第2章_01_03-蒸发模式

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
• 同时,若植被良好,则还有相当部分雨水停滞于植物截 留。这种分布于表土和植物截留、填洼的水分,其蒸发 接近于蒸发能力,不能和原土壤中的水分一并计算。 • 于是,有必要将一层计算模式改为两层计算模式。
两层蒸发模型
基本假定:土壤含水容量WM分为上层WUM和下层WLM,
上层按流域蒸发能力蒸发,下层蒸发量与下层土壤含水量
产流机制分析 二、流量过程线分析
不同流域的降水,经产汇流形成的流量过程线具有不同 的特征。 Q m /s
3 2 1 0
3
Q m3 / s 15 0 10 0 50
t 0 5 10 15 20 25 30 min 地面径流为主
6 12 18 0 6 12 h 地面、地下径流兼有
t
两种典型的流量过程线
影响土壤蒸发的因素
土壤结构
团粒结构的土壤,蒸发量小;非团粒结构的土壤,蒸发 量大。
土壤色泽
土壤色泽改变土壤表面反射率,从而影响蒸发。土壤 颜色愈深,蒸发量愈大。棕色土壤的蒸发量比白色的大 19%,黑色土壤的蒸发量比白色的大32%。
影响土壤蒸发的因素
土壤表面特征
土壤表面特征影响风的紊动作用。粗糙地面的蒸发量比 平滑地面的大。
E/EP = 1.0
E/EP = C
土壤含水量是表示包气带土壤湿润程度的物理量,土
壤保持水分的最大量称为田间持水量。
田间持水量与凋萎含水量的差值称流域蓄水容量(Wm )。 土壤含水量与前期降雨有密切关系,可以用参数 前期影响 雨量(Pa )来反映。
一层蒸发模型
假定:流域蒸发量与土壤含水量成正比
E EP W WM
汛期等)来划分。
流域蒸发量的计算
• 流域蒸发量决定了无雨期流域蓄水量的消耗量, 也影响降雨期的产流量。 • 流域蒸发量很难直接由观测资料确定,常通过数 学模型计算获得。
三、流域蒸发量推求 流域蒸发量计算方法有两类:水量平衡法;模式计 算法。 (一)水量平衡法
根据降水、径流、流域蓄水量变化等资料估算总蒸
8.0
6.5 5.0
10.0
9.2 9.1
E = EP · W / WM
Wt+1=Wt+Pt-Rt-Et
一层蒸发模型的主要缺陷
缺陷:未考虑土壤水分垂直分布的情况
• 当久旱期间降小雨时会使计算的蒸发量偏小。因为此时 原土壤中含水量已很小,降小雨后,若由一层模型计算 蒸发量E,则E很小。但实际上这部分雨水主要分布于土 壤表层,很容易蒸发。
一般情况下,流域内水面占的比重不大,所以土壤蒸发是流域 蒸散发决定性部分。
• 流域水量平衡方程
P – R – E = ΔW
• 无雨期土壤含水量消耗
Wt+1 = Wt-Et
• 一次降水的产流量
Rt = Pt - Et +Wt-Wt+1
流域蒸发
一、蒸发的影响因素
1、影响水面蒸发的因素
主要是气象因素,如水汽压差、风速、气温等 。
• 说明全球多年平均降水量与多年平均蒸发量相等。 •
PE
• 例题:某水库1993年测得其入库年平均流量为 110m3/S,出库年平均流量为120 m3/S,区间 来水年平均流量为20 m3/S,总灌溉引水量为 108 m3,库区水面平均面积为100km2,测得年 降水量为1100mm,年水面蒸发量为1200mm;
起始含水量选择
(1)选择前期流域出现大暴雨的次日作为起始日,相应的 土壤含水量为Wm
(2)选择流域长时间干旱期作为起始日,相应的土壤含水
量为0或者较小值
(3)提前较长时间,eg:15-30天,假定一个土壤含水量
(如0.5Wm)作为初值,经过演算,误差会减小到允许 的程度
在实际工作中,Wm 可看作流域十分干旱情况
WL C W LM
EL =
C ( EP EU ) WL C W LM
新安江模型
土壤含水量一般是根据流域前期降雨、蒸发及径流 过程,依据水量平衡采用递推公式推求
Wt 1 Wt Pt Et Rt
——第t时段初始时刻土 壤含水量 ——第t时段径流量 ——第t时段降雨量 ——第t时段蒸发量
蒸发的影响因素
2、影响土壤蒸发的因素
