蒸发与散发

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22
3 彭曼综合法（1948）
LE ( Rn H a H s ) LB( e2 s e2 ) 1


Penman公式易于计算机使用。实际应用中， 常有模板和表格供使用。
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4 水量平衡法
Ew I O P W
24
（二）经验公式法
经验公式：通过实际资料的校验，准确性较
系。要根据当地的实际资料分析确定。
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同一类型蒸发器的折算系数在不同时期的变化规律
可以用φ =f(d)曲线表示。d为饱和差，它综合地反
映自然地理环境和季节情况。对每一个蒸发器作出
φ =f(d)曲线，当已知饱和差d时，即可以得到折算
系数φ ，再换算成水面蒸发量。
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习题
根据某流域附近的水面蒸发实验资料，分析的
一、植物散发的过程
植物的散发指在植物生长期，水分从液面气
孔和枝干蒸发进入大气的过程，称蒸腾。植物根系
在渗透压（10－15个大气压）的作用下，吸收水分。
受根细胞的生理作用产生的根压和蒸腾拉力的作用 通过茎干输送到叶面。
根压是根系中存在的一种压力，它是植物根系
新陈代谢的结果。（吐水、泌水现象）
散发拉力是由于叶面的散发作用引起叶肉细胞 缺水，其中的水溶液浓度增大而向叶脉，直至向根 系吸水的一种力。
水汽含量的最大值 （es：饱和水汽压）
分子物理学判据 蒸发 动态平衡 凝结 n<ns n=ns n>ns 饱和水汽压判据 e<es e=es e>es
设ns为单位时间内逸出水面的分子数，n为单位时间内落回 水中的水汽分子数。
10
3 绝对湿度（m）
单位体积空气中实际所含水汽质量（g/m3）
4 相对湿度（r）
5
4 蒸发能力 蒸发能力是指蒸发面在特定的气象条 件下充分供水时的蒸发率。即对同一蒸发 面而言，在相同气象条件下可能达到的最 大蒸发量。又称为最大蒸发量或潜在蒸发
量。
6
5 蒸发潜热L（J/g） 单位质量的水从液态转变为气态所吸收的 热量。
蒸发潜热
7
6
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
可能减少蒸发量。 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。
Baidu Nhomakorabea
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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
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
f (u) u
n
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我国水文计算规范推荐的公式为：
E -- 大水体的蒸发率，mm/d
es
2 E A 1 Bw15 (es e1.5 )
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。
（二）土壤蒸发量的测定
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。 15
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
1）器测法
E 0.02(G1 G2 ) ( R q ) P G1、G 2 — 时段初、末土样重量（ g）； R — 径流量； q — 渗漏量； P — 降水量； 单位均为mm
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器测法观测土壤蒸发量存在的问题：
1. 由于被测试土壤本身的热力条件与天然不同，所测结果
与实际可能有较大差异； 2. 器测法所测结果只是一个点的土壤蒸发量，观测结果只 能在特定的条件下应用或作为参考； 3. 在面积较大的情况下，下垫面情况复杂，很难区分土壤 蒸发和植物蒸散； 4. 目前器测法也主要用于机理研究，很少用于解决实际问 题。
理解
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随着温度的升高，饱和水汽压基本按指数规律增大。
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。
at b t
E E0 10
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。
三、影响土壤蒸发的因素
1 气象因素
2 土壤特性（土壤的孔隙性、与地下水位的关系、
温度梯度等）
1 土壤特性
1）土壤含水量
土壤含水量大于田间持水量：基本等于蒸发能力。随着
土壤含水量的降低，土壤蒸发量大致线性下降。临界土壤含水
量：土壤蒸发量接近于蒸发能力（即VE接近1）时的土壤含水 量。
2）土壤的类型
同温度下空气中实际所含水汽量与饱和时水汽
两的比值。r = （m/es）×100℅
r ＜100 ℅ 未饱和 出现蒸发 凝结降水
r = 100 ℅
r ＞100 ℅
饱和
过饱和
11
12
5 饱和差（d）
同一温度下饱和水汽含量和水汽压的差
d>0 未饱和 出现蒸发
d=0
d>0
饱 和
过饱和
水和水汽动态平衡
凝结降水
失去水分干化的过程。分为如下三阶段：
1.定常蒸发率阶段 2.蒸发率下降阶段 3.蒸发率微弱阶段 划分依据是什么？
毛管水运动
Wt
Wd
1 定常蒸发阶段
土壤初始含水量基本 饱和情况下，土壤蒸发开 始阶段，供水充足，蒸发 率接近蒸发能力（以水面 蒸发率蒸发）。蒸发强度 的大小主要取决于气象条 件。
2 蒸发率下降阶段
Doctrine of hydrology
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2）大型蒸渗仪
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称 重 式 蒸 渗 仪
蒸渗仪（美国加利福尼亚大学戴维斯分校） 直径：6.70米 深：0.96米
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3）中子仪
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2 间接计算法
1）水量平衡原理 2）热量平衡原理
Doctrine of hydrology
48
第四节
植物蒸发
植物叶面蒸发量和散发量，一般 就指散发量。
近于天然大面积水体。据研究，当蒸发池的直径大于3.5m 时，其蒸发量与天然大水体接近。
可用20m2或100m2的蒸发池的蒸发量E池与蒸发器的蒸
发量E器的比值φ作为折算系数：
φ = E池/ E器
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折算系数与蒸发器的类型、自然环境、季节等因 素有关。可以得出以下结论：
实际蒸发值与用蒸发器观测到的蒸发值也没有固定关
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。
薄膜水运动
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。
库这些天的逐日水面蒸发量。
Doctrine of hydrology
33
第三节
一、土壤蒸发机制
土壤蒸发
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
对于流域表面而言，称流域总蒸发。
3
2 影响蒸发量大小的三个条件
（1）供水条件—蒸发面上储存的水分多少；
（2）能量供给条件—蒸发面上水分子获得能 量的多少； （3）动力条件—蒸发面上空水汽输送的速度；
要理解记住噢！
4
3 蒸发量（蒸发率）
单位时间、单位面积从水面液态转化为
气态的水量减去由气态转化为液态的水量。
3）土壤孔隙性的影响（孔隙的形状、大小和数量）
孔隙太大，土壤水的毛细上升高度小，不利于向土壤 表面供水，在地下水有一定埋深的情况下，蒸发量不大。 一般认为，土壤孔隙直径在0.1-0.001之间，毛管现象明显， 供水充分，有利于蒸发。
当孔隙太小或团粒结构情况下，土壤水分多为结合水，
毛管狭窄，水分运移阻力大，不利于蒸发。
第二节
水面蒸发
在水的表层，动能较大的分子，有可能 克服周围水分子对它的吸引而逸出水面，成 为水汽分子，进入液面上方的空间。
接近水面的水汽分子，也有可能受水面
水分子的吸引或相互碰撞，运动方向不断改
变，部分分子进入水中成为液体水分子。
以上两个过程是同时进行的。
一、基本概念 1 水汽压（e）：大气中水汽所具有的压力 2 饱和水汽含量：在一定温度下，空气中所容纳的
植物细胞从流 动的水中吸收 养分，并且通 过叶面将多余 的水分排入大 气
渗透压驱使水分 进入植物根系 通过植物叶面 气孔向大气释 放水汽
植物体蒸腾
SPAC 系 统 中 的 水 分 运 移
植物体输水 根系吸水
二、影响植物散发的因素

