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研究生:翁懿凡
研究生(外文):I-Fan Weng
論文名稱:土壤表層蒸發量推估之研究
論文名稱(外文):Study on Estimation of Evaporation by Surface Soil
指導教授:張德鑫張德鑫引用關係
指導教授(外文):Te-Hsing Chang
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:土木工程研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:土表蒸發
外文關鍵詞:evaporationsurface soil
相關次數:
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在陸地水循環的過程,降雨與蒸發現象扮演著相當重要的角色。蒸發簡單的說就是將水由液體轉化為氣體進入大氣中的作用;影響此水面蒸發作用的原因有環境溫度、溼度、太陽輻射和風速等氣象條件。地表之蒸發作用通常發生在無降雨時,此時土壤含水量的多寡及土壤溫度會導致蒸發速率的改變,而各氣象因子與陸地水文因子之間也會相互影響,故造成在研究上格外複雜。因此本文針對桃園地區紅土與大甲溪河砂的蒸發狀況做進一步研究,研究所得之結果,將有助於未來未飽和層土壤含水量模式之建立。
本研究將依照土壤含水量變化與土水蒸發比的相互關係,得知土壤蒸發過程分為三個階段:(1)穩定蒸發階段,(2)蒸發率顯著下降階段,(3)蒸發率微弱階段;且依實驗結果,得知各階段之土樣蒸發推估式。
實驗結果顯示土壤含水量與土水蒸發比之間,會依特定之土壤水分常數呈分段式線性關係。且迴歸分析之後,可得迴歸直線之判定係數除蒸發率微弱階段外,皆大於0.7。本研究之結果將有助於整個水文循環模式之建立,並極具參考價值。
In the process of the land water circulation, rainfall and evaporation are both playing a quite important role. In a word, evaporation is the function of the water changing form the liquid to the gas and finally entering into the atmosphere. The evaporation function of the earth’s surface usually takes place while there is no rainfall, at this moment, the number of the water content of the soil and soil temperature will cause the change of the evaporating speed, and each meteorological factor and land hydrology factors will also influence each other, so it is extremely complicated in studying. Therefore, this text aims at the evaporation situations of the laterite of the district of Taoyuan and the sand of the Dajia River and studies these situations further. The outcome of the study will contribute to the model setting up of the water content of the non-saturated layer of the soil in the future.
This study will be according to the between the change of the water content of the soil and the ratio of soil to water, and shape a straight line. Then, we can find the process of the soil evaporation can divide into three stages: (1) steadily evaporation, (2) the evaporating rate drops apparently, (3) the evaporating rate becomes faint; and we can get the formula of the soil evaporation in each stage depending on the experimental result.
The experimental result shows that the interrelationship between the change of the water content of the soil and the ratio of soil to water will present a segmenting type of linear relationship depending on specific soil moisture constant. And, after the regression analysis, the R-square values are all greater than 0.7 besides the stage of the evaporating rate becoming faint. The result of this study could contribute to the setting-up of the model of the whole hydrology circulation, and it could also has much reference value.
