水文學(xué)原理蒸散發(fā)課件

歡迎大家！歡迎大家！水文學(xué)水文學(xué)內(nèi)容：5.1基本概念5.2水面蒸發(fā)5.3土壤蒸發(fā)5.4植物散發(fā)5.5流域蒸散發(fā)第六章蒸散發(fā)內(nèi)容：第六章蒸散發(fā)水文學(xué)原理蒸散發(fā)課件第一節(jié)基本概念1定義蒸散發(fā)是發(fā)生在具有水分子的物體表面上的一種水分運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。具有水分的物體表面稱為蒸發(fā)面。第一節(jié)基本概念1定義Doctrineofhydrology62.影響蒸發(fā)量大小的三個(gè)條件：（1）供水條件—蒸發(fā)面上儲(chǔ)存的水分多少；（2）能量供給條件—蒸發(fā)面上水分子獲得能量的多少；（3）動(dòng)力條件—蒸發(fā)面上空水汽輸送的速度；

Doctrineofhydrology62.影響蒸發(fā)量大Doctrineofhydrology73蒸發(fā)強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間從單位面積土壤表面或植物葉面以及水面所消耗水量，單位mm/d,mm/月，mm/a。Doctrineofhydrology73蒸發(fā)強(qiáng)度：?jiǎn)蜠octrineofhydrology84蒸發(fā)量（蒸發(fā)率）：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位面積從蒸發(fā)面上消耗的水量總和。Doctrineofhydrology84蒸發(fā)量（蒸發(fā)Doctrineofhydrology95.蒸發(fā)能力

蒸發(fā)能力是指蒸發(fā)面在特定的氣象條件下充分供水時(shí)的蒸發(fā)率。即對(duì)同一蒸發(fā)面而言，在相同氣象條件下可能達(dá)到的最大蒸發(fā)量。又稱為最大蒸發(fā)量或潛在蒸發(fā)量。Doctrineofhydrology95.蒸發(fā)能力66第二節(jié)水面蒸發(fā)

在水的表層，動(dòng)能較大的分子，有可能克服周圍水分子對(duì)它的吸引而逸出水面，成為水汽分子，進(jìn)入液面上方的空間。接近水面的水汽分子，也有可能受水面水分子的吸引或相互碰撞，運(yùn)動(dòng)方向不斷改變，部分分子進(jìn)入水中成為液體水分子。以上兩個(gè)過程是同時(shí)進(jìn)行的。第二節(jié)水面蒸發(fā)在水的表層，動(dòng)能較大的分子，有可能Doctrineofhydrology12一、基本概念1水汽壓(e)：大氣中水汽所具有的壓力。2飽和水汽含量：在一定溫度下，空氣中所容納的水汽含量的最大值；（es：飽和水汽壓）：設(shè)ns為單位時(shí)間內(nèi)逸出水面的分子數(shù)，n為單位時(shí)間內(nèi)落回水中的水汽分子數(shù)。Doctrineofhydrology12一、基本概念1Doctrineofhydrology二、影響水面蒸發(fā)的因素

（一）氣象因素：太陽輻射、溫度、濕度、風(fēng)、氣壓、降水等1）太陽輻射：2）溫度：水溫越高，越有利于蒸發(fā)。主要受太陽輻射強(qiáng)度的控制，水面所接受的太陽輻射基本用于蒸發(fā)。氣溫通過影響水溫而影響蒸發(fā)。但有時(shí)候氣溫變化與水面蒸發(fā)并不十分一致。Doctrineofhydrology二、影響水面蒸發(fā)的Doctrineofhydrology143）濕度：影響飽和差4）水汽壓差：5）風(fēng)：6）水面面積7）水深8）水質(zhì)：溶質(zhì)存在，降低溶液的蒸汽壓，減少蒸發(fā)。9）顏色：不同的顏色對(duì)太陽能的吸收有差異，一般會(huì)降低反射率，增加吸熱量，增大蒸發(fā)量。Doctrineofhydrology143）濕度：影響Doctrineofhydrology15三、水面蒸發(fā)量的觀測(cè)與估算1.通過成因分析法，建立理論公式；2.直接測(cè)定3.根據(jù)典型資料建立地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式；Doctrineofhydrology15三、水面蒸發(fā)量Doctrineofhydrology16（三）水面蒸發(fā)量的確定方法1.器測(cè)法Doctrineofhydrology16（三）水面蒸Doctrineofhydrology1720m2水面蒸發(fā)池Doctrineofhydrology1720m2水面蒸Doctrineofhydrology18關(guān)于蒸發(fā)器折算系數(shù)φ由于蒸發(fā)器受體積和水面面積的影響，其受熱條件與大面積水面有顯著差異。因此，蒸發(fā)器所觀測(cè)的數(shù)據(jù)不能直接用作大水體的水面蒸發(fā)值?？傮w規(guī)律是：蒸發(fā)器面積（直徑）越大，所觀測(cè)數(shù)據(jù)越接近于天然大面積水體。據(jù)研究，當(dāng)蒸發(fā)池的直徑大于3.5m時(shí)，其蒸發(fā)量與天然大水體接近?？捎?0m2或100m2的蒸發(fā)池的蒸發(fā)量E池與蒸發(fā)器的蒸發(fā)量E器的比值φ作為折算系數(shù)：φ=E池/E器Doctrineofhydrology18關(guān)于蒸發(fā)器折算Doctrineofhydrology19折算系數(shù)與蒸發(fā)器的類型、自然環(huán)境、季節(jié)等因素有關(guān)。可以得出以下結(jié)論：實(shí)際蒸發(fā)值與用蒸發(fā)器觀測(cè)到的蒸發(fā)值也沒有固定關(guān)系。要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際資料分析確定。Doctrineofhydrology19折算系數(shù)與蒸發(fā)Doctrineofhydrology20同一類型蒸發(fā)器的折算系數(shù)在不同時(shí)期的變化規(guī)律可以用φ

