Khi ở một nơi nào đó trong lưu vực bắt đầu mưa, nước mưa đọng lại trên lá cây, lấp các khe rỗng trên mặt đất và thấm ướt lớp đất mặt, lớp nước mưa ban đầu bị tổn thất hoàn toàn. Nếu mưa vẫn tiếp tục với cường độ mưa tăng dần và khi lớn hơn cường độ thấm thì trên mặt đất bắt đầu hình thành dòng chảy. Do mưa thay đổi theo không gian và thời gian nên có khi hoặc toàn bộ lưu vực hoặc chỉ một phần diện tích của lưu vực sinh dòng chảy. Dòng chảy sinh ra trên các phần của lưu vực dưới tác dụng của trọng lực lập tức chảy theo sườn dốc, một phần tích lại ở các chỗ trũng, hang hốc, phần còn lại tiếp tục chảy từ nơi cao tới nơi thấp. Khi dòng chảy đổ vào sông, mực nước sông bắt đầu dâng cao, trong quá trình chảy trong sông nó không ngừng được bổ sung thêm nước do hai bên sườn dốc dọc sông đổ vào. Quá trình chảy tụ từđiểm sinh dòng chảy tới mặt cắt cửa ra là quá trình vô cùng phức tạp.
Trong quá trình sinh dòng chảy và quá trình chảy tụ về mặt cắt tại cửa ra, dòng nước vẫn không ngừng bị tổn thất. Trên thực tế các quá trình đó xảy ra đồng thời và lẫn với nhau không thể tách biệt được, nhưng trong tính toán lại phải chia ra để dễ dàng xử lý.
84
Hình (7.1) là sơđồ khái quát quá trình mưa, quá trình thấm (lượng tổn thất chính trong dòng chảy lũ) và quá trình hình thành dòng chảy. Lúc bắt đầu mưa cường độ mưa nhỏ hơn cường độ thấm (at<Kt) lượng mưa bị tổn thất hoàn toàn (H0). Từ thời điểm t1 cường độ mưa lớn hơn cường độ thấm, dòng chảy mặt hình thành. Cường độ mưa tăng lên, cường độ thấm giảm dần, lớp nước trên bề mặt lưu vực mỗi ngày một dày thêm, cường độ sinh dòng tăng lên:
ht = at - Kt (còn gọi là cường độ cấp nước),
Lưu lượng ở mặt cắt cửa ra cũng dần tăng lên. Quá trình mưa đạt tới cường độ lớn nhất, sau đó cường
độ mưa giảm dần, quá trình cấp nước kéo dài đến thời điểm t2 khi at = Kt, lúc đó lớp nước mặt trên lưu vực
đạt giá trị lớn nhất.
Hình 7.1. Sơđồ khái quát quá trình mưa và quá trình dòng chảy
a-Cường độ mưa; K-Cường độ thấm; h-Cường độ sinh dòng chảy
Thời gian từt0đến t2 gọi là thời gian cấp nước Tcn và
∫ =∫ − = 2 1 2 1 ) ( t t t t t t t T hdt a K dt Ycn (7.1) YTcnđược gọi là lớp cấp nước.
Khi t > t2 cường độ mưa nhỏ hơn cường độ thấm (at < Kt), tuy quá trình cấp nước đã kết thúc nhưng dòng chảy trên sườn dốc lưu vực giảm dần vẫn cung cấp nước cho sông tới khi hết nước, quá trình lũđược duy trì một thời gian bằng thời gian chảy tụ trên lưu vực τ. Vì trong giai đoạn nước rút vẫn còn tổn thất nên lớp cấp nước thường lớn hơn dòng chảy trận lũ (YTcn > y), nhưng khi tính toán đểđơn giản, người ta vẫn cho rằng chúng bằng nhau.