作物蒸发蒸腾量计算公式

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1、作物蒸发蒸腾量计算公式一、采用彭曼—蒙蒂斯(Penman—Monteith)法计算参考作物蒸发蒸腾量(ET0)1、彭曼—蒙蒂斯(Penman—Monteith)公式彭曼—蒙蒂斯(Penman—Monteith)公式是联合国粮农组织(FAO,1998)提出的最新修正彭曼公式,并已被广泛应用且已证实具有较高精度及可使用性。P-M公式对参考作物的蒸发蒸腾量定义如下:参考作物的蒸发蒸腾量为一种假想的参考作物冠层的蒸发蒸腾速率,假想作物的高度为0.12m,固定的叶面阻力为70s/m,反射率为0.23,非常类似于表面开阔、高度一致、生长旺盛、完全覆盖地面且不缺水的绿色草地蒸发蒸腾量。Penm

2、an——Monteith公式:(1)式中——参考作物蒸发蒸腾量,mm/d;——温度~饱和水汽压关系曲线在T处的切线斜率,kPa∙℃-1;(2)T——平均气温,℃ea——饱和水汽压,kpa;(3)Rn——净辐射,MJ/(m2·d);(4)Rns——净短波辐射,MJ/(m2·d);Rnl——净长波辐射,MJ/(m2·d);(5)n——实际日照时数,h;N——最大可能日照时数,h;(6)Ws——日照时数角,rad;(7)ψ——地理纬度,rad;δ——日倾角,rad;(8)J——日序数(元月1日为1,逐日累加);Ra——大气边缘太阳辐射,MJ/(m2·d);(9)dr——日地相对距离;(

3、10)(11)ed——实际水汽压,kpa;(12)RHmax——日最大相对湿度,%;Tmin——日最低气温;℃ea(Tmin)——Tmin时饱和水汽压,kpa,可将Tmin代入(3)式求得;ed(Tmin)——Tmin时实际水汽压,kpa;RHmin——日最小相对湿度,%;Tmax——日最高气温,℃ea(Tmax)——Tmax时饱和水汽压,kpa,可将Tmax代入(3)式求得;ed(Tmax)——Tmax时实际水汽压,kpa;若资料不符合(12)式要求或计算较长时段ET0,也可采用下式计算ed,即(13)RHmean——平均相对湿度,%;(14)在最低气温等于或十分接近露点温度时

4、,也可采用下式计算ed,即(15)Tks——最高绝对温度,K;Tkn——最低绝对温度,K;(16)(17)G——土壤热通量,MJ/(m2·d);对于逐日估算ET0,则第d日土壤热通量为(18)对于分月估算ET0,则第m月土壤热通量为:(19)Td、Td-1——分别为第d、d-1日气温,℃;Tm、Tm-1——分别为第m、m-1日气温,℃;γ——湿度表常数,kpa·℃-1;(20)P——气压,kpa;(21)Z——计算地点海拔高程,m;λ——潜热,MJ·kg-1;(35)u2——2m高处风速,m/s;(36)h——风标高度,m;uh——实际风速,m/s。2、实际作物需水计算,根据试验

5、测定的蒸发蒸腾量和计算的参考作物蒸发蒸腾量,分析确定作物系数(Kc)和土壤水分修正系数(Ks)后,可计算实际作物需水量。Kc——作物系数;Ks——土壤水分修正系数;ET0——参考作物腾发量;ETc——作物需水量;ETa——任意土壤水分条件下的作物腾发量。二、波文比-能量平衡法1926年Bowen从能量平衡方程出发,提出了计算水面蒸发的波文比-能量平衡模型。该方法的两大理论支柱是能量平衡原理和边界层扩散理论。假定植物和土壤是一个蒸发界面,水分子可以从此界面逸出而进入大气,那么,对于这个面的垂直方向上的能量收支平衡可用下式描述:(1)式中—太阳净辐射;—土壤热通量;—感热通量;—潜热

6、通量,—水汽化潜热,—植物蒸发蒸腾量。波文比定义为(2)综合式(1)和(2)可得:(3)式(3)即为用波文比-能量平衡法估算植物蒸发蒸腾量的公式,其关键在于波文比的确定。根据经验关系,感热通量、潜热通量可表示为:(4)(5)式中—空气密度;—空气定压比热;—感热交换系数;—潜热交换系数;—湿度计常数,约为0.66。根据雷诺相似原理,假定感热和潜热的交换系数相等,即=,合并式(2)、式(4)和式(5)可得:(6)式中ΔT—上下空气温度差(℃);Δe—上下饱和气压差。(7)利用波文比系统测得,,和后,就能够计算出该区域的潜热通量和相应的植物蒸发蒸腾量。波文比-能量平衡法素以物理概念明

7、确、计算方法简单而著称,且对大气层没有特别的要求和限制。该法只需要两个高度的要素观测值,不用求湍流交换系数,而且精度较高,可作为其他蒸发蒸腾量测定方法的准判别标准。但是,使用波文比系统观测的区域要具有开阔、均一的下垫面,且天气平稳少变,辐射和风速都没有过于剧烈的变化。该模型长期以来得到了较好的应用,但在下垫面极为潮湿或平流逆温条件下,计算结果偏低,精度下降。三、彭曼综合法公式Penman修正公式根据能量平衡原理、水汽扩散原理和空气导热定律等提出并经多次修正的,1979年联合国粮农

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