=f(d)曲線表示。d為飽和差，它綜合地反映自然地理環(huán)境和季節(jié)情況。對(duì)每一個(gè)蒸發(fā)器作出φ

=f(d)曲線，當(dāng)已知飽和差d時(shí)，即可以得到折算系數(shù)φ

，再換算成水面蒸發(fā)量。Doctrineofhydrology20同一類型蒸發(fā)器Doctrineofhydrology21根據(jù)某流域附近的水面蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)資料，分析的E601型蒸發(fā)器1-12月份的折算系數(shù)K依次為0.98、0.96、0.89、0.88、0.89、0.93、0.95、0.97、1.03、1.03、1.06、1.02。本流域應(yīng)用E601蒸發(fā)器測(cè)得8月30-31日和9月1-3日的水面蒸發(fā)量依次為5.2mm、6.0mm、6.2mm、5.8mm、5.6mm，試計(jì)算某水庫這些天的逐日水面蒸發(fā)量。Doctrineofhydrology21根據(jù)某流域附近2、確定水面蒸發(fā)量的理論方法

theoreticalmethoda熱量平衡法

(heatbalancemethod)inputoutput2、確定水面蒸發(fā)量的理論方法theoreticalmet第二節(jié)水面蒸發(fā)b空氣動(dòng)力學(xué)法

(aerodynamicmethod)飽和差2、確定水面蒸發(fā)量的理論方法

theoreticalmethod第二節(jié)水面蒸發(fā)b空氣動(dòng)力學(xué)法(aerodynam第二節(jié)水面蒸發(fā)c混合法

(mixedmethod)水體吸收凈輻射熱量引起的蒸發(fā)風(fēng)速和飽和差引起的蒸發(fā)2、確定水面蒸發(fā)量的理論方法

theoreticalmethod第二節(jié)水面蒸發(fā)c混合法(mixedmethod第二節(jié)水面蒸發(fā)d水量平衡法

(waterbalancemethod)2、確定水面蒸發(fā)量的理論方法

theoreticalmethod第二節(jié)水面蒸發(fā)d水量平衡法(waterbalan第二節(jié)水面蒸發(fā)3、確定水面蒸發(fā)量的經(jīng)驗(yàn)公式途徑

empiricalequation華東水利學(xué)院經(jīng)驗(yàn)公式第二節(jié)水面蒸發(fā)3、確定水面蒸發(fā)量的經(jīng)驗(yàn)公式途徑emp第二節(jié)水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)的時(shí)空分布特點(diǎn)temporalspatialdistributioncharacteristics空間分布特點(diǎn)時(shí)間分布特點(diǎn)全球赤道大——1100mm兩極小——120mm我國(guó)西北干旱區(qū)——2000mm以上華北地區(qū)——1200～2000mm之間南方濕潤(rùn)區(qū)——1200mm以下第二節(jié)水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)的時(shí)空分布特點(diǎn)temporal

一、土壤蒸發(fā)機(jī)制：土壤蒸發(fā)不僅與蒸發(fā)面性質(zhì)有關(guān)，而且與供水條件有關(guān)。土壤水蒸發(fā)過程中，不僅要克服液體水分子之間的內(nèi)聚力，而且要克服土壤顆粒對(duì)水分子的吸附力。第三節(jié)土壤蒸發(fā)一、土壤蒸發(fā)機(jī)制：第三節(jié)土壤蒸發(fā)二、土壤蒸發(fā)的過程在供水不足的條件下，土壤蒸發(fā)實(shí)際上是土壤失去水分干化的過程。分為如下三階段：1.定常蒸發(fā)率階段2.蒸發(fā)率下降階段3.蒸發(fā)率微弱階段劃分依據(jù)是什么？二、土壤蒸發(fā)的過程第三節(jié)土壤蒸發(fā)毛管斷裂含水量(3)田間持水量(2)(1)E/Em第一階段土含超過田間持水量水分通過毛管作用源源不斷地供給土壤蒸發(fā)充分供水條件下的土壤蒸發(fā)只受氣象條件影響，E大且穩(wěn)定E繼續(xù)，θ減小1、土壤蒸發(fā)過程第三節(jié)土壤蒸發(fā)毛管斷裂含水量(3)田間持水量(2)(1)第三節(jié)土壤蒸發(fā)第二階段土含介于田間持水量與毛管斷裂含水量之間毛管連續(xù)狀態(tài)破壞，毛管輸送水量減小E隨θ減小而減小――持續(xù)到θ毛1、土壤蒸發(fā)過程毛管斷裂含水量(3)田間持水量(2)(1)E/Em第三節(jié)土壤蒸發(fā)第二階段土含介于田間持水量與毛管斷裂含水第三節(jié)土壤蒸發(fā)第三階段土含小于等于毛管斷裂含水量毛管輸送水分完全破壞只能以膜狀水或氣態(tài)水形式移動(dòng)，速度慢，數(shù)量小E小而穩(wěn)定1、土壤蒸發(fā)過程毛管斷裂含水量(3)田間持水量(2)(1)E/Em第三節(jié)土壤蒸發(fā)第三階段土含小于等于毛管斷裂含水量毛管輸Doctrineofhydrology33（二）土壤蒸發(fā)量的測(cè)定Doctrineofhydrology33（二）土壤蒸發(fā)Doctrineofhydrology34三、植物散發(fā)量的測(cè)定蒸滲儀（美國(guó)加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校）直徑：6.70米深：0.96米水力式土壤蒸滲儀（中國(guó)科學(xué)院地理研究所禹城實(shí)驗(yàn)站）稱重式蒸滲儀Doctrineofhydrology34三、植物散發(fā)量Doctrineofhydrology35器測(cè)法觀測(cè)土壤蒸發(fā)量存在的問題：1.由于被測(cè)試土壤本身的熱力條件與天然不同，所測(cè)結(jié)果與實(shí)際可能有較大差異；2.器測(cè)法所測(cè)結(jié)果只是一個(gè)點(diǎn)的土壤蒸發(fā)量，觀測(cè)結(jié)果只能在特定的條件下應(yīng)用或作為參考；3.在面積較大的情況下，下墊面情況復(fù)雜，很難區(qū)分土壤蒸發(fā)和植物蒸散；4.目前器測(cè)法也主要用于機(jī)理研究，很少用于解決實(shí)際問題。Doctrineofhydrology35器測(cè)法觀測(cè)土壤Doctrineofhydrology362.間接計(jì)算法1）水量平衡原理2）熱量平衡原理Doctrineofhydrology362.間接計(jì)算法三影響土壤蒸發(fā)的因素1.氣象因素2.土壤特性（土壤的孔隙性、與地下水位的關(guān)系、溫度梯度等）三影響土壤蒸發(fā)的因素1土壤特性1）土壤含水量土壤含水量大于田間持水量：基本等于蒸發(fā)能力。隨著土壤含水量的降低，土壤蒸發(fā)量大致線性下降。臨界土壤含水量：土壤蒸發(fā)量接近于蒸發(fā)能力（即VE接近1）時(shí)的土壤含水量。2）土壤的類型1土壤特性1）土壤含水量3）土壤孔隙性的影響（孔隙的形狀、大小和數(shù)量）孔隙太大，土壤水的毛細(xì)上升高度小，不利于向土壤表面供水，在地下水有一定埋深的情況下，蒸發(fā)量不大。一般認(rèn)為，土壤孔隙直徑在0.1—0.001之間，毛管現(xiàn)象明顯，供水充分，有利于蒸發(fā)。當(dāng)孔隙太小或團(tuán)粒結(jié)構(gòu)情況下，土壤水分多為結(jié)合水，毛管狹窄，水分運(yùn)移阻力大，不利于蒸發(fā)。3）土壤孔隙性的影響（孔隙的形狀、大小和數(shù)量）

