ch2水循环的基本环节

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1、水文学基础第2章水循环的基本环节1.蒸发2.水汽扩散与输送3.降水HydrologicScience4.下渗5.径流§1蒸发一、蒸发的含义蒸发：是指水由液态转化为气态，逸入大气的相变过程。在蒸发过程中，由于水汽分子的不规则运动，会使一部分逸出去的水分子又回到水或冰面。从水或冰面飞出的水汽分子通量与回到水或冰面的水汽分子通量的差值称为蒸发量。在自然界中，蒸发是海洋和陆地上的水分进入大气的唯一途径。所以，蒸发是大气现象之一，也是地球水文循环的重要环节之一。§1蒸发由于蒸发需要一定的热量，因而蒸发不仅是水分的交换过程，亦是热量的交换过程，是水和热量的综合反映。二、蒸发的物理机制不同类型的蒸发，其蒸发

2、机制不同。根据蒸发面的不同，可将蒸发分类：蒸发陆面蒸发水面蒸发土壤蒸发植物散发（蒸腾）蒸腾：是指在植物生长期，水分从植物叶面和枝干逸入大气的过程。§1蒸发1、水面蒸发在自然条件下，影响水面蒸发速度的因素主要有：水源、热源、饱和差、风速、湍流扩散强度等。水质也有一定的影响：含杂质的水蒸发减慢减少，如海洋比淡水的蒸发少2～3％。2、土壤蒸发指发生在土壤孔隙中的水的蒸发现象。土壤蒸发与水面蒸发相比较，不仅蒸发面的性质不同，更重要的是供水条件的差异。土壤水在蒸发过程中，除了要克服水分子之间的内聚力，还要克服土壤颗粒对水分子的吸附力。§1蒸发从本质上说，土壤蒸发是土壤失去水分的干化过程，随着蒸发过程的持

3、续进行，土壤中的含水量会逐渐减少，因而其供水条件越来越差，土壤的实际蒸发量亦随之降低。根据土壤供水条件的差别以及蒸发率的变化，可将土壤蒸发划分为三个阶段：定常蒸发率阶段。在充分供水条件下，水通过毛管作用，源源不断地输送到土壤表层并蒸发掉。此时蒸发快速进行，蒸发率相对稳定，其蒸发量等于或近似于相同气象条件下的水面蒸发，在此阶段，土壤蒸发主要受气象条件的影响。§1蒸发土壤含水率土壤蒸发/土壤蒸发能力蒸发率下降阶段。由于蒸发不断耗水，土壤中的水逐渐减少，当降到临界值－田间持水量以后，土壤的供水能力，不能满足蒸发需要，蒸发率将随着土壤含水量的减少而减小，于是土壤蒸发进入蒸发率明显下降阶段。此时，由于供

4、水不足，毛管水上升能力达不到土壤表层。土壤水主要以薄膜水的形式，由水膜厚的地方向水膜薄的地方运动，蒸发量的大小主要决定于土壤含水量，气象因素则退居次要地位。田间持水量是田间土壤的最大的持水能力，也就是土壤所能稳定保持的最高土壤含水量。§1蒸发蒸发率微弱阶段。当土壤含水量逐步降低到毛管断裂含水量－植物无法从土壤中吸收水分而开始凋萎枯死时的土壤含水量，称为凋萎系数。土壤蒸发进入蒸发率微弱阶段。土壤水由底层向土面的薄膜运动亦基本停止，土壤液体水供应中断，只能依靠下层水汽化向外扩散，汽化扩散速度主要与上下层水汽压梯度及水汽所通过的路径长短和弯曲程度有关，并随汽化层的不断向下延伸，蒸发愈来愈弱。§1蒸发

5、田间持水量：指在含水量饱和的土壤中，允许水分充分下渗，并防止其水分蒸发，经过一定时间，土壤剖面所能维持的较稳定的土壤水含量。凋萎系数：植物开始发生永久凋萎时的土壤含水率。§1蒸发影响土壤蒸发的因素土壤蒸发过程要比水面蒸发复杂，除受到气象因素（如气温、水面温度、饱和差及风速）影响以外，还受到土壤特性的影响，包括土壤的孔隙性、与地下水位的关系、土壤温度梯度等。土壤的孔隙性土壤孔隙性指孔隙的形状、大小和数量。直径为0.1～0.001mm的孔隙毛管现象最明显，土壤蒸发也最大。直径>8mm的孔隙不存在毛管现象，直径<0.001mm的孔隙只存在结合水，没有毛管现象，因此，蒸发都很小。§1蒸发土壤孔隙性通过

6、影响土壤水分存在形态和连续性来影响土壤蒸发，而土壤孔隙性与土壤的质地、结构和层次均有关系。如砂粒土和团聚性强的粘土的蒸发比砂土、重壤土和团聚性差的粘土小；黄土型粘壤土毛管孔隙发达，蒸发大。地下水位随着地下水埋深的增加，土壤蒸发呈递减趋势。因为地下水位浅，地下水面以上的土层全部处于上升毛管带内，有利于水分向土层表面运行，土壤蒸发就大。§1蒸发土壤温度梯度土壤温度梯度决定土壤水分运行方向。温度高的区域水汽压大，表面张力小；反之温度低，水汽压小，表面张力大。汽态水总是从水汽压大的地方向水汽压小的地方运行，液态水总是从表面张力小的地方向表面张力大的地方运行。因此土壤水分将由温度高的地方向温度低的地方运

7、行。3、植物散发植物从土壤中吸取水分，输送到茎和叶面，大部分水分从叶面和茎散逸到空气中，这就是散发现象。所以，散发（蒸腾）是蒸发面为植物叶面和茎的一种蒸发。§1蒸发植物散发过程：植物的根系从土壤中吸收水后，经根、茎、叶柄和叶脉输送到叶面，并为叶肉细胞所吸收，其中除小部分留在植物体内外，90％以上的水分在叶片的气腔中汽化而向大气散逸。§1蒸发蒸腾不仅是一个物理过程，也是植物的一种生理过程，比水面蒸发