作物蒸發(fā)蒸騰量計算公式

1、作物蒸發(fā)蒸騰量計算公式一、采用彭曼一蒙蒂斯(PenmanMonteith )法計算參考作物蒸發(fā)蒸騰量( ET0 )1、彭曼一蒙蒂斯(PenmanMonteith )公式彭曼蒙蒂斯 ( PenmanMonteith ) 公式是聯(lián)合國糧農組織 ( FAO， 1998) 提出的最新修正彭曼公式，并已被廣泛應用且已證實具有較高精度及可 使用性。P-M公式對參考作物的蒸發(fā)蒸騰量定義如下：參考作物的蒸發(fā)蒸騰量 為一種假想的參考作物冠層的蒸發(fā)蒸騰速率，假想作物的高度為0.12m ,固定 的葉面阻力為 70s/m， 反射率為 0.23， 非常類似于表面開闊、 高度一致、 生長 旺盛、 完全覆蓋地面且不缺水的綠

2、色草地蒸發(fā)蒸騰量。PenmanMonteith 公式：0.408A(R - G) +Y 90J U (e - e )Et _nT + 273 2 a d ( 1 )o _A + y (1 + 0.34U )2式中 ET 參考作物蒸發(fā)蒸騰量， mm/d；0a 溫度飽和水汽壓關系曲線在T處的切線斜率,kPaT-i ；A4098-eA _a( 2)(T + 237.3)2T平均氣溫，cea飽和水汽壓， kpa；e _ 0.611exp (17.27T )( 3 )aT + 237.3Rn凈輻射,MJ/( m2d )/R _ R -Rnnsnl( 4 )R 凈短波輻射,MJ/ ( m2d);nsRnl

3、凈長波輻射,MJ/( m2d);R 二 0.77(0.25 + 0.5n/N)Rnsan實際日照時數(shù),h ;N最大可能日照時數(shù)，h ;N 二 7.64WsWs日照時數(shù)角,rad ;W = arccos(- tan屮-tan 5) s屮地理緯度,rad ;S日傾角,rad ;5 = 0.409 - sin(0.0172 J -1.39)J日序數(shù)(元月1日為1,逐日累加)；R 大氣邊緣太陽輻射,MJ/( m2d);aR = 37.6 - d (W - sin屮 sin5 + cos* cos5 - sin W )ar ssd 日地相對距離；rd = 1 + 0.033cos(2n J)r365R

4、= 2.45x 10-9 -(0.9n/N + 0.1)-(0.34-0.14 丁)-(T4 + T4)nldkx kned實際水汽壓,kpa ;e (T ) + e (T )1RH 1RHe = d mind max = e (T )max + e (T)mind22 a min1002 a max100RH 日最大相對濕度，；maxT .日最低氣溫；Cmin( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10)( 11)( 12)ea(Tmin)Tmin時飽和水汽壓( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10)( 11)( 12)ed(Tmin)Tmin時實際水汽壓,k

5、pa ;RH 日最小相對濕度，；minT 日最高氣溫，Cmaxea(Tmax)Tmax時飽和水汽壓,kpa ,可將Jax代入(3 )式求得；ed(Tmax)Tmax時實際水汽壓，kPa ；若資料不符合( 12) 式要求或計算較長時段 ET0， 也可采用下式計算 ed， 即e = RH /dmean50 50 +e = RH /dmeane (T ) e (T )a min a maxRH平均相對濕度，；meanRH + RHRH =MAXMnmean2在最低氣溫等于或十分接近露點溫度時， 也可采用下式計算 ed， 即=0.611exp(TmiN237-3Tks最高絕對溫度,K ;Tkn最低絕對

6、溫度， K；T = T + 273Tkn最低絕對溫度， K；ks mAxT = T + 273kn minG土壤熱通量,MJ/ ( m2d);13)14)( 15 )( 16 )( 17 )對于逐日估算 ET0， 則第 13)14)( 15 )( 16 )( 17 )G = 0.38(T - T )( 18 ) TOC o 1-5 h z dd 1對于分月估算 ET0， 則第 m 月土壤熱通量為： HYPERLINK l bookmark36 o Current Document G = 0.14(T T )( 19)mm 1Td、Td 1分別為第d、d-1日氣溫,C;d d-1Tm、Tm-1

7、分別為第m m-1日氣溫，C；20)Y濕度表常數(shù)，kpaC-i ;20)Y = 0.00163P / 九P氣壓,kpa ;P = IOP = IO29”)5.2621)Z計算地點海拔高程,m ;入潛熱,MJkg-i ;九二 2.501 - (2.361 x 10-3) T( 35 )u22m 高處風速， m/s；u 二 4.87 - u /ln(67.8h -5.42)( 36)2hh風標高度,m ；uh實際風速，m/s。2、 實際作物需水計算， 根據(jù)試驗測定的蒸發(fā)蒸騰量和計算的參考作物蒸發(fā)蒸騰 量， 分析確定作物系數(shù) ( Kc) 和土壤水分修正系數(shù) ( Ks) 后， 可計算實際作物 需水量

8、。ET 二 K ETET 二 K ETc c 0 as 0K作物系數(shù)；K土壤水分修正系數(shù)；ET0參考作物騰發(fā)量；ETcs0c作物需水量；ETa任意土壤水分條件下的作物騰發(fā)量。a二、波文比-能量平衡法1926年Bowen從能量平衡方程出發(fā),提出了計算水面蒸發(fā)的波文比-能量平衡模型。 該方法的兩大理論支柱是能量平衡原理和邊界層擴散理論。 假定植物和土壤是一個蒸發(fā)界面，水分子可以從此界面逸出而進入大氣，那么，對于這個面的垂直方向上的能量收支平衡可用下式描述：R - G 二 H + 九 ET(1)n式中 R 太陽凈輻射；nG 土壤熱通量；H 感熱通量 ；九-ET 潛熱通量,九一水汽化潛熱,ET 植物蒸

