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自然流域的系统分析与Lettau模型(5)

时间:2010-01-29 02:10 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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  在无冬雪和无冻结的气候条件下,水分平衡在于确定作为土壤水分函数的不同参数之值。应当强调的是,反馈在系统中是可以发生的,此种反馈既可以到达输入(考虑到对于反射率的影响),也可以到达“过程”(考虑到对于水循环参数的影响)。这在计算一个初始的m系列中,可以试图选用非确定的、试验性的参数值代入,其试验性的结果经过逐步调整最终可达到完美的境地。这个m系列在实质上被用以调节有关的试验参数,并经过连续运算使得结果得以改善,这种连续迭代所重复的次数,应当一直到m系列产生出符合实际的满意结果时为止。一般地,2~3次迭代即可完成。

  总括起来,参数值可以从一个时段△t到另一个时段发生必然的变化。同时在地理空间上,也会由一个流域到另一个流域发生变化。因此对于参数选择的基本要求为:它应当能代表区域特征的平均性状。这又取决于流域的地形、土壤类型、自然植被、土地利用,以及其它有关的自然和人文要素。尤其当上述要素经历季节转换和变迁时,更应加以必要的考虑和订正。因而针对特定的地理空间加以具体处理是十分重要的。

(六)个例分析

  我们在此提供一个实例,为的是帮助读者应用系统分析的方法,解决一个流域内水文过程的计算问题和预测问题。这是一个十分综合和复杂的课题,除了理论上的探讨之外,足够的资料以及合理的假定,也均是必要的前提。

  这里选择菲律宾的玛宝康流域。它位于马尼拉东南约65公里处,围绕着北纬14°05′和东经121°15′的地理区域,面积约46平方公里。其年均降水为1900毫米;玛宝康河的年平均径流量约1200毫米;多年(在本例中取12年的时间)平均径流率ΣC/ΣP为0.63,其中干旱年的平均径流率(6年平均)为0.65,湿润年的平均径流率(6年平均)为0.61。在该流域的西北角,玛金铃山峰高达1090米,为河流的上游地段,该地段的平均海拔高度700米;下游地段处于流域的东北边界,其平均海拔高度仅有20米。椰子树为该流域的植物优势种;分布在相对开阔平地上的无灌溉水稻种植,为该流域的基本农作方式;土壤类型一般为粘壤土。其基本地理资料见表8-12。

  为了应用Lettau模型对玛宝康流域实行系统水文分析,应预先判明6个参数,即n*、P*、e*、e**、m*和t*。与此同时,还应确定流域的平均地面反射率a*的月平均值。

  玛宝康流域属于无雪盖和无土壤冻结的气候条件,明显地只有干季与温季的交替,由此大部分参数将局部地被考虑为常数。至于另外一些参数如a*和t*,则要求考虑其对于土壤水分含量的依存性,此类反馈问题可通过确定的迭代程序加以解决。至于所

  

  增加的变异性,如所测定的P和C,将根据干年与湿年的区分,对流域进行必要的订正。同时以每3个月为段落列出其滑动平均。

  在本流域内,并无反射率的直接观测。但是在热带植被状况下,据文献报导,a*的平均值即饱和值,可以取0.14,这仅仅在土壤水分含量超过600毫米的状况下才是真确的。随着土壤水分的减少(如m=0),土壤的反射率增加(以m每下降300mm,a*增加0.10),一直达到0.34,近似于沙漠的反射率特性。但在本流域,即使是在干旱季节,m的最小值也不低于150毫米,故而a*的值位于0.14~0.29之间。

  假定即时径流参数n*和P*为常数,它们取自于两个不同的对于P与C月平均的滑动平均值(6个干年、6个湿年),并且借助于连续月份之差△P与△C的计算,可得到参数n*和P*。如P*为常数时,则

  n*=△C′/△P (8.85)

  现以下角注号j标志季节中降水P最大的月份(在干旱年为8月份,在湿年为10月份)。即C从第j月到(j 1)月,将会减小,其原因为即时径流的变化。由于承认C″j 1-C″j=0,并接近于土壤水分变化季节最大值出现的时间,这样就可以算出表8-13中各值。
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