1、,第七章 蒸發(fā)與散發(fā),Evaporation and Transpiration,主 要 內(nèi) 容,蒸發(fā)與散發(fā)是水文循環(huán)過(guò)程中自降水到達(dá)地面后由液態(tài)（或固態(tài)）轉(zhuǎn)化為水汽返回大氣的一個(gè)階段。它是指水分子從物體表面即蒸發(fā)面,向大氣逸散的現(xiàn)象。,（一） 蒸發(fā)的表示方法 1、蒸發(fā)量 在一定時(shí)段內(nèi)水分經(jīng)蒸發(fā)而散布于大氣中的水量。 以 mm 計(jì) 2、蒸發(fā)（能）力-最大可能蒸發(fā)量 蒸發(fā)力是在下墊面足夠濕潤(rùn)條件下，保持水分充分供應(yīng)時(shí)的蒸發(fā)量，又稱為最大可能蒸發(fā)量(mm) 3、蒸發(fā)速度 單位時(shí)間內(nèi)的蒸發(fā)量，表示蒸發(fā)強(qiáng)度(mm/d),1 蒸發(fā)現(xiàn)象及其控制條件,蒸發(fā)面類型：,水面蒸發(fā),冰雪蒸發(fā),土壤蒸發(fā),植物散發(fā),流

2、域蒸散發(fā),陸面蒸發(fā),（二） 蒸發(fā)的分類,水面蒸發(fā),冰雪蒸發(fā),（三）控制蒸發(fā)的條件,供水條件 蒸發(fā)面上儲(chǔ)存的水量多少,能量條件 蒸發(fā)面上水分子獲得能量的多少,動(dòng)力條件 蒸發(fā)面上空水汽輸送的速度如何,氣象條件,2 水面蒸發(fā),1 水面的蒸發(fā)物理機(jī)制 2 影響水面蒸發(fā)的影響因素 3 水面蒸發(fā)的確定方法 4 水面蒸發(fā)在空間上和時(shí)間上分布的特點(diǎn),1 水面蒸發(fā)的物理機(jī)制,水面蒸發(fā)-最簡(jiǎn)單的蒸發(fā)方式-飽和蒸發(fā)面 一個(gè)水平的自由水面，進(jìn)入水體的熱能增加了水分子的動(dòng)能，使一些水分子所獲得的動(dòng)能大于水分子之間的內(nèi)聚力時(shí)，就能突破水面而躍入空中。 那些動(dòng)能足夠大的水分子，逸出水面-蒸發(fā) 一些水分子從空中返回水面，稱為

3、-凝結(jié) 從水面躍出與返回水面的水分子數(shù)量之差，就是實(shí)際觀測(cè)到的蒸發(fā)量 mm 或 蒸發(fā)率(mm/d 、mm/月 、mm/a ) （取決于三個(gè)條件：蒸發(fā)面上儲(chǔ)存的水分多少供水條件；蒸發(fā)面上水分子獲取的能量多少能量條件；蒸發(fā)面上水汽輸送的速度動(dòng)力條件。它們都和氣象條件有關(guān)）,幾個(gè)概念,（1）蒸發(fā)潛熱（L) ： 單位水量從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)所吸收的熱量，或汽化潛熱，可用下式表示： L = 2491 - 2.177 Ts ( J / g ) Ts -為水面溫度（）,（2）飽和水汽壓 （ es ） 空氣的總水汽含量達(dá)到飽和時(shí)，相應(yīng)的水汽壓,2 影響因素,太陽(yáng)輻射：溫度（氣溫和水溫） 濕度：飽和水汽壓差 風(fēng) 氣壓

