摘要:土壤蒸散发量的计算,在墒情预报。降雨径流计算及水资源评价中都占有重要的地位。利用水力式土壤蒸发器及其配套的气象。辐射。水面蒸发仪器观测资料,综合考虑土壤_植物_大气“系统中的各个因素对土壤蒸散的影响,建立了适于黑龙港流域的土壤散量计算模型。

关键字:土壤蒸散发含水率土壤_植物论文网_大气系统地热传导

1。土壤蒸散发影响因素

土壤蒸散发包括土壤蒸发和植物蒸发(散发),是半干旱半湿润的黑龙港地区水文循环主要的支出项。近几十年来由于人类对大自然改造能力的大幅度提高,土壤蒸散发量在水文循环中的比例大幅度提高,局部地区。部分年份的蒸散发量甚至大于降水量_深层地下水开采量。外流域引水量的一部分也消耗于蒸散发。区域蒸散发量的主要影响因素有土壤。气象。作物三个方面。

1。1土壤因素

影响土壤蒸散发的土壤因素可分为土壤含水量。地下水埋深。土壤质地及结构。土壤色泽与地表特征。

(1)土壤含水量

土壤含水量是影响土壤水分蒸发的主要因素。土壤含水量高时,土壤蒸发实质上接近自由水面蒸发,蒸发率比较稳定。随着土壤含水量减少,非饱和渗透系数降低,补给蒸发的水分响应减少。当土壤含水量减少至非饱和渗透系数接近零时,土壤蒸发全部以水汽扩散方式进行。

(2)地下水埋深

地下水埋深越浅,土壤蒸发量越大。如果地下水面接近地面,其蒸发量甚至大于光滑水面的蒸发量。因为蒸发表面面积增大了。反射率减少了。

(3)土壤质地及结构

土壤质地及结构关系孔隙的数量。体积及其连通性,也影响到非饱和渗透系数。根据水分在非饱和土壤移动情况,各种土壤的非饱和渗透系数的大小为:粘土>轻粘土>细砂壤土>沙土。设粘土土壤(直径小于0。07mm)的蒸发量为100百分号,则直径0。25~0。5mm的土壤蒸发量为81百分号,而直径1。0~2。0mm的土壤为22。2百分号。

(4)土壤色泽及地表特征

土壤色泽影响土壤吸收太阳辐射,因而影响于土壤温度和蒸发。土壤颜色愈深,蒸发量越大。黄色土壤的蒸发量比白色的大7百分号,棕色土壤的蒸发量比白色的大19百分号,黑色土壤的蒸发量比白色的大32百分号(对太阳光的反射率不同)。

由于风的紊动作用,高地的土壤蒸发量较谷地和盆地的大,粗糙地面的蒸发量较平滑地面的大。地表坡向不同,吸热也有差异。15°的南向斜坡的土壤蒸发量作为100百分号,则东向斜坡的蒸发量为86百分号,北向斜坡为71百分号。[1]

1。2气象因素

主要包括辐射与气温。湿度。风和降水方式四个方面内容

(1)辐射与温度

连续蒸发必需有连续供给汽化潜热的能量,太阳辐射是汽化潜热能量的来源,黑龙港流域天文辐射量较小,但是晴天的机会多,获得太阳的能量多,所以土壤蒸发量大于天文辐射大,但是经常阴天的南方地区。气温和地温对于蒸发的影响很直接,气温决定空气中饱和水汽含量和水汽扩散的快慢,地温决定土壤中水分子的活跃程度,因此气温和地温越高,土壤蒸发越强烈。

(2)空气湿度

大气的相对湿度是影响蒸发的重要因素。当温度为17℃~18℃,平均相对湿度从91百分号降到75百分号,日蒸发量从2。5mm增至6。3mm。在大气中水汽接近饱和的季节,土壤蒸发速度较小。此外地面以上的湿度梯度越大,土壤蒸发越强烈。

(3)风速

风使接近土壤表面的空气连续不断地被扰动,将接近饱和的空气带走,以较干燥空气代替。风速越大,蒸发作用越强。当风速为5。4m/s时,从100m3方形土柱中蒸发的水量为7。8g/小时,而当风速为0时,蒸发量仅为0。3g/小时。[2]

(4)降水方式

土壤中可供蒸发的水分与降水的数量。降水方式有关。降水量多,蒸发量大。同量的降水如果分成几次小雨降下来,蒸发也多。

1。3植物类别和生长期

(1)植物品种

仙人掌。松树等针叶植物的蒸散发量小,南方的大叶植物蒸散发量相对较大。同一种植物,因为遗传因素。种植密度。生长状况不同蒸散发量不同。

(2)植物的生长阶段

植物生长初期,苗小生长慢,叶面面积小,土壤蒸散发以土壤蒸发为主。随着植物生长,叶面积增大以及气温升高,植物散发逐步占主导地位,蒸散发总量增加。生长后期,由于植株衰老,散发能力降低,蒸散发总量减少。

2。土壤蒸散量(Et)计算模型的建立

土壤蒸散是涉及土壤_植物_大气“系统的比较复杂的物理过程。其计算模型可用下式建立:

(1)

(2)

式中:

_反映大气和植物因素的陆面蒸散能力;

_反映土壤因素的以土壤有效含水量为指标的一个函数;

_用修正后彭曼公式计算得到的土壤足够湿润情况下的土壤蒸散量,它反映大气因素;

Q_地热传导修正量;

R_反映植物因素的植物散发系数;

下面就上述各个量的确定方法分别讨论:

2。1陆面蒸散能力(Em)的计算。

用衡水水文实验站20平方米蒸发量代表自然水体的蒸发量E0与彭曼公式计算得到的蒸发值E计相比较,发现其差值很有规律:E计4~8月份系统偏大。9月到次年2月系统偏小。用回归分析方程及相关系数;

4_8月:相关系系数r=0。943(3)

9_次年2月:相关系系数r=0。920(4)

式中E计为本站资料代入彭曼公式计算值。

彭曼公式开始主要用于水面蒸发计算,但公式的基本假定也适用植被地段表面的情况,即当土壤表面有充分水分供应时,可以得出主要取决于气象条件的可能蒸发值。两者不同之处在于下垫面差别,可用反射率这个参数反映。

2。1。1地热传导(Q)的确定

彭曼公式在推导过程中,忽略了地热传导。然而土壤的热量与植物生长有密切联系,白天地表面得到辐射热量,一部分向地表以下的土层传导并汇集在土壤中,夜间它又成为表面热源增大蒸发。一年中的温暖季节土壤吸收和储存热量,到寒冷季节则把热量释放出去。

如果把土壤分为耕作层和较深的土层(0_40厘米为耕作层,40_160厘米为下层),土壤热通量的计算式为:

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