渗透坡面林地地表径流运动的有效糙率研究

在流域水文学研究与应用领域中 ,坡面水流占有十分重要的地位 ,但如何获取坡面水流的有效糙率是至关重要的一步。本文针对林地地表径流运动的形成过程和运动特点 ,建立了林地渗透坡面地表径流运动基本方程 ,通过讨论土壤水分运动和地表径流运动参数 ,将土壤水分运动简化为一维Smith Parlange模型 ,地表径流简化为运动波模型 ,采用一步Lax Wendroff有限差分格式进行数值模拟 ,以最小离差平方和为目标函数 ,通过叠代计算获取林地地表径流的有效糙率。根据人工模拟降雨地表径流过程实测资料计算了油松林、刺槐林、蒙古栎林 3种林分的有效糙率 ,计算结果表明 ,2 2a生刺槐林地的最大 ,在 0 1 93 1～ 0 2 1 3 1之间 ;其次为 3 0a生蒙古栎林地 ,为 0 1 70 1 ;2 0a生油松林地为 0 1 42 3。从参数寻优的结果来看 ,m值在2 76～ 3 0 90之间 ,接近层流时的m =3。为检验模型和参数的可靠性 ,用计算获得的林地坡面径流过程线与实测径流过程线进行了比较 ,结果表明采用此模型和数值模拟方法可以很好地模拟渗透坡面林地地表径流运动。

基于Nash瞬时单位线法的渗透坡面汇流模拟

基于Nash瞬时单位线法,结合Horton土壤入渗经验模型,并考虑植被对降雨的截流作用,建立了渗透坡面汇流计算的数学模型。以矩形坡面为研究对象,基于其汇流时间-面积特性,结合等流时线法,推导建立了Nash瞬时单位线参数n、K的确定方法。其中,参数n的值为1.0,K的值与坡面汇流时间相等,相当于单一线性水库。应用本文建立的模型,对林地渗透坡面降雨径流进行计算,并与实测值进行比较。结果表明,计算值与实测值的变化趋势基本吻合,初步验证了本文方法的合理性。