土体水分潜在蒸发确定方法研究进展

以相关领域关于土体蒸发模型研究成果为基础,结合岩土工程蒸发过程的特点,对确定土体潜在蒸发量方法的发展及现状进行介绍,并对每种理论模型的适用条件及参数的确定等进行分析。结果显示：（1）特定的地区、气候条件下,通过多种理论模型对比分析,确定相对合适的理论模型估算潜在蒸发量是必要的。（2）气象参数的区域性很明显,即使是具有相似气候特征的小区域,不同气象站提供的气象资料反演的气象参数也不相同,故根据气象资料反演得到的气象参数要进行修正。（3）现有蒸发测量技术应用于岩土工程的蒸发测量中有待进一步深入研究发展。提出该课题在岩土工程领域今后的研究方向,包括土体稳定蒸发阶段蒸发机制、蒸发的滞后效应、夜间土体水分变化对蒸发的影响、通用蒸发模型的建立及实测蒸发量的尺度效应等。     

基于极限学习机的干旱区潜在蒸发量模拟

准确地模拟干旱区潜在蒸发量,对区域水资源的合理开发利用与生态环境保护具有十分重要的意义。以极限学习机（ELM）模型为基础,以古浪河流域的乌鞘岭、古浪两个典型气象观测站点为对象,将气象因子的不同组合作为输入参数,构建了适合当地的潜在蒸发量模型。利用构建的模型对乌鞘岭、古浪气象观测站点的月潜在蒸发量进行了模拟,将模拟结果与支持向量机（SVM）模型模拟结果进行了对比,发现ELM模型在干旱区月潜在蒸发量模拟中有更好的适用性,可为干旱地区潜在蒸发量的估算提供新方法和思路,是资料有限条件下潜在蒸发估算的有效方法。     

山东南四湖水面蒸发实验研究

本文根据山东南四湖蒸发站1985-1990年的实验资料,分析了水面蒸发与气象因子、水体面积、水体深度、蒸发器结构和安装方式的关系,以及20m²蒸发池与各类型蒸发器蒸发量的关系,同时还分析了20m²池蒸发量的昼夜变化、年内变化、年际变化的特征。     

Effects of Guilspare(R) requirement on soil evaporation and the vertical distribution of soil water and salt

塔里木沙漠公路防护林生态工程全长436 km,位于极端干旱的塔克拉玛干沙漠,造林树种以抗逆性较强的沙拐枣属(CalligonumL.)、柽柳属(Tamarix L.)、梭梭属(Haloxylon Bunge)等优良防风固沙灌木为主,防护林植物的蒸腾耗水和灌溉管理是防护林可持续的核心问题.为探求适合塔里木沙漠公路防护林的节水技术,利用微型蒸渗仪研究了塔克拉玛干沙漠腹地咸水灌溉条件下Guilspare(R)(浓度1.5％ v/v)施用量对土壤蒸发和水盐垂直分布的影响.结果表明:(1)Guilspare(R)对土壤蒸发有显著影响,其施用量与累积蒸发量间呈对数关系.当施用量小于4.0 L/m2时,土壤日蒸发量在试验初期均表现为对照组(CK)大于处理组,试验中后期却相反;当施用量大于4.0 L/m2时,日蒸发量始终小于CK.(2)Guilspare(R)施用量为6.0 L/m2的抑制效率最大,与其他处理(除7.0 L/m2)间差异达到显著水平(p＜0.05).(3)施用Guilspare(R)对土壤蒸发第一阶段的蒸发强度有明显的减弱作用,其减弱程度与施用量的大小有密切关系,当施用量为6.0 L/m2时,蒸发强度最弱.(4)相同初始含水量条件下,表层土壤含水量和土壤浸提液电导率(除7.0 L/m2)均随着施用量的增大而变小;其他土层(除10～14 cm),两者均随着施用量的增大而变大.     