9、發(fā)蒸騰量。波文比定義為2)3)綜合式( 1) 和( 2) 可得：3)X-ET 二式( 3) 即為用波文比-能量平衡法估算植物蒸發(fā)蒸騰量的公式， 其關鍵在 于波文比0的確定。根據(jù)經驗關系， 感熱通量、潛熱通量可表示為：X-ET 二-P aC k 竺Y v dz式中 P 空氣密度；aC p空氣定壓比熱；k 感熱交換系數(shù) ； hk 潛熱交換系數(shù)；vY 濕度計常數(shù) ， 約為 0.66根據(jù)雷諾相似原理，假定感熱和潛熱的交換系數(shù)相等，即k =k ,合并式hv(2)、式(4)和式(5)可得：8T / dzAT(6)p =y=y(6丿de / dzAe式中AT上下空氣溫度差(T);e上下飽和氣壓差。Rn -

10、GRn - G九(1+ Y竺)(7丿利用波文比系統(tǒng)測得R , G , AT和Ae后,就能夠計算出該區(qū)域的潛熱通 n量和相應的植物蒸發(fā)蒸騰量。波文比-能量平衡法素以物理概念明確、計算方法簡單而著稱， 且對大氣層 沒有特別的要求和限制。 該法只需要兩個高度的要素觀測值 ， 不用求湍流交換 系數(shù)， 而且精度較高， 可作為其他蒸發(fā)蒸騰量測定方法的準判別標準 。 但是， 使用波文比系統(tǒng)觀測的區(qū)域要具有開闊 、均一的下墊面， 且天氣平穩(wěn)少變， 輻 射和風速都沒有過于劇烈的變化。 該模型長期以來得到了較好的應用 ， 但在下 墊面極為潮濕或平流逆溫條件下， 計算結果偏低， 精度下降。三、彭曼綜合法公式Penm

11、an 修正公式根據(jù)能量平衡原理、水汽擴散原理和空氣導熱定律等提出并經多次修正的,1979年聯(lián)合國糧農組織(FAO)推薦的修正公式為：p0 A R + 0.26(e - e )(1 + Cu )P V ns a2+1.0式中P0海平面平均氣壓，hPa ;P計算點平均氣壓,hPa ;為飽和水汽壓一溫度曲線上的斜率（mbar/C）;丫 一濕度計常數(shù),約為0.66 ;e 一空氣中實際大氣壓（ mbar）;ae 一飽和水汽壓（ mbar）;su2 一2 m 處的風速,若用氣象站常規(guī)的觀測高度的風速則需乘以 0.75 的風 速修正系數(shù),m/s ;C與最高氣溫和最低氣溫有關的風速修正系數(shù)。四、布萊尼克雷多公

12、式ET = c p （0.46t + 8）式中ET0月平均參考作物蒸發(fā)蒸騰量（mm/d ）;t平均氣溫（C）;P月內日平均可能日照時數(shù)占全年可能日照時數(shù)的百分比；c根據(jù)最低相對濕度、日照時數(shù)、白天風速確定的修正系數(shù)。五、水汽擴散公式利用近地面大氣層中的湍流交換規(guī)律為基礎， 其形式為：ET 二 p k0（u 一 u ET 二 p k02 12 1 ln（z / z ）P 21式中u2分別是Z、z2兩個高度上的風速;qq2兩個高度上的比濕；P空氣密度;k卡曼常數(shù)。六、水量平衡法水量平衡法的基本原理是根據(jù)計算區(qū)域內水量的收人和支出的差額來推算植物蒸發(fā)蒸騰量,屬于一種間接的測定方法。水量平衡方程式如下

13、:P +1 + W - ET - D 二 AWeP = P R = a Pe式中pe有效降雨量；I灌溉水量；W地下水補給量；ET植物蒸發(fā)蒸騰量;D深層滲漏量；W階段內土壤含水量的變化；P實際降雨量;R地表徑流損失量；a降雨人滲系數(shù),其值與一次降雨量、降雨強度、降雨歷時、土壤性質、 地面覆蓋及地形等因素有關。七、稱重式測筒測定作物蒸發(fā)蒸騰量蒸發(fā)蒸騰量計算公式：G G + G + G GET =12mpc1-2S式中ET|_2階段蒸發(fā)蒸騰量,mm ;G1時段開始時的土壤容器總重量,kg ;G2時段末時的土壤容器總重量,kg ;G 時段內向土壤容器內的灌水量， kg；mG 時段內落入土壤容器內的降水

14、量， kg；pGc時段內土壤容器中的土表及底層排水量之和,kg ;S土壤容器內的水平截面積,m2。八、a值法大量灌溉試驗資料表明 ， 水面蒸發(fā)與作物需水量之間存在一定程度的相關關系。 因此， 可以用水面蒸發(fā)量這一參數(shù)來計算作物需水量 。 其計算公式如下：ET = a E0或ET =aE + b0式中ET某時段作物需水量,以水層深度mm計；E0ET同時段的水面蒸發(fā)（E601型蒸發(fā)皿或80cm 口徑蒸發(fā)皿測定值），以水層深度mm計；a作物需水系數(shù),即作物需水量與水面蒸發(fā)量比值,隨作物生育階段而改變,由實測資料確定,一般條件,水稻0.8 1.57 ,小麥0.3 0.9 ,棉花0.34 0.9 ,玉米 0.33 1.0 ,谷糜 0.5