水量平衡是水文現(xiàn)象和水文過程分析研究的基礎(chǔ)，也是水資源數(shù)量和質(zhì)量計算及評價的依據(jù)。通過水量平衡的研究，可以定量地揭示水循環(huán)過程與陸地自然生態(tài)系統(tǒng)之間相互聯(lián)系、相互制約的關(guān)系；揭示水循環(huán)過程對人類社會的深刻影響，以及人類活動對水循環(huán)過程的消極影響和積極控制的效果。水量平衡又是研究水循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)在結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制，分析系統(tǒng)內(nèi)蒸發(fā)、降水及徑流等各個環(huán)節(jié)相互之間的內(nèi)在聯(lián)系，揭示自然界水文過程基本規(guī)律的主要方法。通過水量平衡分析，能夠?qū)Ω鞣N生態(tài)系統(tǒng)和植被類型的水分循環(huán)規(guī)律做出合理評估，由于不同植被對水分的利用狀況不同，因此分析不同植被條件下水分循環(huán)的差異、水量平衡各影響因素之間的不同，對于進(jìn)行生態(tài)植被建設(shè)具有十分重要的參考價值和指導(dǎo)意義。

2 觀測系統(tǒng)設(shè)計
2.1 目標(biāo)
AZ-0401水量平衡觀測系統(tǒng)根據(jù)水量平衡方程，按照空間尺度，層次清晰地測量降雨量、植物蒸騰量、地面蒸發(fā)散量、地表徑流量、土壤蓄水量、地下蓄水量。為分析區(qū)域水量平衡，揭示各生態(tài)系統(tǒng)類型水文要素的時空規(guī)律，為研究不同植被變化及植物生長對水分分配的調(diào)節(jié)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
2.2 觀測內(nèi)容
AZ-0401水量平衡觀測系統(tǒng)主要觀測大氣降雨量、植物蒸騰量、地面蒸發(fā)散量、地表徑流量、土壤含水量、地下蓄水量。
森林生態(tài)系統(tǒng)水量平衡觀測請參見AZ-F0100森林生態(tài)系統(tǒng)水文過程觀測系統(tǒng)。

2.3 水量平衡場的建立與觀測
水量平衡場一般在研究區(qū)域選擇植被、地形、土壤、地質(zhì)、坡向、坡度有代表性的地區(qū)。水量平衡場地上部分的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸與一般的坡面徑流場相類似，其差別在于該場的四周筑有隔水墻。一般用混凝土或木質(zhì)構(gòu)件砌筑。如果土壤層下面的不透水層較淺，則其隔水墻也可以用緊實的軟粘土構(gòu)成，墻的厚度為20～25cm，寬度為50cm，長400cm，隔水斜墻直插入不透水層30cm，斜墻的地上部分，用土筑起高出地面20cm的土推，以防地表徑流進(jìn)入場內(nèi)。另外，在隔水墻外邊20cm處與墻平行挖一條截水溝，以降低土壤的滲透壓力。
2.3.1 降雨量觀測
在空曠地布設(shè)激光雨滴譜儀，自動觀測降雨總量、降雨強(qiáng)度、降雨等級、降雨速度、降雨粒徑大小及其分布譜圖。
2.3.2 植物蒸騰量觀測
采用徑階標(biāo)準(zhǔn)株法，調(diào)查觀測樣地內(nèi)植物的胸徑，按胸徑對其進(jìn)行分級（一般2～4cm為一個徑級），從各級植物中選取2～3株標(biāo)準(zhǔn)株進(jìn)行植物蒸騰量觀測。然后每株安裝植物液流測量單元，進(jìn)行人工或自動觀測。
2.3.3蒸發(fā)散量觀測
根據(jù)水量平衡場觀測資料，利用水量平衡公式求算得到。
2.3.4 地表徑流量觀測
在水量平衡場下部設(shè)置集水槽，在集水槽出水口，安裝地表徑流測量系統(tǒng)的平緩導(dǎo)流槽進(jìn)行引流，承接全部水量平衡場出水。應(yīng)用自記翻斗流量記和水蝕采樣器觀測地表徑流量。
2.3.5 土壤含水量觀測
土壤含水量觀測樣地設(shè)置應(yīng)根據(jù)典型植被所在地形和土壤物理性質(zhì)空間差異來確定。對于典型植被來說，分別設(shè)置一個大小為10m×10m的觀測樣地，在每個觀測樣地內(nèi)設(shè)置3個觀測點，觀測點位置宜沿觀測樣地對角線均勻分布。
觀測深度根據(jù)土壤層大土層深度確定，一般為1.0m左右。埋設(shè)1m長TDR土壤水分觀測管，把時域反射儀的探頭放入觀測管內(nèi)，分別測量0～10cm、10～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm土壤含水量。
2.3.6 壤中流量觀測
有坡面水量平衡場壤中流觀測設(shè)備的，從地表徑流集水槽下端混凝土澆筑的擋墻留有的水孔，用導(dǎo)管將地下徑流引入量水器，進(jìn)行地下蓄水量觀測。2.4 觀測系統(tǒng)組成
AZ-F0401水量平衡觀測系統(tǒng)由激光雨滴儀、植物液流測量單元、土壤水分測量單元、地表徑流觀測單元共同組成。
3 數(shù)據(jù)處理

P+Ir=R+ET+Sw+D

式中： P ——降水量，mm；
Ir ——灌溉量或其他區(qū)域外調(diào)水量，mm；
R —&