GIS学习笔记（六）

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作业三
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SWAT支持两种常用地表净雨计算方法 - SCS和GA，
数据:
5米分辨率DEM数据 - oddem05
5米分辨率土地利用图 - landuse
(1 - fallow w/ crop residue cover; 2 - grassland; 3 - brush-weed-grass mixture; 4 - woods)
 The hydrologic condition is good in tripical area, i.e. Laos
土壤参数数据如下：
本地区土壤类型、水分常数及空间分布特征比较均一
土壤具有中等的下渗速率，属于Hydrologic Soil Group的B级别
土壤厚度40cm
土壤比重2.65
土壤容重1.2
凋萎系数 8%     (重量百分数)
田间持水量25%    (重量百分数)
饱和持水量45.83% (重量百分数)

假设一直下列条件：
某日大暴雨的降雨量: 10cm
本地区降雨前的土壤含水量(重量百分数)约为20%

要求：
以SCS方法为例，计算OUDOM地区的净雨量。
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作业四 （选做）
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根据作业二的小流域参数、作业三的地表净雨量，可以计算出每个小流域出水口的峰值流量qpeak。峰值流量qpeak连同净雨量Q作为土壤侵蚀模型MUSLE的主要因子决定了小流域的泥沙输出量。
数据：
使用作业一到三联系数据。
提示：
其他参数参照PPT部分或者课程网站SWAT模型文献。
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补充知识 - 土壤水分含量的表示方法
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一、土壤绝对含水量

1、重量百分数：土壤水分的重量占烘干土重量的百分率。

2、体积百分数：土壤容积含水量%=土壤重量含水量*容重
意义：可反映土壤孔隙的充水程度，可计算土壤的固、液、气相的三相比。
如土壤含水量（重量）20%，土壤容重为1.2，土壤比重2.65。则：
土壤容积含水量为20%*1.2=24.0%
土壤总孔隙度=1-1.2/2.65=55%
空气所占体积为55%-24%=31%
固相体积为100-55%=45%。

若土壤容重为1.32g/cm3，比重2.65，田间持水量为25%，萎蔫系数为10%，试计算土壤总孔隙度及各分级孔隙度。
总孔隙度%＝（1-容重/比重）＝（1-1.32/2.65）×100%＝50.2%
毛管孔隙度%＝（田间持水量-萎蔫系数）＝1.32（25%-10%）＝20%
无效孔隙度%＝容重×萎蔫系数＝1.32×10%＝13.2%
通气孔隙度%＝总孔隙度-毛管孔隙度-无效孔隙度＝50.2%-20%-13.2%＝17%

3、土壤蓄水量（立方米/亩）= 每亩面积（平方米）* 土层深度* 土壤容重 * 土壤重量含水量
如土壤田间持水量为25%（重量），容重1.1。测得土壤自然含水量为10%，现将没亩1米深的土层内含水量提高到田间持水量水平，问应灌多少水（立方米/亩）
应灌水量（立方米/亩）=666.6*1*1.1*（25%—10%）= 110立方米/亩

4、水层厚度：单位面积上一定土层厚度内含有的水层厚度，可与雨量相比。
水层厚度(cm) = 土层厚度（cm）* 土壤容重（g/cm3）* 重量百分数%

5、水体积：水层厚度乘以面积。

二、土壤相对含量
土壤水分含量占饱和含水量的百分比或占田间持水量的百分比。

三、水分常数
土壤含水量根据受土壤各种力的作用达到某种程度的水量，对于同一土壤来说，此时的含水量基本不变，称为土壤水分常数，又叫水分特征值。

1、吸湿系数（最大吸湿水量）
在相对湿度接近饱和空气时，土壤吸收水汽分子的最大量与烘干土重的百分率。
吸湿水平均1.5g/cm3，带有固体性质，不能移动，无溶解能力，只有在100℃-150℃ 的温度下进行长时间烘烤，才能使吸湿水与土粒分开，扩散逸出。

2、凋萎系数
当植物产生永久凋萎时的土壤含水量。此时土壤水主要是全部的吸湿水和部分膜状水。
经验公式凋萎系数=吸湿系数*（1.34～1.5）

3、田间持水量
当土壤被充分饱和后，多余的重力水已经渗漏，渗透水流已降至很低甚至停止时土壤所持的含水量。
此时水分类型包括吸湿水、膜状水和全部毛管悬着水。对某一土壤来说，田间持水量近似一个常数。
田间持水量=吸湿系数*2.5

4、全容水量
土壤完全为水所饱和时的含水量，此时土壤水包括吸湿水、膜状水、毛管水和重力水。
水分基本充满了土壤孔隙，在自然条件下，水稻土、沼泽土或降雨、灌溉量较大时可达到全容水量。

4、有效水含量
土壤中的水分，并不是全部能被植物的根系吸收利用。土壤水的有效性是指土壤水被植物吸收利用的状况。
能被植物利用的有效水的数量比较复杂，受土壤质地、结构、土壤层位及有机质含量的影响较大。
一般情况下：
           最大有效含水量（%）=  田间含水量% - 凋萎系数%
           有效水分含量（%）  =  自然含水量% - 凋萎系数%
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附：D被运走的 E被剥蚀的 D/E土壤侵蚀搬移比（SLT）