不同时间尺度下气象 -水文要素变化对察尔汗盐湖盐田蒸发作用的影响

目前对察尔汗盐湖蒸发量的研究主要集中在气象-水文因素与卤水蒸发量定量关系,缺乏在不同时间尺度下盐湖蒸发量的驱动因素动态变化研究。利用2020年11月5日—2023年5月1日察尔汗盐湖盐田的空气温度、露点温度、风速、相对湿度、总辐射日累计以及盐田的蒸发量、水温、水位等监测数据,结合获取的察尔汗盐湖补给河流格尔木河流量等水文资料,采用相关性分析、多元回归模型等方法探讨了不同时间尺度下盐田蒸发作用与气象-水文因素之间的关系。研究表明,不同盐田的水温、水位、淡水蒸发量变化保持一致,卤水蒸发量变化与盐田密度有关。随着时间尺度的增大,蒸发量与气象要素之间的相关性增强。察尔汗盐田蒸发量在逐小时与逐月尺度主要受到环境温度的影响,日尺度下主要受到太阳辐射的影响。在极端天气作用下河流水文与盐湖微气象因子呈同步变化,对蒸发量的影响具有滞后性。这一研究结果可为盐田生产工艺优化提供理论指导。     

上海近30年来蒸发变化及其城郊差异分析

统计分析了上海龙华中心气象站和周边9个郊区气象站1970~2000年蒸发资料,结果表明:(1) 近30年来,上海郊区的蒸发变化和气候的冷暖期变化基本一致,20世纪80年代郊区蒸发量总体明显低于70年代;进入90年代增暖期后,郊区蒸发量呈逐渐上升趋势。(2) 市区蒸发状况与郊区出现明显反差,20世纪80年代市区蒸发量高于70年代,90年代以后市区蒸发量总体明显下降,与郊县蒸发量变化趋势相背离。(3) 城郊蒸发量历史资料系列的配对样本T检验表明,近30年来上海地区的蒸发存在明显的城郊差异,城郊蒸发的差异及变化与区域下垫面状况关系密切。     

察尔汗盐湖卤水蒸发速度影响因素的量化研究

针对当前气象因素(辐照强度、风速、环境温度和相对湿度)与卤水因素(卤水温度和浓度)综合作用于卤水蒸发速度定量研究的数据缺乏等问题,采用室外蒸发装置及信号采集系统相结合的实验方法,开展了察尔汗盐湖卤水自然蒸发实验。借助多元线性回归分析方法对实验数据进行分析,建立了基于多因素共同作用下的卤水蒸发速度模型。实验结果表明,卤水蒸发速度随辐照强度、风速、环境温度和卤水温度的增加呈线性增加,而随相对湿度和浓度的增加呈线性减小。进一步得出各因素影响卤水蒸发速度的顺序为,辐照强度>风速>环境温度>卤水温度>相对湿度>浓度。     

察尔汗盐湖卤水蒸发速度影响因素的量化研究

针对当前气象因素(辐照强度、风速、环境温度和相对湿度)与卤水因素(卤水温度和浓度)综合作用于卤水蒸发速度定量研究的数据缺乏等问题,采用室外蒸发装置及信号采集系统相结合的实验方法,开展了察尔汗盐湖卤水自然蒸发实验。借助多元线性回归分析方法对实验数据进行分析,建立了基于多因素共同作用下的卤水蒸发速度模型。实验结果表明,卤水蒸发速度随辐照强度、风速、环境温度和卤水温度的增加呈线性增加,而随相对湿度和浓度的增加呈线性减小。进一步得出各因素影响卤水蒸发速度的顺序为：辐照强度>风速>环境温度>卤水温度>相对湿度>浓度。     

流动沙丘干沙层厚度对土壤水分蒸发的影响

利用Micro-lysimeter对流动沙丘不同干沙层厚度下的土壤水分蒸发作了测定与分析,结果表明:当干沙层厚度发育达到5 cm以上时,流动沙丘干沙层厚度成为土壤水分蒸发的决定因素。随着干沙层厚度的增加,土壤蒸发量逐渐降低;各观测日的蒸发抑制率随着干沙层厚度的增大而增大;5 cm的干沙层对蒸发的抑制作用最大可达70.6%,30 cm的干沙层则最大可达92.38%;干沙层厚度与土壤蒸发量之间存在显著的线性关系。各气象因子以及湿沙层不同深度土壤体积含水率对土壤蒸发量的影响作用很小,相关分析均没有达到显著水平。     

高效卤水浓缩方法研究

针对盐田自然蒸发中卤水浓缩效率低的情况,本文提出了一种装置:空气能蒸发器;基于增大蒸发面积的原理,将二维蒸发平面扩展为三维,通过考察风速、单位体积蒸发面积对蒸发量的影响,得出了最佳蒸发量对应的单位体积蒸发面积。当单位体积蒸发面积为196m~2/m~3时,单位装置体积的每小时蒸发量最大,可达30 kg/m~3h~(-1),之后考察用该装置蒸发卤水的效果,本装置蒸发效果较好,效率很高,对盐田生产具有一定的指导意义。     

