包气带的水分动态--水文学原理（第2版）中的研究成果

包气带的水分动态是指包气带中水分含量及水分剖面的增长与消耗过程。

1.包气带水分的增长

包气带与外界的水分交换主要发生在包气带的上、下界面上。上界面水分来源主要是降水或灌溉；当存在地下水时下界面水分增长的补给主要来源于地下水饱和带。天然条件下，地下水的补给一般处于均衡状态，即蒸散发消耗多少，地下水就向上补给多少。因此，上界面的降水是包气带水分增长的主要原因。上界面以上的降水下渗是导致水分增长的机理。按照下渗理论，这种机理可具体表述为：当雨强i大于上界面的下渗能力fp时，实际下渗率fa等于fp；当i≤fp时，fa=i。于是一场降雨中包气带增加的总水量应为

一次降雨中湿润锋面所能达到的最大深度取决于降雨历时、强度、土壤的透水性和前期土壤含水量状况。供水充分时不同下渗时刻的土壤水分剖面如图8.4所示，由此图可以看出包气带水分因下渗而增长的状况。

2.包气带水分的消耗(www.xing528.com)

包气带的水分消耗也发生在其上、下界面处，消耗过程的水分运行方向与增长过程完全相反。上层水分主要消耗于土壤蒸发和植物散发。下界面处水分主要消耗通过内排水过程完成，但只有当包气带全层有自由重力水时才会出现内排水。因此在一般情况下，土壤蒸发和植物散发是包气带水分消耗的主要原因。根据蒸散发理论，蒸散发所消耗的水分取决于气象条件和土壤含水量。通常对土壤水分消退采用三段模式进行计算：

图8.4　不同下渗时间的土壤水分剖面

式中：θf、θa、θ分别为田间持水量、最大分子持水量及实际含水量，%；Ep、E分别为蒸发能力及实际蒸发量，mm；k为系数；C为常数。

当地下水位埋藏较浅，毛管水上升到悬着水带时，地下水通过毛管直接向蒸发面供水，此种条件下包气带水分基本上没有直接损耗。