在上述模型计算时,需要推求前期影响雨量。本研究用土壤含水量代替前期影响雨量,其推求方法基于土壤层的水量平衡。
大气降水发生后,水量的一部分通过蒸散发的形式重新回到大气中去,一部分在地表形成横向流动的地表径流,其余部分下渗到地表以下,贮存于土壤中或形成地下径流。下渗到地表以下的水,还可能以地下径流的形式回归到地表径流。水量平衡如图3-8所示。
一次降雨产流过程包括降雨、蒸发、地表产流、下渗、地下产流等形成过程。设某日初始土壤含水量为Wt,该日末土壤含水量为Wt+1,那么有水量平衡方程:
式中:P为降雨量,mm;E为蒸散发量,mm;Rs为地表产流量,mm;Rg为地下产流量,mm。
降雨量可由降雨测站资料值得到,详见第3.3.2。
地表产流量采用径流系数法或降雨径流相关图法计算,详见第3.3.3。
现将蒸散发量及地下产流量的计算说明如下。
对于山区和平原区(不包括城区)的蒸发量,采用下述式(3-5)计算;城区蒸发量的计算,分为透水面和不透水面。不透水面蒸发,雨期取蒸发能力或采用经验值,无雨期则无蒸发;透水面积的蒸发,采用下述式(3-5)计算。
假设E/Ep=Wt/Wm(Wm为土壤最大含水量),并设土壤含水量在日内线性变化,那么该日蒸发量可由下式计算:
Ep可用E—601型蒸发皿观测的水面蒸发乘以蒸发皿折算系数(0.61~0.65)得到。
设地下产流量Rg与土壤含水量呈线性变化。即
Rg=kW(www.daowen.com)
则该日地下产流量为:
图3-6 北京市山区P~R相关图
(注:引自北京市水务局《北京市水文手册》,2005)
图3-7 北京市平原区P+Pa~R相关图
(注:引自北京市水务局《北京市水文手册》,2005)
对于山丘区,Rg为该时段内补充地下径流量,对于平原区,Rg为该时段补给平原地下水库的入流量。
将式(3-5)、式(3-6)代入式(3-4)可得:
移项整理可得:
将式(3-8)分别代入式(3-5)、式(3-6),可以得到E,Rg计算公式:
在计算时若存在E>Ep时,令E=Ep,余下的蒸发量通过改变土壤蓄水量来保持水量平衡。
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