一种考虑枯落物调节作用的坡面单元产流量计算方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑枯落物调节作用的坡面单元产流量计算方法，包括以下步骤：S1、计算坡面单元的总蒸发蒸腾量；S2、计算冠层截留量；S3、计算坡面单元的穿透雨量；S4、计算坡面单元的枯落物截留量；S5、根据Green

【技术实现步骤摘要】
一种考虑枯落物调节作用的坡面单元产流量计算方法


[0001]本专利技术涉及水文
，具体涉及一种考虑枯落物调节作用的坡面单元产流量计算方法。

技术介绍

[0002]枯落物是指植物地上部分(包含树枝、树叶、树皮、繁殖器官等)掉落后归还到地表的有机质的总称，其分解作用在土壤和大气间的养分循环和碳平衡中起重要作用。与此同时，枯落物像“吸水透水”的“海绵”一样覆盖在土壤表面，其截留降水的作用改变了原有的大气—土壤交界面的水分供应，并且其使得土壤表面水分扩散条件变差，影响土壤蒸发过程。目前技术往往通过实验开展枯落物对水循环的调节作用研究，且总体而言，大多得到枯落物对水循环某单一要素的调节效应，尚缺乏一种考虑枯落物对坡面产流全过程调节作用的坡面单元产流量精确模拟方法。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种考虑枯落物调节作用的坡面单元产流量计算方法解决了现有技术缺乏一种对枯落物覆盖的坡面产流量精确计算的方法的问题。
[0004]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种考虑枯落物调节作用的坡面单元产流量计算方法，包括以下步骤：
[0005]S1、计算坡面单元的总蒸发蒸腾量；
[0006]S2、计算冠层截留量；
[0007]S3、根据冠层截留量，计算坡面单元的穿透雨量；
[0008]S4、计算坡面单元的枯落物截留量；
[0009]S5、根据Green
‑
Ampt模型计算土壤入渗量；
[0010]S6、根据坡面单元的总蒸发蒸腾量、穿透雨量、枯落物截留量和土壤入渗量，计算地表填洼量；
[0011]S7、根据地表填洼量，计算坡面单元的产流量。
[0012]进一步地，所述步骤S1中计算坡面单元的总蒸发蒸腾量的公式为：
[0013]E＝E
tr
+E
i
+E
l
+E
s
[0014][0015][0016]其中，E为总蒸发蒸腾量，E
tr
为植被蒸腾量，E
i
为冠层蒸发量，E
l
为枯落物蒸发量，E
s
为枯落物覆盖下的土壤蒸发量，Δ为饱和水汽压对温度的导数，R
NL
为枯落物层净放射量，R
NS
为土壤层净放射量，ρ
a
为空气密度，C
p
为空气的定压比热，γ为空气湿度常数，δ
e
为实际水蒸气压与饱和水蒸气压差，r
a
为空气动力学阻抗，λ为水的汽化潜热，r
l
为枯落物层对水汽输送的阻抗，r
s
为土壤表面阻力。
[0017]进一步地，所述步骤S3中计算坡面单元的穿透雨量的公式为：
[0018][0019][0020]W
rmax
＝0.2
·
LAI
[0021]PIN＝R
r
·
F
veg
+P
·
F
soil
[0022]其中，PIN为坡面单元的穿透雨量，E
i
为冠层蒸发量，W
r
为冠层截留量，W
rmax
为冠层最大截留能力，LAI为叶面积指数，R
r
为冠层覆盖域上的冠层穿透雨量，P为冠层间隙域上的降雨量，F
veg
为冠层覆盖域，F
soil
为冠层间隙域面积，t为时间。
[0023]进一步地，所述步骤S4中计算坡面单元的枯落物截留量的公式为：
[0024][0025]其中，I
l
为坡面单元的枯落物截留量，M
l
为枯落物单位面积蓄积量，W
lm
为枯落物最大含水量，W
l0
为枯落物初始含水量，C
l
为枯落物有效截留系数，P为冠层间隙域上的降雨量。
[0026]进一步地，所述步骤S6中计算地表填洼量的公式为：
[0027]H
t
＝H0+PIN
‑
