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水文学原理Principles of Hydrology 第四章 植物截留与填洼 重 点： 植物截留的过程和影响因素； 填洼的过程和影响因素； 难 点： 植物截留量的计算； 4.1 植物截留 一、植物截留 植物截留（plant intercention）指降水落到地面以前，被树木枝叶，作物茎叶拦截并滞留的部分。植物单位投影面积上的截留量记为Ⅰ ,简称截留量。 降雨初期，雨滴落在植物枝叶上，几乎完全被叶面截留，呈小水滴或薄膜状。 在没有满足最大截留量之前，植物下的地面仅能获得少量降水。这是因为降雨之初，少部分雨水会穿过树冠，与植物枝叶发生冲击后被分裂，有利于降落过程中被蒸发，结果落至地面的雨水十分稀少。植物枝叶截留的水量，随着降雨持续而增加，直到水量的重力超过植物枝叶表面对水分的吸附力、承托力和水分表面张力时，超重水量才向下跌落至地面，落下的水滴往往大于雨滴。 降雨过程中，首先在枝叶表面聚积起离散的水珠，继而水珠相互并连成为铺盖在枝叶上的水层，水层不断增厚，终因水层的重力超过枝叶与水的附着力，一部分穿过枝叶间隙落入地面，成为穿过林冠的降雨，另一部分沿枝干流达地面，只有存留在枝叶上的部分才成为植物截留。 植物截留量可视为两部分组成。其一，降水过程中从枝叶表面蒸发的水量；其二，降水终止时枝叶上存留的水量，这部分最终也消耗于蒸发。在水文循环过程中，截留起着增加蒸发、减少达到地面的降水、从而也减少地面径流的作用。对径流形成而言，截留是一种损失。 截留过程延续整个降雨期间，当植物截留达到最大截留量后，原先积蓄于枝叶上的水分不断被新的雨水所替代，截留的水量处于动态平衡。截留过程有如下特点： （1）降雨初期，雨水全部截留于枝叶表面，截留量与降雨强度i无关。 （2）对给定的降雨强度，有一个与之对应的最大截留量In。 （3）随着降雨强度的增加， In也增大，最后趋于一个常数Im，为植物的截留容量。 二、影响植物截留的因素 ①植物特性，包括植物的种类、树龄、生长季节等。一般阔叶树截留量较针叶树大，稠密的庄稼和茂盛的草丛截留量也很可观。 ②气象特点，包括降雨特性、风速大小和雨间天气情况等,一般说,间断性长历时低强度降雨的截留量较急骤的短历时降雨的截留量要大。中国凯江径流实验站测得的截留量与树种和雨量的关系见图。就一个地区言，植物截留量还取决于森林郁闭度（森林覆盖面积与该地区总面积之比值），郁闭度大则截留量也大。 植物截留的水量，对一次洪水过程，特别是对大洪水，影响并不显著，但对年降水量而言，却占很大部分。据实验观测知，森林及茂密的植被，一年中截留的水量可达年降水量的25﹪～30﹪。这些截留的水量最终消耗于蒸发。 三、截留量测定 　 主要通过在树冠、树干、树下和林间旷地分别设置雨量计，观测对比确定。单棵树对一次降雨的最大截留量也可用公式I＝S+KEt进行估算。 式中 I为一次降雨总截留量，以树冠在地面投影的单位面积上截留水量的深度（毫米）表示；S 为该树在地面投影的单位面积上最大可能持留的水量（毫米）；E 为降雨过程中的蒸发强度(毫米/小时);t为降雨历时(小时)；K为枝叶总面积与树冠在地面投影面积之比值。这些量均可通过观测和实验测得。 将该式用于某地区时，尚需乘以该地区的森林郁闭度。植物对雪等其他形态降水的截留量也可用类似方法估算。发育良好的林冠的年截留量可达年降雨量的10～20％。 森林郁闭度： 指森林中乔木树冠遮蔽地面的程度，它是反映林分密度的指标。它是以林地树冠垂直投影面积与林地面积之比，以十分数表示，完全覆盖地面为1。 中科院地理所，陕北黄龙县林区获得的S经验公式： S=KP-n 长江流域规划办公室在四川凯江流域获得的经验公式： 上述各计算公式及参数的地区性很强，仅供参考。 由于植物截留量对一次降雨径流过程的影响量很小，实用中常将其忽略或合并于降雨径流的其他损失中。 填洼是降雨或融水产生的充填、滞蓄于地面坑洼的现象。为径流形成过程中重要的损失项。 充填坑洼的水量称填洼量。其最终耗于下渗、蒸发和地下水的补给。流域上存在很多自然或人工的、大小不等、深浅不一的坑洼，有的独立封闭，有的大小重叠贯通。在径流形成过程中，超渗雨（包括融水）和壤中流沿坡面注入凹坑，从而产生填洼现象。当坑洼蓄满或坑洼水外溢时填洼结束，随之出现坡面漫流现象。不能注入河槽的填洼水耗称死填洼，注入河槽部分的称流动填洼。 二、影响因素 1.坑洼体积及地貌条件； 2.土壤入渗状况； 3.降水量、降水强度和降水历时等降水特性。 三、分析研究