凝結(jié)水的形成及變化規(guī)律

陳翠琴

摘要凝結(jié)水對干旱與半干旱地區(qū)有著特殊意義，尤其是現(xiàn)時(shí)作為國家中長期科學(xué)研究規(guī)劃中降水、地表水、地下水、土壤水。“四水”的優(yōu)化配置和轉(zhuǎn)換關(guān)系的研究中有不可忽視的作用。為此，開展試驗(yàn)研究，對凝結(jié)水形成機(jī)理、時(shí)空變化規(guī)律進(jìn)行初步分析與探討。

關(guān)鍵詞凝結(jié)水；機(jī)理；形成；利用

中圖分類號S273文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2015）31-030-01

Formation of Condensate and Change Rule

CHEN Cuiqin

（Shijiazhuang Hydrology and Water Resources Survey Bureau， Shijiazhuang， Hebei 050051）

AbstractCondensate water in arid and semiarid region has a special significance， especially at the moment， as the national medium and longterm planning of scientific research in the precipitation， surface water， groundwater， soil water， the optimization of "four water" in the study of configuration and conversion relations have the effect that cannot be ignored， experimental studies were carried out in Hebei Province， preliminary analysis and discussion about the formation mechanism of the condensate and spacetime change rule was conducted.

Key words Condensate water； Mechanism； Formation； Using

河北省地理坐標(biāo)位于36°5′～42°37′ N，113°11′～119°45′ E，屬干旱、半干旱地區(qū)。由于主要農(nóng)作物種植區(qū)降水量稀少，幾乎沒有常規(guī)性地表徑流，地下水已被過量開采，造成很多環(huán)境地質(zhì)問題。根據(jù)這種情況，高效利用土壤水成為解決河北省農(nóng)業(yè)用水越來越緊缺的根本出路。凝結(jié)水的開發(fā)可高效利用土壤水。因而，研究凝結(jié)水的形成與變化規(guī)律對利用好這一資源具有特殊的意義。目前，對凝結(jié)水的概念、研究尚不足，造成對凝結(jié)水的量存在不同的看法，影響其利用，因而必須加強(qiáng)對凝結(jié)水的觀測研究，促進(jìn)凝結(jié)水的利用。

1材料與方法

利用衡水市水文勘測局歷年（1986～2015年）觀測資料、衡水市氣象試驗(yàn)站的平等觀測資料和農(nóng)業(yè)部門的研究數(shù)據(jù)，對形成凝結(jié)水的影響因素和年內(nèi)年際的變化規(guī)律進(jìn)行研究。

2結(jié)果與分析

2.1凝結(jié)水形成的氣溫

氣溫差異是影響凝結(jié)水形成的主要影響因素。氣溫的變化能讓空氣的水凝結(jié)。溫差越大，發(fā)生凝結(jié)水的機(jī)率越高。

露點(diǎn)溫度與最低地溫的差值是形成凝結(jié)水的重要條件。依據(jù)衡水市水文勘測局2014年9～10月的觀測數(shù)據(jù)，凝結(jié)水發(fā)生日的平均差值為3.9 ℃，沒有凝結(jié)水的平均差值為1.7 ℃，有凝結(jié)水生成日的差值明顯大于無凝結(jié)水生成日的差值[1]，且差值大于4.5 ℃時(shí)均有凝結(jié)水生成。研究表明，當(dāng)溫差>10、>11、>12、>13、>14、>15、>16、>17、>18、>19、>20 ℃時(shí)，凝結(jié)水發(fā)生機(jī)率分別為55.7%、56.1%、574%、58.4%、58.8%、61.0%、63.3%、61.5%、59.1%、615%、680%。

研究還表明，當(dāng)日溫差/日均氣溫為>3.5、25～3.4、1.5～2.4、0.5～1.4、0.1～0.5、<0.1 ℃時(shí)，凝結(jié)水發(fā)生機(jī)率分別為100%、100%、69%、57%、45%、0。

2.2氣象影響因素

從理論上講，只有空氣中存在一定量的水分，才能形成凝結(jié)水[2]。但是，若空氣濕度增大，則會使得空氣溫度的下降速率減小，使得晝夜溫差變小，從而反過來阻礙凝結(jié)水的生成。由此可知，這些氣象要素雖對凝結(jié)水的生成有一定的影響，但是單一要素均不能有效反映凝結(jié)水的生成與大小。

通過對衡水水文勘測局的氣象資料進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)相對溫差可以較好地反映凝結(jié)水的生成規(guī)律[3]。當(dāng)相對溫差較大時(shí)易發(fā)生凝結(jié)水，反之凝結(jié)水的發(fā)生機(jī)率就會變小。

2.3其他影響因素

凝結(jié)水形成還受土壤巖性、植被覆蓋情況、土壤含水率、潛水埋深等因素的影響。

2.3.1土壤質(zhì)地。2014年9～11月試驗(yàn)表明，在其他條件基本相同時(shí)，土壤的機(jī)械組成（土壤顆粒大小和結(jié)構(gòu)）越黏重[4]，凝結(jié)水量就越多。一方面是因?yàn)轲ば酝寥乐兄С置苌仙叨容^大，造成地表層相對濕度較大；另一方面是因?yàn)橥寥李w粒越細(xì)，表面積越大，吸附力越強(qiáng)[5]，凝結(jié)水一旦形成不易蒸發(fā)（表1）。

2.3.2植被覆蓋情況。衡水水文勘測局的觀測資料顯示，有作物的土壤凝結(jié)水量小于無作物的，凝結(jié)日數(shù)也是有作物小于無作物的[6]。究其原因，主要是由于作物遮蓋形成局部小氣候，近地表氣溫高于裸露地面，與露點(diǎn)溫度差值減小，故形成的凝結(jié)水較少，而且在作物植株長大后，葉片伸出蒸發(fā)器，當(dāng)凝結(jié)水珠達(dá)到一定程度時(shí)會滾落到蒸發(fā)器外，儀器觀測不到。

2.4凝結(jié)水的年內(nèi)、年際變化

由圖1可知，衡水水文勘測局2003年3月至2015年11月的逐月凝結(jié)水量年內(nèi)變化的基本走勢是春季偏低，然后自夏、秋至冬季逐月上升[7]，秋末9月、10月上升幅度加大。這一趨勢基本反映凝結(jié)水年內(nèi)的

變化規(guī)律。春季空氣濕度低，凝結(jié)水難以生成；隨著夏季的到來，空氣水分逐漸增多，凝結(jié)量開始加大；秋季晝夜溫差大，且空氣中含有適量的水汽，因而凝結(jié)量大幅上升；至冬季，雖然空氣中水汽絕對含量減少，但由于氣溫低，空氣中的水汽很易達(dá)到飽和，從而以霧、露、霜的形式形成凝結(jié)水。

3結(jié)論

凝結(jié)水是土壤水分的一部分[8]。它不僅作用于植物，在

水分平衡中也占有一定的比例。它雖不能作為開采資源加

以利用，但應(yīng)作為調(diào)節(jié)資源加以考慮。目前凝結(jié)水的研究尚處于初步研究階段。從觀測儀器至觀測方法，與觀測結(jié)果上尚存在不少問題，還需進(jìn)一步的加強(qiáng)研究，摸清凝結(jié)水的形成、變化機(jī)理，查明其規(guī)律，為今后在干旱地區(qū)開發(fā)利用這一寶貴資源提供科學(xué)依據(jù)。

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