第七章蒸發(fā)與散發(fā)

1、Evaporation and Transpiration主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 蒸發(fā)與散發(fā)是水文循環(huán)過程中自降水到達地面后由液態(tài)蒸發(fā)與散發(fā)是水文循環(huán)過程中自降水到達地面后由液態(tài)（或固態(tài)）轉(zhuǎn)化為水汽返回大氣的一個階段。它是指水分子從（或固態(tài)）轉(zhuǎn)化為水汽返回大氣的一個階段。它是指水分子從物體表面即蒸發(fā)面物體表面即蒸發(fā)面, ,向大氣逸散的現(xiàn)象。向大氣逸散的現(xiàn)象。（一）（一） 蒸發(fā)的表示方法蒸發(fā)的表示方法1、蒸發(fā)量、蒸發(fā)量在一定時段內(nèi)水分經(jīng)蒸發(fā)而散布于大氣中的水量。在一定時段內(nèi)水分經(jīng)蒸發(fā)而散布于大氣中的水量。以以 mm 計計2、蒸發(fā)（能）力、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條件下

2、，保持水分充分供應(yīng)蒸發(fā)力是在下墊面足夠濕潤條件下，保持水分充分供應(yīng)時的蒸發(fā)量，又稱為最大可能蒸發(fā)量時的蒸發(fā)量，又稱為最大可能蒸發(fā)量(mm)3、蒸發(fā)速度、蒸發(fā)速度單位時間內(nèi)的蒸發(fā)量，表示蒸發(fā)強度單位時間內(nèi)的蒸發(fā)量，表示蒸發(fā)強度(mm/d)1 蒸發(fā)現(xiàn)象及其控制條件蒸發(fā)現(xiàn)象及其控制條件（二）（二） 蒸發(fā)的分類蒸發(fā)的分類供水條件供水條件 蒸發(fā)面上儲存的水量多少蒸發(fā)面上儲存的水量多少能量條件能量條件 蒸發(fā)面上水分子獲得能量的多少蒸發(fā)面上水分子獲得能量的多少動力條件動力條件 蒸發(fā)面上空水汽輸送的速度如何蒸發(fā)面上空水汽輸送的速度如何2 水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)1 1 水面的蒸發(fā)水面的蒸發(fā)物理機制物理機制2 2 影響

3、水面蒸發(fā)的影響水面蒸發(fā)的影響因素影響因素3 3 水面蒸發(fā)的水面蒸發(fā)的確定方法確定方法4 4 水面蒸發(fā)在空間上和時間上分布的特點水面蒸發(fā)在空間上和時間上分布的特點1 水面蒸發(fā)的物理機制水面蒸發(fā)的物理機制v 水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)-最簡單的蒸發(fā)方式最簡單的蒸發(fā)方式-飽和蒸發(fā)面飽和蒸發(fā)面v 一個水平的自由水面，進入水體的熱能增加了水分子的動能，使一些一個水平的自由水面，進入水體的熱能增加了水分子的動能，使一些水分子所獲得的動能大于水分子之間的內(nèi)聚力時，就能突破水面而躍水分子所獲得的動能大于水分子之間的內(nèi)聚力時，就能突破水面而躍入空中。入空中。v 那些動能足夠大的水分子，逸出水面那些動能足夠大的水分子，逸出

4、水面-蒸發(fā)蒸發(fā)v 一些水分子從空中返回水面，稱為一些水分子從空中返回水面，稱為-凝結(jié)凝結(jié)v 從水面躍出與返回水面的水分子數(shù)量之差，就是實際觀測到的蒸發(fā)量從水面躍出與返回水面的水分子數(shù)量之差，就是實際觀測到的蒸發(fā)量 mm mm 或或 蒸發(fā)率蒸發(fā)率(mm/d (mm/d 、mm/mm/月月 、mm/a ) mm/a ) （取決于三個條件：蒸發(fā)面（取決于三個條件：蒸發(fā)面上儲存的水分多少上儲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能量條件；蒸發(fā)面上水汽輸送的速度動力條件。它們都和氣象動力條件。它們都和氣象條件有關(guān)）條件有關(guān)

5、）幾個概念幾個概念（1 1）蒸發(fā)潛熱）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，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：可用下式表示： L = 2491 - 2.177 TL = 2491 - 2.177 Ts s ( J / g ) ( J / g ) T Ts s - -為水面溫度（為水面溫度（）（2 2）飽和水汽壓）飽和水汽壓 （ es ）空氣的總水汽含量達到飽和時，相應(yīng)的水汽壓空氣的總水汽含量達到飽和時，相應(yīng)的水汽壓 )(1061023545. 7Paesstts2 影響因素 太陽輻射：太陽輻射：溫度（氣溫和水溫）溫度（氣溫和水溫）濕度：飽

6、和水汽壓差濕度：飽和水汽壓差風(fēng)風(fēng)氣壓氣壓降水降水 自然地理因素：位置、地形自然地理因素：位置、地形水質(zhì)：溶質(zhì)勢水質(zhì)：溶質(zhì)勢水深水深水面情況水面情況面積面積思考題：1、溫度對蒸發(fā)量的影響中，是氣溫影響大還是水溫影響大？2、為什么降水對蒸發(fā)有影響？3 水面蒸發(fā)的確定方法水面蒸發(fā)的確定方法（1）理論方法）理論方法（2）經(jīng)驗公式法）經(jīng)驗公式法（3）實驗觀測法）實驗觀測法熱量平衡法熱量平衡法-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的量的概念而建立起來的v Rn 為凈輻射 (J/min)v Ha= Hai-Ha0 入出流熱量差 (J/mi