4）地下水位的影響地下水位對(duì)土壤蒸發(fā)量的影響，主要通過地下水位的高低對(duì)地下水以上的土層的土壤含水量的分布起作用。當(dāng)土壤表面處于支持毛細(xì)帶以內(nèi)時(shí)（毛管水活動(dòng)帶），地下水可不斷向地表供水，蒸發(fā)量較大。

5）土壤中溫度梯度的影響一般由溫度高處向溫度低處運(yùn)移。從而影響土壤蒸發(fā)量的大小。4）地下水位的影響第四節(jié)植物蒸發(fā)植物葉面蒸發(fā)量和散發(fā)量，一般就指散發(fā)量。1、散發(fā)現(xiàn)象植物從土壤中吸取水分，然后輸送到莖和葉面，大部分水分從葉面和莖逸散到空氣中，這就是散發(fā)現(xiàn)象。

第四節(jié)植物蒸發(fā)植物葉面蒸發(fā)量和散發(fā)量，一般就指散發(fā)量。

當(dāng)葉面氣孔打開，水分可通過開放的氣孔逸出，完成植物的散發(fā)過程。植物散發(fā)的強(qiáng)弱受氣孔開啟程度的控制，而氣孔開啟程度又受溫度等控制。植物散發(fā)過程不僅是物理過程，而且是生物物理過程。植物散發(fā)水量很大，約占植物吸收水分的90％。當(dāng)葉面氣孔打開，水分可通過開放的氣孔逸出，完成植物的植物吸收包含植物養(yǎng)分的水溶液植物細(xì)胞從流動(dòng)的水中吸收養(yǎng)分，并且通過葉面將多余的水分排入大氣通過植物葉面氣孔向大氣釋放水汽滲透壓驅(qū)使水分進(jìn)入植物根系植物吸收包含植物養(yǎng)分的水溶液植物細(xì)胞從流動(dòng)的水中吸收養(yǎng)分，并Doctrineofhydrology441.器測(cè)法

P+I+R+C＝ET+D+ΔW2.坑測(cè)法3.棵枝稱重法4.氣量計(jì)法5.散發(fā)模型二、植物散發(fā)量的測(cè)定Doctrineofhydrology441.器測(cè)法二、二、植物散發(fā)量的測(cè)定二、植物散發(fā)量的測(cè)定二影響植物散發(fā)的因素氣象因素同水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)一樣，受溫度、濕度、日照、風(fēng)速等因素的影響。太陽輻射和溫度的高低，還可以通過影響植物的生理過程而間接影響散發(fā)量。溫度低于1.5℃，植物幾乎停止生長(zhǎng)，散發(fā)量很小；溫度大于1.5℃，散發(fā)量隨溫度升高而加大；當(dāng)溫度大于40℃，葉面失去調(diào)節(jié)能力，氣孔全部張開，散發(fā)量增加，一旦供水不足，容易造成植物枯萎。植物的光合作用與太陽輻射有關(guān)，約95％的散發(fā)量發(fā)生在白天。二影響植物散發(fā)的因素氣象因素

土壤含水量因素：有不同的認(rèn)識(shí)有的學(xué)者認(rèn)為：植物的散發(fā)量與留存在土壤內(nèi)供植物使用的水大致成正比；另有學(xué)者認(rèn)為：土壤含水量在減少到植物凋萎含水量以前，散發(fā)與有效水量無關(guān)（問：何為土壤有效水量？）。你認(rèn)為哪種說法對(duì)？原因是？土壤含水量因素：有不同的認(rèn)識(shí)你認(rèn)為哪種說法對(duì)？原因是？

