基于原位观测的水面与裸土蒸发的互补关系研究——以关中盆地为例

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1、分类号:P64110710-2015129069硕士学位论文基于原位观测的水面与裸土蒸发的互补关系研究—以关中盆地为例屈小娜导师姓名职称王文科教授申请学位级别工学硕士学科专业名称地下水科学与工程论文提交日期2018年5月3日论文答辩日期2018年6月7日学位授予单位长安大学ResearchonComplementaryRelationshipbetweenWaterSurfaceandUnsaturatedSoilEvaporationBasedonIn-situObservation—ACaseStudyinGuanzhongBasinAThesisSubmittedfort

2、heDegreeofMasterCandidate：QuXiaonaSupervisor：Prof.WangWenkeChang’anUniversity,Xi’an,China本论文得到了长安大学环境科学与工程学院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）”的支持，特致谢！摘要水面蒸发和土面蒸发不仅是地球水循环的重要组成部分，同时也是水文水资源评价的组成要素。对水面蒸发和土面蒸发进行精确的评价对于水资源评价与管理、生态与环境等具有重要的意义。但是由于气候因素的影响造成这二者的关系存在地区差异性，本文内容将对这二者之间在关中盆地的

3、关系进行研究。本论文采用不同规格蒸发器和微型蒸渗仪对水面蒸发和土壤蒸发进行观测，通过日尺度的实验观测基于互补原理对蒸发器水面蒸发和土面蒸发二者之间的关系进行了探究。通过分析在原位试验中获得的不同规格蒸发器的水面蒸发、微型蒸渗仪观测得到的土壤实际蒸发数据以及气象数据，得到了以下的结论：-1（1）试验期间的土壤蒸发量日均值为1.466mm·d。在没有降雨影响时土壤日蒸发-1量在1mm·d上下浮动，蒸发量偏差值最大为0.1mm，降雨后最大日蒸发量增加至-15mm·d。22当蒸发器的面积由2.89m增加至4.84m时，水面蒸发量为原来的91%；当蒸发器的水深由0.5m增加至2.5m后，

4、蒸发量仅为原来的75.5%。（2）选取试验中观测到的可能会影响土壤蒸发量的气象要素使用SPSS软件进行了土壤蒸发量与气象要素的相关性分析。分析结果表明：土壤含水率、空气相对湿度、净辐射等因子与土壤实际蒸发量存在较高的正相关关系；土壤温度、空气温度、风速与土壤实际蒸发量呈负相关关系。（3）利用主成分分析法对影响土壤蒸发的气象因子进行了分析，提取了两个主成分，两个主成分中所包含的对土壤蒸发影响较大的因子为土壤自身水分条件以及太阳辐射能量两类。说明在研究区土壤自身的含水量及太阳辐射是控制土壤蒸发的两个主要因素。同时还发现研究区土壤表层含水率（土壤表面以下15cm）与实测土壤蒸发量之间

5、存在指数关系，且相关系数大于0.5。（4）基于互补相关理论对试验中获取的土壤蒸发量与蒸发器蒸发量进行了分析，发现在研究区这二者之间存在非对称互补关系。利用最小二乘得到了每个蒸发器对应的互补比例系数b的最优值，当土壤实际蒸发量增加（减少）一个单位量蒸发器水面蒸发量也会相应的减少（增加）b个单位的蒸发量。在不同标准蒸发器的互补关系中，互补比例系数b随着蒸发器与周围环境的不均一I性从俄式3000的1.96减小至E601-B的1.66。不同蒸发面积蒸发器蒸发量与微型蒸渗仪实测的土壤蒸发量之间的互补比例系数b随蒸发器面积增加从1.15减小至1.06。不同水深蒸发器日蒸发量土壤实际蒸发量的

6、互补比例系数b在水深由0.5m增加至2.5m的过程中从1.77变为最终的1.16。（5）上述土壤蒸发与蒸发器蒸发之间的关系提供了一种计算土壤蒸发的新方式。利用气象数据对土壤蒸发进行了反算，在对比了计算结果的精确度及蒸发器试验可操作性的基础上建议在研究区使用ClassA蒸发器计算实际土壤蒸发量，互补比例系数b值为1.87。关键词：土壤蒸发，蒸发器水面蒸发，互补关系，主成分分析AbstractWatersurfaceevaporationandsoilevaporationarenotonlysignificantcomponentsoftheEarth'swatercycle,b

7、utalsoacomponentofhydrologicalwaterresourcesevaluation.Itisofgreatsignificanceforwaterresourceevaluationandmanagement,ecologyandenvironmenttoevaluatewatersurfaceevaporationandsoilevaporation.However,duetotheinfluenceofclimatefactors,therelationship