下渗是指降落到地面上的雨水从地表渗入土壤的运动过程。作为降雨径流形成过程中的一项重要因素,下渗不仅直接影响到地面径流量的大小,也影响到土壤含水量及地下径流量的消长。
1.下渗及其变化规律
当雨水落在干燥的土壤表面后,首先在土粒分子的作用下吸附在土粒周围,形成薄膜水。当薄膜水得到满足后,继续入渗的水分充填土粒间的空隙,且在表面张力的作用下产生毛管力,使水分向土隙细小的地方运动。当表层土壤的毛管水满足以后,继续入渗的水分首先使表层土壤饱和,这时,饱和层毛管力的方向向下,水分在毛管力作用下向下层渗透,同时空隙中的自由水在重力作用下沿空隙向下运动。如果地下水埋藏不深,重力水可补给地下水,形成地下径流。由此可见,下渗是在分子力、毛管力和重力的综合作用下进行的,开始三种力同时作用,入渗速度最大;随着土壤湿度增大,前两种力逐渐减小或消失,水分主要在重力作用下运动,入渗速率就趋于一个稳定的值。下渗是一个极为复杂的过程,不同的土壤,或同类土壤不同的水分条件下,其下渗过程都不相同。下渗变化规律常用下渗曲线表示。
上述下渗率变化规律可用数学公式表示。常用的霍顿公式为:
式中 ft——t时刻的下渗能力,mm/h;
fo——初始下渗率,mm/h;
fc——稳定下渗率,mm/h;(www.daowen.com)
β——递减指数。
fc、fo及β都是反映土壤特性的参数,只能根据实验资料推求。
2.天然条件下的下渗
上述下渗容量曲线是在供水充分的条件下得出的地面单点(或一极小面积)的下渗规律,反映土壤的最大下渗过程。在天然条件下,一次降雨的供水情况要比上述条件复杂得多,降雨强度的时空变化很大,很不稳定,且有时不连续,因而实际的下渗过程也是不稳定和不一定连续的。在一次降雨过程中可能会出现降雨强度小于、大于或等于下渗能力的各种情况,只有当降雨强度超过或等于该时刻的下渗能力时,水分才按下渗能力下渗;否则只能按降雨强度下渗。
影响下渗率和下渗过程的主要因素有土壤特性、土壤前期含水量、植被、地形和降雨特性等。即使是一个较小流域,以上这些因素在时空分布上也是不均匀的,因此流域各处的下渗过程及其特点也就不相同。这在实际水文分析工作中必须引起注意。
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