水文学原理第七章蒸发与散发课件

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6.我国蒸散发分布规律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）转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)§1蒸发现象及其控制条件（三）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。它们都和气象条件有关）2影响因素太阳辐射：温度（气温和水温）湿度：饱和水汽压差风气压降水自然地理因素：位置、地形水质：溶质势水深水面情况面积思考题：1、温度对蒸发量的影响中，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)H水体传导感热损失He

蒸发耗热量Hz

水体储热量HaiHa0HeHRsiRrRbHsRn-H-He+Ha=Hz（1）理论方法（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、受热条件等因素有关。实际工作中，应根据当地实测资料分析。

(3)器测法蒸发器蒸发实验站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蒸发器与大型蒸发池，折算系数K，K小于1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§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。4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±=Ds(es’-ea)式中，E±为土壤蒸发量；Ds为反映气温、湿度、风等外界条件的质量交换系数；es’为土壤表面水汽压，当表土饱和时，es’等于饱和水汽压）；ea为大气水汽压。§5流域蒸散发流域蒸散发：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。）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/Emba(1)>a，E=Em（注:

a<

f)

供水充分，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,WUM

EL,WL,WLM

ED,WD,WDM上层(Upperlayer)下层(Lowerlayer)深层(Deeplayer)

上土层蒸发量：EU=Em

下土层蒸发量：EL=Em.WL/WLM

深土层蒸发量：ED=C.Em土壤蒸发量：E=EU+EL+ED

(notes:同时刻相加）6流域蒸散发计算（三层蒸发模式）§5流域蒸散发6流域蒸散发计算（三层蒸发模式）§6我国蒸散发分布规律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。4、蒸发的时空分布（一）空间分布：赤道大两极小海南、广东：年平均1400mm

西北：年平均2000mm

高山：700