2.经验公式法在缺乏实测资料情况下,可采用经验公式估算水面蒸发。此类公式国内外很多,基本特征是选择有实测资料的饱和水汽压、风速等作为主要参数,其它因素统一作为有关系数来考虑。其一般形式为:
E = kf(u)(e0 - ez) (2-17)
式中,f(u)为风速函数;e0为饱和水汽压;ez为水面上z高度的实际水汽压;k为系数。
此类公式国外的如:
1)Penman公式E=0.35(1 0.2u2)(e0-e2) (2-18)
2)Kuzmin公式E=6.0(1 0.21u8)(e0-e8) (2-19)
式中,e2、e8分别为水面上2米、8米处的水汽压;u8为水面上8米高处的风速。
国内的有:
1)原华东水利学院于1966年综合国内12个蒸发站资料得出的公式:
式中,e200、u200分别为水面上200厘米高处水汽压与风速。
2)重庆蒸发站得出的公式:
E=0.14n(e0 - e200)(1 0.64u200) (2-21)
式中,E为月蒸发量;n为某月日数;其它符号同前。
3.热量平衡法热量平衡法是建立在水面蒸发不仅是水交换过程、亦是热量交换过程,并遵循能量守恒原理这一基础之上的。
例如,假设有一水柱体,底部无垂直热交换,则根据热量平衡原理建立如下平衡方程式:
Rn- H - He H a=Hs(J/min) (2-22)
式中,Rn为太阳净辐射(为太阳辐射、反射辐射、水体长波辐射三者之间的平衡值);H为传导感热损失;He为蒸发耗热量;H a为出入水流带进带出的热量平衡值;Hs为水体储热变量。
由于He=LE,L是蒸发潜热;并令H=βHe代入式(2-22)得:
这就是应用热量平衡原理建立的计算蒸发量的基本公式。
式中β称波温比(感热损失量与蒸发耗热量之比)
式中,CB为波温常数=6.1×10-4/℃;P为大气压强;T0为水面温度(℃);T为近表面气温(℃);e0为水面温度T0的饱和水汽压;e为T温下的空气水汽压。
于是式(2-23)可改写为:
由于式中各项热量收支及有关项均需进行观测或计算,难度比较大,所以限制了本法的实际应用。
彭曼(H.L.Penman)在热量平衡基础上又考虑了水汽的输送,于1948年提出了综合法。以后又经修正成为既有一定理论基础又较实用的计算蒸发量的方法。公式如下:
式中,Rn、Ha、Hs、L、E符号同前;γ=CB·P(即波温常数与表面大气压强之乘积);e2s、e2分别为2米高处饱和水汽压和实际水汽压;
在上二式中,Ts、T2分别为水面和高度2米处的温度;e0s、e2s分别为与Ts、T2相应的饱和水汽压;kw为水汽紊动扩散系数;km为紊动粘滞系数;ρ为湿空气密度;C1为常数;Z1、Z2为计算时分别取用的两个高程;