第四章 降水与蒸发

• 适用于面积较大，地形变化显著而有足够 数量雨量站的地区。计算精确度较高，并 有利于分析流域产流、汇流过程。
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客观运行法（距离平方倒数法 ）
W2
雨量站
P2
W1 P1 d1
W3 P3
格点
P4
W4
雨量站距格点距离越近，影响越大。权重：W1=1/d12 P1对节点的贡献： P格点1=P1 ×W1/(W1+ W2 + W3 + W4) 节点总降水量：P=P格点1+P格点2+P格点3+P格点4
2）气温：通过影响饱和差而影响蒸发。
e e EA s p
道尔顿定律：蒸发率与饱 和差和分子扩散系数成正 比，与气压呈反比。
Doctrine of hydrology 29
3）湿度：影响饱和差 4）降水：增加空气湿度，干扰水分子逸出、 破坏水面结构，从而降低蒸发量。 5）风：一般情况下，可移走水面上的水分而 降低水汽压，从而增加蒸发量。但冷空气有 可能减少蒸发量。
4
视频资料：人工降雨
思考：人工降水有哪些方法？
5
降水要素
• 降水量
o 指一定时段内降落在某一面积上的总水量。 o 一天内的降水总量称日降水量； o 一次降水总量称次降水量。
• 降水历时
o 指一场降水自始至终所经历的时间；
• 降水强度
o 简称雨强，指单位时间内的降水量。
• 降水面积
6
降水强度分级
由此可以可知：空气温度的变化，对蒸发和凝结有重要
的影响。
E E0 10
at b t
了解！
露点：空气中水汽达到饱和时的气温。
二、影响水面蒸发的因素
了解！
（一）气象因素：太阳辐射、温度、湿度、
风、气压、降水等
1）水温：水温越高，越有利于蒸发。主要 受太阳辐射强度的控制，水面所接受的太阳 辐射基本用于蒸发。
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4.4 影响降水的因素
• 地形条件影响
o 对气流的屏障作用和抬升作用
• 森林对降水的影响
o 增加大气湿度，增大降水；削弱对流，减少降水
• 水体的影响
o 削弱对流，减少降水
• 人类活动的影响
o 改变下垫面；人工降水
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蒸发
水面蒸发 按蒸发面的性质 土壤蒸发 植物蒸散 充分供水条件下的蒸发 按供水情况 发 非充分供水条件下的蒸
降水 气候 山区 平原 沿海 山区 平原 沿海 湿润区 250 575 900 1000 1875 2750 50000 径流 蒸发
干旱区
10000
20000
100000
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4.3 面降水的计算
• 把实测的点降水量转化为全区域的降水量
o 什么是点降水量？什么是面降水量？ o 为什么要将点降水量转化为面降水量？
强度-历时曲线
• 根据一场降水的记录，统计其不同历时内 最大的平均雨强。 • 以雨强为纵坐标，历时为横坐标点绘而成。 • 同一场降雨过程中雨强与历时之间成反比 关系，即历时愈短，雨强愈高。
i1
i2
t1
t2
11
时 间 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00
累积降雨 0 11.5 60.0 77.0 78.5 80.7
7
4.1 降雨的时空分布特征表示方法
1） 降水过程线：
表示降水随时间变
化过程的曲线；
2） 降水量累积曲线
X轴—时间（降水量累积值； 降水强度等于降水量累积
曲线的导数；
降水过程线与降水累积曲线
平均降水强度
p i t
dp i dt
瞬时降水强度
10
10
时段降雨 0 11.5 48.5 17.0 1.5 2.2
历 时 1 2 3 4 5 6
累积降雨 48.5 65.5 77.0 78.5 80.7 80.7
雨 强 48.5 32.8 25.7 19.6 16.1 13.4
80
降雨强度与历时曲线
降水量(mm)
60 40 20 0 0 1 2 3 4 5 时 间 6 7 8
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4.水量平衡法
Ew I O P W
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（二）.经验公式法
• 经验公式：通过实际资料的校验，准确性较 高，参数容易获得，应用较广。 • 经验公式
一般形式： E
Kf (u)(es e)
f(u)—风速的函数，因条件而异，如
f (u) a bu
薄膜水运动
随着蒸发不断进行，土 壤含水量降低，当小于田间 持水量后，土壤的毛管连续 性逐渐被破坏，供水能力逐 渐减弱，土壤蒸发率随土壤 含水量的减小而减小；蒸发 量的大小主要决定于土壤含 水量。
3.蒸发率微弱阶段
液态水运动停止
当土壤含水量降低到断裂含 水量以下，土壤水的运动基本停 止，向土壤表层供水中断，土壤 蒸发只是靠土壤水的气化并向外 扩散。 实际土壤蒸发过程要复杂得 多：受气候、土壤特征、地下水 位等因素的控制。
田间持水量与凋萎系数
• 田间持水量（ field capacity ）：指在含水量饱 和的土壤中，允许水分充分下渗，并防止其水 分蒸发，经过一定时间，土壤剖面所能维持的 较稳定的土壤水含量。 • 凋萎系数（ wilting coefficient ）：植物开始发 生永久凋萎时的土壤含水率。 • 凋萎系数与田间持水量之间的土壤水，属于土 壤的有效水分。
