第四章 前期土壤含水量 ppt課件

1、工程水文學(xué)第二節(jié) 土壤濕度和蒸發(fā)量的計(jì)算 本節(jié)要點(diǎn)： 掌握前期影響雨量的計(jì)算； 掌握流域蒸發(fā)量的計(jì)算方法。 根本概念根本概念 降雨開場(chǎng)時(shí)，降雨開場(chǎng)時(shí)， 流域土壤的干濕程度即流域土壤的干濕程度即土壤的含水量大小是影響降雨構(gòu)成徑土壤的含水量大小是影響降雨構(gòu)成徑流過程的一個(gè)主要要素。流過程的一個(gè)主要要素。 如何來表示流域的土壤含水量？如何來表示流域的土壤含水量？ -前期影響雨量前期影響雨量Pat-規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)劃設(shè)計(jì) -流域的蓄水量流域的蓄水量Wt-模型計(jì)算模型計(jì)算工程水文學(xué)一 前期影響雨量-流域蓄水容量第二節(jié) 土壤濕度和蒸發(fā)量的計(jì)算 流域蓄水量主要是指，在流域降雨可以影響的土層內(nèi)土壤含蓄的吸著水、薄膜

2、水和懸著毛管水，不包括重力水，是土壤可以堅(jiān)持而不在重力作用下流走的水分。在土壤蓄水量的計(jì)算中，往往取土壤蓄水量的最小值相當(dāng)于凋萎系數(shù)為計(jì)算零點(diǎn)，稱田間持水量與最小蓄水量的差值為土壤蓄水容量。土壤實(shí)踐蓄水量在零與蓄水容量之間變化。流域上各地點(diǎn)的蓄水容量是不同的，可從零變化到點(diǎn)最大蓄水容量，其流域平均值以Wm表示，稱流域蓄水容量。 工程水文學(xué) 1.流域最大蓄水量流域最大蓄水量WM)(單位單位mm)： 流域最大蓄水量又稱為流域蓄水容量，包括截流、填流域最大蓄水量又稱為流域蓄水容量，包括截流、填洼及包氣帶或影響土層的蓄水容量。普通選久旱無雨后的洼及包氣帶或影響土層的蓄水容量。普通選久旱無雨后的一次降雨

3、量較大且全流域產(chǎn)流的實(shí)測(cè)雨洪資料，以為前期一次降雨量較大且全流域產(chǎn)流的實(shí)測(cè)雨洪資料，以為前期流域蓄水量為流域蓄水量為0進(jìn)展計(jì)算，那么：進(jìn)展計(jì)算，那么： 其中其中E為雨期蒸發(fā)量為雨期蒸發(fā)量ERPWM第二節(jié) 土壤濕度和蒸發(fā)量的計(jì)算 一個(gè)流域的最大蓄水量是反映該流域蓄水才干的根本特征，我國大部分地域的閱歷闡明，WM 普通為80120mm，例如：廣東95100mm，福建100130mm，湖北70110mm，陜西55100mm，黑龍江140mm等等。流域的實(shí)踐蓄水量W在0Wm之間變化。 式中，P為流域平均降雨量mm；R為P產(chǎn)生的總徑流深mm；E為雨期蒸發(fā)mm 工程水文學(xué) 2.衰退系數(shù)衰退系數(shù)K K綜合反

4、映流域蓄水量因流域蒸分發(fā)而減少的特性，綜合反映流域蓄水量因流域蒸分發(fā)而減少的特性， 可直接用水文氣候資料分析確定?？芍苯佑盟臍夂蛸Y料分析確定。 主要取決于：蒸分發(fā)才干和供水條件。主要取決于：蒸分發(fā)才干和供水條件。 在實(shí)踐運(yùn)用中普通假定流域蒸分發(fā)量在實(shí)踐運(yùn)用中普通假定流域蒸分發(fā)量Et與流域蓄水與流域蓄水量量Wt成正比關(guān)系。成正比關(guān)系。 假設(shè)第假設(shè)第t日無雨那么：日無雨那么： 最終得出衰退系數(shù)計(jì)算公式：最終得出衰退系數(shù)計(jì)算公式：ttttWWMEMEWMWEME或tatatatPKPPE,1,)1 ( WMEMK1t,WtaP工程水文學(xué)3.前期影響雨量前期影響雨量Pa Pa表示本次降雨開場(chǎng)時(shí)辰流域

5、蓄水量。表示本次降雨開場(chǎng)時(shí)辰流域蓄水量。 假設(shè)流域前后兩天無雨，那么假設(shè)流域前后兩天無雨，那么Pa定義為：定義為： 式中：式中： 第第t日的前期影響雨量，日的前期影響雨量，mm； 第第t+1日的前期影響雨量，日的前期影響雨量，mm； K 土壤含水量的日衰退系數(shù)或折減系數(shù)。土壤含水量的日衰退系數(shù)或折減系數(shù)。 假設(shè)第假設(shè)第t日內(nèi)有降雨日內(nèi)有降雨P(guān)t，但未產(chǎn)流，那么：，但未產(chǎn)流，那么： 假設(shè)第假設(shè)第t日內(nèi)有降雨日內(nèi)有降雨P(guān)t，并產(chǎn)流，并產(chǎn)流Rt，那么：，那么：tataPKP,1,)(,1,ttataPPKP)(,1,tttataRPPKP1, taPtaP,工程水文學(xué) 某流域經(jīng)分析求得WM=100m

