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水文分析计算与水资源评价中的陆地蒸发

【摘要】:陆地蒸发是指地面上实际蒸发的总水量。多年平均陆地蒸发,由降水量减去径流量而得。陆地蒸发量的大小主要取决于热能条件和供水条件。图13.7长江流域陆地蒸发~平均高程关系陆地蒸发除了应用多年平均降水量和径流量的差值计算外,还可以利用经验公式来估算。此处仅介绍凯江公式[式~式]。例如南方某站某年6月按式算得陆地蒸发量为100mm,但该月总雨量仅为90mm<130mm,按式计算得K6=0.8,故该站某年6月的实际陆地蒸发应为80mm。

陆地蒸发是指地面上实际蒸发的总水量。对一定流域(闭合)来讲,即为流域蒸发,是地表面上的水面蒸发、土壤蒸发、植物蒸散发等的总和。多年平均陆地蒸发,由降水量减去径流量而得。陆地蒸发等值线即以此方法绘制而得。

陆地蒸发量的大小主要取决于热能条件和供水条件。对于湿润地区供水充分,陆地蒸发由热能条件所控制,所以对于一个较小流域(或区域)其陆地蒸发的地区变化和年际变化都不是很大,例如长江中下游地区,年陆地蒸发量仅在550~750mm间变化。根据这个特点,可以利用降水、径流、蒸发三者的平衡关系,进行水文分析,如用降水蒸发资料推求径流等。

陆地蒸发随高程增大而减小,如图13.7所示。利用这一规律,为短缺水文资料地区水文要素等值线的绘制,提供科学依据。

图13.7 长江流域陆地蒸发(E)~平均高程(G)关系

陆地蒸发除了应用多年平均降水量和径流量的差值计算外,还可以利用经验公式来估算。此处仅介绍凯江公式[式(13.8)~式(13.10)]。

长办在四川涪江设立的凯江径流实验站,根据器测法、热平衡法、乱流扩散法及水平衡法4种方法观测的蒸发成果,在分析热平衡有关因素与普通气象因素间的关系后,从而建立的一套利用普通气象资料即可求得陆地蒸发量的方法。简述如下。

根据热平衡原理,决定陆地蒸发的关键因素是太阳总辐射(又称短波辐射)(Q)及长波有效热辐射(F)。

太阳总辐射可根据气象站的云量(n)及日照率(S)按下式求得

式中:Q为太阳总辐射,kJ/cm2;Q0为碧空无云时的太阳总辐射,kJ/cm2,对于纬度在25°~30°内可查表13.6;n为月平均云量,以小数计;s为月平均日照率,即月的实测日照时数与该月理论日照时数的比值,有气象常用表可查。

表13.6 碧空无云条件下的太阳总辐射(Q0) 单位:kJ/cm2

长波有效热辐射(F)是地表接受太阳总辐射后,地面增热,近地层气温增高,因而以长波形式由地面向大气层辐射热量,故可由气温反映出来。因此陆地蒸发可用经验公式计算

式中:E为月陆地蒸发量,mm;Q为太阳辐射月总量,kJ;T为月平均气温,℃;L为蒸发潜热常量,2.47kJ/g;α,β为系数和常数,长江流域湿润地区,α=0.19,β=0.8,广东地区α=0.13,β=0.8。

凯江公式适用于供水充分的湿润地区的正常情况,对于供水不充分的具体年份可作如下的修正

式中:Ki为汛期(5~9月或4~8月)第i月陆地蒸发的修正系数;Pi为汛期第i月的降水量,mm。

例如南方某站某年6月按式(13.9)算得陆地蒸发量为100mm,但该月总雨量仅为90mm<130mm,按式(13.10)计算得K6=0.8,故该站某年6月的实际陆地蒸发应为80mm。

凯江公式是根据润湿地区测得的气象因子通过热平衡计算取得的蒸发量,代表该地区的土壤蒸发和植物散发的总和,适于月的甚至于日的陆面蒸发值计算,如还原计算等。