水文学原理(七蒸发与散发).ppt
第七章第七章 蒸发与散发蒸发与散发Evaporation and Transpiration主主 要要 内内 容容蒸发现象及其控制条件蒸发现象及其控制条件蒸发现象及其控制条件蒸发现象及其控制条件1.水面蒸发水面蒸发水面蒸发水面蒸发2.土壤蒸发土壤蒸发土壤蒸发土壤蒸发3.植物散发植物散发植物散发植物散发4.5.流域蒸散发流域蒸散发流域蒸散发流域蒸散发1 蒸发现象及其控制条件蒸发现象及其控制条件1 1 几个基本概念几个基本概念几个基本概念几个基本概念蒸蒸 发：发：水分子从物体表面向大气逸散的现象称为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：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：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：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：蒸发能力：供水充分条件下，单位时间从单位面积蒸发面逸散到大气中的供水充分条件下，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能力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蒸发现象及其控制条件2 2 蒸发分类蒸发分类蒸发分类蒸发分类蒸发面类型：蒸发面类型：蒸发面类型：蒸发面类型：水面蒸发水面蒸发水面蒸发水面蒸发冰雪蒸发冰雪蒸发冰雪蒸发冰雪蒸发土壤蒸发土壤蒸发土壤蒸发土壤蒸发植物散发植物散发植物散发植物散发流域蒸散发流域蒸散发流域蒸散发流域蒸散发陆面蒸发陆面蒸发陆面蒸发陆面蒸发1 蒸发现象及其控制条件蒸发现象及其控制条件3 3 控制蒸发的条件控制蒸发的条件控制蒸发的条件控制蒸发的条件供水条件供水条件 蒸发面上储存的水量多少蒸发面上储存的水量多少能量条件能量条件 蒸发面上水分子获得能量的多少蒸发面上水分子获得能量的多少动力条件动力条件 蒸发面上空水汽输送的速度如何蒸发面上空水汽输送的速度如何气象条件气象条件气象条件气象条件2 水面蒸发水面蒸发1 1 水面蒸发的影响因素水面蒸发的影响因素水面蒸发的影响因素水面蒸发的影响因素气象因素气象因素气象因素气象因素水体因素水体因素水体因素水体因素太阳辐射太阳辐射太阳辐射太阳辐射温度温度温度温度湿度湿度湿度湿度气压气压气压气压风速风速风速风速水面大小及形状水面大小及形状水面大小及形状水面大小及形状水深水深水深水深水质水质水质水质2 水面蒸发水面蒸发2 2 确定水面蒸发量的理论方法确定水面蒸发量的理论方法确定水面蒸发量的理论方法确定水面蒸发量的理论方法a a 热量平衡法热量平衡法热量平衡法热量平衡法2 水面蒸发水面蒸发2 2 确定水面蒸发量的理论方法确定水面蒸发量的理论方法确定水面蒸发量的理论方法确定水面蒸发量的理论方法b b 空气动力学法空气动力学法空气动力学法空气动力学法饱和差饱和差饱和差饱和差2 水面蒸发水面蒸发2 2 确定水面蒸发量的理论方法确定水面蒸发量的理论方法确定水面蒸发量的理论方法确定水面蒸发量的理论方法c c 混合法混合法混合法混合法(彭曼法）彭曼法）彭曼法）彭曼法）水体吸收净辐水体吸收净辐水体吸收净辐水体吸收净辐射热量引起的射热量引起的射热量引起的射热量引起的蒸发蒸发蒸发蒸发风速和饱和差风速和饱和差风速和饱和差风速和饱和差引起的蒸发引起的蒸发引起的蒸发引起的蒸发2 水面蒸发水面蒸发2 2 确定水面蒸发量的理论方法确定水面蒸发量的理论方法确定水面蒸发量的理论方法确定水面蒸发量的理论方法d d 水量平衡法水量平衡法水量平衡法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 3 确定水面蒸发量的经验公式途径确定水面蒸发量的经验公式途径确定水面蒸发量的经验公式途径确定水面蒸发量的经验公式途径2 水面蒸发水面蒸发4 4 器测法器测法器测法器测法20cm口径蒸发器口径蒸发器 80cm口径套盆蒸发器口径套盆蒸发器 E601蒸发器蒸发器 20m2和100m2的大型蒸发池蒸发池 蒸发器观测的数值不能直接作为大水体的水面蒸发值，必须蒸发器观测的数值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。变化等因素有关。实际工作中，应根据当地实测资料分析。2 水面蒸发水面蒸发4 4 器测法器测法器测法器测法蒸发器蒸发器蒸发实验站蒸发实验站2 水面蒸发水面蒸发3 土壤蒸发土壤蒸发1 1 土壤蒸发过程土壤蒸发过程土壤蒸发过程土壤蒸发过程毛管断裂含水量毛管断裂含水量(3)田田间间持持水水量量(2)(1)E/Em 第一阶段第一阶段第一阶段第一阶段 土含超过田间持水量土含超过田间持水量土含超过田间持水量土含超过田间持水量第二阶段第二阶段第二阶段第二阶段 土含介于田间持水量土含介于田间持水量土含介于田间持水量土含介于田间持水量与毛管断裂含水量之间与毛管断裂含水量之间与毛管断裂含水量之间与毛管断裂含水量之间第三阶段第三阶段第三阶段第三阶段 土含小于等于毛管断土含小于等于毛管断土含小于等于毛管断土含小于等于毛管断裂含水量裂含水量裂含水量裂含水量3 土壤蒸发土壤蒸发2 2 土壤蒸发的实验验证土壤蒸发的实验验证土壤蒸发的实验验证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 