植物生理?xiàng)l件的影響：植物生理?xiàng)l件僅指植物的種類和植物生長(zhǎng)階段在生理上的差別；不同種類的植物，生理結(jié)構(gòu)不同，在相同的氣象和土壤條件下，水汽散發(fā)量有較大的差異：植物生理?xiàng)l件的影響：第五節(jié)流域蒸散發(fā)流域蒸散發(fā)及其影響因素流域蒸散發(fā)：流域上不同蒸發(fā)面（水面、裸土、巖石、植被等）的蒸發(fā)和散發(fā)總稱為流域蒸散發(fā)。（一般，流域內(nèi)水面占的比重不大，所以土壤蒸發(fā)和植物散發(fā)是流域蒸散發(fā)決定性部分。）第五節(jié)流域蒸散發(fā)流域蒸散發(fā)及其影響因素流域蒸散發(fā)：流域第五節(jié)流域蒸散發(fā)影響土壤蒸發(fā)和植物散發(fā)的因素即是影響流域總蒸發(fā)的因素,綜合起來，影響因素包括：（1）氣象條件（日照、溫度、濕度、風(fēng)速等）；（2）流域內(nèi)土壤含水量；（3）流域內(nèi)土壤、植被分布；（4）地形、地貌。流域蒸散發(fā)及其影響因素第五節(jié)流域蒸散發(fā)影響土壤蒸發(fā)和植物散發(fā)的因素即是影響流1.水量平衡法原理：質(zhì)量守恒公式：對(duì)于陸面多年情況下，優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單，公式嚴(yán)密，適于計(jì)算大面積（特別是整個(gè)流域）、長(zhǎng)時(shí)段（年和多年）蒸發(fā)量的計(jì)算。缺點(diǎn)：計(jì)算和觀測(cè)各均衡項(xiàng)所產(chǎn)生的誤差歸入蒸發(fā)量，對(duì)于蒸發(fā)量占總水量較小的情況，將產(chǎn)生較大的誤差。第五節(jié)流域蒸散發(fā)1.水量平衡法第五節(jié)流域蒸散發(fā)2.熱量平衡法蒸發(fā)是水熱交換過程，水量平衡與熱量平衡之間有著緊密的聯(lián)系，一般表達(dá)式如下：

式中：E－總蒸發(fā)量；P－降水量；E/P－蒸發(fā)系數(shù)；R－輻射平衡值；L－蒸發(fā)潛熱；R/LP－輻射干燥指數(shù)。只需記住結(jié)論：蒸發(fā)可由降水量和一個(gè)與干燥指數(shù)有關(guān)的函數(shù)求得。2.熱量平衡法只需記住結(jié)論：蒸發(fā)可由降水量和一個(gè)與干燥指Doctrineofhydrology533模式計(jì)算法（不考慮蒸散發(fā)在流域上不均勻的情況）1）一層模式方法：把流域蒸散發(fā)層作為一個(gè)整體，并認(rèn)為蒸散發(fā)量同該層土壤含水量及流域蒸散發(fā)能力成正比；缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)和含水量的垂直分布不完全與實(shí)際情況相符。Doctrineofhydrology533模式計(jì)算法Doctrineofhydrology542）二層模式方法：分上下層，并認(rèn)為降雨補(bǔ)給土壤和蒸散發(fā)消耗土壤水分都是先上層后下層，蒸發(fā)規(guī)律：上層以蒸散能力蒸發(fā)，直到上層水分耗盡才蒸發(fā)下層；下層土壤蒸散發(fā)量與剩余蒸散發(fā)能力（流域蒸散發(fā)能力與上層蒸散發(fā)之差）及下層土壤實(shí)際含水量成正比；缺點(diǎn)：沒考慮蒸發(fā)后地下水的補(bǔ)給。Doctrineofhydrology542）二層模式Doctrineofhydrology55

3）三層模式方法：把可蒸散發(fā)層分為上、下和深層，降雨時(shí)先補(bǔ)給上層，后滿足下層，最后是深層。蒸散發(fā)量的計(jì)算方法：上、下層與二層模式相同。當(dāng)下層土壤水分耗盡，深層開始蒸發(fā)，其量小且穩(wěn)定。Doctrineofhydrology553）三層模式上層（UpperLayer）下層（LowerLayer）深層（DeepLayer）EU,WU,WUMEL,WL,WLMED,WD,WDM上土層蒸發(fā)量：

EU=Em下土層蒸發(fā)量：EL=Em*WL/WLM深土層蒸發(fā)量：ED=C*Em土壤蒸發(fā)量：E=EU+EL+ED

（notes:同時(shí)刻相加）上層下層深層EU,WU,WUMEL,WL,WLMED,WD,Doctrineofhydrology57Doctrineofhydrology57Doctrineofhydrology58遙感的基本知識(shí)

遙感（RmoteSensing），就字面含義可以解釋為遙遠(yuǎn)的感知。它是一種遠(yuǎn)離目標(biāo)對(duì)象直接接觸的情況下，通過某種平臺(tái)上裝載的傳感器獲取其特征信息，然后對(duì)所獲取的信息進(jìn)行提取、判定、加工處理及應(yīng)用分析的綜合性技術(shù)。Doctrineofhydrology58遙感的基本知識(shí)Doctrineofhydrology59

遙感的原理：

地球上每一物質(zhì)作為其固有的性質(zhì)都會(huì)反射、吸收、透射及輻射電磁波。例如，植物的葉子之所以能看出綠色，是因?yàn)槿~子中的葉綠素對(duì)太陽光中的藍(lán)及紅色波長(zhǎng)的光強(qiáng)烈的吸收，而對(duì)綠色波長(zhǎng)的光強(qiáng)烈反射的緣故。Doctrineofhydrology59遙感的原理Doctrineofhydrology60

