水文学原理(七蒸发与散发)

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1、第七章蒸发与散发EvaporationandTranspiration主要内容蒸发现象及其控制条件1.水面蒸发2.土壤蒸发3.植物散发4.5.流域蒸散发§1蒸发现象及其控制条件1几个基本概念蒸发：水分子从物体表面向大气逸散的现象称为蒸发蒸发潜热：单位水量蒸发到空气中所需的能量称为蒸发潜热凝结潜热：单位水量从空气中凝结返回水面所释放的能量称为凝结潜热蒸发率：单位时间从单位面积蒸发面逸散到大气中的水分子数与从大气中返回到蒸发面的水分子数之差值称为蒸发率蒸发能力：供水充分条件下，单位时间从单位面积蒸发面

2、逸散到大气中的水分子数与从大气中返回到蒸发面的水分子数之差值称为蒸发能力§1蒸发现象及其控制条件2蒸发分类蒸发面类型：水面蒸发冰雪蒸发土壤蒸发植物散发流域蒸散发陆面蒸发§1蒸发现象及其控制条件3控制蒸发的条件供水条件——蒸发面上储存的水量多少能量条件——蒸发面上水分子获得能量的多少动力条件——蒸发面上空水汽输送的速度如何气象条件§2水面蒸发1水面蒸发的影响因素气象因素水体因素太阳辐射温度湿度气压风速水面大小及形状水深水质§2水面蒸发2确定水面蒸发量的理论方法a热量平衡法§2水面蒸发2确定水面蒸发量

3、的理论方法b空气动力学法饱和差§2水面蒸发2确定水面蒸发量的理论方法c混合法(彭曼法）水体吸收净辐射热量引起的蒸发风速和饱和差引起的蒸发§2水面蒸发2确定水面蒸发量的理论方法d水量平衡法如华东水利学院（现河海大学）综合国内大型蒸发池观测资料，得(e0-e200)—水面水汽饱和水汽压与200cm高处实际水汽压差。U200—水面以下200cm处的风速。3确定水面蒸发量的经验公式途径§2水面蒸发4器测法20cm口径蒸发器80cm口径套盆蒸发器E601蒸发器20m2和100m2的大型蒸发池蒸发器观测的数值

4、不能直接作为大水体的水面蒸发值，必须乘以一折算系数。折算系数与蒸发器类型、自然环境、季节变化等因素有关。实际工作中，应根据当地实测资料分析。§2水面蒸发4器测法蒸发器蒸发实验站§2水面蒸发§3土壤蒸发1土壤蒸发过程毛管断裂含水量(3)田间持水量(2)(1)E/Em第一阶段土含超过田间持水量第二阶段土含介于田间持水量与毛管断裂含水量之间第三阶段土含小于等于毛管断裂含水量§3土壤蒸发2土壤蒸发的实验验证土壤含水量大于田间持水量时土壤水分剖面的变化§3土壤蒸发2土壤蒸发的实验验证土壤含水量介于毛管断裂

5、含水量和田间持水量之间时土壤水分剖面的变化§3土壤蒸发2土壤蒸发的实验验证土壤含水量在吸湿量下限和毛管断裂含水量之间时土壤水分剖面的变化§3土壤蒸发4影响土壤蒸发的因素气象因素日照、温度、湿度、风速等土壤特性土壤孔隙性供水条件土壤含水量、地下水位轻重重轻土壤层次与孔隙形态地下水位的影响地下水埋深越大，蒸发率越小。确定土壤蒸发量的方法也有器测法、经验公式法、水量平衡法、热量平衡法等。5土壤蒸发量的确定1.器测法用以测定土壤蒸发量的仪器很多。常用的有苏联ГГИ-500型土壤蒸发器以及大型蒸渗仪。2.经

6、验公式法土壤蒸发经验公式的建立原理与水面蒸发相同，所以其公式的结构亦相似。E±=As(e0'-ea)（2-29）式中，E±为土壤蒸发量；As为反映气温、湿度、风等外界条件的质量交换系数；e0'为土壤表面水汽压，当表土饱和时e0'等于饱和水汽压）；ea为大气水汽压。§4植物散发1、散发现象植物从土壤中吸取水分，然后输送到茎和叶面，大部分水分从叶面和茎逸散到空气中，这就是散发现象。§4植物散发2植物散发规律临界土壤含水量§4植物散发3影响植物散发的因素温度、日照、土壤含水量、植物生理特性§5流域蒸散发

7、流域蒸散发：流域上不同蒸发面（水面、裸土、岩石、植被等）的蒸发和散发总称为流域蒸散发。（一般，流域内水面占的比重不大，所以土壤蒸发和植物散发是流域蒸散发决定性部分。）§5流域蒸散发1流域蒸散发的影响因素影响土壤蒸发和植物散发的因素即是影响流域总蒸发的因素。综合起来，影响因素包括：（1）气象条件（日照、温度、湿度、风速等）；（2）流域内土壤含水量；（3）流域内土壤、植被分布；（4）地形、地貌。§5流域蒸散发1.0(3)(2)(1)E/Emba(1)>a，E=Em（注:a<f)供水充分，

8、蒸散发量大而稳定。(2)b<<a，E=()Em（注:b<m)供水不充分，蒸散发量随的减小而减小。(3)<b，E=CEm，C=0.05~0.102流域蒸散发规律§5流域蒸散发3流域蒸散发的计算方法1.0E/EmWbWaW§5流域蒸散发4流域蒸散发能力的计算§5流域蒸散发5流域蒸散发的空间变化一般而言，随高程增加，流域蒸散发能力会有所减小§5流域蒸散发EU,WU,WUMEL,WL,WLMED,WD,WDM上层(Upperlayer)下层(Lowerlayer)深层(