[拼音]:shuiliang pingheng

[外文]:water balance

水文学基本原理之一。指地球任一区域在一定时段内,收入的水量与支出的水量之差等于该区域内的蓄水变数。水量平衡的研究区域可以是某个流域、湖泊、沼泽、海洋或某个地区,也可以是整个地球。水量平衡的研究时段可以是日、月,也可以是一年、数十年或更长的时间。蓄水变数指时段始末区域内蓄水量之差。水量平衡是水文回圈的数量描述,是质量守恒定律在水文回圈中的特定表现形式。

水量平衡通常用水量平衡方程式表示。方程式中各收入项、支出项和蓄水变数随研究的区域不同而有所不同。利用水量平衡方程式,可以确定水文回圈各要素(也称水量平衡要素)的数量关系,估计地区水资源数量,也用来鑑别各种水文学方法和研究成果。因此,水量平衡是水文学中最重要的基础理论和基本方法之一。

各大洲水量平衡

在现代气候条件下,全球水量的多年平均值基本是恒定的。通过全球水文回圈,平均每年从海洋和陆地蒸发的水量为577000立方公里,等于平均每年的降水量(见表1)。

大气中的水量平衡

一定地区(陆地或海洋)上空的大气中,在一定时段内收入的水分为:随水平气流输入的水分(I),来自下垫面蒸发的水分(E);支出的水分为:随水平气流输出的水分(O),降水量(P)。收入与支出水量之差等于该地区上空大气在该时段始末所含水分的变数。就多年平均情况言,一个地区上空大气中所含水分的量基本不变。因此,一定地区上空大气多年平均水量平衡方程为

P-E=I-O

输入的水分(I)与输出的水分(O)之差称为水分净输送或水汽净输送。当某地区上空大气中的水汽净输送量为正值时,该地区降水量大于蒸发量,当某地区上空大气中的水汽净输送量为负值时,该地区蒸发量大于降水量(见水汽输送 )。

流域水量平衡

闭合流域的水量平衡收入项为研究时段的总降水量(P);支出项为研究时段的流域总蒸发量(E)和流域出口断面处的总径流量(R);若研究时段内流域蓄水变数绝对值为ΔS,则任一时段闭合流域水量平衡方程式为

P=E+R±ΔS

对多年平均而言,ΔS=0,则得闭合流域多年平均水量平衡方程式为

圴=唕 +垪

当流域不闭合时,应当计入所研究流域与相邻流域间的交换水量。中国某些流域的水量平衡见表2。

湖泊水量平衡

收入项为:湖面降水量,地表径流和地下径流入湖水量;支出项为:湖面蒸发量、地表径流和地下径流出湖水量;湖泊蓄水变数是研究时段始末湖水位的变幅与相应湖水面平均面积的乘积。湖泊水量平衡特点随所在地区气候条件和湖泊型别不同而异。中国外流湖主要分布在中国的东部、东北和西南地区;这里气候溼润、降水丰沛。这类湖泊水量平衡特点是:收入部分主要是入湖径流量,支出部分主要是出湖径流量,而湖面降水、蒸发和渗漏所佔的比例较小;中国内陆湖主要分布在内蒙古、新疆、甘肃、青海和西藏内流地区;这里远离海洋,气候干燥,水量平衡的特点是:收入部分主要是入湖径流,支出部分主要是湖面蒸发,有许多闭口湖甚至没有出湖径流;湖水除渗漏外,几乎全部消耗于蒸发。

沼泽水量平衡

收入项为:沼泽范围内的直接降水,从上游和邻近地区汇入的地表和地下径流;支出项为:水面蒸发量和沼泽植物散发量,地表和地下水流出量。蓄水变数包括:沼泽地下水蓄水变数即研究时段始末沼泽地下水位变幅、相应的沼泽平均面积和沼泽给水度的乘积;沼泽地表积水的变数。在支出项中,蒸发和散发所佔比重大,而径流佔比重小,这是沼泽水量平衡的重要特点。中国三江平原别拉洪河沼泽地,多年平均蒸发量佔总支出水量的79%,多年平均径流量仅佔21%。

地下水水量平衡

地下水水量平衡方程的普遍形式可写成为:地下水储量变化等于总补给量与总排洩量之差。地下水总补给量包括:降水入渗补给量、地表和地下径流补给量,土壤解冻补给的水量,人工回灌补给量和越流补给量;地下水总排洩量包括:地下水开采量、潜水蒸发量、向地表自然排出量、地下径流流出量和越流流出量。不同地区,地下水量平衡要素不尽相同,各项平衡要素所佔比重也不一样。例如,雨量充沛的平原地区,降雨是主要补给量;地下水位埋藏较浅地区,潜水蒸发是主要的排洩水量;山前冲积扇地区,地下径流佔收入和支出项很大比重;内陆灌溉区,抽水灌溉和灌溉水入渗补给是主要水平衡要素。冰川水量平衡通常称为冰川物质平衡。

参考书目

施成熙、樑瑞驹主编:《陆地水文学原理》,中国工业出版社,北京,1964。

Unesco,World Water Balance andWater Resources of the Earth,the Unesco Press,Paris,1978.

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