(4)水文学第四节 蒸发(5~6)

第五节蒸（散）发（Evaporationandtranspiration)一、概述1、蒸发的表示方法2、蒸发的分类二、水面蒸发三、土壤蒸发四、植物散发五、流域总蒸发一、概述蒸发与散发是水文循环过程中自降水到达地面后由液态（或固态）化为水汽返回大气的一个阶段。它是指水分子从物体表面即蒸发面,向大气逸散的现象。（一）蒸发的表示方法1、蒸发量在一定时段内水分经蒸发而散布于大气中的水量以mm计2、蒸发（能）力--最大可能蒸发量蒸发力是在下垫面足够湿润条件下，保持水分充分供应时的蒸发量，又称为最大可能蒸发量(mm)3、蒸发速度单位时间内的蒸发量，表示蒸发强度(mm/d)（二）蒸发的分类1、按蒸发面的性质水面蒸发土壤蒸发植物散发2、按蒸发面的供水条件饱和面蒸发---水面蒸发、土壤蒸发？非饱和面蒸发---土壤蒸发、植物蒸发二水面蒸发1水面的蒸发物理机制2影响水面蒸发的影响因素3水面蒸发的确定方法4水面蒸发在空间上和时间上分布的特点1水面蒸发的物理机制•水面蒸发---最简单的蒸发方式---饱和蒸发面•一个水平的自由水面，进入水体的热能增加了是水分子的动能，使一些水分子所获得的动能大于水分子之间的内聚力时，就能突破水面而跃入空中。•那些动能足够大的水分子，逸出水面---蒸发•一些水分子从空中返回水面，称为--凝结•从水面跃出与返回水面的水分子数量之差，就是实际观测到的蒸发量mm或蒸发率(mm/d、mm/月、mm/a)（取决于三个条件：蒸发面上储存的水分多少——供水条件；蒸发面上水分子获取的能量多少——能量条件；蒸发面上水汽输送的速度——动力条件。几个概念（1）蒸发潜热（L)：单位水量从液态变为气态所吸收的热量，或汽化潜热，可用下式表示：L=2491-2.177Ts(J/g)Ts---为水面温度（℃）（2）饱和水汽压（es）空气总的水汽含量达到饱和时，相应的水汽压)(1061023545.7Paesstts2影响因素气象因素太阳辐射温度湿度风气压降水自然地理因素水质水深水面情况面积思考题：1、水温对蒸发量的影响中，是气温影响大还是水温影响大？2、为什么降水对蒸发有影响？3水面蒸发的确定方法（1）理论方法（2）经验公式法（3）实验观测法（1）理论方法•水汽输送法--Dalton定律（经验公式）修正式•热量平衡法•Penman(彭曼)法（经验公式）•水量平衡法)(eeAEs))((eeubaEs)1(LHHREsan)1()()(22LeeLBHHREssanSOOPIEg热量平衡法--热量平衡法是基于能量守恒定律和蒸发需要消耗热量的概念而建立起来的•Rn=Rsi-Rr-Rb为净辐射(J/min)•Ha=Hai--Ha0入出流热量差(J/min)•Hs为水体储热变量(J/min)•β=H/He--波温系数HaiHa0HeHRsiRrRbHssaaiebrsiHHHHHRRR0•为波温系数•P表面大气压强，单位同e，•Ts水面温度•T近表面气温•es表面水温下的饱和水汽压•eT温情况下的空气水汽压eeTTPss4101.6Penman法--Penman公式中很多是在结合上两种方法的推导而得到•彭曼公式气温--饱和水汽压关系曲线梯度B函数彭曼经验公式)1()()(22LeeLBHHREssan220TTeesss212221)]/[ln()622.0(zzuPCKKBmw)(1anERE（2）经验公式法•道尔顿