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1、蒸散发过程模拟蒸散发过程模拟 蒸发散发蒸腾 水面 蒸发 土壤 蒸发 植物 散发 实际 蒸散发 潜在 蒸散发 参考 蒸散发 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1. 水面蒸发水面蒸发2. 土壤蒸发土壤蒸发3. 植物散发植物散发4. 5.流域蒸散发流域蒸散发 6.我国蒸散发分布规律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（或固态）转化为水汽返回大气的一个阶段。它是指水分子从 物体表面即蒸发面物体表面即蒸发面, ,向大气逸散的现象。向大气逸散
2、的现象。 （一）（一） 蒸发的表示方法蒸发的表示方法 1、蒸发量、蒸发量 在一定时段内水分经蒸发而散布于大气中的水量。在一定时段内水分经蒸发而散布于大气中的水量。 以以 mm 计计 2、蒸发（能）力、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时的蒸发量，又称为最大可能蒸发量(mm) 3、蒸发速度、蒸发速度 单位时间内的蒸发量，表示蒸发强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蒸发现象及其控制条件 蒸发面类型：蒸发面类型： 水面蒸发水面蒸发 冰雪蒸
3、发冰雪蒸发 土壤蒸发土壤蒸发 植物散发植物散发 流域蒸散发流域蒸散发 陆面蒸发陆面蒸发 （二）（二）蒸发的分类蒸发的分类 晾晾 衣衣 服服 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 2 水面蒸发水面蒸发 （1） 水面蒸发的水面蒸发的物理机制物理机制 （2） 水面蒸发的水面蒸发的影响因素影响因素 （3 ） 水面蒸发的水面蒸发的确定方法确定方法 （4） 水面蒸发的水面蒸发的时空分布特征时空分布特征 （1） 水
4、面蒸发的物理机制水面蒸发的物理机制 水面蒸发水面蒸发-最简单的蒸发方式最简单的蒸发方式-饱和蒸发面饱和蒸发面 现象描述现象描述：当水面上一些水分子获得的能量大于水分子之：当水面上一些水分子获得的能量大于水分子之 间的内聚力时，就会突破水面而跃入空气之中间的内聚力时，就会突破水面而跃入空气之中 水汽分子同时从空气中返回水面，称为水汽分子同时从空气中返回水面，称为凝结现象凝结现象 单位时间从单位蒸发面积逸散到大气中的水分子数与从大单位时间从单位蒸发面积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（当为正值时）称为气中返回到蒸发面的水分子数之差值（当为正值时）称为 蒸发率蒸发率，通
5、常用时段蒸发量表示，单位为，通常用时段蒸发量表示，单位为mm/h, mm/d, mm/a等等 （2） 影响因素 思考题： 温度对蒸发量的影响中，气温 与水温相比哪个影响更直接？ 气压对蒸发有什么影响？ 水面面积大小如何影响蒸发？ 水面形状通过什么来影响水面 蒸发？ 水质如何影响蒸发？海水蒸发 量大还是淡水蒸发量大？ 气象因素：气象因素： 太阳辐射太阳辐射 温度温度 湿度湿度 风速风速 气压气压 自然地理因素：自然地理因素： 位置、地形位置、地形 水面面积水面面积 水面形状水面形状 水质水质 水深水深 （3） 水面蒸发的确定方法水面蒸发的确定方法 实验观测法实验观测法 理论方法理论方法 经验公式
6、法经验公式法 20cm口径蒸发器 E601蒸发器： 面积3000cm2 实验观测法实验观测法 热量平衡法热量平衡法 （基于能量守恒定律和蒸发需要消耗热量的概念而建立）（基于能量守恒定律和蒸发需要消耗热量的概念而建立） 理论方法理论方法 Hai Hao He H Hs Rn Hs= Rn-H-He+Ha Hs水体储热变量水体储热变量 (J/min) Rn净辐射净辐射 (J/min) H 水体传导感热损失水体传导感热损失 He蒸发耗热量蒸发耗热量 Ha= Hai-Hao 入出流热量差入出流热量差 (J/min) 空气动力学法空气动力学法 （基于扩散理论导得的水面蒸发计算公式（基于扩散理论导得的水面
7、蒸发计算公式 又称为空气动力学公式）又称为空气动力学公式） 背景资料： 1802年，英国的道尔顿 （Dalton）根据乱流扩散 理论，综合考虑风速、空 气温度、湿度对蒸发量的 影响，提出了道尔顿模型， 该模型对近代蒸发理论的 创立起到了决定性的作用。 WeeE 21 式中： E水面蒸发量； e1水面水汽压； e2地面一定高度处水 汽压； 风速函数。W SREP 水量平衡法水量平衡法 （基于水量平衡原理计算水面蒸发的公式）（基于水量平衡原理计算水面蒸发的公式） 其中，蒸发、径流及储水量的变化都是未知数其中，蒸发、径流及储水量的变化都是未知数 所以，在没有足够的水文观测资料时，无法采用所以，在没有