气象因素
同水面蒸发、土壤蒸发一样，受温度、湿度、日照、
风速等因素的影响。
Doctrine of hydrology
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当叶面气孔打开，水分可通过开放的气孔逸
出，完成植物的散发过程。
植物散发的强弱受气孔开启程度的控制，而
气孔开启程度又受温度等控制。植物散发过程不仅
是物理过程，而且是生物物理过程。植物散发水量
很大，约占植物吸收水分的90％。
植物吸收包含植物 养分的水溶液
§2.3
蒸发和散发
第一节 基本概念
1 定义
蒸发: 温度低于水的沸点时，水汽从水
面、冰面或其他含水物质表面逸出的过程。
《中国大百科全书》
蒸发是水由流体状态转变为气态的过程。
具有水分子的物体表面，称为蒸发面。 蒸发面是水面的，称为水面蒸发。 蒸发面是裸露土壤表面的，称为土壤蒸发。 蒸发面是植物茎叶的，称为植物散发。
生在白天。
土壤含水量因素： 有不同的认识 有的学者认为：植物的散发量与留存在土壤内
供植物使用的水大致成正比；
另有学者认为：土壤含水量在减少到植物凋萎 含水量以前，散发与有效水量无关（问：何为土壤 有效水量？）。
你认为哪种说法对？原因是？
植物生理条件的影响
发量相对较小，气温低时较大。
18
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 根据典型资料建立地区经验公式；
3 直接测定
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（一）理论公式
1 热量平衡法
Qe Qn Qv Qw Ew L L(1 )
20
2 空气动力学法
K w u2 z2 Ew ( ) f [ln( )](e0 s e2 ) ks Km P
T--水面温度 。
es 6.110
235T
26
（三） 水面蒸发量的测定
1 器测法
E KE器
27
20m2水面蒸发池
28
关于蒸发器折算系数φ
由于蒸发器受体积和水面面积的影响，其受热条件与大面
积水面有显著差异。因此，蒸发器所观测的数据不能直接 用作大水体的水面蒸发值。
总体规律是：蒸发器面积（直径）越大，所观测数据越接
太阳辐射和温度的高低，还可以通过影响植物的生理
过程而间接影响散发量。

温度低于1.5 ℃ ，植物几乎停止生长，散发量很小；
温度大于1.5 ℃ ，散发量随温度升高而加大； 当温度大于40℃，叶面失去调节能力，气孔全部张开，散发量 增加，一旦供水不足，容易造成植物枯萎。
植物的光合作用与太阳辐射有关，约95％的散发量发
e1.5
e1.5、es -- 分别为水面上方1.5m处的实际水汽压和水面上
的饱和水汽压，hPa
w w 11 .5 .5 -- 水面上方1.5m处的风速，m/s；
A、B -- 系数，我国东北、华北、华中、华东、华南地区分
别为0.22和0.32；内蒙、新疆、西藏、青海地区分别为0.30和
0.27。
7.45T
E601型蒸发器1-12月份的折算系数K依次为0.98、
0.96、0.89、0.88、0.89、0.93、0.95、0.97、1.03、 1.03、1.06、1.02。本流域应用E601蒸发器测得8 月30-31日和9月1-3日的水面蒸发量依次为5.2mm、 6.0mm、6.2mm、5.8mm、5.6mm，试计算某水