公式K--为常数f(u)--风速函数es--水面温度下的饱和水汽压e--水面上某一高度的实际水汽压))((eeuKfEs))((eeubaEs水汽输送法--道尔顿公式（3）实验观测法--填入式、地面式、漂浮式•利用蒸发器或蒸发池：直接量出蒸发量–是当前最简单和实用的方法WPE0器池EEK蒸发器与大型蒸发池，折算系数K，K小于1蒸发器E601型蒸发器水面蒸发在时间和空间上的分布•时间上–水面蒸发在一年内的变化主要受气温、湿度和风力的影响。冬季气温最低，水面蒸发量小。七、八月份气温最高，蒸发量最大。–在一日内的蒸发强度，主要随气温的变化而不同。中午气温最高，蒸发强度最大，从午夜到凌晨气温最低，蒸发强度最小。空间上由于蒸发量的大小与太阳辐射的强弱密切相关，所以在赤道附近，太阳辐射最强，蒸发强度最大，年蒸发量约达1100mm，两极地区，太阳辐射最弱，蒸发量最小，年蒸发量仅102mm左右三土壤蒸发1、土壤蒸发过程2、土壤蒸发的确定方法3、土壤蒸发的影响因素1、土壤的蒸发过程---（三个条件）•关键词：土壤饱和含水量--田间持水量--凋萎系数•第一阶段（常率蒸发阶段）受气象条件影响蒸发量大而稳定•第二阶段（减率蒸发阶段）气象因素、土壤含水量蒸发量随土壤含水量减少而减少•第三阶段（缓率蒸发阶段）气象和土壤含水量对蒸发量的影响很小蒸发量小而稳定---满足一定条件下的过程？2土壤蒸发的影响因素土壤蒸发取决于两个条件：土壤蒸发能力土壤供水条件（1）气候因素（2）土壤含水量的影响（3）土壤孔隙性质（岩性）（4）地下水位埋深（讨论）（5）温度梯度土壤的蒸发能力Em---某种土壤在充分供水条件下的蒸发量蒸发比=蒸发量/蒸发能力(E/Em)主要是受气象因素影响*如温度（主要影响）*湿度*风速3土壤蒸发的确定水量平衡法经验公式法器测方法（1）水量平衡法（2）经验公式法(3)器测法E=0.02(G1-G2)-(R+q)+P)('asseeAE土As--质量交换系数（气温、湿度、风等）e’s--土壤表面水汽压ea--大气水汽压地中渗透仪、土壤蒸发器四植物散发1、散发过程（1）散发过程（2）影响因素气象因素：温度和日照土壤含水量植物生理条件2、植物散发的估算（1）气孔控制型（2）观测法---根据植物散发过程，你能否设计一种观测方法？五区域总蒸发1区域总蒸发的构成水面蒸发陆面蒸发=土壤蒸发+植物散发2区域总蒸发的估算（1）水量平衡法列出任一区域选定时段内的水量平衡方程式观测或求出方程式中其他各项推算区域总蒸发量（2）经验公式法（彭曼经验公式）经验公式法•史拉别尔：•奥里杰科普：00ETxthETET)1(xLRexETET---年总蒸发量x---年降水量ET0---蒸发能力，ET0=R/LR---太阳辐射平衡值L---蒸发潜热th---双曲正切函数六我国总蒸发的地理分布1、我国北方雨量少，温度低，平均年总蒸发量一般在50~500mm之间–南方雨量多，温度高，平均年总蒸发量一般在400~900mm之间。（部分地区，如台湾有高达1000mm的）2、受地形影响，不同地区即使年降水量接近相同，而蒸发量都可能不同。在山区，降水不易滞留，迅速形成径流，减少蒸发的机会。而平原地区则相反。3、与地质和土壤因素有关。讨论与思考:1、为什么说有时候土壤也是饱和蒸发面？2、流域总蒸发的规律和土壤蒸发的规律相似，其区别在？3、蒸发量在什么情况下等于蒸发能力？4、影响蒸发的因素有哪些？