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城市水循环与水量平衡

降水被分配为径流、渗透、蒸发和储量变化。城市不透水的表面改变了水流的路径和随时间的变化。

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意义与机制

水预算是一种平衡,类似于能量平衡,它考虑的是在一个明确的导水边界内保持的水量。

如果表面被覆盖,其渗透到土壤的机会减少,并且泄漏的速度可能会增加。即使雨停了,土壤和地下水中的水仍然会继续移动。

关系与条件

实验将域的边界与 P=R+I+E+ΔS 对齐。 存储区域之间的移动是内部交换,因此不被视为超出边界的泄漏或重复。

该模型必须明确定义洪水区域和时间范围。 集中存储模型不能完全还原实际的排水和降雨分布,因此不能用于洪水预测。

观察实验中需要注意的事物

随着不透水面积的增加,土壤中水渗透的空间减少,同时流入河流的水量增加。即使雨停了,水仍然从水库中流出。

这是一个基于统一水域面积的,对地表、土壤、地下水和河流的集中存储模型,单位为深度(mm)。土壤体积为 70 mm,并使用虚拟位移系数。R 代表超出水域的河流流量,I 代表超出模型的深层渗透,E 代表蒸发和 transpiration,ΔS 代表这四个水域的总和。地表 → 土壤的渗透,分别记录为内部流动。我们不预测实际的洪水或洪涝。

关键关系与符号

P = R + I + E + ΔS

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
P, R, I, E降雨、径流、深层渗透,以及蒸发和透渗。mm
ΔS所有水库中储存量的变化mm

工作实例

水的平衡中的“I”与表面 → 土壤渗透之间的区别是什么?

由于土壤和地下水也包含在储存中,如果将内部渗透增加到外部流出,则会被计算两次。R 代表流出口的流量,I 代表穿过模型边界下的水。

常见误解

  • 流入土壤的水,不会立即完全消失于排水区域。

通过实验探索这个概念

参考文献

BCcampus · 物理地质 (英文)