蒸發力推算

對一個小截面積的土壤柱體，如測得降雨量和進出土柱的水量，蒸發量可以作為餘量求得。農業試驗站設定的土壤蒸發器就利用這個原理。水文單位所設的水量平衡場，就取一個小面積的場地，觀測水量平衡若干分量，通過土柱水量平衡法來計算未測的分量和有關參數。

基本介紹

• 中文名：蒸發力推算
• 外文名：Evaporation force projection
• 原理1：區域水量平衡原理
• 原理2：土柱水址平衡原理
• 方法1：彭曼公式
• 方法2：經驗公式

推算蒸發力的原理

水量平衡和熱量平衡的原理是推算蒸發力的依據。從湍流熱交換也可以計算蒸發量。

區域水量平衡原理

區域在一個時期內的水量平衡方程式

r是降水量，E是蒸發量，δW是土壤水分的增量，f是徑流，包括地面和地下的出流和入流。

對一個閉合流域，如考慮1年或多年時期，土壤水分的增量接近於零，水量平衡方程式具有最簡單的形式。利用雨量站測得的降水量和從水文站測得的徑流量，蒸發量就可以作為方程式的餘量而求得。這是計算蒸發量的傳統方法。然而，要注意以下問題：第一，在濕潤地區，降水和徑流的量級比蒸發的量級大，由兩個大量(它們的誤差也較大)之差求一個小量，誤差會很大；第二，雨量是時空分布不均勻的要素，求出的面雨量誤差也較大；第三，如果考慮的時段不到1整年，水量平衡方程式中土壤水分增量不可忽略!第四，如果研究的地域不是閉合流域，徑流項不那么簡單，還要考慮通過流域邊界的入流和出流。

土柱水量平衡原理

對一個小截面積的土壤柱體，如測得降雨量和進出土柱的水量，蒸發量可以作為餘量求得。農業試驗站設定的土壤蒸發器就利用這個原理。水文單位所設的水量平衡場，就取一個小面積的場地，觀測水量平衡若干分量，通過土柱水量平衡法來計算未測的分量和有關參數。

地表熱量平衡原理

地表熱量平衡方程式是

B是淨輻射，Q是湍流熱通量，L是蒸發潛熱，E是蒸發量，LE是蒸發耗熱，S是土壤熱通量。

測量出除蒸發耗熱以外的各分量，就可把蒸發耗熱及相應的蒸發量求出。如果計算的時段為1年或多年，土壤熱通量可視為零，方程式可簡化。不過，淨輻射和湍流熱通量都是比較難測量的，往往通過間接計算求取，誤差也較大。

許多經驗公式把蒸發量表示為溫度的函式，就是因為溫度與淨輻射和湍流熱通量成正變，而考慮1年以上時期土壤熱通量近似於零。

湍流擴散原理

蒸發麵的水分汽化後，必須由空氣的運動把水汽從較濕的貼地層向較乾的上層擴散，才能繼續蒸發。這樣，蒸發的速率也依賴於上下氣層濕度的差異和空氣垂直運動的強度，也就是決定於濕度的垂直梯度和湍流的強度。湍流強度與風速和溫度的垂直梯度有關。溫度、濕度和風速三者的垂直梯度都可以在小氣候觀測中測定，但這種觀測只在短期考察中進行，而不是常規觀測。為了計算長期的蒸發量，要設法從短期考察的資料推斷長期的情況。一種常用的方法就是利用風與湍流有正變關係，用常規觀測的風速代替湍流強度，這就是道爾頓(Dolton)公式

式中e_s是蒸發麵溫度相應的飽和水汽壓，e_d是實際水汽壓，f(u)是風速u的函式。

渦旋相關原理

貼地層的湍流渦旋造成空氣運動的脈動(高頻率的微觀的變化)和絕對濕度的脈動。若空氣的上下運動和絕對濕度的增減成正相關，即向上的運動往往和濕度的增加同步，就能把水汽向上輸送，促進了地面的蒸發。空氣和濕度的脈動是微觀的，只能利用精密儀器作短期的野外考察，並由短期資料推斷長期情況。

推算蒸發力的方法

彭曼公式

以熱量平衡方程式為基礎，結合湍流交換理論和若干經驗關係式，經複雜的代換，導出蒸發力計算公式。歷經後人改進，使其中的參數適合各地情況，獲得廣泛套用。

E₀通常表示蒸發力。這裡用水面蒸發代替蒸發力。考慮多年平均，略去水中熱通量，水面淨輻射B等於蒸發耗熱LE₀加湍流熱通量Q。

經驗公式

以蒸發的物理過程為依據，把實測蒸發量與有關的氣象要素或地理參數建立統計關係公式。在1960年代以前，多建立蒸發量與溫度的聯繫。後來，大型蒸發池資料增加，又有水面上的氣象梯度觀測，遂建立起許多更準確的經驗公式。