潛水蒸發
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潛水蒸發(Phreatic Water Evaporation)
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潛水蒸發是指淺層地下水或江、河、湖、渠等水體側滲水通過土壤輸送、運移至地表並氣化散失的現象[1]。潛水蒸發是大氣水、植物水、土壤水和潛水相互轉化過程中的一個重要環節，也是地下水淺埋區植物耗水的主要水分來源之一。潛水蒸發研究對於灌溉制度的擬定、地下水資源的評價、地下水位的調控、天然植被生態耗水量的計算、鹽漬化防治、植被恢復及生態修複等都有重要的意義[2]。
潛水蒸發的類型[3]
潛水在毛管力作用下，沿毛管向上運動，當毛管力與毛管水柱靜壓力平衡時，毛管水達到一個穩定位置，此時，為毛管水連續上升的最高點，它距潛水面的高度為毛管水上升高度。潛水蒸發主要經歷三個過程，一是潛水在土壤毛管力作用下，向上傳導到一定高度(即毛管水上升高度)；二是在溫度梯度作用下由液態水轉變為汽態水的氣化過程；三是在空氣動力作用下，氣態水向表層土和大氣中的擴散過程。潛水埋裸不同，氣化面在土壤中所處的位置也不同，水汽擴散蒸發過程也不同，連續毛管水柱頂部也是毛管水斷裂面，為液汽交界面，此交界面為土壤水分的氣化於土壤水的氣化過程就產生於毛管斷裂含水區按氣化面在土體中的位置可將潛水蒸發分為三種類型。
1.氣化面位於表土的液態蒸髮型
該潛水蒸發類型，潛水埋深等於或小於毛管水上升高度，土面蒸發率是由大氣蒸發力所控制。大氣蒸發力強，蒸發消散的水分就多，潛水蒸發率也就愈大。毛管水的上升速度受土壤剖面質地、構造的影響，土壤內的液態水在土壤表層氣化後，直接向大氣中擴散，而表土中的水分，又不斷地得到潛水的補充，屬於潛水的強烈蒸發類型。蒸發過程處於完全開放狀態。
2.氣化面位於土壤日變溫層之內的日變溫蒸髮型
該潛水蒸發類型．潛水埋深大於該土壤剖面的毛管水強烈上升高度 其潛水補給蒸發經歷包括液態水在毛管中的傳導．液面汽化，氣態水在氣化面以上土層中擴散。以及向大氣擴散的過程 在毛管水強烈上升高度之上，土壤水分的運動以毛管斷裂和氣化水兩種形態存在。水分由氣化傳送到大氣中的過程是氣態水在土體中的擴散過程，其水氣擴散速度與水汽壓梯度成正比。而土壤中水汽壓梯主要取決於擴散層土壤溫度梯度的日變化。
3.氣化面在土體日變溫層以下，稱之為季節變溫蒸髮型
該潛水蒸發類型，潛水埋深大於土壤毛管水最大上升高度(包括斷裂含水量)，氣化面之上氣態水的擴散主要受季節變溫層溫度梯度的控制，其表層常有乾土層覆蓋。
潛水蒸發的研究方法[4]
目前，國內外關於潛水蒸發的研究方法主要有3種：試驗觀測法、機理分析法和數值模擬法。
1.試驗觀測法
作為潛水蒸發研究的基本方法，試驗觀測法是根據室內或室外試驗，利用蒸滲儀獲得有無作物生長條件下不同土質、不同潛水埋深、不同時段的潛水蒸發相關數據，然後對其進行整理分析從而得到潛水蒸發的相關規律及其經驗公式。雖然利用蒸滲儀可以較為簡便地得到潛水蒸發量、降雨入滲補給量和地表徑流量的數據，但它與實際情況還是存在些許差異，其中最為明顯的就是水位的變化。由於潛水蒸發和降雨入滲補給的影響，自然狀態下的潛水位一直處於動態變化中，而蒸滲儀的潛水位卻永遠保持恆定。