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地球科学 · 海 · 気候 · 水の循環

都市の水循環と水収支

降水は、表層流、浸透、蒸発散、および貯留の変化に分割される。都市の非透水性表面は、水の経路と時間の経過に伴う分布を変化させる。

関連する実験:水循環と都市化 →
水循環と都市化
水循環と都市化の実験画面 →

概念と仕組み

水収支とは、エネルギー収支のように、定義された水文境界内にとどまる水の量を考慮する、一種のバランスです。

表面が覆われている場合、土に浸透する可能性は低下し、漏れやすくなる。雨が止んだ後でも、土壌内の水や地下水は動き続ける。

関係式と成立条件

実験では、領域の境界を P=R+I+E+ΔS で定義します。ストレージ領域間の移動は内部での交換であるため、境界外への漏洩や複製とはみなされません。

モデルは、浸水範囲と時間枠を明確に定義する必要があります。集中貯留モデルは、実際の排水と降雨の分布を完全に再現しないため、洪水予測には使用されません。

仮想実験で読み取る変化

不透水面積が増えると土壌に染み込む隙間が減り、河川に行く水が増えます。雨が降ってもリザーバーから水が移動します。

均一な流域面積当たりの深さmmで計算する地表・土壌・地下水・河川の集中型貯蔵モデルです。土壌容量は70 mmであり、仮想移動係数を使用してください。 Rは流域外河川流出、Iはモデル外深部浸透、Eは蒸発酸、ΔSは4リザーバーの合計です。地表→土壌浸透は内部移動で別に記録します。実際の洪水・浸水は予測しません。

重要な関係式と記号

P = R + I + E + ΔS

式で使う記号と単位
記号意味単位
P, R, I, E降水・外部流出・深部浸透・蒸発散mm
ΔSすべての貯蔵庫の貯蔵量変化mm

例で確かめる

水収支の I と、地表から土壌への浸透はどう違う?

土壌・地下水も貯蔵所に含まれるので、内部浸透を外部流出で加えると二度計算します。 Rは河川出口流出、Iはモデルの下の境界を通過した水です。

よくある誤解

  • 土に浸透した水は、すぐに完全に排水区域から消えるわけではありません。

この概念を実験で確かめる

参考資料

BCcampus · Physical Geology(英語)