位时间内的降雨量，以mm/min、mm/h或cm/h计。
降雨面积：降雨所覆盖的水平面积，以km2计。
降雨中心：降雨覆盖面积上降雨最为集中、降雨强度最大且范围较小的局部区域。
我国气象部门规定，降雨强度按其雨量大小可分为六级，见表14.1[2]。
表14.1 我国降雨强度分级
续表
目前对雨量的观测主要有人工读数雨量器和自记雨量计。在一次降雨历时中，雨量可能时大时小，也可能时停时下，各点雨量、强度和持续时间是不同的。而雨量站用雨量器或雨量计观测到的雨量为点雨量，如果要求得一个流域或地区在一定时段内的平均降雨量，即面雨量，可以用算术平均法、等雨量线法和泰森多边形法计算[1]。其中算术平均法最为简单，即将所研究的流域内各雨量站同时期的降雨量相加，再除以站数，得出的算术平均值为该流域的平均降雨量，即(https://www.daowen.com)
式中：h1、h2、h3、hn为各雨量站同时段（相同起讫时间）的降雨量，mm；
为计算流域同时段的平均降雨量，mm；n为站数。
等雨量线法和泰森多边形法计算平均降雨量见文献[2]。
2.入渗
入渗是指水渗入土壤的过程。入渗可以分为3个阶段，即自由入渗阶段、顶托入渗阶段和渗透阶段，如图14.1所示。
图14.1 入渗的3个阶段
自由入渗阶段：土表的水受重力、土壤分子力、毛管吸力等作用而渗入土壤的过程称为自由入渗。
顶托入渗阶段：当入渗的湿润前锋到达某界面后，湿润锋面的前移过程停止，而使得入渗边界至湿润锋面之间土壤水分含量不断聚集的过程称为顶托入渗阶段。
有时也把第一、第二阶段合称为非饱和入渗。
渗透阶段：当入渗界面至湿润锋面之间土壤孔隙接近或者完全被水充满时，水分主要受重力作用而透过界面向下做稳定的渗流运动，称为渗透阶段，属于饱和入渗。
入渗对于土壤水、地下水和植物生长是一种补给。
入渗初期，由于土壤干燥，水分主要在分子力的作用下迅速被表层土壤所吸附，此时入渗率最大。随着入渗的继续和土壤含水量的增加，分子力和毛管力作用逐渐减弱，入渗率也随之降低。当土壤水分达到并超过田间持水量以后，大孔隙中的水分主要在重力作用下入渗，入渗率逐渐趋于稳定，接近为常数。
天然情况下的土壤入渗率与土壤的性质、前期土壤含水量和降雨时程分配有关。就单点入渗而言，如果设某一时段的降雨强度为R，土壤的入渗能力（入渗率）为f（t），在一次实际降雨过程中，可能出现R＞f（t），R=f（t）或R＜f（t）3种情况，当前两种情况发生时，实际入渗率为f（t），当R＜f（t）时，实际入渗率为f（t）=R。