物體對(duì)電磁波固有的波長(zhǎng)特性叫光譜特性。一切物體，由于其種類及環(huán)境條件不同，因而具有反射或輻射不同波長(zhǎng)的電磁波的特性。遙感就是根據(jù)這個(gè)原理來探測(cè)目標(biāo)對(duì)象反射和發(fā)射的電磁波，獲取目標(biāo)信息，完成遠(yuǎn)距離識(shí)別物體的技術(shù)。Doctrineofhydrology60物3.遙感解譯法1）利用遙感數(shù)據(jù)解譯，估算地表總蒸發(fā)量。2）運(yùn)用能量守恒原理，計(jì)算太陽輻射用于消耗于地表水分蒸發(fā)的能量。3）遙感各波段所接受的數(shù)據(jù)，實(shí)際上就是接收地表反射的能量，通過能量平衡計(jì)算，可以得到蒸發(fā)比。4）運(yùn)用遙感解譯，需要很多的大氣物理參數(shù)（天頂角、輻射強(qiáng)度、能見度、反射率等）、地表參數(shù)（粗糙度、植被覆蓋情況、地表溫度）等。3.遙感解譯法Doctrineofhydrology62Doctrineofhydrology62Doctrineofhydrology63Doctrineofhydrology63Doctrineofhydrology64Doctrineofhydrology64Doctrineofhydrology65

應(yīng)用遙感技術(shù)測(cè)定蒸發(fā)的方法也在發(fā)展，國(guó)外試圖把地面反射率、地面溫度、土壤水分、地面覆蓋狀況、地面糙率和風(fēng)速等遙感資料運(yùn)用于確定蒸發(fā)。總的來說，遙感技術(shù)可能對(duì)蒸發(fā)測(cè)定，尤其是大面積的蒸發(fā)測(cè)定作出貢獻(xiàn)，但要得到大面積較接近實(shí)際的蒸發(fā)測(cè)定，只有把遙感技術(shù)與地面觀測(cè)結(jié)合起來才是可能的。

Doctrineofhydrology65Doctrineofhydrology66復(fù)習(xí)思考題蒸發(fā)、蒸發(fā)率、蒸發(fā)能力蒸發(fā)分類控制蒸發(fā)的條件影響水面蒸發(fā)的因素水面蒸發(fā)量的計(jì)算土壤蒸發(fā)規(guī)律（3階段）影響土壤蒸發(fā)因素流域蒸散發(fā)規(guī)律流域蒸散發(fā)計(jì)算Doctrineofhydrology66復(fù)習(xí)思考題蒸發(fā)歡迎大家！歡迎大家！水文學(xué)水文學(xué)內(nèi)容：5.1基本概念5.2水面蒸發(fā)5.3土壤蒸發(fā)5.4植物散發(fā)5.5流域蒸散發(fā)第六章蒸散發(fā)內(nèi)容：第六章蒸散發(fā)水文學(xué)原理蒸散發(fā)課件第一節(jié)基本概念1定義蒸散發(fā)是發(fā)生在具有水分子的物體表面上的一種水分運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。具有水分的物體表面稱為蒸發(fā)面。第一節(jié)基本概念1定義Doctrineofhydrology722.影響蒸發(fā)量大小的三個(gè)條件：（1）供水條件—蒸發(fā)面上儲(chǔ)存的水分多少；（2）能量供給條件—蒸發(fā)面上水分子獲得能量的多少；（3）動(dòng)力條件—蒸發(fā)面上空水汽輸送的速度；

Doctrineofhydrology62.影響蒸發(fā)量大Doctrineofhydrology733蒸發(fā)強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間從單位面積土壤表面或植物葉面以及水面所消耗水量，單位mm/d,mm/月，mm/a。Doctrineofhydrology73蒸發(fā)強(qiáng)度：?jiǎn)蜠octrineofhydrology744蒸發(fā)量（蒸發(fā)率）：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位面積從蒸發(fā)面上消耗的水量總和。Doctrineofhydrology84蒸發(fā)量（蒸發(fā)Doctrineofhydrology755.蒸發(fā)能力

蒸發(fā)能力是指蒸發(fā)面在特定的氣象條件下充分供水時(shí)的蒸發(fā)率。即對(duì)同一蒸發(fā)面而言，在相同氣象條件下可能達(dá)到的最大蒸發(fā)量。又稱為最大蒸發(fā)量或潛在蒸發(fā)量。Doctrineofhydrology95.蒸發(fā)能力66第二節(jié)水面蒸發(fā)

在水的表層，動(dòng)能較大的分子，有可能克服周圍水分子對(duì)它的吸引而逸出水面，成為水汽分子，進(jìn)入液面上方的空間。接近水面的水汽分子，也有可能受水面水分子的吸引或相互碰撞，運(yùn)動(dòng)方向不斷改變，部分分子進(jìn)入水中成為液體水分子。以上兩個(gè)過程是同時(shí)進(jìn)行的。第二節(jié)水面蒸發(fā)在水的表層，動(dòng)能較大的分子，有可能Doctrineofhydrology78一、基本概念1水汽壓(e)：大氣中水汽所具有的壓力。2飽和水汽含量：在一定溫度下，空氣中所容納的水汽含量的最大值；（es：飽和水汽壓）：設(shè)ns為單位時(shí)間內(nèi)逸出水面的分子數(shù)，n為單位時(shí)間內(nèi)落回水中的水汽分子數(shù)。Doctrineofhydrology12一、基本概念1Doctrineofhydrology二、影響水面蒸發(fā)的因素