在氣象因素、土壤等外界條件一定的情況下，當發生潛水蒸發時，自然狀態下的潛水位下降，水分運移距離加大，潛水蒸發強度也隨之相應減小，而由於蒸滲儀的潛水位保持固定不變，潛水蒸發強度也將保持穩定，這使其所測得的潛水蒸發量大於實際值。當發生降雨入滲補給時，自然狀態下的潛水位上升，滲流路徑長度減小，而蒸滲儀中的滲流路徑保持不變，從而導致兩者的結果存在差異。當潛水埋深較淺時，如果降雨量較大，自然狀態下的潛水位可能上升至地表，發生蓄滿產流的現象。而在蒸滲儀中，只有當降雨強度大於入滲速率時，才有可能產生地表徑流，在其他情況下，降雨所產生的入滲補給會及時排入承滲瓶中，使其不可能發生蓄滿產流的現象。
利用試驗觀測方法對潛水蒸發進行研究，可以很容易找出其基本規律，也能得到估算潛水蒸發量的經驗公式。但該方法需要大量的試驗儀器、設備及其試驗數據，耗資較大、耗時較長。此外，由於地域間存在差異且試驗條件有所限定，使所建立的經驗公式應用於實際情況時還有一定的局限性。
2.機理分析法
潛水蒸發主要經歷兩個過程：(1)液態水在土壤水吸力的作用下向上運移的過程；(2)水汽向土壤表層和大氣散髮的過程。因此，可以運用土壤水動力學理論對潛水蒸發進行分析。但由於土壤水運動涉及到的因素較多，現階段的機理分析主要是在地下水位恆定、均質土壤穩定蒸發條件下進行的。這也就造成了機理分析的結果會與實際情況存在差異。
3.數值模擬法
數值模擬法是依據土壤水運移理論和地表能量平衡原理，建立土壤水分運動模型，並結合實驗選定相關參數，以此對潛水蒸發過程進行模擬分析，最後通過計算值與實測值的比較驗證其可靠性。此方法的優點是不受外界條件的限制，可以對不同情況下的潛水蒸發進行分析研究；缺點是所需要的參數較多，且不易獲得，應用較為困難。
潛水蒸發的影響因素[3]
潛水蒸發的影啊因素可分為兩個方面：
一方面是大氣蒸了能力，是蒸發的外界條件，受輻射、氣溫、濕度、和風速等氣象因素影響；
另一方面是土層自地下水面向地表的輸水能力，其輸水能力大小取決於土壤條件，包括土層厚度即潛水埋深，土壤質地。土體構型即粘土夾層的厚薄與層位。
潛水蒸發的調控[3]
1.土壤耕作管理措施
減少潛水蒸發主要取決於兩個方面．一是改變土壤錶面的蒸發條件，抑制潛水蒸發；二是改良土壤結構，增加自身保持水分的能力。對土壤耕作層採取土壤管理措施，對潛水蒸發有明顯的抑製作用．並有增加降雨滲透補給潛水的效果。
土壤管理措施有如下幾種：
(2)覆蓋作物秸桿．改善土壤物理性狀，減弱地面有效幅射強度。改變土壤蒸發錶面與大氣之間的氣體流動交換狀況．加強地表攔蓄水分的能力
(3)中耕鬆土．切斷毛細管，使土壤錶面迅速形成乾土掩護層。
(4)地膜覆蓋，減少土壤水分蒸發，提高地溫，使薄膜和土壤錶面之間，形成一種濕潤的小氣候
調控地下水位，是減輕潛水蒸發，改良鹽漬土的重要環節。另一方面，潛水又是作物可利用的重要水源，所以，又必須考慮作物利用地下水的適宜深度。
2.地下水位調控措施
一個地區的地下水位，在一年內變動是很大的，要將地下水位全年控制在臨界水位以下，不僅非常困難，也是不必要的，就土壤積鹽，形成土壤次生鹽漬化的地下水條件而言，也並非是一個固定的深度，它是在多種因素影響下的一個動態標準。
(1)旱季蒸發階段的臨界水位期；
(2)雨季水位上升階段的允許水位期；
(3)地下水下降階段的迅速回降期。
調控地下水位的措施可分為兩個方面，一是水利工程措施；二是農業措施。一方面要井灌井排，井溝結台，完善農田排灌工程系統，另一方面要優化種植結構。