4、 降水 自然地理因素：位置、地形 水質(zhì)：溶質(zhì)勢(shì) 水深 水面情況 面積,思考題： 1、溫度對(duì)蒸發(fā)量的影響中，是氣溫影響大還是水溫影響大？ 2、為什么降水對(duì)蒸發(fā)有影響？,3 水面蒸發(fā)的確定方法,（1）理論方法 （2）經(jīng)驗(yàn)公式法 （3）實(shí)驗(yàn)觀測(cè)法,熱量平衡法-熱量平衡法是基于能量守恒定律和蒸發(fā)需要消耗熱量的概念而建立起來(lái)的,Rn 為凈輻射 (J/min) Ha= Hai-Ha0 入出流熱量差 (J/min) Hs 為水體儲(chǔ)熱變量 (J/min) H 水體傳導(dǎo)感熱損失 He 蒸發(fā)耗熱量 Hz 水體儲(chǔ)熱量,Hai,Ha0,He,H,Rsi,Rr,Rb,Hs,Rn-H-He+Ha=Hz,（1）理論方法,彭

5、曼公式 氣溫-飽和水汽壓關(guān)系曲線梯度,Qn：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位面積上的凈輻射當(dāng)量；Cp：定壓比熱；P：大氣壓強(qiáng)；L：蒸發(fā)潛熱,彭曼研究了綜合考慮太陽(yáng)輻射、水汽擴(kuò)散和空氣動(dòng)力因素的計(jì)算水面蒸發(fā)的方法,（2）經(jīng)驗(yàn)公式法,道爾頓公式 K-為常數(shù) f(u)-風(fēng)速函數(shù) es -水面溫度下的飽和水汽壓 e -水面上某一高度的實(shí)際水汽壓,20cm口徑蒸發(fā)器,80cm口徑套盆蒸發(fā)器,E601蒸發(fā)器,20m2和100m2的大型蒸發(fā)池,蒸發(fā)器觀測(cè)的數(shù)值不能直接作為大水體的水面蒸發(fā)值，必須乘以一折算系數(shù)。折算系數(shù)與蒸發(fā)器類型、自然環(huán)境、受熱條件等因素有關(guān)。實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)測(cè)資料分析。,(3)器測(cè)法,蒸發(fā)器,蒸發(fā)

6、實(shí)驗(yàn)站,利用蒸發(fā)器或蒸發(fā)池：直接量出蒸發(fā)量 是當(dāng)前最簡(jiǎn)單和實(shí)用的方法,蒸發(fā)器與大型蒸發(fā)池，折算系數(shù)K，K小于1,水面蒸發(fā)在時(shí)間和空間上的分布,時(shí)間上 水面蒸發(fā)在一年內(nèi)的變化主要受氣溫、濕度和風(fēng)力的影響。冬季氣溫最低，水面蒸發(fā)量小。七、八月份氣溫最高，蒸發(fā)量最大。 在一日內(nèi)的蒸發(fā)強(qiáng)度，主要隨氣溫的變化而不同。中午氣溫最高，蒸發(fā)強(qiáng)度最大，從午夜到凌晨氣溫最低，蒸發(fā)強(qiáng)度最小。,空間上 由于蒸發(fā)量的大小與太陽(yáng)輻射的強(qiáng)弱密切相關(guān)，所以在赤道附近，太陽(yáng)輻射最強(qiáng)，蒸發(fā)強(qiáng)度最大，年蒸發(fā)量約達(dá)1100mm，兩極地區(qū)，太陽(yáng)輻射最弱，蒸發(fā)量最小，年蒸發(fā)量?jī)H102mm左右,3 土壤蒸發(fā),1 土壤蒸發(fā)過(guò)程,第一階段 土

7、含超過(guò)田間持水量,第二階段 土含介于田間持水量與毛管斷裂含水量之間,第三階段 土含小于等于毛管斷裂含水量,土壤含水量W田：土壤中存在著自由重力水，土層中毛細(xì)管上下溝通，供水充分，土壤蒸發(fā)只受氣象條件的影響。蒸發(fā)量大而穩(wěn)定。 W斷WW田：土壤中毛細(xì)管的連續(xù)狀態(tài)將逐漸受到破壞，土層內(nèi)部由毛細(xì)管作用上升到表面的水分也將逐漸減少，蒸發(fā)量與氣象因素和土壤含水量有關(guān)。 WW斷，這時(shí)毛管水不再連續(xù)，毛管向土壤表面輸送水分的機(jī)制遭到破壞，水分只能以膜狀水形式或氣態(tài)水形式向上層土壤表面移動(dòng)。,3 土壤蒸發(fā),2 土壤蒸發(fā)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,土壤含水量大于田間持水量時(shí)土壤水分剖面的變化,3 土壤蒸發(fā),2 土壤蒸發(fā)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

