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水平衡方程的推导(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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  尽管对于田间持水量这个术语提出了不少非议,但却因为它的巨大实用价值以及所具有的不可代替性,仍有很广泛的支持者。一般的规律是,土壤中的水分,超出田间持水量限度的那一部分,将会在几天之内被排掉(下渗),其后虽然仍有缓慢的下渗,但却明显地变小并且达到可以忽略的程度,规定到此时的土壤水分含量,即为田间持水量。实践证明,这个标准也是制定农田灌溉计划的基本依据,直至今日仍在世界各地被广泛地应用着。

  稳定凋萎系数也是一个水分常数。如果把田间持水量看作植物可以利用的土壤分水上限,那么稳定凋萎系数即为植物可以利用的土壤水分下限。在此数值以下,土壤内所包含的水分,可供植物利用的价值已经基本上接近于零。到达稳定凋萎点时,植物由于缺乏水分而完全枯萎。如果利用水分势的概念度量,则在田间持水量时的水分势为-0.1~-0.3巴;而在稳定凋萎系数时,水分势可以达到-10~-20巴。

  以田间持水量所对应的土壤水分含量,减去稳定凋萎系数所对应的土壤水分含量,其差值就是可以为植物所利用的有效土壤水分。英国的鲁特尔(Rutter)曾于1975年总结出了不同土壤类型的水分常数以及有效土壤水分的数值范围。按土壤容积的单位计算,不同土壤结构的有效水分数量,平均为土壤容积的0.20±0.05,这里当然不包括某些特殊土壤所呈现的极端值。他还进一步引述了沙尔泰尔和威廉斯二人所整理的资料,反映于表8-10中。

  

(四)降水

  降水是水文系统中的基础输入变量,也是水平衡中的主要控制者。降水量通常与大气中的水汽含量有关,也与气流条件、天气活动和大气中的凝结核等要素有关。据计算,一块半径为5公里降水强度每分钟1毫米的积雨云,在1分钟内倾泻下来的水分数量就达8万吨,说明作为输入成分的降水,其数量是相当惊人的。

  现在全球所测到的一些降雨极值说明,降水的空间分布与时间分配都是极不均衡的。例如中国台湾省的火烧寮,在1963年的9月10~11日,降雨达1.245米深,是世界上最大的一日降水量纪录地区之一;而在苏丹的沃利哈发(WariHalfa),在长达39年中总共才降雨0.5毫米;在智利的阿利卡(Arica),59年中只纪录到0.8毫米的降雨量。这种降水在时间上和空间上的极不均衡的分布,是引起全球水、旱灾害的基本原因。

  各大陆和各大洋中的年平均降水量也表现出巨大的空间差异:在大洋中的差别达到1∶5;在大陆中的差异可达1∶11。大洋中以太平洋的年平均降水最多;在大陆中以南美洲的年平均降水最多,现将它们各自的数值列于表8-11。

  

  通常使用传统雨量计所纪录的降水量,与实陈降水量有较明显的差异,这种现象已经为近来的一些研究所揭示。特别是在风力、风向、地形坡度等因素的影响下,这种差异就更显得有订正的必要。如罗达(Rodda)在1970年所观测的例子指出,常规雨量计所测得的数字与实际降水量相比有10%左右的误差,这是一个不小的数值,应引起充分的注意。因为降水量观测的准确与否,直接与水资源、水平衡和水循环有极大的关系。

  美国得克萨斯大学格里福斯教授,曾引用一项计算资料,把地球表面上各个纬度带所显示的降水与蒸发的不均衡表现,列在一个表中(见表8-6),由此可看出各地水分可被利用的潜力。

(五)水分蒸发

  作为系统的基本输出,水分的蒸发是一项极重要的成分。蒸发是水循环中的一个基本环节,是液体或固体的水转变为气体形态的物理过程。因为蒸发本身联系着地理面中的热量平衡和水分平衡,又是大规模的能量交换与物质传输的积极执行者,因此它在地理学中具有特殊意义。
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