6、m，5月份多年平均流域日蒸分發(fā)才干為5mm，6月份為6.2mm，如下表所示，詳細(xì)的降雨情況曾經(jīng)列出，由此算得： 5月份： 6月份 ： 95. 0100/51)WE1 (mm5 ,月aK例：P的計(jì)算938. 0100/2 . 61)WE1 (mm6,月aKK6=1-5.6/100=0.944P=0.944*(100+14.7) =108.3WM(100)P=0.944*100 =94.4K7=1-6.8/100=0.932P=0.932*89.1=83.0P=0.932*83.0 =77.4P=0.932*(77.4+20.2 =90.9mmWM 100WMEMK 1)(,1,ttataPPKP

7、工程水文學(xué) 方式算法概要： 一層方式：把流域蒸發(fā)層作為一個(gè)整體，并以為蒸分發(fā)量同該層土壤含水量及流域蒸分發(fā)才干成正比。 二層方式：把流域蒸發(fā)層分為上、下兩層，并以為降雨補(bǔ)給土壤和蒸分發(fā)耗費(fèi)土壤水分都是先上層后下層，兩層遵照各自的蒸發(fā)規(guī)律。 三層方式：此方式在兩層方式的根底上參與深層蒸發(fā)，把蒸分發(fā)層分為上、下層和深層，降雨時(shí)先補(bǔ)給上層，后滿足下層，最后才是深層。二 蒸發(fā)量的計(jì)算工程水文學(xué)1.一層方式一層方式 該模型假定流域蒸分發(fā)量與流域蓄水量成正比，該模型假定流域蒸分發(fā)量與流域蓄水量成正比，有：有： 式中：式中： 時(shí)段內(nèi)流域的蒸分發(fā)才干，時(shí)段內(nèi)流域的蒸分發(fā)才干，mm； Wm 流域的蓄水容量，流域

8、的蓄水容量，mm。 一層模型沒有思索土壤的水分在垂直剖面中的一層模型沒有思索土壤的水分在垂直剖面中的分布情況。比如久旱之后，分布情況。比如久旱之后，Wt 已很小，假設(shè)這時(shí)下已很小，假設(shè)這時(shí)下了一些雨，這些雨實(shí)踐上分布在表土，很容易蒸發(fā)，了一些雨，這些雨實(shí)踐上分布在表土，很容易蒸發(fā)，但按一層模型，由于但按一層模型，由于Wt小，計(jì)算的蒸分發(fā)量很小，小，計(jì)算的蒸分發(fā)量很小，與實(shí)踐不符。與實(shí)踐不符。(6,8,9,10)mttWEEMWtEM工程水文學(xué)2.二層模型二層模型 該模型把流域蓄水容量分為上下二層，該模型把流域蓄水容量分為上下二層，WUm 和和WLm；實(shí)踐蓄水量也分為上下二層，；實(shí)踐蓄水量也分為

9、上下二層，WUt和和WLt。并假定：下雨時(shí)，先補(bǔ)充上層缺水量，滿足上層后再并假定：下雨時(shí)，先補(bǔ)充上層缺水量，滿足上層后再補(bǔ)充下層；蒸分發(fā)那么先耗費(fèi)上層補(bǔ)充下層；蒸分發(fā)那么先耗費(fèi)上層WUt ，蒸發(fā)完了再，蒸發(fā)完了再耗費(fèi)下層耗費(fèi)下層WLt 。上層按蒸分發(fā)才干蒸發(fā)，下層蒸分發(fā)。上層按蒸分發(fā)才干蒸發(fā)，下層蒸分發(fā)量假定與下層蓄水量成正比。量假定與下層蓄水量成正比。 在久旱以后，在久旱以后，WLt 已很小，算出的已很小，算出的 很小，這能很小，這能夠不符合實(shí)踐情況，植物根系仍可將深層水分供應(yīng)蒸夠不符合實(shí)踐情況，植物根系仍可將深層水分供應(yīng)蒸分發(fā)。分發(fā)。1ttTPWUEM當(dāng)時(shí)，1ttTPWUEM當(dāng)時(shí)，1111

10、1,0,ttttttEUEM ELEEUEL111111,(),ttttttttttWLEUPWU ELEMEUEEUELWLMtEL工程水文學(xué) 3.三層模型三層模型 該模型把流域的蓄水容量該模型把流域的蓄水容量Wm主要分為上、下主要分為上、下和深三層，和深三層，Wm = WUm + WLm + WDm ，實(shí)踐蓄，實(shí)踐蓄水量也相應(yīng)分為上下深三層，水量也相應(yīng)分為上下深三層，Wt =WUt + WLt + WDt。前兩層的蒸分發(fā)與二層模型一樣，但只能用。前兩層的蒸分發(fā)與二層模型一樣，但只能用到到 的情況，這里的情況，這里C是與深層是與深層蒸分發(fā)有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)上面的二層模型，可以得蒸分發(fā)有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)上面的二層模型，可以得到下式：到下式：)M(ttmtEUECELmttttWLWLEUEMEL)( 根據(jù)上面公式，做出各層蒸發(fā)量、系數(shù)C及土壤蓄水量的關(guān)系比較，進(jìn)展判別。工程水文學(xué)時(shí)，用二層模型；，即當(dāng)CWLMWL)(ttttEUEMCEL,CWLMWL)(t時(shí)，即當(dāng)tttEUEMCEL,)E