8、,土壤含水量介于毛管斷裂含水量和 田間持水量之間時(shí)土壤水分剖面的變化,3 土壤蒸發(fā),2 土壤蒸發(fā)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,土壤含水量在吸濕量下限和毛管斷裂含水量 之間時(shí)土壤水分剖面的變化,3 土壤蒸發(fā),3 影響土壤蒸發(fā)的因素,氣象因素 日照、溫度、濕度、風(fēng)速等,土壤特性 土壤孔隙性,供水條件 土壤含水量、地下水位,地下水位的影響地下水埋深越大，蒸發(fā)率越小。,確定土壤蒸發(fā)量的方法也有器測(cè)法、經(jīng)驗(yàn)公式法、水量平衡法、熱量平衡法等。,4 土壤蒸發(fā)量的確定,1.器測(cè)法 用以測(cè)定土壤蒸發(fā)量的儀器很多。常用的有蘇聯(lián)-500型土壤蒸發(fā)器以及大型蒸滲儀。 2.經(jīng)驗(yàn)公式法 土壤蒸發(fā)經(jīng)驗(yàn)公式的建立原理與水面蒸發(fā)相同，所以其公式

9、的結(jié)構(gòu)亦相似。 E=Ds(es-ea) 式中，E為土壤蒸發(fā)量；Ds為反映氣溫、濕度、風(fēng)等外界條件的質(zhì)量交換系數(shù)；es為土壤表面水汽壓，當(dāng)表土飽和時(shí)， es等于飽和水汽壓）；ea為大氣水汽壓。,4 植物散發(fā),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。,4 植物散發(fā),2影響植物散發(fā)的因素,溫度、日照、土壤含水量、植物生理特性,5 流域蒸散發(fā),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。）,1 流域蒸散發(fā)的影響因素,影

10、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(lái)，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 。,5 流域蒸散發(fā),(1) a，E=Em（注: a f) 供水充分，蒸散發(fā)量大而穩(wěn)定。 (2) b a，E=( ) Em（注: b m) 供水不充分，蒸散發(fā)量隨 的減小而減小。 (3) b，E=CEm，C=0.050.10,2 流域蒸散發(fā)規(guī)律,5 流域蒸散發(fā),3 流域蒸散發(fā)的計(jì)算方法,5 流域蒸散發(fā),4 流域蒸散發(fā)能力的計(jì)算,5 流域蒸散發(fā),5 流域蒸散發(fā)的空間變化,一般而言，隨高程增加，流域蒸散

11、發(fā)能力會(huì)有所減小,5 流域蒸散發(fā),EU, WU,WUM,EL, WL,WLM,ED, 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）,6 流域蒸散發(fā)計(jì)算（三層蒸發(fā)模式）,5 流域蒸散發(fā),6 流域蒸散發(fā)計(jì)算（三層蒸發(fā)模式）, 6 我國(guó)蒸散發(fā)分布規(guī)律,1、我國(guó)北方雨量少，溫度低，平均年總蒸發(fā)量一般在50500mm之間 南方雨量多，溫度高，平均年總蒸發(fā)量一般在400900mm之間。（部分地區(qū)，如臺(tái)灣有高達(dá)1000mm的） 2、受地形影響，不同地區(qū)即使年降水量接近相同，而蒸發(fā)量都可能不同。在山區(qū)，降水不易滯留，迅速形成徑流，減少蒸發(fā)的機(jī)會(huì)。而平原地區(qū)則相反。 3、與地質(zhì)和土壤因素有關(guān)。,4、蒸發(fā)的時(shí)空分布 （一）空間分布：赤道