目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機與目的 1
1-3 研究方法及流程 2
第二章 文獻回顧 4
2-1 水力傳導係數 4
2-2 土壤保水曲線 6
2-3 凋萎點 8
2-4 毛管斷裂濕度 9
2-5 土壤水分之分類及其運行狀況 9
2-6 土壤含水量與土壤蒸發量之關係 10
2-7 水面蒸發之基本理論 11
2-8 土壤蒸發之基本理論 12
2-9 蒸發量之推估公式 12
2-9-1 水面蒸發之推估 12
2-9-2 土壤蒸發量之推估 14
2-10 土壤蒸發之相關文獻 14
第三章 理論背景與實驗步驟 17
3-1 水文循環 17
3-2 入滲與逕流模式 18
3-3 土壤蒸發量與地下水補注模式 23
3-4 水平衡模式建立及分析步驟 24
3-5 蒸發模式之建立 25
3-6 土壤比重測定與粒徑分析 26
3-6-1 比重測定 26
3-6-2 粒徑分析 27
3-7 水力傳導係數 28
3-7-1 定水頭試驗 28
3-7-2 變水頭試驗 28
3-8 實驗方法 28
3-8-1 土樣採集與裝置 28
3-8-2 土壤含水量之測定 29
3-9 土壤蒸發試驗設計 29
3-10 其他相關處理 30
3-10-1 蒸發皿處理 30
3-10-2 實驗紀錄方式 30
第四章 結果分析 31
4-1 土樣物理性質分析 31
4-1-1 紅土土樣之物理性質分析 31
4-1-2 現地砂之物理性質分析 36
4-2 紅土土樣與現地砂蒸發試驗結果 38
4-3 紅土土樣穩定蒸發階段分析 40
4-3-1 同一氣象因子下之分析 40
4-3-2 不同氣象因子下之分析 41
4-4 現地砂穩定蒸發階段分析 42
4-5 紅土土樣蒸發率顯著下降階段分析 43
4-5-1 同一氣象因子下之分析 43
4-5-2 不同氣象因子下之分析 45
4-6 現地砂蒸發率顯著下降階段分析 46
4-7 紅土土樣蒸發率微弱階段分析 47
4-7-1 同一氣象因子下之分析 47
4-7-2 不同氣象因子下之分析 48
4-8 現地砂蒸發率微弱階段分析 49
4-9 土壤蒸發實驗全期比較分析 50
4-10 自由水面蒸發量與氣象中心資料分析比較 52
第五章 結論與建議 55
5-1 結論 55
5-2 檢討與建議 57
參考文獻 58
附錄A 61
符號表 76
表目錄
表4 - 1 紅土土樣比重試驗 32
表4 - 2 紅土野外工地密度試驗(檢驗砂乾單位重) 32
表4 - 3 紅土野外工地密度試驗(現地土樣單位重) 33
表4 - 4 紅土變水頭飽和水力傳導係數試驗 33
表4 - 5 紅土比重計試驗 34
表4 - 6 現地砂比重試驗 36
表4 - 7 現地砂定水頭試驗 36
表4 - 8 現地砂篩分析試驗 37
表4 - 9 線性迴歸係數(5/5~5/12) 41
表4 - 10 線性迴歸係數(5/13~5/20) 44
表4 - 11 線性迴歸係數(5/22~5/24) 47
表4 - 12 自由水面蒸發皿修正係數(5/3~5/24) 53
表4 - 13 自由水面蒸發皿修正係數(6/22~7/4) 54
表A - 1 紅土蒸發數據及溫度表 61
表A - 2 現地砂蒸發數據及溫度表 62
表A - 3 紅土含水量與蒸發比(1) 63
表A - 4 紅土含水量與蒸發比(2) 64
表A - 5 現地砂含水量與蒸發比(1) 65
表A - 6 現地砂含水量與蒸發比(2) 65
表A - 7 氣象資料5/3~5/24(1)(來源:農工中心) 66
表A - 8 氣象資料5/3~5/24(2)(來源:農工中心) 67
表A - 9 氣象資料6/22~7/4(1)(來源:農工中心) 68
表A - 10 氣象資料6/22~7/4(2)(來源:農工中心) 68
圖目錄
圖1 - 1 研究流程圖 3
圖2 - 1 層流狀況下Darcy試驗示意圖 5
圖2 - 2 土壤保水曲線(Van Genuchten, 1980) 8
圖3 - 1 水循環示意圖 17
圖3 - 2 模式降雨示意圖 19
圖3 - 3 雨水供給量與土壤滲透容量關係圖 22
圖3 - 4 實際情況下單一降雨事件土壤入滲示意圖 22
圖3 - 5 未飽和層土壤水文收支平衡圖 24
圖3 - 6 土壤蒸發試驗示意圖 30
圖4 - 1 紅土顆粒粒徑分佈曲線 35
圖4 - 2 土壤三角座標分類法 35
圖4 - 3 現地砂粒徑分布曲線 37
圖4 - 4 紅土土壤含水量與比蒸發關係圖(5/5~5/24) 39
圖4 - 5 現地砂土壤含水量與比蒸發關係圖(6/23~7/4) 40
圖4 - 6 同一氣象因子下紅土土樣之線性迴歸(5/5~5/12) 41
圖4 - 7 不同氣象因子下紅土土樣之線性迴歸(5/5~5/12) 42
圖4 - 8 現地砂穩定蒸發階段之線性迴歸 43
圖4 - 9 同一氣象因子下紅土土樣之線性迴歸(5/13~5/20) 44
圖4 - 10 不同氣象因子下紅土土樣之線性迴歸(5/13~5/20) 45
圖4 - 11 現地砂蒸發率顯著下降階段線性迴歸 46
圖4 - 12 同一氣象因子下紅土土樣之線性迴歸(5/22~5/24) 48
圖4 - 13 不同氣象因子下紅土土樣之線性迴歸(5/22~5/24) 49
圖4 - 14 現地砂蒸發率微弱階段線性迴歸 50
圖4 - 15 紅土與現地砂蒸發率之線性迴歸比較 51
圖A - 1 紅土A1全期蒸發圖(5/3~5/24) 69
圖A - 2 紅土A2全期蒸發圖(5/3~5/24) 69
圖A - 3 紅土A3全期蒸發圖(5/3~5/24) 70
圖A - 4 紅土A4全期蒸發圖(5/3~5/24) 70
圖A - 5 紅土A5全期蒸發圖(5/3~5/24) 71
圖A - 6 現地砂B1全期蒸發圖(6/22~7/4) 71
圖A - 7 現地砂B2全期蒸發圖(6/22~7/4) 72
圖A - 8 現地砂B3全期蒸發圖(6/22~7/4) 72
圖A - 9 現地砂B4全期蒸發圖(6/22~7/4) 73
圖A - 10 現地砂B5全期蒸發圖(6/22~7/4) 73
圖A - 11 電子秤 74
圖A - 12 蒸發試驗地點 74
圖A - 13 農工中心氣象站 75
圖A - 14 農工中心氣象站蒸發皿 75
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