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蒸散量測(cè)定方法及原理!

蒸散量測(cè)定方法及原理!

發(fā)布日期:2024-04-29

農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)項(xiàng)目之一,是對(duì)田間土壤蒸發(fā)(棵間蒸發(fā))和作物蒸騰總量的測(cè)定,又稱農(nóng)田總蒸發(fā)測(cè)定。其測(cè)定資料在農(nóng)業(yè)氣候干濕評(píng)定、農(nóng)田灌溉管理、作物產(chǎn)量估測(cè)和土壤水分預(yù)報(bào)等方面均有廣泛的用途。早在19世紀(jì)中葉就有使用簡(jiǎn)易的土壤蒸發(fā)器進(jìn)行測(cè)定。20世紀(jì)40~50年代間,測(cè)定蒸散量的方法和儀器有了較大的發(fā)展。C.W.桑斯韋特和H.L.彭曼等人提出了使用氣象觀測(cè)資料計(jì)算可能蒸散量的公式。

農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)項(xiàng)目之一,是對(duì)田間土壤蒸發(fā)(棵間蒸發(fā))和作物蒸騰總量的測(cè)定,又稱農(nóng)田總蒸發(fā)測(cè)定。其測(cè)定資料在農(nóng)業(yè)氣候干濕評(píng)定、農(nóng)田灌溉管理、作物產(chǎn)量估測(cè)和土壤水分預(yù)報(bào)等方面均有廣泛的用途。

早在19世紀(jì)中葉就有使用簡(jiǎn)易的土壤蒸發(fā)器進(jìn)行測(cè)定。20世紀(jì)40~50年代間,測(cè)定蒸散量的方法和儀器有了較大的發(fā)展。C.W.桑斯韋特和H.L.彭曼等人提出了使用氣象觀測(cè)資料計(jì)算可能蒸散量的公式。還有人用水分平衡法求算農(nóng)田平均蒸散量。蘇聯(lián)、美國(guó)先后研制和使用了大型稱重蒸滲裝置、小型土壤蒸發(fā)器和水力式土壤蒸發(fā)器等。中國(guó)于20世紀(jì)50年代在一些水文、氣象站和科研單位開始進(jìn)行各種測(cè)定土壤蒸發(fā)方法的對(duì)比試驗(yàn)。現(xiàn)在有一些科研單位使用多種蒸發(fā)器進(jìn)行定點(diǎn)觀測(cè)。近十多年來(lái),一些國(guó)家在大面積農(nóng)田上使用高精度的渦動(dòng)相關(guān)儀進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)記錄。

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測(cè)定方法有直接法和間接法。

直接法

①土壤蒸發(fā)器法。根據(jù)蒸發(fā)器內(nèi)土體前后兩次重量(實(shí)為水分含量)的變化,并同時(shí)考慮滲漏量和降水量來(lái)測(cè)定土壤蒸發(fā)量。因儀器結(jié)構(gòu)、大小和稱重方式不同而有多種類型。大型的蒸滲裝置由于土體大,可栽種高大作物,其測(cè)定資料代表性好,測(cè)定精度高,但儀器昂貴,又不能移動(dòng)。稱重蒸發(fā)器,可在各種條件下靈活運(yùn)用,但只能種植矮稈作物,且由于土體小,容易失去代表性,需更換土柱,在雨季或多雨地區(qū)、過干的季節(jié)或地區(qū)測(cè)定誤差較大。小型換土蒸發(fā)器,適用于測(cè)定短期的蒸發(fā)量或作物覆蓋下的土壤蒸發(fā)量(棵間蒸發(fā))。水力式土壤蒸發(fā)器是根據(jù)流體靜力學(xué)原理,稱量漂浮在水槽中整段土樣重量變化來(lái)測(cè)定蒸發(fā)量的。由于蒸發(fā)器內(nèi)整段土樣體積較大,測(cè)定值比較準(zhǔn)確,可用來(lái)測(cè)定農(nóng)田蒸發(fā)或其它自然表面蒸發(fā)量,且能較準(zhǔn)確地測(cè)定蒸發(fā)日變化。由于儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,多用于zhuan門研究。供水式蒸發(fā)器,是采用調(diào)節(jié)蒸發(fā)器內(nèi)土壤水分的方法,使器內(nèi)保持一定的潛水位,依補(bǔ)充土體水量的多少來(lái)計(jì)算蒸發(fā)量。②水分平衡法。根據(jù)一定厚度土層的水分平衡方程式,用測(cè)定式中各項(xiàng)因子來(lái)計(jì)算蒸發(fā)量。在地下水位深、沒有徑流和不灌溉的情況下,農(nóng)田水分平衡方程式可簡(jiǎn)化為ET=W1-W2+R,式中ET為蒸散量;W1和W2為計(jì)算時(shí)段開始和終止時(shí)的土壤水分貯存量;R為計(jì)算時(shí)段內(nèi)的降水量。一般測(cè)定土壤貯水量的取土深度愈深,計(jì)算出的蒸發(fā)量愈大,通常取土深度為1米。此種簡(jiǎn)化方法在干旱季節(jié)或地區(qū)比較適用,以測(cè)定月蒸發(fā)量為宜,如測(cè)定短期蒸發(fā)量則誤差較大。

間接法

屬于間接法的計(jì)算模式很多,下面只舉三種①梯度法。根據(jù)測(cè)定的貼地層空氣溫度梯度、濕度梯度和風(fēng)速,運(yùn)用湍流交換理論,計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的水汽垂直通量來(lái)確定下墊面的蒸發(fā)量:

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式中 K1為1米高度的湍流交換系數(shù)。可根據(jù)貼地氣層的溫度梯度和風(fēng)速來(lái)計(jì)算;微信截圖_20240429094644.jpg為貼地氣層的濕度梯度。此法可計(jì)算每小時(shí)或日蒸發(fā)量。通常受到儀器和天氣條件的影響而誤差較大。目前使用高靈敏度和高精度的渦動(dòng)相關(guān)儀可迅速準(zhǔn)確地測(cè)定貼地氣層的瞬時(shí)溫度、濕度和脈動(dòng)風(fēng)速,并輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行高速運(yùn)算,因此能得到較準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)果。②熱量平衡法。以活動(dòng)面的熱量平衡方程式為基礎(chǔ),推導(dǎo)出計(jì)算蒸發(fā)量的公式:

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式中 R為輻射平衡;Qs為土壤熱通量;⊿t和⊿a分別為兩個(gè)高度上的空氣溫度差和濕度差。此法的原理比較嚴(yán)密,但由于觀測(cè)技術(shù)復(fù)雜,儀器精度不夠,且受天氣條件影響,僅用于zhuan業(yè)站和科學(xué)研究。③經(jīng)驗(yàn)法。尋找農(nóng)田蒸發(fā)量與水面蒸發(fā)或其它氣象要素(如氣溫、日照等)的定量關(guān)系,進(jìn)行間接計(jì)算的方法。例如根據(jù)農(nóng)田蒸發(fā)量與水面蒸發(fā)器的蒸發(fā)量之間的比值,利用容易獲得的蒸發(fā)器觀測(cè)資料,按公式ET=α·推算出農(nóng)田蒸發(fā)量。EP為蒸發(fā)器的測(cè)定值,α為比例系數(shù)。據(jù)試驗(yàn),用20厘米直徑的蒸發(fā)器觀測(cè)資料,α為0.8~1.2。此法在無(wú)農(nóng)田蒸發(fā)觀測(cè)資料的地方可采用。

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