水平衡

水平衡shui pingheng

水文学基本理论之一。自然界的水在不断地运动着、变化着和循环着。根据物质不灭定律可知：对于任一地区、任一时段，收入的水量与支出的水量的差额必等于蓄水变化量，这就是水平衡。依此原理可以列出水平衡方程式，并在水文学中得到广泛应用。
❶全球水平衡方程式。全球范围内降水量、蒸发量的分布随纬度和时间而变化，但就全球多年平均而言，水量并无明显的增减，根据水平衡原理，以全球大陆作为研究对象，某一时段的水平衡方程，对全球陆地和海洋分别有：

P_陆-E_陆-R=±△S_陆

P_海-E_海+R=±△S_海

式中 P_陆、P_海陆地和海洋上的降水量；
E_陆、E_海陆地和海洋上的蒸发量；
R由陆地经地面和地下途径入海的径流量；
△S_陆、△S_海在研究时期内陆地和海洋蓄水的变化量。
在短时期内±△S_陆和±△S_海可正可负，多年平均则正负抵消，±△S_陆、±△S_海趋近于零。由此，陆地和海洋平衡区在多年平均情况下，水平衡方程可写成下列形式：

两式相加得：

即

该式表明，海洋和陆地上的蒸发量，等于降落到海洋和陆地上的降水量。
大陆内流区的多年平均水量平衡方程为：

内流区并不是没有径流产生，因为内流区径流不注入海洋，最终也消耗于蒸发。地球上水量平衡要素有关数值见表：

地球上水量平衡要素概值

由上表可知，海洋上多年平均蒸发量大于降水量，两者之差即为净输送到陆地上的水汽量。而陆地上则与此相反，蒸发量小于降水量，两者之差，即为注入海洋的径流量。全球总水量是平衡的，是一个常数。这种多年时期的平均趋势称为正常情况，因此，水文要素的多年平均值，一般称为正常值。

❷闭合流域水平衡方程式。闭合流域地面分水线和地下分水线重合，并与相邻流域不发生地面和地下水量交换。流域内降水产生的径流，最终都汇入河槽经河流出口流出。根据水平衡原理，可列出某一时段水平衡方程为：

P=R+E±△S

式中 P流域某一时段的降水量；
E流域某一时段的蒸发量(包括水面、土壤、植物蒸腾);
R流域某一时段产生的径流量（包括地面和地下）;
±△S研究时段内流域蓄水变化量。
对于多年平均而言，式中的±△S可以相互抵消，蓄水变化量趋于零，则

根据此方程，只要知道水平衡中其他两个要素，便可推求第三项，是水文学中的一个重要水平衡方程。如对上式两边除以多年平均降水量(P)得：

令

则

α₀+β₀＝1

式中α₀称为多年平均径流系数，β₀为多年平均蒸发系数，其和应为1。这两个系数在不同自然地理区内是不同的，在雨量丰沛的湿润地区径流系数(α₀)较大，可达0.5～0.8；蒸发系数(β₀)则相对较小。在干燥地区α₀较小，有时接近于零；而β₀较大，可能达到1。因此，这两个系数能综合反映一个地区内气候的干湿程度。

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