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1、工程水文学第二节 土壤湿度和蒸发量的计算&本节要点：掌握前期影响雨量的计算；掌握流域蒸发量的计算方法。基本概念 降雨开始时，流域土壤的干湿程度（即土壤的含水量大小）是影响降雨形成径流过程的一个主要因素。如何来表示流域的土壤含水量？-前期影响雨量Pat-规划设计-流域的蓄水量Wt-模型计算工程水文学一 前期影响雨量-流域蓄水容量第二节 土壤湿度和蒸发量的计算 流域蓄水量主要是指，在流域降雨能够影响的土层内土壤含蓄的吸着水、薄膜水和悬着毛管水，不包括重力水，是土壤能够保持而不在重力作用下流走的水分。在土壤蓄水量的计算中，往往取土壤蓄水量的最小值（相当于凋萎系数）为计算零点，称田间持水量与最小蓄水量
2、的差值为土壤蓄水容量。土壤实际蓄水量在零与蓄水容量之间变化。流域上各地点的蓄水容量是不同的，可从零变化到点最大蓄水容量，其流域平均值以Wm表示，称流域蓄水容量。工程水文学 1.流域最大蓄水量（WM)(单位mm)：流域最大蓄水量又称为流域蓄水容量，包括截流、填洼及包气带或影响土层的蓄水容量。一般选久旱无雨后的一次降雨量较大且全流域产流的实测雨洪资料，认为前期流域蓄水量为0进行计算，则：（其中E为雨期蒸发量）第二节 土壤湿度和蒸发量的计算 一个流域的最大蓄水量是反映该流域蓄水能力的基本特征，我国大部分地区的经验表明，WM 一般为80120mm，例如：广东95100mm，福建100130mm，湖北7
3、0110mm，陕西55100mm，黑龙江140mm等等。流域的实际蓄水量W在0Wm之间变化。式中，P为流域平均降雨量（mm）；R为P产生的总径流深（mm）；E为雨期蒸发（mm）工程水文学 2.消退系数KK综合反映流域蓄水量因流域蒸散发而减少的特性，可直接用水文气象资料分析确定。主要取决于：蒸散发能力和供水条件。在实际应用中一般假定流域蒸散发量Et与流域蓄水量Wt成正比关系。若第t日无雨则：最终得出消退系数计算公式：工程水文学3.前期影响雨量Pa Pa表示本次降雨开始时刻流域蓄水量。若流域前后两天无雨，则Pa定义为：式中：第t日的前期影响雨量，mm；第t+1日的前期影响雨量，mm；K土壤含水量的
4、日消退系数或折减系数。如果第t日内有降雨Pt，但未产流，则：如果第t日内有降雨Pt，并产流Rt，则：工程水文学某流域经分析求得WM=100mm，5月份多年平均流域日蒸散发能力为5mm，6月份为6.2mm，如下表所示，具体的降雨情况已经列出，由此算得：5月份：6月份：例：Pa的计算K6=1-5.6/100=0.944Pa=0.944*(100+14.7)=108.3WM(100)Pa=0.944*100=94.4K7=1-6.8/100=0.932Pa=0.932*89.1=83.0Pa=0.932*83.0=77.4Pa=0.932*(77.4+20.2=90.9工程水文学模式算法概要：一层模
5、式：把流域蒸发层作为一个整体，并认为蒸散发量同该层土壤含水量及流域蒸散发能力成正比。二层模式：把流域蒸发层分为上、下两层，并认为降雨补给土壤和蒸散发消耗土壤水分都是先上层后下层，两层遵循各自的蒸发规律。三层模式：此模式在两层模式的基础上加入深层蒸发，把蒸散发层分为上、下层和深层，降雨时先补给上层，后满足下层，最后才是深层。二 蒸发量的计算工程水文学1.一层模式该模型假定流域蒸散发量与流域蓄水量成正比，有：式中：时段内流域的蒸散发能力，（mm）；Wm流域的蓄水容量，（mm）。一层模型没有考虑土壤的水分在垂直剖面中的分布情况。比如久旱之后，Wt已很小，若这时下了一些雨，这些雨实际上分布在表土，很容
6、易蒸发，但按一层模型，由于Wt小，计算的蒸散发量很小，与实际不符。工程水文学2.二层模型该模型把流域蓄水容量分为上下二层，WUm和WLm；实际蓄水量也分为上下二层，WUt和WLt。并假定：下雨时，先补充上层缺水量，满足上层后再补充下层；蒸散发则先消耗上层WUt，蒸发完了再消耗下层WLt。上层按蒸散发能力蒸发，下层蒸散发量假定与下层蓄水量成正比。在久旱以后，WLt 已很小，算出的 很小，这可能不符合实际情况，植物根系仍可将深层水分供给蒸散发。工程水文学 3.三层模型该模型把流域的蓄水容量Wm主要分为上、下和深三层，Wm=WUm+WLm+WDm，实际蓄水量也相应分为上下深三层，Wt=WUt+WLt+WDt。前两层的蒸散发与二层模型相同，但只能用到的情况，这里C是与深层蒸散发有关的系数，根据上面的二层模型，可以得到下式：根据上面公式，做出各层蒸发量、系数C及土壤蓄水量的关系比较，进行判断。工程水文学根据各层蒸散发的关系不同，可以分出下面三种情况：C值在北方半湿润地区约为0.090.12，南方湿润地区一般为0.150.20（均为日数值），也可用实测资料优选。