(1)截留量随着降水量的增大而增大，但有一临界值，降水一旦超出该临界值，降水量虽继续增加，截留量达饱和状态后，只能保持为一个常数；

　　(2)林冠对于降水的截留率正好相反，它随着降水量的增大而减少；

　　(3)截留量还与林冠的组成、层次、稠密程度、年龄、枝叶的排列角度、植物体与水的亲合程度等林冠特性要素有关，在边缘地带还与风向和风速有关；

　　(4)林冠在降水之前的干燥程度的不同，将会影响降水的截留量和截留率。

　　中国科学院林业土壤研究所在黑龙江省五营林区的试验，对于水分截留的机制作了较好的分析和表达。他们通过对于降水过程的全面观测，以及对于一般关系的基础分析，建立了如下表达林冠截留的公式：

　　式中Iw表示林冠的截留量，x表示降水量，x0表示对于截留作用的临界降水量(即当降水量达到x0时，林冠对于水分的截留达到饱和状态，而后随着降水量的增加，Iw保持常数)。C(m,△t)表示降水过程开始之前的林冠特性，它与本次降水无关，但却与本次对降水的截留有关，其中的m为表达林冠中枝叶体数量的参数如郁闭度、覆盖度等，△t为此次降水与前次降水之间的相隔时段，表征了林冠的干燥程度，C(m,△t)介于0～1之间，但对于一次孤立的降水，则与△t无关(或者说△t足够长)，这样的情况下，C(m,△t)可以被考虑成一个常数；Iw是林冠的最大可能截留量，它与林冠本身对于降水的亲合程度有关，即完全取决于降水过程中的林冠性质；r为一个经验系数。

　　把上述一次降水过程中的林冠截留方程，推广到一个时期内降水的累加截留是可能的，只是要求重新确定经验系数r。参照林业土壤研究所在五营地区的具体算例，并且在全面分析有关的资料之后，得出在1958～1964年共7年期间，红松林截留水分方程中的各项参数分别为：

　　C(m.△t)=0.7

　　系数r=0.4

　　ΣI0=50毫米

　　Σx0=250毫米

　　在此期间红松林的总截留量占据同期总降水量的30%。如果对于五营地区包括红松林在内的全部森林实施截留水分的计算，其累积截留量在7年期间总计为1212毫米，占7年总降水量的22%。可见，水分的截留对于水分的实际利用来说，是一个不可忽视的因子。同样的理由，截留的功能在进一步考虑植被层对于水土保持的作用时，也是一个很重要的因子，具有很实用的价值。

　　如果对于水分截留进行简单的处理，那么其基本的经验相关关系可以用一个对数公式表达如下：

　　Iw=-blogx a (8.15)

　　式中x表示降水强度，a与b分别针对不同的地区、不同的植被覆413盖、不同的自然性质等，是具有不同数值的经验系数。

(二)水分的入渗

　　降水在通过植被层的截留之后，到达土壤表面。在土壤中，由于重力作用与土壤颗粒间毛管力的合力(此处忽略了一些其他的力，如水平梯度力等)，水分将要产生相应的运动。随着表层土壤孔隙不断地被水分填充，其入渗速率最后将趋向于一个常数。水分在土壤中的入渗，是一项相当复杂的研究课题，它关系到土壤层中水分常数的确定以及植物根系所攝取的有效水分数量。即土壤体所能贮存水分的数量，是由降水或灌溉而来的输入，经过土壤体本身的作用(下渗即其中之一)所决定的。

　　豪顿(Horton)早在1945年就试图采用定量的方式，表达水分在土壤中的入渗状况：

　　ft=fc (f0-fe)e-kt (8.16)

　　式中ft为从降水开始后某个时间t的瞬时入渗速率；f0为降水开始时水分入渗速率的初始值；fe为最终的水分入渗速率；k为常数。

　　在上述方程中，豪顿假定了土壤中水分的最终入渗速率fe，对于某一特定类型的土壤来说是一个常数，并且不再考虑降雨开始时原有的土壤水分状况。由此可以绘制不同的土壤在不同状况下的水分入渗曲线(图8-3)。
　　本文标题：水平衡方程的推导(3)
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