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:
(5)
式中:Q—土壤热通量焦耳
Z—耕作层深度cm
CP—土壤容积热容量焦耳/(cm3.度)
T40—40厘米地温℃
T160—160厘米地温℃
h—平均热传导系数焦耳/(cm.℃)
△T—计算时段内温度变化℃
式(5)中,表达土壤性质的土壤容积热容量Cp、平均热传导系数h在自然条件下测定比较困难,但可用Cp、h与土壤湿度的关系来表达。