6）水面面积
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（二）自然地理因素：
1. 水质：溶质存在，降低溶液的蒸汽
压，减少蒸发。
2. 颜色：不同的颜色对太阳能的吸收有差
异，一般会降低反射率，增加吸热量，增
大蒸发量。
Doctrine of hydrology
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3.水深： 浅水受当时气温影响显著，气温高， 蒸发量大，气温低则蒸发量小； 深水由于上下水层的温度差异产生对 流，调节水温，与浅水相比，气温高时蒸
f (u) u
n
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‹#›
（三） 水面蒸发量的测定
1.器测法
E KE器
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20m2水面蒸发池
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o 关于蒸发器折算系数φ
o 由于蒸发器受体积和水面面积的影响，其受热条件与大面
发量相对较小，气温低时较大。
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三、水面蒸发量的观测与估算 1.通过成因分析法，建立理论公式； 2.直接测定
3.根据典型资料建立地区经验公式；
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（一）理论公式
1.热量平衡法
太阳净辐射
水流带出带入热量
水体储热变量
降水与蒸发
降水
• 降水（Precipitation） • 指液态或固态的水汽凝结物，从天空下降至地面 而成的液态水或固态水的现象。降水是气象要素 之一，也是水循环中重要的一个环节。 o 包括雨（Rainfall）、雪(Snow)、露（Dew）、 霜（Frost）、霰（Sleet）、雹（Hail）及冰雨 （Glaze）等，其中以降雨和降雪为主。
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算术平均法
• 方法简单易行，适合于区域内地形起伏不 大，雨量站网稠密且分布较均匀的地区。
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垂直平分法（太森多边形法）
• 适用于雨量站分布不均匀的地区。其缺点 是把各雨量站所控制的面积在不同的降水 过程中都视作固定不变，这与实际降水情 况不符。
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等雨量线法
相邻的2条等值线 数值的平均数。
下水位的高低对地下水以上的土层的土壤含水量
的分布起作用。当土壤表面处于支持毛细带以内 时（毛管水活动带），地下水可不断向地表供水， 蒸发量较大。 5）土壤中温度梯度的影响
一般由温度高处向温度低处运移。从而影响
土壤蒸发量的大小。
土壤蒸发量的测量
• 器测法、经验公式法、水量平衡法、热量 平衡法
φ = E池/ E器
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4.6 土壤蒸发 一、土壤蒸发机制： 土壤蒸发不仅与蒸发面性质有关，而且
与供水条件有关。土壤水蒸发过程中，不仅
要克服液体水分子之间的内聚力，而且要克
服土壤颗粒对水分子的吸附力。
二、土壤蒸发的过程
在供水不足的条件下，土壤蒸发实际上是土壤
田间持水量
重 量 含 水 率
凋萎系数
从水分吸收的角度，哪种土壤最适合农作物种植？
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3) 土壤孔隙对蒸发的影响 • 毛细上升高度
o 颗粒越小，毛细上升高度越大
• 毛细上升速度
o 与渗透性相关。颗粒越大，毛细上升速度越大。
问：容易产生盐碱化的是哪类土？
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4）地下水位的影响
地下水位对土壤蒸发量的影响，主要通过地
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降水的形成
• 大气中存在水分，即水汽
• 降温，降至露点温度以下，或空气冷却
• 大气中存在吸水性的微粒(凝结核)
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降雨的分类
• 按气流对流运动的不同，降水可分为
o 气旋雨：随着气旋或低压过境而产生的降雨。我国 各地气旋雨所占的比例在60%以上。
o 地形雨：气团遇高山阻挡，气流被迫上升，引起绝 热降温，发生凝结，形成的降雨。 o 对流雨：当地面受热时，接近地面的空气气温增高， 密度变小，发生对流上升，水汽冷却形成降雨。 o 台风雨：热带海洋上的风暴带来的降雨。
全部泼掉，另一翻斗则处于进
水状态。每次翻转将发出一个 脉冲信号，由记录设备记下这 些信号并换算为雨量。