包气带在产流中的作用-水文学原理第2版成果解析

包气带是由不同土壤所构成的有孔介质蓄水体，具有吸水、持水、输水等功能，对降水起调节和再分配作用。降雨后，表层土壤以其所具有的下渗能力吸收部分或全部降雨渗入土壤，超过下渗能力的降雨形成地面径流，这是包气带对降雨的第一次再分配。由此可见包气带对降雨的第一次再分配发生在土壤表面。而包气带对降雨的第二次再分配发生在包气带的内部，它主要是对渗入土层中的水分的再分配，这次分配过程远比第一次再分配复杂得多。概括地说，下渗的水分在运行过程中将分配为两大部分：土壤蓄存部分和径流部分。

蓄存部分是指水分运行中为了维持土壤含水量等于或小于田间持水量所蓄的下渗水分。一次降雨的蓄存水量S取决于终止时刻的含水量θ和起始时刻的含水量θ0，当终止时刻的土壤含水量θ小于或等于田间持水量θf时，即θ≤θf时：

当θ＞θf时：

对地下水埋深较大的地区，一次降水后的下渗锋面不可能达到地下水面，有时仅在影响土层范围以内，这时蓄存水量应等于下渗量，即

式中：f（t）为下渗强度，mm／h或mm／min。

当起始时刻的含水量θ0为最大分子持水量θa时，且一次降雨后的含水量达到田间持水量θf时，此时蓄水量S为包气带的最大蓄水量（蓄水容量）SM，即(www.xing528.com)

产生径流的部分是指土壤含水量超过田间持水量以后，以自由重力水形式由包气带输出的水量，即

式中：Tp为一次降雨包气带输出的自由重力水；F为总下渗量。

自由重力水Tp，在输送过程中，在适当条件下，经再分配而成为壤中流Rss和地下径流Rg，即

显然，当F≤S时，Tp=0，全部水量蓄存于包气带中，此时Rss=0，Rg=0。

由上可知，以包气带为核心的对降水的再分配，决定了径流的形成及不同径流成分的分配，包气带是径流的发生场和分配场，而包气带的各个界面又是不同径流成分的发生场和分配场。所以包气带的特征决定了流域的产流特征和产流过程。