7、n)v Hs 為水體儲熱變量 (J/min)v H 水體傳導(dǎo)感熱損失v He 蒸發(fā)耗熱量v Hz 水體儲熱量HaiHa0HeHRsiRrRbHsRn-H-He+Ha=Hz（1）理論方法）理論方法v彭曼公式彭曼公式氣溫氣溫-飽和水飽和水汽壓關(guān)系曲線汽壓關(guān)系曲線梯度梯度220TTeesss)(1znEQELPCp0622Qn：單位時間、單位面積上的凈輻射當(dāng)量；：單位時間、單位面積上的凈輻射當(dāng)量；Cp：定壓比熱；定壓比熱；P：大氣壓強；：大氣壓強；L：蒸發(fā)潛熱：蒸發(fā)潛熱彭曼研究了綜合考慮太陽輻射、水汽擴散彭曼研究了綜合考慮太陽輻射、水汽擴散和空氣動力因素的計算水面蒸發(fā)的方法和空氣動力因素的計算水面蒸

8、發(fā)的方法（2）經(jīng)驗公式法）經(jīng)驗公式法v 道爾頓公式道爾頓公式K-為常數(shù)為常數(shù)f(u)-風(fēng)速函數(shù)風(fēng)速函數(shù)es -水面溫度下的水面溫度下的飽和水汽壓飽和水汽壓e -水面上某一高水面上某一高度度的實際水汽壓的實際水汽壓)(eeuKfEs)(eeAEs20cm口徑蒸發(fā)器口徑蒸發(fā)器 80cm口徑套盆蒸發(fā)器口徑套盆蒸發(fā)器 E601蒸發(fā)器蒸發(fā)器 20m2和100m2的大型蒸發(fā)池蒸發(fā)池 蒸發(fā)器觀測的數(shù)值不能直接作為大水體的水面蒸發(fā)值，必須蒸發(fā)器觀測的數(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

9、際工作中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙崪y資料分析。條件等因素有關(guān)。實際工作中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙崪y資料分析。 蒸發(fā)器蒸發(fā)器蒸發(fā)實驗站蒸發(fā)實驗站v 利用利用蒸發(fā)器蒸發(fā)器或或蒸發(fā)池蒸發(fā)池：直接量出蒸發(fā)量：直接量出蒸發(fā)量 是當(dāng)前最簡單和實用的方法是當(dāng)前最簡單和實用的方法WPE0器池EEK 蒸發(fā)器與大型蒸發(fā)池，折算系數(shù)蒸發(fā)器與大型蒸發(fā)池，折算系數(shù)K K，K K小于小于1 1水面蒸發(fā)在時間和空間上的分布水面蒸發(fā)在時間和空間上的分布v 時間上時間上 水面蒸發(fā)在一年內(nèi)的變化水面蒸發(fā)在一年內(nèi)的變化主要受氣溫、濕度和風(fēng)力主要受氣溫、濕度和風(fēng)力的影響。冬季氣溫最低，的影響。冬季氣溫最低，水面蒸發(fā)量小。七、八月水面蒸發(fā)量小。七、八月份氣

10、溫最高，蒸發(fā)量最大。份氣溫最高，蒸發(fā)量最大。 在一日內(nèi)的蒸發(fā)強度，主在一日內(nèi)的蒸發(fā)強度，主要隨氣溫的變化而不同。要隨氣溫的變化而不同。中午氣溫最高，蒸發(fā)強度中午氣溫最高，蒸發(fā)強度最大，從午夜到凌晨氣溫最大，從午夜到凌晨氣溫最低，蒸發(fā)強度最小。最低，蒸發(fā)強度最小。 空間上空間上 由于蒸發(fā)量的大小與太由于蒸發(fā)量的大小與太陽輻射的強弱密切相關(guān)，陽輻射的強弱密切相關(guān)，所以在赤道附近，太陽所以在赤道附近，太陽輻射最強，蒸發(fā)強度最輻射最強，蒸發(fā)強度最大，年蒸發(fā)量約達大，年蒸發(fā)量約達1100mm，兩極地區(qū)，兩極地區(qū)，太陽輻射最弱，蒸發(fā)量太陽輻射最弱，蒸發(fā)量最小，年蒸發(fā)量僅最小，年蒸發(fā)量僅102mm左右左右3

11、 土壤蒸發(fā)土壤蒸發(fā)毛管斷裂含水量毛管斷裂含水量( (3) )田田間間持持水水量量( (2) )( (1) )E/Em 土壤含水量土壤含水量WW田田：土壤中存在著自由重力水，土層中毛細(xì)管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。發(fā)量大而穩(wěn)定。W W斷斷WWWW田田：土壤中毛細(xì)管的連續(xù)狀態(tài)將逐漸受到破壞，土：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)。發(fā)量與氣象因素和土壤含水量有關(guān)。WWW a，E=Em（注（注: a f) 供水充分，蒸散發(fā)量大而穩(wěn)定。供水充分，蒸散發(fā)量大而穩(wěn)定。(2) b a，E=( ) Em（注（注: b m) 供水不充分，蒸散發(fā)量隨供水不充分，蒸散發(fā)量隨 的減小的減小而減小。而減小。(3) 700mm（二）