下图是某初中课本上阐述水资源时间分配不均的配图。Z老师在微信上问我单位有没有问题。后来也得知不少中学老师也发现了不对。这里单位的确错了。但其实这里涉及的概念还是挺多挺乱的,需要好好讲讲。
首先厘清径流与河川径流。径流(Runoff)字面意思是离开(off 的字面意思)某位置的水量 (所以还有Runon不知道大家知道区别不?),根据发生的位置,有地面径流、壤中流(发生在土壤里面)、基流(地下水)等。汇到河流断面上叫河川径流,或者叫该断面的流量(discharge)。但有时候我们也叫径流量、径流等。水文作为一个工程学科,术语一向是十分乱,所以一定要放到上下文来识别。我们说到的这个图里的月平均或者年平均“径流量”其实是断面上的径流量(或径流、或流量),即河川径流。
所以河川径流是一个流量,流量的意义是单位时间里从断面流出去多少体积的水,所以单位是 m3/s。这里图a的单位 km3/s不对,太大了。要改为m3/s,数值上可以对起来。另一方面,b图里y单位是亿m3/s,当然也离谱,不对,要改为亿m3就可以了。
这里产生一个新问题,河川径流也可以表达为亿m3 (或亿方)?刚才不是说河川径流单位是 m3/s吗?为什么(/s)丢掉了?的确我们也经常用亿方来表达大河的年或者月断面流量。首先我们理解如图a, b里的月(年)平均径流量的含义。这里的月或者年是指一个月(年)尺度里的总流量,“平均”是指多个月(年)的平均值。月(年)平均径流量是指一个月里的总流量,即可m3/s的数值乘以该月(年)的秒数。这时候月(年)径流量单位里就不需要“/时间”了。打个比方,百米跑速度10m/s,跑了10s 得到的结果就直接用 m为单位就好,不需要再出现/10s了。这里同理,不需要再出现(/月)或者(/年)了。河川径流于是就有了类似于 m3为单位了。对于大江大河这个数值可能很大,一般我们用亿m3 (10^8 m3) 或者 km3 (10^9 m3)为单位。
不过大家有没有注意到 m3/s这样的单位分母上有时间,有点象速度。的确,流量(或河川径流)本质上是一个速度物理量。但流量不等于流速,流速还得除以一个单位横截面积,即有公式 Q= A v,其中Q为流量,A是横断面,v是流速。流量和流速本质上都是一个速度物理量,但不一样。流速的单位是 m/s。
到现在为止,我们说河川径流单位可以是 m3/s,也可以是 m3,但其实河川径流单位也经常表达为cm 或者m。是不是更复杂了?这是因为河流断面都有一个汇水区域(落在这个区域里的水会从这个断面上流出来),所以把断面流量除以汇水区面积,就得到 cm或m 为单位了。这时候更专业的术语叫径流深,但也经常省略“深”字被叫成径流。
回到初中课上的这个图,表达的是淮河上游王家坝断面的河川径流量。经查,该断面上多年平均年径流量是99.8亿方水,与b图数字相当。所以b图y单位要改为 亿m3 (不要/s)。
a图上7月份径量达到1613,大概率是 m3/s,我把这些数字按m3/s换算为m3为单位,相当于年径流91.4亿方,与b图能对起来。所以证明a图数值的单位是m3/s,图上y单位里k 要拿掉。
不过这样的话,同样是河川径流量,a单位是m3/s,b单位是亿m3,看起来很混淆,还是建议把a图的单位换算为亿m3 ,对应数字更换为(1.4, 1.2, 1.9, 1.8, 0.9, 10.2, 43.2, 16.0, 2.7, 4.9, 3.6, 3.6)。