按照广义水资源的界定,冠层截流蒸发对于对维护植物正常生理和人类居住环境是有益的,因而是有效的。在2000年现状下垫面条件下,渭河流域1956~2000 年45 年系列各项土壤有效与无效蒸发评价结果见表6-12。表6-13渭河流域广义水资源评价结果单位:亿m3从表6-13 可以看出,渭河流域45 年系列年均广义水资源量为593.80 亿m3,占降水总量的79.7%;广义水资源当中,狭义的径流性水资源占18.5%,有效的蒸散发占81.5%。......
2023-10-26
广义水资源量是指流域水循环中,由当地降水形成的,对生态环境和人类社会具有效用的水量,主要包括两部分:一部分是地表和地下产水量,即径流性水资源,与现行水资源量评价中水资源量的概念一致,也可称为狭义水资源量;另一部分是天然和人工生态系统对降水的有效利用量,即雨水资源的有效利用量,包括直接利用和间接利用两种方式,直接利用是以截留蒸发的形式利用降水,如居工地的地表截留蒸发具有改善局地环境的作用;间接利用是降水转为土壤水,植被通过蒸腾实现对土壤水的就地利用。
与狭义水资源不同,广义水资源是在降水通量下定义的水资源量。水量平衡方程式为
式中:P 为降水量;R 为地表水资源量;En为陆地蒸发量;Ug为地下潜流量;Qc为开采净消耗量;ΔV 为地表、土壤和地下水蓄变量。
在多年平均情况下蓄变量ΔV 可忽略不计,陆地蒸发量(En)可划分为地表蒸散发量(Esu)和潜水蒸发量(Eg)。
根据水量平衡原理,地下水资源与地表水资源的不重复量为潜水蒸发量、地下潜流量及开采净消耗量之和,可表示为D,则上式可改写为
在降水通量下,R 和D 共同构成了狭义水资源,是对生态环境和人类社会具有效用的水量,属于广义水资源的范畴,因而广义水资源量的确定主要是界定地表蒸发量的有效水分和无效水分。
1.有效蒸发和无效蒸发
有效是自然资源的本质属性,是指对经济社会发展和生态环境保护具有普遍效用,具有能够被开发利用并进入经济社会系统或者由人工以及天然生态系统直接利用,促进区域经济发展和生态系统改善、提高人类生存质量的特性。地表蒸散发量是人工和天然生态系统直接和间接利用水资源的一种表现形式。因此,地表蒸散发量中的有效水分应为具有人工和天然生态系统的开发、利用价值,即对于人工和天然态系统具有有效性的水量。
地表蒸发量根据下垫面条件不同分为六大类:林地、草地、耕地、水域、居工地(包括城镇用地、农村居民点和其他建设用地)以及难利用土地蒸发。(www.chuimin.cn)
根据蒸发机理不同,地表蒸发共分五类(图4-2):第一类是冠层截留蒸发量,即被冠层截留后直接蒸发返回大气中的那一部分降水;第二类是植被的蒸腾蒸发,即植被通过吸收土壤水来满足自身生长需要的水分;第三类是地面截留蒸发量,即降水到地表但未入渗到土壤,直接蒸发返回大气的那一部分水分,主要是陆面填洼的水分;第四类是土壤水蒸发,即土壤中的水分通过土壤表面进入空气,水分来源包括两部分,一是土壤水存量的蒸发,二是地下水上行蒸发通量,主要上行驱动力是毛细管作用;第五类为水面蒸发,即降水降落到水面后返回大气中的那一部分水分。
图4-2 陆面地表蒸发的分层结构示意图
对于林地、草地和耕地来说,冠层蒸发可直接降低植物表面和体内的温度,对维护植物正常生理是有益的,因此冠层截留蒸发是有效的;植被蒸腾量直接参与了生物量的生成,是与植被生产密切联系的生理过程,是陆地生态系统营养链的最初缔造者,因此属于有效水量;植被棵间土壤截留蒸发对于改善局地气候起到积极的作用;植被棵间土壤蒸发对于调节土壤湿度状况、植被生长起到间接的调节作用,植被棵间蒸发量的有效和无效水量的界定与植被的郁闭度有关。
河渠、湖泊及水库坑塘等水域及沼泽地、滩涂属于湿地系统。近年来,人们越来越意识到湿地在提供生物多样性、风景和娱乐、渔业和野生动植物产品,以及在防洪、海岸及海岸线固定等价值,因此其蒸发属于有效水分。其中河渠、湖泊及水库坑塘的水面蒸发在狭义水资源量中统计。滩地蒸发一定程度上改善局地气候条件,同时具有缓解洪水径流的作用,属于有效水量。而永久性冰川雪地的蒸发对于经济社会和生态系统没有太大的作用,则认为是无效蒸发。
居工地是人类居住和活动的集散地,蒸发可以起到降温、湿润等直接的改善环境作用,这一部分蒸发也是有效的。
对于未利用土地包括沙地、戈壁、盐碱地、裸土地、裸岩石砾地以及其他未利用土地上的蒸发对水循环过程是必不可少的,但对局地的经济社会和生态系统发挥的作用甚微,因而认为是无效蒸发。
2.广义水资源量
从以上分析可以得出,广义水资源量为
式中:Ws为广义水资源量;R 为地表水资源量;D 为与地表水不重复的地下水资源量(以下简称不重复量),即降水入渗补给地下水量扣除地下水出流;Ei为冠层截留蒸发量;Et为植被蒸腾量;Es为植被棵间土壤有效蒸发量;Eo为植被棵间地表截留有效蒸发量;Ew为指水面蒸发量(包括滩涂、滩地、沼泽地等未包含在狭义水资源量中的水面蒸发量);Ec为居工地蒸发量。
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