I
l
‑
E
‑
F
[0028]其中，H
t
为t时刻的地表填洼量，H0为初始时刻的地表填洼量，PIN为坡面单元的穿透雨量，E为总蒸发蒸腾量，F为根据Green
‑
Ampt模型计算得到的土壤入渗量，I
l
为坡面单元的枯落物截留量。
[0029]进一步地，所述步骤S7中计算坡面单元的产流量的公式为：
[0030][0031]H
max
＝F
veg
·
e
LAI
+5
·
F
soil
[0032]其中，R为坡面单元的产流量，H
t
为t时刻的地表填洼量，H
max
为地表填洼量最大值，F
veg
为冠层覆盖域，F
soil
为冠层间隙域面积，LAI为叶面积指数。
[0033]综上，本专利技术的有益效果为：一种考虑枯落物调节作用的坡面单元产流量计算方法，通过考虑枯落物截留作用及其对土壤蒸发的影响，结合总蒸发蒸腾量、穿透雨量、枯落物截留量和地表填洼量，精确计算坡面单元的产流量，便于精确估计枯落物覆盖的森林区域的水循环过程的产流量。
附图说明
[0034]图1为一种考虑枯落物调节作用的坡面单元产流量计算方法的流程图。
具体实施方式
[0035]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0036]如图1所示，一种考虑枯落物调节作用的坡面单元产流量计算方法，包括以下步骤：
[0037]S1、计算坡面单元的总蒸发蒸腾量；
[0038]所述步骤S1中计算坡面单元的总蒸发蒸腾量的公式为：
[0039]E＝E
tr
+E
i
+E
l
+E
s
[0040][0041][0042]其中，E为总蒸发蒸腾量，E
tr
为植被蒸腾量，E
i
为冠层蒸发量，E
l
为枯落物蒸发量，E
s
为枯落物覆盖下的土壤蒸发量，Δ为饱和水汽压对温度的导数，R
NL
为枯落物层净放射量，R
NS
为土壤层净放射量，ρ
a
为空气密度，C
p
为空气的定压比热，γ为空气湿度常数，δ
e
为实际水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑枯落物调节作用的坡面单元产流量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、计算坡面单元的总蒸发蒸腾量；S2、计算冠层截留量；S3、根据冠层截留量，计算坡面单元的穿透雨量；S4、计算坡面单元的枯落物截留量；S5、根据Green
‑
Ampt模型计算土壤入渗量；S6、根据坡面单元的总蒸发蒸腾量、穿透雨量、枯落物截留量和土壤入渗量，计算地表填洼量；S7、根据地表填洼量，计算坡面单元的产流量。2.根据权利要求1所述的考虑枯落物调节作用的坡面单元产流量计算方法，其特征在于，所述步骤S1中计算坡面单元的总蒸发蒸腾量的公式为：E＝E
tr
+E
i
+E
l
+E
ss
其中，E为总蒸发蒸腾量，E
tr
为植被蒸腾量，E
i
为冠层蒸发量，E
l
为枯落物蒸发量，E
s
为枯落物覆盖下的土壤蒸发量，Δ为饱和水汽压对温度的导数，R
NL
为枯落物层净放射量，R
NS
为土壤层净放射量，ρ
a
为空气密度，C
p
为空气的定压比热，γ为空气湿度常数，δ
e
为实际水蒸气压与饱和水蒸气压差，r
a
为空气动力学阻抗，λ为水的汽化潜热，r
l
为枯落物层对水汽输送的阻抗，r
s
为土壤表面阻力。3.根据权利要求1所述的考虑枯落物调节作用的坡面单元产流量计算方法，其特征在于，所述步骤S3中计算坡面单元的穿透雨量的公式为：于，所述步骤S3中计算坡面单元的穿透雨量的公式为：W
rmax
＝0.2
·
LAIPIN＝R
r
·
F
veg
+P
·
F
soil
其中，PIN为坡面单元的穿透雨量，E
i
为冠层蒸发量，W

【专利技术属性】
技术研发人员：秦天玲，聂汉江，严登华，刘姗姗，张鑫，李依哲，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：