除了影响水面蒸发的气象因素因素之外,还包括土壤含 水量、地下水埋深、土壤结构、土壤色泽、土壤表面特征 、地形等 。
地下水埋深
地下水埋小的,潜水位经常保持在毛细管作用范围内, 则土壤含水量能持久地得到补充,蒸发均匀;反之,地下 水埋深大,则蒸发率减小的变化幅度大。
(1)写出水库的水量平衡方程式; (2)当年水库的蓄水量是增加还是减少?试求 出水库蓄量的变化量。
• 流域水量平衡方程
P – R – E = ΔW
• 无雨期土壤含水量消耗
Wt+1 = Wt-Et
• 一次降水的产流量
Rt = Pt - Et +Wt-Wt+1
第2章 流域产流
流域从降雨开始流域从降雨开始,到流域出口断面 流量过程的形成,是降雨形成径流的一个完整、不可
第二节
一、产流机制分析
产流机制分析
1、产流机制 runoff yield mechanism
产流机制指流域产流的物理过程。 为分析和计算的需要,将流域产流过程概化为蓄满 产流、超渗产流两种最基本的产流模式。 2、产流机制的分析
根据流域产流所表现出来的特点(结果)以及影响产
流过程的因素(原因),分析一个具体流域所属的产流 模式。
大陆的水量平衡方程:
• 海洋的水量平衡方程:
Pc R Ec Sc
• 大陆多年平均水量平衡 方程为:
Po R Eo So
• 海洋的多年平均水量平 衡方程为:
Pc R Ec
Po R Eo
• 从上面分析看,则全球多年平均水量平衡方程为: • 即
P c P o Ec Eo
0.5
6.5
0
9
08-12
1.0
5.0
0
8.3
1.0
0.4
1.4
两层蒸发模型的主要缺陷
上述单层和双层计算,都是规定蒸散发与包气带蓄 水量成正比,这样随着蓄水量趋于零,蒸发量也必 趋于零。事实上,当下层蓄水量低于某下限值后, 深层含水量也会以薄膜水或汽态水形式向上移动, 供蒸散发消耗。尤其在湿润地区,深层含水量比较 丰富,这种向上的水分移动量虽然不大,却源源不 断。同时,植物根系能吸取深处含水量以供给植物 散发。为此,蒸发计算可用三层模型。
流域蒸发能力(EP)
是在当日气象条件下流域蒸发量的上限。 可通过水面蒸发值(E0)折算来获得。
EP = KC ·E0
蒸发折算系 数 >1? OR <1?
我国现有的水面蒸发观测仪器中,改进后的E601
型蒸发器,其代表性、稳定性、规律性较好,所测
得的蒸发量可近似代表天然水体水面的蒸发量。 实际计算中,水面蒸发折 算系数的取值常按不同时段 (月、年、冰期、汛期、非
下降雨产流过程的最大损失量。
对于包气带不厚且雨量充沛地区,可选取久 旱不雨(雨前Pa = 0)后一次降雨量较大资料(雨
后Pa = Wm ),则
Wm = P - R - E雨
Wt 1 Wt P t Et Rt
含水量W
【例】 某流域WUM=20mm, WLM=80mm,试用两层模型计 算表中各天的蒸发量。 两层模型蒸发计算 日期 08-10 08-11 08-12 0.5 1.0 P EP 8.0 6.5 5.0 0 0 WU WL 10.0 9 8.3 EU 0 0.5 1.0 (单位:mm) EL 1.0 0.7 0.4 E 1.0 1.2 1.4
小、易蓄满 比例大 与降雨量关系密切
大 初始土湿、降水强度 密实、易超渗
大、不易蓄满 比例小 与降雨强度关系密切
15
第三节 流域蒸发
流域蒸发由水面蒸发、陆面蒸发(土壤蒸发)、植物蒸 散发三部分构成。 陆地上的年降水量有60~70%通过流域蒸发返回大气。 流域蒸发量计算是产流计算的重要内容之一。
流域蒸发
成正比。蒸发先消耗上层土壤含水量再消耗下层,降雨先 补充上层再补充下层。 两层蒸发模型可以表述为: 上层蒸发: EU = EP
下层蒸发: EL = EP · WL/WLM
总蒸发: E = EU + EL
两层蒸发模型
WU+P≥EP时: EU = EP, EL = 0;
WU+P < EP时: EU = WU + P , EL = (EP - EU)×WL/WLM. E = EU + EL
三层蒸发模型
以两层蒸发模式为基础,增加了一个深层,当下层含 水量低于某下限值后,深层以稳定蒸发量蒸发。
