关中盆地水面蒸发及其影响因素研究

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1、分类号：P64110710-2015129064硕士学位论文关中盆地水面蒸发及其影响因素研究聂雄导师姓名职称王文科教授申请学位级别硕士学科名称地下水科学与工程论文提交日期2018年5月10日论文答辩日2018年6月7日学位授予单位长安大学StudyonWaterSurfaceEvaporationandItsInfluencingFactorsinGuanzhongBasinAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：NieXiongSupervisor：Prof.WangWenkeCh

2、ang’anUniversity,Xi’an,China本论文得到了以下项目的支持：1.国家自然科学基金重点项目：“旱区地表——地下水系统界面动力学与水循环研究（41230314）”；2.“西北大型盆地关键水文地质参数研究（12120113104200）”。摘要关中盆地位于陕西省中部，降雨较少，蒸发强烈，水资源相对比较匮乏，但是随着人口的增长和经济的快速发展，在大量开发利用水资源时，出现大规模的水资源浪费现象，使得水资源供需矛盾日益尖锐，成为制约关中盆地可持续发展的瓶颈。在关中盆地地区，水面蒸发作为水资源量准确计算的重要一环，在蒸发过

3、程中对于水面蒸发机理、影响因素及精确计算的研究是亟需解决的一项工作。以关中盆地为研究区，通过原位观测试验，获取了不同面积、不同深度水体中的垂向温度分布及蒸发量数据，结合气象观测数据，探讨了不同水体（不同面积、不同深度）中的热量传输和蒸发通量特征，分析了气象因素对水面蒸发的影响程度；在此基础上研究了水体面积和深度与蒸发量之间的定量关系；对在世界范围内广泛应用的水面蒸发模型在研究区的适用性进行了分析与评价。主要研究成果及创新点如下：（1）温度数据表明：在小时尺度上，不同面积、不同深度均表现为水面上空最低气温出现在凌晨2时，最高气温出现在1

4、3时或14时；水体中最低水温出现在凌晨5时到7时，最高水温出现在15时到16时，与太阳辐射的日内变化一致，水面温度滞后于气温2小时左右，随着水体深度的增加，滞后时间越来越长；在月尺度上，最高温度出现在7月份或者8月份，最低气温出现在1月份，与太阳辐射的年内变化一致。（2）水体中的温度极差<水面处温度极差<水面上空温度极差，水面处的蒸发改变了其周围环境的温度。对于不同面积水体来说，水体面积越大，其改善水面上部温度的能力越大，但是水体面积对水体中温度变化的影响并不明显。对于不同深度水体来说，水体深度与水体中的一日内温度变化幅度成反比，但是

5、深度的变化对水面上空温度的影响不明显。要想改变水面上部温度，必须增加水域面积；要想改变水体内部温度，必须增加水体深度。（3）在关中盆地地区，水面蒸发量存在面积效应和深度效应。水面蒸发量与水体面积和深度成反比。当面积和深度到达一定程度后，水面蒸发量不再随着二者的增加而减少。蒸发量与蒸发面积关系式如下：??=2.647??−0.14??+2.48(A>0)i分析表明当蒸发器面积大于32m2时，水面蒸发强度不再随面积的增大而增大。蒸发量与水体深度关系式如下：0.00167??=390.9??ℎ−386.9(h≥0.5)分析表明在水深超过4米

6、后，水体蒸发量不随水深增加而增加。（4）通过通径分析研究了水面温度、气温、太阳辐射、相对湿度、风速对蒸发量的影响，发现在这5个因素影响程度由高到低为：水面温度>太阳辐射>风速>相对湿度>气温。水面温度与蒸发量的相关系数最高，为0.733，太阳辐射次之，为0.725；水面温度和太阳辐射的对蒸发量的直接通径系数分别为0.416和0.390，在所有系数之中位居前列；水面温度对R2的贡献为0.305，通径系数为0.1733；太阳辐射对R2的贡献为0.283，通径系数为0.1517，重要性仅次于水面温度，双因素水面温度和太阳辐射对R2的贡献为0

7、.1128。以上都说明在水面蒸发过程中，水面温度和太阳辐射对水面蒸发影响最为强烈。（5）在旬尺度上，通过水面蒸发模型的对比分析，认为质量输送法结构简单，需要测得参数也较少，同时具有最优的预测性能；改进了de-Bruin模型，修正过的模型具有优异的准确性和保真性；神经网络模型BP和GRNN模型也具有很好的表现。建议在关中盆地利用以上模型进行水面蒸发的计算。关键词：水面蒸发水温面积效应深度效应气象因素蒸发模型iiAbstractGuanzhongBasinislocatedinthecentralpartofShaanxiProvince

8、withlessrainfall,strongevaporationandrelativelyscarcewaterresources.However,withpopulationgrowthandrapideconom