8、足够的水文观测资料时，无法采用 水量平衡法计算水面蒸发水量平衡法计算水面蒸发 经验公式法经验公式法 大部分经验公式以道尔顿模型为基础大部分经验公式以道尔顿模型为基础 Mayer, 1942 E=C(ews-ea)(1+u/10) 式中 E水面蒸发 ews水面温度下的饱和水汽压 ea空气水汽压 u风速 C经验系数，一般取C=0.36 （4）水面蒸发的时空分布特征）水面蒸发的时空分布特征 注：蒸发面蒸发量，以北京站为例注：蒸发面蒸发量，以北京站为例 中国多年平均水面蒸发量空间分布图中国多年平均水面蒸发量空间分布图 说明：该分布图说明：该分布图 由由E601转换求到转换求到 的多年平均水面的多年平均
9、水面 蒸发。蒸发。 1000-1200 600-800 600-800 2000 1600-2000 800-1000 1400-1600 1200-1400 800-1000 800-1000 1000-1200 3 土壤蒸发土壤蒸发 1 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 土壤含水量超过田间土壤含水量超过田间 持水量持水量 第二阶段第二阶段土壤含水量介于田间土壤含水量介于田间 持水量与毛管断裂含水量之持水量与毛管断裂含水量之 间间 第三阶段第三阶段土壤含水量小于等于
10、土壤含水量小于等于 毛管断裂含水量毛管断裂含水量 土壤含水量土壤含水量WW田 田： ：土壤中存在着自由重力水，土层中毛细管 土壤中存在着自由重力水，土层中毛细管 上下沟通，供水充分，土壤蒸发只受气象条件的影响。蒸上下沟通，供水充分，土壤蒸发只受气象条件的影响。蒸 发量大而稳定。发量大而稳定。 W W断断WWWW田 田：土壤中毛细管的连续状态将逐渐受到破坏，土：土壤中毛细管的连续状态将逐渐受到破坏，土 层内部由毛细管作用上升到表面的水分也将逐渐减少，蒸层内部由毛细管作用上升到表面的水分也将逐渐减少，蒸 发量与气象因素和土壤含水量有关。发量与气象因素和土壤含水量有关。 WWW a，E=Em（注（注
11、: 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) 700mm （二）时间上的变化特点 夏季 冬季中午 凌晨 海南岛东部 1000 mm 塔里木盆地、柴塔木 盆地： 1 1. .0 0，即蒸发能力超过降水量即蒸发能力超过降水量，说明该说明该 地区气候偏于干旱；反之地区气候偏于干旱；反之， 1600 800 0.5 湿润带湿润带800 1600200 8000.5 1.0 半湿润带半湿润带400 80050 2001 3 半干旱带半干旱带2
12、00 40010 503 7 干旱带干旱带 200 7 讨论与思考讨论与思考: 1、为什么说有时候土壤也是饱和蒸发面？、为什么说有时候土壤也是饱和蒸发面？ 2、蒸发量在什么情况下等于蒸发能力？、蒸发量在什么情况下等于蒸发能力？ 3、影响蒸发的因素有哪些？、影响蒸发的因素有哪些？ 水文模型中的蒸散发估算方法 1. 数据下载 2. 数据预处理 参照说明文件，整理成标准数据集 3. 选取适当方法，计算潜在蒸散发 4. 分析计算结果，比较不同方法的差异 基于能量的方法 基于温度的方法 以上公式中参数含义及算法见参考文献27 基于空气动力学的方法 综合法 Example -5 0 5 10 15 20
13、25 1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 113 120 127 134 141 148 155 162 169 176 183 190 197 204 211 218 225 232 239 246 253 260 267 274 281 288 295 302 309 316 323 330 337 344 351 358 ET1 ET2 ET4 ET5 ET6 ET7 ET3 ET8 结果检验形式：提交报告 要求：参考论文“基于辐射的潜在蒸散量估算 方法适用性分析” 内容主要包括： 1. 研究目的与意义（ET的重要性） 2. 研究区及数据（气候概况及数据长度） 3. 研究方法（列出所选公式） 4. 研究结果（以图表形式比较差异） 5. 总结与讨论（收获、感想，可选） 注意事项 1. 时间节点：下周末之前发到 2. 请务必认真完成，评分结果计入平时成绩 3. 小组内部成员分工合作，统筹安排