含水量W
Wdm
深层
三层蒸发模型
上层蒸发: EU = EP 下层蒸发: EL = EP · WL/WLM 深层蒸发:ED = C ·EP
总蒸发:
E = EU + EL + ED
三层蒸发模型
WL ( EP EU) W LM
发量。
在资料充分而可靠的条件下,推求多年平均总蒸发
量,精度较高。但随着计算时段的缩短,运用这种方法 ,要正确给定时段始末的流域蓄水量是有困难的。
(二)模式计算法
根据土壤含水量的垂直分布,流域蒸发量的计算方法
可根据情况选用一层、二层、三层模式。
土壤蒸发过程
土壤蒸发随土壤含水率θ的变化关系
E/EP =α·θ
3、产流机制分析的主要内容 影响产流过程的主要因素:气候、下垫面等。
气候 climate
降水、蒸发、气温、湿度、风速风向等。
下垫面 underlaying surface
地形、地质、土壤、植被等。
产流机制分析 三、气候、地理和下垫面特征分析 气候对产流影响较大。 气候干燥时,蒸发量大、土壤易缺水,容易出现超渗产 流。 雨强大时,容易出现超渗产流。 下垫面对产流影响也较大。 土壤结构密实、植被差、地下水埋深大时,多出现超渗 产流。
一层模型蒸发计算
(单位:mm)
日期
08-10 08-11 08-12
P
0.5 1.0
EP
8.0 6.5 5.0
W
10.0 9.2 9.1
E
0.8 0.6 0.5
两层模型蒸发计算
(单位:mm)
日期 08-10 08-11
P
EP 8.0
WU
WL 10.0
EU 0 0.5
EL 1.0 0.7
E 1.0 1.2
分割的物理过程。但为了分析、计算方便,人为地将
这个过程分为流域产流、流域汇流两个阶段。
降雨径流过程
降雨
流域产流
流域汇流
出流过程
流域产流是从降雨发生开始,到净雨出现的
阶段。 流域汇流是从净雨出现开始,到流域出口断
面流量过程形成的阶段。
一、产流计算的作用
1、小流域洪水预报。
2、区间降雨径流预报。 3、水文流域模型计算的需要。 4、水库防洪和兴利计算的需要。
水汽压差
水汽压差:水面的饱和水汽压与水面上空一定高度的实 际水汽压之差。 水面的饱和水汽压 e :
10.286T 2148 .4909 ln e T 35.85
蒸发量与水汽压差成正比。
流域蒸发
气温
气温主要控制空气湿度,间接影响水面蒸发。
风速
风速的大小,决定着紊动扩散的强弱。风速越大, 水面蒸发也越大。
要正确识别一个流域某场降水的产流模式,通常需要 进行综合性分析。
蓄满产流 多年平均降雨量 >1000mm 超渗产流 <400mm
多年平均径流系数
流量过程的对称性
来自百度文库
>0.4

<0.2

降雨对产流的影响 影响产流的因素 表层土质结构
缺水量 地下径流 降雨与产流特征的关系
小 初始土湿、降水量 疏松、不易超渗
地形
地形高处风速大,高地蒸发量比盆地的大;地表坡向不 同,影响吸收辐射,蒸发量也不同。 3、植物蒸散发 植物蒸散发机理复杂,分析和计算较为困难。
二、流域蒸发能力的确定 流域蒸发能力 E p:充分供水条件下,流域蒸发量。 流域蒸发能力不能靠实测,只能估算。 流域蒸发能力估算方法:根据水面蒸发量估算 ;根据辐 射平衡值估算 ;根据经验公式估算 。 这里只讨论根据水面蒸发量估算流域蒸发能力。
第2章 流域产流 2.1 水量平衡方程
水量平衡原理是水文学的基本原理。水量平衡法是分 析水文现象,建立水文要素之间定性或定量关系,了解其
时空变化规律等的主要方法之一。
• 根据水量平衡原理,可列出水量平衡方程。对某一区 域,有 • I-O=△S
• 式中I、O——给定时段内输入、输出该区域的总水量;
• △S——时段内区域蓄水量的变化量,可正可负。
E EP W / WM
流域蓄水容量(WM):
选取久旱无雨后一次降雨量较大
且全流域产流的雨洪资料计算
【例】 某流域WM=100mm,试用一层模型计算表中各天的 蒸发量。
一层模型蒸发计算 日期 P EP W (单位:mm) E 0.8 0.6 0.5
08-10
08-11 08-12 0.5 1.0
相关文档
最新文档