土壤蒸发机制-水文学原理（第2版）

土壤蒸发就是土壤空隙中的水分在水势梯度的作用下上升，并在土壤表层发生汽化后进入大气的过程。土壤水在汽化过程中，除了要克服水分子之间的内聚力外，还要克服土壤颗粒对水分子的吸附力。因此可以说，土壤蒸发就是土壤失去水分的干化过程。从水分运动的角度来看，土壤蒸发和下渗是互为相反的过程，因此土壤蒸发也是水文循环的一个重要环节。土壤是一种多孔介质，既有吸收和保持水分的能力，也有输送水分的能力。其输送水分的能力则与土壤的含水率、土壤的结构、质地等因素有关。因此，土壤蒸发不同于水面蒸发，其蒸发过程既与气象因素有关，也与土壤的输水能力有关。当这些因素发生变化时，土壤的蒸发量也随之发生变化。若土壤处于非饱和状态时，土壤蒸发量的大小取决于以上两个因素中较小的一个。若土壤处于饱和状态时，土壤的输水能力不受限制，此时的蒸发只与气象因素有关，其蒸发过程与水面蒸发相似。

图6.2　蒸发强度随含水量和时间的变化曲线

（a）蒸发强度随时间的变化曲线；（b）蒸发能力随含水量的变化曲线

当降雨或灌水后，土壤的含水率非常大，接近饱和状态，此时根据土壤蒸发的特点和规律，可将其分为3个阶段，即稳定蒸发阶段、蒸发强度随含水率降低的阶段以及水汽扩散阶段。在大气蒸发强度不变的情况下，蒸发强度随时间和含水率的变化过程如图6.2所示。下面分别就这3个阶段进行分析。

1.稳定蒸发阶段(www.xing528.com)

当土壤的含水率很大时，一般大于其田间持水量时，土壤处于充分供水的状态。在此阶段，当土面的含水量因蒸发而稍有减少时，深层的水分即可通过毛管作用及时的补充到表面，因此蒸发强度主要取决于气象条件。通常将土壤供水充分时，由气象条件决定的最大可能蒸发强度称为潜在蒸发强度或大气蒸发能力，常用单位为mm／d。对于某一土体来说，当气象条件相对稳定时，其土面蒸发强度则保持一稳定状态，故将其称为稳定蒸发阶段（图6.2中的a—b段）。在这个阶段内的蒸发速度接近于自由水面的蒸发，蒸发量很大，但由于重力水很快就会渗漏排除，土壤含水量迅速下降，因此稳定蒸发阶段一般只能持续较短的时间。

2.蒸发强度随含水率降低的阶段

在持续的蒸发耗水条件下，土壤中储存的水量不断减小，当其含水率小于田间持水量时，毛管水开始变得不连续，土壤表层的含水率随之减小，土壤的供水能力受到限制，因此蒸发强度将随土壤含水率的减小而减小，这就是土壤蒸发第二阶段的特点（图6.2中的b—c段）。在此阶段，水分的蒸发主要决定于土壤特性。

3.水汽扩散阶段

当土壤的含水率继续减小且小于土壤的毛管断裂含水率时，土壤的蒸发开始进入第三阶段。此时，土壤的输水能力明显减弱，已难以满足表土蒸发需水的要求，因此在土壤表面形成一个干土层。干土层形成后，毛管传导作用停止，土壤水向土表的导水率降至接近零，水分只能在干土层以下的表面汽化，并以气态水经干土层中的孔隙散失到大气中去。蒸发强度的大小主要受制于土层内水汽扩散的能力。如果土壤水分扩散经过的干土层孔隙度小，扩散则慢，水分散失的就更少。因此，蒸发强度很小且基本保持稳定[图6.2（a）中的c—d段]。在此阶段，蒸发强度的大小既不受大气蒸发能力的控制，也不随土壤的含水率而变化，且水分的蒸发不是在土壤的表面进行的。