（一）氣象因素：太陽輻射、溫度、濕度、風(fēng)、氣壓、降水等1）太陽輻射：2）溫度：水溫越高，越有利于蒸發(fā)。主要受太陽輻射強(qiáng)度的控制，水面所接受的太陽輻射基本用于蒸發(fā)。氣溫通過影響水溫而影響蒸發(fā)。但有時(shí)候氣溫變化與水面蒸發(fā)并不十分一致。Doctrineofhydrology二、影響水面蒸發(fā)的Doctrineofhydrology803）濕度：影響飽和差4）水汽壓差：5）風(fēng)：6）水面面積7）水深8）水質(zhì)：溶質(zhì)存在，降低溶液的蒸汽壓，減少蒸發(fā)。9）顏色：不同的顏色對(duì)太陽能的吸收有差異，一般會(huì)降低反射率，增加吸熱量，增大蒸發(fā)量。Doctrineofhydrology143）濕度：影響Doctrineofhydrology81三、水面蒸發(fā)量的觀測(cè)與估算1.通過成因分析法，建立理論公式；2.直接測(cè)定3.根據(jù)典型資料建立地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式；Doctrineofhydrology15三、水面蒸發(fā)量Doctrineofhydrology82（三）水面蒸發(fā)量的確定方法1.器測(cè)法Doctrineofhydrology16（三）水面蒸Doctrineofhydrology8320m2水面蒸發(fā)池Doctrineofhydrology1720m2水面蒸Doctrineofhydrology84關(guān)于蒸發(fā)器折算系數(shù)φ由于蒸發(fā)器受體積和水面面積的影響，其受熱條件與大面積水面有顯著差異。因此，蒸發(fā)器所觀測(cè)的數(shù)據(jù)不能直接用作大水體的水面蒸發(fā)值。總體規(guī)律是：蒸發(fā)器面積（直徑）越大，所觀測(cè)數(shù)據(jù)越接近于天然大面積水體。據(jù)研究，當(dāng)蒸發(fā)池的直徑大于3.5m時(shí)，其蒸發(fā)量與天然大水體接近?？捎?0m2或100m2的蒸發(fā)池的蒸發(fā)量E池與蒸發(fā)器的蒸發(fā)量E器的比值φ作為折算系數(shù)：φ=E池/E器Doctrineofhydrology18關(guān)于蒸發(fā)器折算Doctrineofhydrology85折算系數(shù)與蒸發(fā)器的類型、自然環(huán)境、季節(jié)等因素有關(guān)?？梢缘贸鲆韵陆Y(jié)論：實(shí)際蒸發(fā)值與用蒸發(fā)器觀測(cè)到的蒸發(fā)值也沒有固定關(guān)系。要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際資料分析確定。Doctrineofhydrology19折算系數(shù)與蒸發(fā)Doctrineofhydrology86同一類型蒸發(fā)器的折算系數(shù)在不同時(shí)期的變化規(guī)律可以用φ

=f(d)曲線表示。d為飽和差，它綜合地反映自然地理環(huán)境和季節(jié)情況。對(duì)每一個(gè)蒸發(fā)器作出φ

=f(d)曲線，當(dāng)已知飽和差d時(shí)，即可以得到折算系數(shù)φ

，再換算成水面蒸發(fā)量。Doctrineofhydrology20同一類型蒸發(fā)器Doctrineofhydrology87根據(jù)某流域附近的水面蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)資料，分析的E601型蒸發(fā)器1-12月份的折算系數(shù)K依次為0.98、0.96、0.89、0.88、0.89、0.93、0.95、0.97、1.03、1.03、1.06、1.02。本流域應(yīng)用E601蒸發(fā)器測(cè)得8月30-31日和9月1-3日的水面蒸發(fā)量依次為5.2mm、6.0mm、6.2mm、5.8mm、5.6mm，試計(jì)算某水庫這些天的逐日水面蒸發(fā)量。Doctrineofhydrology21根據(jù)某流域附近2、確定水面蒸發(fā)量的理論方法

theoreticalmethoda熱量平衡法

(heatbalancemethod)inputoutput2、確定水面蒸發(fā)量的理論方法theoreticalmet第二節(jié)水面蒸發(fā)b空氣動(dòng)力學(xué)法

(aerodynamicmethod)飽和差2、確定水面蒸發(fā)量的理論方法

theoreticalmethod第二節(jié)水面蒸發(fā)b空氣動(dòng)力學(xué)法(aerodynam第二節(jié)水面蒸發(fā)c混合法

(mixedmethod)水體吸收凈輻射熱量引起的蒸發(fā)風(fēng)速和飽和差引起的蒸發(fā)2、確定水面蒸發(fā)量的理論方法

theoreticalmethod第二節(jié)水面蒸發(fā)c混合法(mixedmethod第二節(jié)水面蒸發(fā)d水量平衡法

(waterbalancemethod)2、確定水面蒸發(fā)量的理論方法

theoreticalmethod第二節(jié)水面蒸發(fā)d水量平衡法(waterbalan第二節(jié)水面蒸發(fā)3、確定水面蒸發(fā)量的經(jīng)驗(yàn)公式途徑

empiricalequation華東水利學(xué)院經(jīng)驗(yàn)公式第二節(jié)水面蒸發(fā)3、確定水面蒸發(fā)量的經(jīng)驗(yàn)公式途徑emp第二節(jié)水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)的時(shí)空分布特點(diǎn)temporalspatialdistributioncharacteristics空間分布特點(diǎn)時(shí)間分布特點(diǎn)全球赤道大——1100mm兩極小——120mm我國(guó)西北干旱區(qū)——2000mm以上華北地區(qū)——1200～2000mm之間南方濕潤(rùn)區(qū)——1200mm以下第二節(jié)水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)的時(shí)空分布特點(diǎn)temporal

