关中盆地水面蒸发及其影响因素研究

发布时间：2020-04-07 11:51

【摘要】：关中盆地位于陕西省中部,降雨较少,蒸发强烈,水资源相对比较匮乏,但是随着人口的增长和经济的快速发展,在大量开发利用水资源时,出现大规模的水资源浪费现象,使得水资源供需矛盾日益尖锐,成为制约关中盆地可持续发展的瓶颈。在关中盆地地区,水面蒸发作为水资源量准确计算的重要一环,在蒸发过程中对于水面蒸发机理、影响因素及精确计算的研究是亟需解决的一项工作。以关中盆地为研究区,通过原位观测试验,获取了不同面积、不同深度水体中的垂向温度分布及蒸发量数据,结合气象观测数据,探讨了不同水体(不同面积、不同深度)中的热量传输和蒸发通量特征,分析了气象因素对水面蒸发的影响程度;在此基础上研究了水体面积和深度与蒸发量之间的定量关系;对在世界范围内广泛应用的水面蒸发模型在研究区的适用性进行了分析与评价。主要研究成果及创新点如下:(1)温度数据表明:在小时尺度上,不同面积、不同深度均表现为水面上空最低气温出现在凌晨2时,最高气温出现在13时或14时;水体中最低水温出现在凌晨5时到7时,最高水温出现在15时到16时,与太阳辐射的日内变化一致,水面温度滞后于气温2小时左右,随着水体深度的增加,滞后时间越来越长;在月尺度上,最高温度出现在7月份或者8月份,最低气温出现在1月份,与太阳辐射的年内变化一致。(2)水体中的温度极差水面处温度极差水面上空温度极差,水面处的蒸发改变了其周围环境的温度。对于不同面积水体来说,水体面积越大,其改善水面上部温度的能力越大,但是水体面积对水体中温度变化的影响并不明显。对于不同深度水体来说,水体深度与水体中的一日内温度变化幅度成反比,但是深度的变化对水面上空温度的影响不明显。要想改变水面上部温度,必须增加水域面积;要想改变水体内部温度,必须增加水体深度。(3)在关中盆地地区,水面蒸发量存在面积效应和深度效应。水面蒸发量与水体面积和深度成反比。当面积和深度到达一定程度后,水面蒸发量不再随着二者的增加而减少。蒸发量与蒸发面积关系式如下:(?)分析表明当蒸发器面积大于32m~2时,水面蒸发强度不再随面积的增大而增大。蒸发量与水体深度关系式如下:(?)分析表明在水深超过4米后,水体蒸发量不随水深增加而增加。(4)通过通径分析研究了水面温度、气温、太阳辐射、相对湿度、风速对蒸发量的影响,发现在这5个因素影响程度由高到低为:水面温度太阳辐射风速相对湿度气温。水面温度与蒸发量的相关系数最高,为0.733,太阳辐射次之,为0.725;水面温度和太阳辐射的对蒸发量的直接通径系数分别为0.416和0.390,在所有系数之中位居前列;水面温度对R~2的贡献为0.305,通径系数为0.1733;太阳辐射对R~2的贡献为0.283,通径系数为0.1517,重要性仅次于水面温度,双因素水面温度和太阳辐射对R~2的贡献为0.1128。以上都说明在水面蒸发过程中,水面温度和太阳辐射对水面蒸发影响最为强烈。(5)在旬尺度上,通过水面蒸发模型的对比分析,认为质量输送法结构简单,需要测得参数也较少,同时具有最优的预测性能;改进了de-Bruin模型,修正过的模型具有优异的准确性和保真性;神经网络模型BP和GRNN模型也具有很好的表现。建议在关中盆地利用以上模型进行水面蒸发的计算。
【图文】：

第二章 材料与方法2.1 研究区概况2.1.1 地理位置关中盆地位于陕西省中部，南依秦岭，北靠北山，西起宝鸡，东至潼关，东西长约360km，南北宽约 30~80km，以平原和黄土台塬为主。关中盆地是由河流冲积和黄土堆积形成，地势西高东低，中部较为平坦宽阔，平均海拔约 400m，总面积 39000km2，约占陕西全省土地面积的 19%。土质肥沃，水源丰富，是陕西自然条件最好的地区。西安位于关中盆地中心，是陕西省政治、经济、文化的中心，是我国中西部两大经济区域的结合部，连通了西北、西南、中原、华东以及华北；也是陆上丝绸之路的起点和我国内陆地区连接海外的重要通道之一，在我国的全球经济大格局上占有重要地位（图 2.1）。

月平均气温-1.3℃，日平均最低气温-4℃左右，年较差达 26 至 27℃。全 1000~1200mm，降水年际变化很大，多雨年和少雨年雨量差别很大，两者最达 590 mm。降水的季节分配也极不均匀，78%的雨量集中在 5~10 月，其中 7量占全年雨量的 47%，，且时有暴雨出现[74]。年平均相对湿度 70%左右，湿度适均风速 1.8 m/s，全年盛行风向为东北风。 原位实验观测1 实验场地及实验仪器实验观测场地位于关中盆地中部的长安大学水与环境实验基地（34°22'N；°54'E），由水与环境原位实验场、室内物理模拟实验室和人工降雨大厅三部分场地地势平坦、开阔，通风良好，适合进行蒸发观测实验。水面蒸发实验区包发区（图 2.2）和气象观测区（图 2.3）。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P333.1

【参考文献】

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本文编号：2617873