土壤蒸发土壤蒸发2 2 土壤蒸发的实验验证土壤蒸发的实验验证土壤蒸发的实验验证土壤蒸发的实验验证土壤含水量介于毛管断裂含水量和土壤含水量介于毛管断裂含水量和田间持水量之间时土壤水分剖面的变化田间持水量之间时土壤水分剖面的变化3 土壤蒸发土壤蒸发2 2 土壤蒸发的实验验证土壤蒸发的实验验证土壤蒸发的实验验证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之间时土壤水分剖面的变化3 土壤蒸发土壤蒸发4 4 影响土壤蒸发的因素影响土壤蒸发的因素影响土壤蒸发的因素影响土壤蒸发的因素气象因素气象因素 日照、温度、湿度、风速等日照、温度、湿度、风速等土壤特性土壤特性 土壤孔隙性土壤孔隙性供水条件供水条件 土壤含水量、地下水位土壤含水量、地下水位轻轻重重重重轻轻 土壤层次与孔隙形态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。地下水位的影响地下水埋深越大，蒸发率越小。v确定土壤蒸发量的方法也有器测法、经验公式法、水量平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。衡法、热量平衡法等。5 5 土壤蒸发量的确定土壤蒸发量的确定土壤蒸发量的确定土壤蒸发量的确定 1.1.器测法器测法 用以测定土壤蒸发量的仪器很多。常用的有苏联用以测定土壤蒸发量的仪器很多。常用的有苏联-500-500型土壤蒸发器以及大型蒸渗仪。型土壤蒸发器以及大型蒸渗仪。2.2.经验公式法经验公式法 土壤蒸发经验公式的建立原理与水面蒸发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。相同，所以其公式的结构亦相似。E=As(e0-ea)E=As(e0-ea)（2-292-29）式中，式中，EE为土壤蒸发量；为土壤蒸发量；AsAs为反映气温、湿度、风等为反映气温、湿度、风等外界条件的质量交换系数；外界条件的质量交换系数；e0e0为土壤表面水汽压，当表土为土壤表面水汽压，当表土饱和时饱和时e0e0等于饱和水汽压）；等于饱和水汽压）；eaea为大气水汽压。为大气水汽压。4 植物散发植物散发1 1、散发现象、散发现象植物从土壤中吸取水分，然后输送到茎和叶面，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，这就是散大部分水分从叶面和茎逸散到空气中，这就是散发现象。发现象。4 植物散发植物散发2 植物散发规律植物散发规律临界土壤临界土壤含水量含水量4 植物散发植物散发3 影响植物散发的因素影响植物散发的因素温度、日照、土壤含水量、植物生理特性温度、日照、土壤含水量、植物生理特性温度、日照、土壤含水量、植物生理特性温度、日照、土壤含水量、植物生理特性5 流域蒸散发流域蒸散发流域蒸散发流域蒸散发：流域上不同蒸发面（水面、裸：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大，所以土壤蒸发和植物散发是流域蒸散发决定性部分。）决定性部分。）5 流域蒸散发流域蒸散发1 1 流域蒸散发的影响因素流域蒸散发的影响因素流域蒸散发的影响因素流域蒸散发的影响因素 影响影响土壤蒸发土壤蒸发和和植物散发植物散发的因素即是影响流域总蒸发的因素。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：综合起来，影响因素包括：（1 1）气象条件（日照、温度、湿度、风速等）；）气象条件（日照、温度、湿度、风速等）；（2 2）流域内土壤含水量；）流域内土壤含水量；（3 3）流域内土壤、植被分布；）流域内土壤、植被分布；（4 4）地形、地貌）地形、地貌 。5 流域蒸散发流域蒸散发1.0(3)(2)(1)E/Em b a(1)a，E=Em（注（注:a f)供水充分，蒸散发量大而稳定。供水充分，蒸散发量大而稳定。(2)b a，E=()Em（注（注:b m)供水不充分，蒸散发量随供水不充分，蒸散发量随 的减小的减小而减小。而减小。(3)b，E=CEm，C=0.050.102 2 流域蒸散发规律流域蒸散发规律流域蒸散发规律流域蒸散发规律5 流域蒸散发流域蒸散发3 3 流域蒸散发的计算方法流域蒸散发的计算方法流域蒸散发的计算方法流域蒸散发的计算方法1.0E/EmWbWaW5 流域蒸散发流域蒸散发4 4 流域蒸散发能力的计算流域蒸散发能力的计算流域蒸散发能力的计算流域蒸散发能力的计算5 流域蒸散发流域蒸散发5 5 流域蒸散发的空间变化流域蒸散发的空间变化流域蒸散发的空间变化流域蒸散发的空间变化一般而言，随高程增加，流域蒸散一般而言，随高程增加，流域蒸散发能力会有所减小发能力会有所减小5 流域蒸散发流域蒸散发 EU,WU,WUM EL,WL,WLM ED,WD,WDM上层上层(Upper layer)下层下层(Lower layer)深层深层(Deep layer)上土层蒸发量上土层蒸发量：EU=Em 下土层蒸发量下土层蒸发量：EL=Em.WL/WLM 深土层蒸发量深土层蒸发量：ED=C.Em土壤蒸发量土壤蒸发量：E=EU+EL+ED (notes:同时刻相加）同时刻相加）6 6 流域蒸散发计算（三层蒸发模式）流域蒸散发计算（三层蒸发模式）流域蒸散发计算（三层蒸发模式）流域蒸散发计算（三层蒸发模式）5 流域蒸散发流域蒸散发6 6 流域蒸散发计算（三层蒸发模式）流域蒸散发计算（三层蒸发模式）流域蒸散发计算（三层蒸发模式）流域蒸散发计算（三层蒸发模式）