博斯腾湖水面蒸发量初步估算

大水面蒸发量计算是国内外水文工作多年一直探索的问题。因各地气候的差异性,蒸发量的多少与折算比值(K)都不尽相同。博斯腾湖(以下简称博湖)水面蒸发量以前均为借用外地资料或公式计算的估算值,对其估算值的正确与否没有一个较为准确的实测资料验证。本文就近年来在该湖所做的蒸发试验资料,对博湖水面蒸发量进行初步估算。     

古尔班通古特沙漠风沙土土壤蒸发特征

土壤表面蒸发是降水的无效损失,其大小直接决定着降水转化为有效土壤水的效率,从而间接决定了植物可利用水分的多寡。在降水稀少的沙漠区,定量认识土壤蒸发的大小和其所占降水的比例显得尤为重要。在2004年全生长期(5~9月)应用自制的微型蒸渗仪(Micro-Lysime-ter)测定了风沙土(有结皮覆盖的丘间低地和裸露沙丘顶部)和对照的荒漠盐碱土的土壤蒸发。结果表明:在相似的气象条件下,风沙土区的丘间低地和荒漠盐碱土的日平均蒸发量分别约是裸露沙丘(风沙土区)的2倍和3倍。整个生长期裸露沙丘的累积蒸发量为18.7mm,丘间低地为38.8mm,荒漠盐碱土为52.1mm。根据整个观测期的累积蒸发量和累积降雨量计算得出的蒸发降雨比分别为:裸露沙丘0.20,丘间低地0.42,荒漠盐碱土0.62,表明裸露沙丘由降水转化为土壤水而储存的比率最高。同时,从数据分析中可以看出:在风沙土区0~5cm土层的含水量对土壤蒸发起决定作用,而盐碱土区的土壤蒸发则受到更深层次土壤水分的影响。裸露沙丘低的土壤蒸发、高的降水转化效率,为植被恢复奠定了良好的基础。因此,裸露沙丘的低蒸发量可以视为植被状况对生态水文过程的一种良性反馈。     

叶尔羌河流域潜水蒸发规律试验分析

本文根据新疆叶尔羌河流域地下水均衡场的潜水蒸发试验资料,探讨了潜水蒸发的影响因素,对潜水蒸发量进行了公式拟合。结果表明,指数型公式,阿维里扬诺夫公式和清华公式比较适合于该地区潜水蒸发量的估算,幂函数型公式的拟合结果较差,简化的指数型有一定的适用范围。     

卤水比蒸发系数的数学模型：氯化镁饱和阶段

本文在察尔汗盐湖氯化镁饱和不同浓缩阶段卤水比蒸发实验的基础上,处理了在氯化镁析出阶段卤水的比蒸发实验数据,完成了比蒸发系数二元参数的拟合,给出了该卤水的蒸发模型。并与石盐析出阶段和光卤石析出阶段比蒸发系数的数学模型相衔接,对氧化镁饱和前后不同蒸发机理进行了探讨。     

黄土高原西部土壤蒸发实验研究

对兰州南北两山绿化区内的土壤蒸发状况,进行比较系统的试验研究。试验采用扰动土土柱内储存水分和人工模拟降雨的方法,对不覆盖/覆玉米秸秆/覆卵石三种处理的土壤蒸发情况进行了分析研究。结果表明,覆盖可有效地抑制土壤蒸发;不覆盖处理的土壤蒸发与土壤水分呈正相关,土壤水分越大,土壤表层保持湿润时间越长,蒸发量越大。在33 d的试验观测期内,三种处理的蒸发动态不同,覆盖处理的土壤蒸发过程没有集中的蒸发高峰期,而不覆盖处理的土壤蒸发过程主要集中在前10 d。土壤累计蒸发量与蒸发时间的回归分析说明,同一时间内各处理的累计蒸发量存在显著差异。     