一、土壤蒸發(fā)機(jī)制：土壤蒸發(fā)不僅與蒸發(fā)面性質(zhì)有關(guān)，而且與供水條件有關(guān)。土壤水蒸發(fā)過程中，不僅要克服液體水分子之間的內(nèi)聚力，而且要克服土壤顆粒對(duì)水分子的吸附力。第三節(jié)土壤蒸發(fā)一、土壤蒸發(fā)機(jī)制：第三節(jié)土壤蒸發(fā)二、土壤蒸發(fā)的過程在供水不足的條件下，土壤蒸發(fā)實(shí)際上是土壤失去水分干化的過程。分為如下三階段：1.定常蒸發(fā)率階段2.蒸發(fā)率下降階段3.蒸發(fā)率微弱階段劃分依據(jù)是什么？二、土壤蒸發(fā)的過程第三節(jié)土壤蒸發(fā)毛管斷裂含水量(3)田間持水量(2)(1)E/Em第一階段土含超過田間持水量水分通過毛管作用源源不斷地供給土壤蒸發(fā)充分供水條件下的土壤蒸發(fā)只受氣象條件影響，E大且穩(wěn)定E繼續(xù)，θ減小1、土壤蒸發(fā)過程第三節(jié)土壤蒸發(fā)毛管斷裂含水量(3)田間持水量(2)(1)第三節(jié)土壤蒸發(fā)第二階段土含介于田間持水量與毛管斷裂含水量之間毛管連續(xù)狀態(tài)破壞，毛管輸送水量減小E隨θ減小而減小――持續(xù)到θ毛1、土壤蒸發(fā)過程毛管斷裂含水量(3)田間持水量(2)(1)E/Em第三節(jié)土壤蒸發(fā)第二階段土含介于田間持水量與毛管斷裂含水第三節(jié)土壤蒸發(fā)第三階段土含小于等于毛管斷裂含水量毛管輸送水分完全破壞只能以膜狀水或氣態(tài)水形式移動(dòng)，速度慢，數(shù)量小E小而穩(wěn)定1、土壤蒸發(fā)過程毛管斷裂含水量(3)田間持水量(2)(1)E/Em第三節(jié)土壤蒸發(fā)第三階段土含小于等于毛管斷裂含水量毛管輸Doctrineofhydrology99（二）土壤蒸發(fā)量的測(cè)定Doctrineofhydrology33（二）土壤蒸發(fā)Doctrineofhydrology100三、植物散發(fā)量的測(cè)定蒸滲儀（美國(guó)加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校）直徑：6.70米深：0.96米水力式土壤蒸滲儀（中國(guó)科學(xué)院地理研究所禹城實(shí)驗(yàn)站）稱重式蒸滲儀Doctrineofhydrology34三、植物散發(fā)量Doctrineofhydrology101器測(cè)法觀測(cè)土壤蒸發(fā)量存在的問題：1.由于被測(cè)試土壤本身的熱力條件與天然不同，所測(cè)結(jié)果與實(shí)際可能有較大差異；2.器測(cè)法所測(cè)結(jié)果只是一個(gè)點(diǎn)的土壤蒸發(fā)量，觀測(cè)結(jié)果只能在特定的條件下應(yīng)用或作為參考；3.在面積較大的情況下，下墊面情況復(fù)雜，很難區(qū)分土壤蒸發(fā)和植物蒸散；4.目前器測(cè)法也主要用于機(jī)理研究，很少用于解決實(shí)際問題。Doctrineofhydrology35器測(cè)法觀測(cè)土壤Doctrineofhydrology1022.間接計(jì)算法1）水量平衡原理2）熱量平衡原理Doctrineofhydrology362.間接計(jì)算法三影響土壤蒸發(fā)的因素1.氣象因素2.土壤特性（土壤的孔隙性、與地下水位的關(guān)系、溫度梯度等）三影響土壤蒸發(fā)的因素1土壤特性1）土壤含水量土壤含水量大于田間持水量：基本等于蒸發(fā)能力。隨著土壤含水量的降低，土壤蒸發(fā)量大致線性下降。臨界土壤含水量：土壤蒸發(fā)量接近于蒸發(fā)能力（即VE接近1）時(shí)的土壤含水量。2）土壤的類型1土壤特性1）土壤含水量3）土壤孔隙性的影響（孔隙的形狀、大小和數(shù)量）孔隙太大，土壤水的毛細(xì)上升高度小，不利于向土壤表面供水，在地下水有一定埋深的情況下，蒸發(fā)量不大。一般認(rèn)為，土壤孔隙直徑在0.1—0.001之間，毛管現(xiàn)象明顯，供水充分，有利于蒸發(fā)。當(dāng)孔隙太小或團(tuán)粒結(jié)構(gòu)情況下，土壤水分多為結(jié)合水，毛管狹窄，水分運(yùn)移阻力大，不利于蒸發(fā)。3）土壤孔隙性的影響（孔隙的形狀、大小和數(shù)量）

4）地下水位的影響地下水位對(duì)土壤蒸發(fā)量的影響，主要通過地下水位的高低對(duì)地下水以上的土層的土壤含水量的分布起作用。當(dāng)土壤表面處于支持毛細(xì)帶以內(nèi)時(shí)（毛管水活動(dòng)帶），地下水可不斷向地表供水，蒸發(fā)量較大。

5）土壤中溫度梯度的影響一般由溫度高處向溫度低處運(yùn)移。從而影響土壤蒸發(fā)量的大小。4）地下水位的影響第四節(jié)植物蒸發(fā)植物葉面蒸發(fā)量和散發(fā)量，一般就指散發(fā)量。1、散發(fā)現(xiàn)象植物從土壤中吸取水分，然后輸送到莖和葉面，大部分水分從葉面和莖逸散到空氣中，這就是散發(fā)現(xiàn)象。

