地面蒸发过程是陆地（岩）土体与外界大气发生质量、热量交换的过程,也是地球水文循环的一个重要组成部分。大约35～40%的降雨量流入河流或渗入地下,剩余的降雨量均蒸发进入大气层,陆地年平均蒸发量大约是0.5m/y。蒸发对地表能量平衡产生重要影响,超过一半的地表净辐射量是消耗于地面蒸发。地面蒸发直接影响地面与大气之间的水循环及土壤水分时空重分布,从而间接影响当地气候条件、地表水径流总量、地下水损失及当地农业用水资源管理政策等。本文针对气候因素作用下蒸发过程中土体水-汽-热运移传输耦合问题,主要对土体内蒸发面动态发展模式展开研究;考虑土体孔隙气体的多种运移机制,重点分析水蒸气弥散运移规律及机理;考虑土体孔隙液态水非平衡相变情况,探讨非平衡相变下土体蒸发过程特点及相变率变化规律;建立大气层自由流与多孔介质土体两相流耦合模型,研究主要气候因素、土体参数、界面条件对土体蒸发过程的影响规律及机理。本文的主要研究内容如下:（1）基于土体中水-汽-热耦合模型,分析在外界气候因素昼夜波动下土体蒸发过程中水、汽、热时空分布规律及蒸发面动态发展模式,在此基础上提出两种蒸发面发展模式判别方法,结合蒸发特征长度理论公式,确定其主要影响因素及相应的影响规律。研究结果表明,蒸发面在土体内发展方式有两种,且与土水特征参数n、蒸发阶段Ⅰ（蒸发面位于地表）蒸发率E₀有关;相同n下随蒸发率E₀增加,或相同E₀下随n增加,蒸发面发展方式均可能在两种方式间转变;当n大于较大临界值或小于较小临界值时,蒸发面发展方式不再受蒸发率影响;蒸发特征长度受土水特征参数n与阶段Ⅰ蒸发率E₀的影响,在n较小时,蒸发特征长度L_C基本与粘滞特征长度L_V相当,当n较大时,蒸发特征长度L_C与重力特征长度L_G相当;在蒸发特征长度由重力特征长度L_G和粘滞特征长度L_V共同决定时,阶段Ⅰ蒸发率E₀的影响最明显。（2）考虑土体孔隙内水蒸气对流、扩散和弥散运移机制,建立多孔介质土体孔隙内非等温两相流模型,主要研究土体孔隙内水蒸气弥散运移规律及机理。研究得出,土体蒸发过程中,土体内水蒸气弥散系数主要受蒸发率、土水特征参数n及饱和纵向弥散度影响;土体内水蒸气弥散系数、水蒸气通量分量随时间变化曲线均呈单峰型凸曲线,峰值对应的时刻在蒸发阶段Ⅰ向阶段Ⅱ（蒸发面位于土体内）过渡时期;土体蒸发过程中3个水蒸气通量分量均不同程度受到蒸发率、土水特征参数n影响。研究发现考虑弥散作用时,土体孔隙内水蒸气弥散作用对其扩散作用有抑制的效果,但弥散和扩散综合作用的水蒸气通量(q_vdif+q_vdis)较仅单独考虑扩散作用时的q_vdif有少量增加,这说明q_vdis对q_vdif的减小有互补作用。（3）考虑土体孔隙水非平衡相变情况,在土体孔隙内非等温两相流模型基础上,增加水蒸气质量含量方程,对比分析非平衡相变下土体蒸发过程中水-汽-热运移传输规律,探讨土体蒸发过程中液态水相变率变化机理。研究结果表明,与平衡相变相比,非平衡相变下蒸发阶段Ⅰ的蒸发率更小,阶段Ⅰ持续时间更长,进入阶段Ⅱ后,随时间持续两种情况下蒸发率最终越来越接近;非平衡相变下,在蒸发阶段Ⅰ期间,蒸发面范围已发展至浅层土体内部,与平衡相变对应的蒸发面相比较,非平衡相变对应的蒸发面宽度要宽,在蒸发阶段Ⅱ期间,蒸发面位于土体内相同深度处时,非平衡相变下对应的蒸发面宽度仍较平衡相变下对应的要宽。土体蒸发过程中,某深度处土体内相变率f_wv-S_l曲线存在单峰值,峰值大小及其对应的S_l均与土体深度有关,随着蒸发面所在深度的发展,f_wv峰值及其对应的S_l均呈减小趋势,特别在地表下浅层0～0.02m土体内更明显。（4）建立大气自由流—多孔介质两相流耦合模型,实现两个子域内9个主变量耦合数值求解,研究主要气候因素、界面条件及土体参数对蒸发过程的影响规律。研究得到的主要结论为,虽然反映界面条件的系数α_BJ会受多种因素影响,但其对土体的蒸发过程影响很小;蒸发阶段Ⅰ期间土体蒸发率不受土体渗透率影响,基本保持相等,但渗透率越小,蒸发阶段Ⅰ持续时间越短;在渗透率较大且大气相对湿度较大时,阶段Ⅰ向阶段Ⅱ过渡期间地表液态水通量并未完全降低至零附近,过渡期间地表仍有液态水通量存在;孔隙率越大,蒸发阶段Ⅰ持续的时间越长,蒸发率越大;初始饱和度相等情况下,土体土水特征参数n对蒸发阶段Ⅰ的蒸发率基本不产生影响,但会影响阶段Ⅰ持续时间;不同n下由于阶段Ⅰ向阶段Ⅱ过渡起始时间不同,过渡期间同一时刻土体温度差异明显,但随时间持续,阶段Ⅱ期间最终土体的温度基本不受n影响。