察尔汗盐湖卤水自然蒸发过程中Ca2+分布规律研究

卤水中钙离子的存在会对盐湖化工生产及其产品质量造成较大影响,研究钙离子在卤水蒸发过程中的分布规律具有重要意义。通过室外自然蒸发及盐田实地采样,研究了察尔汗盐湖盐田生产过程中钙离子分布变化规律。结果表明,在自然蒸发实验中卤水钙离子浓度随蒸发量的增加逐渐减少,在盐田生产现场采样结果显示钙离子浓度随卤水蒸发而增加,结合生产实际,推断外界钙离子补给是造成这种现象的主要原因。因此,避免车间含钙尾水混入,阻止盐田卤水和周边土壤可溶性钙盐间离子交换是有效降低卤水钙离子浓度的主要方法。     

沙漠人工植被区土壤蒸发测定

在2003年生长季,应用自制的微型蒸渗仪(Micro Lysimeter)、大型称重式蒸渗仪(Lysimeter)和TDR对比测定沙漠油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana korshinskii)人工植被区与裸沙土壤蒸发,结果表明:在沙漠人工植被区由于植被比较稀疏,土壤蒸发不受植株的遮阴的影响,但不同样地的蒸发量是有差异的,而样地和位置间的互作不显著。为提高蒸发测定精度,建议微型蒸渗仪勤于换土,尤其是在大降水发生之后;将横插式 TDR探头改为竖插式能探测到小降水后的蒸发量。在沙漠区有很大比例的蒸发发生在紧接降水之后。以微型蒸渗仪的测定结果为主,结合大型称重式蒸渗仪的测定结果推算出整个试验期间的裸沙、油蒿和柠条样地的蒸发量为 111.6mm、93.8 mm和99.3 mm,油蒿和柠条样地的蒸发量分别占同期蒸散量的45.1%和43.6%;油蒿和柠条样地均以8月份日蒸发量0.93 mm·d^-1和1.10 mm·d^-1最高,5月份日蒸发量0.30 mm·d^-1和0.28 mm·d^-1最低。     

E0值对潜水蒸发计算精度影响分析

目前常用潜水蒸发经验公式中,都包含了埋深为零时的潜水蒸发强度,并认为可用水面蒸发强度代替。但对不同土质,由于土壤含水孔隙大小及与大气直接交换的空间不同,必然造成不同土壤质地埋深为零时的蒸发量差异。选用阿维里扬诺夫公式、清华公式和叶氏公式,利用新疆渭干河灌区地下水均衡试验场实测潜水蒸发数据、就E0分别为水面蒸发强度和埋深为零时潜水蒸发强度两种情况进行计算与对比分析。结果表明:除细砂和砾石外,若用水面蒸发强度代替埋深为零时的潜水蒸发强度,计算结果会产生一定误差,应选用埋深为零时的潜水蒸发强度进行计算。提出了清华公式中参数η新的求解方法,建立了η与地下水埋深的指数函数关系。研究结果对潜水蒸发经验公式求解不同土质潜水蒸发量时E0的选用及清华公式中参数η的计算提供参考。     

盐卤硼酸盐化学ⅩⅩ.：天然含硼盐卤的蒸发相图

在进行青藏高原盐湖含硼盐卤天然蒸发和25℃等温蒸发实验的基础上,绘制成复杂盐卤的蒸发相图。该相图与Na~+、K~+、Mg~(2+)//Cl、SO_4~(2-)—H_2O体系25℃介稳相图基本上相符合。在将蒸发相图与该五元体系平衡溶解度相图进行比较后,从盐溶液化学的角度对蒸发相图的形成原因进行了解释。     

以改进SEBS模型估算苏木吉林南湖的水面蒸发

基于TM/ETM+数据,利用地表能量平衡原理,结合改进了温度算法和地表宽波反照率算法的SEBS模型,对巴丹吉林沙漠东南部苏木吉林南湖2000-2013年的湖面蒸发进行了反演.利用安装在湖面的E601型蒸发皿实测数据对反演结果进行验证,通过相关性分析发现,利用阿拉善右旗气象数据结合SEBS模型计算的湖面蒸发值与蒸发皿实测值相关性较好,R²>0.95,两者的均方根误差RMSE为0.313 mm,平均绝对百分比误差MAPE为8.17%.给出了折算方程,折算系数为0.621,并算得2000-2013年苏木吉林南湖湖面年平均蒸发量为1 287.544 mm.苏木吉林南湖湖面蒸发与气温相关性最好,日照时数次之,与风速的相关性最弱.