第四節(jié)植物蒸發(fā)植物葉面蒸發(fā)量和散發(fā)量，一般就指散發(fā)量。

當(dāng)葉面氣孔打開，水分可通過開放的氣孔逸出，完成植物的散發(fā)過程。植物散發(fā)的強(qiáng)弱受氣孔開啟程度的控制，而氣孔開啟程度又受溫度等控制。植物散發(fā)過程不僅是物理過程，而且是生物物理過程。植物散發(fā)水量很大，約占植物吸收水分的90％。當(dāng)葉面氣孔打開，水分可通過開放的氣孔逸出，完成植物的植物吸收包含植物養(yǎng)分的水溶液植物細(xì)胞從流動(dòng)的水中吸收養(yǎng)分，并且通過葉面將多余的水分排入大氣通過植物葉面氣孔向大氣釋放水汽滲透壓驅(qū)使水分進(jìn)入植物根系植物吸收包含植物養(yǎng)分的水溶液植物細(xì)胞從流動(dòng)的水中吸收養(yǎng)分，并Doctrineofhydrology1101.器測(cè)法

P+I+R+C＝ET+D+ΔW2.坑測(cè)法3.棵枝稱重法4.氣量計(jì)法5.散發(fā)模型二、植物散發(fā)量的測(cè)定Doctrineofhydrology441.器測(cè)法二、二、植物散發(fā)量的測(cè)定二、植物散發(fā)量的測(cè)定二影響植物散發(fā)的因素氣象因素同水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)一樣，受溫度、濕度、日照、風(fēng)速等因素的影響。太陽輻射和溫度的高低，還可以通過影響植物的生理過程而間接影響散發(fā)量。溫度低于1.5℃，植物幾乎停止生長(zhǎng)，散發(fā)量很小；溫度大于1.5℃，散發(fā)量隨溫度升高而加大；當(dāng)溫度大于40℃，葉面失去調(diào)節(jié)能力，氣孔全部張開，散發(fā)量增加，一旦供水不足，容易造成植物枯萎。植物的光合作用與太陽輻射有關(guān)，約95％的散發(fā)量發(fā)生在白天。二影響植物散發(fā)的因素氣象因素

土壤含水量因素：有不同的認(rèn)識(shí)有的學(xué)者認(rèn)為：植物的散發(fā)量與留存在土壤內(nèi)供植物使用的水大致成正比；另有學(xué)者認(rèn)為：土壤含水量在減少到植物凋萎含水量以前，散發(fā)與有效水量無關(guān)（問：何為土壤有效水量？）。你認(rèn)為哪種說法對(duì)？原因是？土壤含水量因素：有不同的認(rèn)識(shí)你認(rèn)為哪種說法對(duì)？原因是？

植物生理?xiàng)l件的影響：植物生理?xiàng)l件僅指植物的種類和植物生長(zhǎng)階段在生理上的差別；不同種類的植物，生理結(jié)構(gòu)不同，在相同的氣象和土壤條件下，水汽散發(fā)量有較大的差異：植物生理?xiàng)l件的影響：第五節(jié)流域蒸散發(fā)流域蒸散發(fā)及其影響因素流域蒸散發(fā)：流域上不同蒸發(fā)面（水面、裸土、巖石、植被等）的蒸發(fā)和散發(fā)總稱為流域蒸散發(fā)。（一般，流域內(nèi)水面占的比重不大，所以土壤蒸發(fā)和植物散發(fā)是流域蒸散發(fā)決定性部分。）第五節(jié)流域蒸散發(fā)流域蒸散發(fā)及其影響因素流域蒸散發(fā)：流域第五節(jié)流域蒸散發(fā)影響土壤蒸發(fā)和植物散發(fā)的因素即是影響流域總蒸發(fā)的因素,綜合起來，影響因素包括：（1）氣象條件（日照、溫度、濕度、風(fēng)速等）；（2）流域內(nèi)土壤含水量；（3）流域內(nèi)土壤、植被分布；（4）地形、地貌。流域蒸散發(fā)及其影響因素第五節(jié)流域蒸散發(fā)影響土壤蒸發(fā)和植物散發(fā)的因素即是影響流1.水量平衡法原理：質(zhì)量守恒公式：對(duì)于陸面多年情況下，優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單，公式嚴(yán)密，適于計(jì)算大面積（特別是整個(gè)流域）、長(zhǎng)時(shí)段（年和多年）蒸發(fā)量的計(jì)算。缺點(diǎn)：計(jì)算和觀測(cè)各均衡項(xiàng)所產(chǎn)生的誤差歸入蒸發(fā)量，對(duì)于蒸發(fā)量占總水量較小的情況，將產(chǎn)生較大的誤差。第五節(jié)流域蒸散發(fā)1.水量平衡法第五節(jié)流域蒸散發(fā)2.熱量平衡法蒸發(fā)是水熱交換過程，水量平衡與熱量平衡之間有著緊密的聯(lián)系，一般表達(dá)式如下：

式中：E－總蒸發(fā)量；P－降水量；E/P－蒸發(fā)系數(shù)；R－輻射平衡值；L－蒸發(fā)潛熱；R/LP－輻射干燥指數(shù)。只需記住結(jié)論：蒸發(fā)可由降水量和一個(gè)與干燥指數(shù)有關(guān)的函數(shù)求得。2.熱量平衡法只需記住結(jié)論：蒸發(fā)可由降水量和一個(gè)與干燥指Doctrineofhydrology1193模式計(jì)算法（不考慮蒸散發(fā)在流域上不均勻的情況）1）一層模式方法：把流域蒸散發(fā)層作為一個(gè)整體，并認(rèn)為蒸散發(fā)量同該層土壤含水量及流域蒸散發(fā)能力成正比；缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)和含水量的垂直分布不完全與實(shí)際情況相符。Doctrineofhydrology533模式計(jì)算法Doctrineofhydrology1202）二層模式方法：分上下