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摘要凝结水对干旱与半干旱地区有着特殊意义，尤其是现时作为国家中长期科学研究规划中降水、地表水、地下水、土壤水。“四水”的优化配置和转换关系的研究中有不可忽视的作用。为此，开展试验研究，对凝结水形成机理、时空变化规律进行初步分析与探讨。
关键词凝结水；机理；形成；利用
中图分类号S273文献标识码A文章编号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
河北省地理坐標位于36°5′～42°37′ N，113°11′～119°45′ E，属干旱、半干旱地区。由于主要农作物种植区降水量稀少，几乎没有常规性地表径流，地下水已被过量开采，造成很多环境地质问题。根据这种情况，高效利用土壤水成为解决河北省农业用水越来越紧缺的根本出路。凝结水的开发可高效利用土壤水。因而，研究凝结水的形成与变化规律对利用好这一资源具有特殊的意义。目前，对凝结水的概念、研究尚不足，造成对凝结水的量存在不同的看法，影响其利用，因而必须加强对凝结水的观测研究，促进凝结水的利用。
1材料与方法
利用衡水市水文勘测局历年（1986～2015年）观测资料、衡水市气象试验站的平等观测资料和农业部门的研究数据，对形成凝结水的影响因素和年内年际的变化规律进行研究。
2结果与分析
2.1凝结水形成的气温
气温差异是影响凝结水形成的主要影响因素。气温的变化能让空气的水凝结。温差越大，发生凝结水的机率越高。
露点温度与最低地温的差值是形成凝结水的重要条件。依据衡水市水文勘测局2014年9～10月的观测数据，凝结水发生日的平均差值为3.9 ℃，没有凝结水的平均差值为1.7 ℃，有凝结水生成日的差值明显大于无凝结水生成日的差值[1]，且差值大于4.5 ℃时均有凝结水生成。研究表明，当温差>10、>11、>12、>13、>14、>15、>16、>17、>18、>19、>20 ℃时，凝结水发生机率分别为55.7%、56.1%、574%、58.4%、58.8%、61.0%、63.3%、61.5%、59.1%、615%、680%。
研究还表明，当日温差/日均气温为>3.5、25～3.4、1.5～2.4、0.5～1.4、0.1～0.5、<0.1 ℃时，凝结水发生机率分别为100%、100%、69%、57%、45%、0。
2.2气象影响因素
从理论上讲，只有空气中存在一定量的水分，才能形成凝结水[2]。但是，若空气湿度增大，则会使得空气温度的下降速率减小，使得昼夜温差变小，从而反过来阻碍凝结水的生成。由此可知，这些气象要素虽对凝结水的生成有一定的影响，但是单一要素均不能有效反映凝结水的生成与大小。
通过对衡水水文勘测局的气象资料进行综合分析，发现相对温差可以较好地反映凝结水的生成规律[3]。当相对温差较大时易发生凝结水，反之凝结水的发生机率就会变小。
2.3其他影响因素
凝结水形成还受土壤岩性、植被覆盖情况、土壤含水率、潜水埋深等因素的影响。
2.3.1土壤质地。2014年9～11月试验表明，在其他条件基本相同时，土壤的机械组成（土壤颗粒大小和结构）越黏重[4]，凝结水量就越多。一方面是因为黏性土壤中支持毛管上升高度较大，造成地表层相对湿度较大；另一方面是因为土壤颗粒越细，表面积越大，吸附力越强[5]，凝结水一旦形成不易蒸发（表1）。
2.3.2植被覆盖情况。衡水水文勘测局的观测资料显示，有作物的土壤凝结水量小于无作物的，凝结日数也是有作物小于无作物的[6]。究其原因，主要是由于作物遮盖形成局部小气候，近地表气温高于裸露地面，与露点温度差值减小，故形成的凝结水较少，而且在作物植株长大后，叶片伸出蒸发器，当凝结水珠达到一定程度时会滚落到蒸发器外，仪器观测不到。
2.4凝结水的年内、年际变化
由图1可知，衡水水文勘测局2003年3月至2015年11月的逐月凝结水量年内变化的基本走势是春季偏低，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。这一趋势基本反映凝结水年内的
变化规律。春季空气湿度低，凝结水难以生成；随着夏季的到来，空气水分逐渐增多，凝结量开始加大；秋季昼夜温差大，且空气中含有适量的水汽，因而凝结量大幅上升；至冬季，虽然空气中水汽绝对含量减少，但由于气温低，空气中的水汽很易达到饱和，从而以雾、露、霜的形式形成凝结水。
3结论
凝结水是土壤水分的一部分[8]。它不仅作用于植物，在
水分平衡中也占有一定的比例。它虽不能作为开采资源加
以利用，但应作为调节资源加以考虑。目前凝结水的研究尚处于初步研究阶段。从观测仪器至观测方法，与观测结果上尚存在不少问题，还需进一步的加强研究，摸清凝结水的形成、变化机理，查明其规律，为今后在干旱地区开发利用这一宝贵资源提供科学依据。
参考文献
[1] 韩奎学，吴景峰.土壤凝结水变化规律的初步探讨[J].河北工程技术高等专科学校学报，2008（2）：10-13.
[2] 郭占荣，韩双平.西北干旱地区凝结水试验研究[J].水科学进展，2002（5）：623-628.
[3] 韩双平，荆继红，荆磊，等.温度场与凝结水的观测研究[J].地球学报，2007（5）：23-25.
[4] 孙自永，余绍文，周爱国，等.新疆罗布泊地区凝结水试验[J].地质科技情报，2008（2）：91-96.
[5] 高建勇，陈艳霞.一维非饱和土壤水分运动的数值模拟[J].安徽农业科学，2008（10）：4189，4269.
[6] 闫昕，刘钰，张宝忠，等.基于双作物系数模型的田间灌溉水利用效率估算[J].安徽农业科学，2015（12）：371-373，378.
[7] 方静，丁永建.荒漠绿洲边缘不同粒径砂砾凝结水量[J].生态学杂志，2009（6）：1102-1106.
[8] 任鸿瑞，罗毅.鲁西北平原冬小麦和夏玉米耗水量的实验研究[J].灌溉排水学报，2004（4）：37-39.
关键词凝结水；机理；形成；利用
中图分类号S273文献标识码A文章编号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
河北省地理坐標位于36°5′～42°37′ N，113°11′～119°45′ E，属干旱、半干旱地区。由于主要农作物种植区降水量稀少，几乎没有常规性地表径流，地下水已被过量开采，造成很多环境地质问题。根据这种情况，高效利用土壤水成为解决河北省农业用水越来越紧缺的根本出路。凝结水的开发可高效利用土壤水。因而，研究凝结水的形成与变化规律对利用好这一资源具有特殊的意义。目前，对凝结水的概念、研究尚不足，造成对凝结水的量存在不同的看法，影响其利用，因而必须加强对凝结水的观测研究，促进凝结水的利用。
1材料与方法
利用衡水市水文勘测局历年（1986～2015年）观测资料、衡水市气象试验站的平等观测资料和农业部门的研究数据，对形成凝结水的影响因素和年内年际的变化规律进行研究。
2结果与分析
2.1凝结水形成的气温
气温差异是影响凝结水形成的主要影响因素。气温的变化能让空气的水凝结。温差越大，发生凝结水的机率越高。
露点温度与最低地温的差值是形成凝结水的重要条件。依据衡水市水文勘测局2014年9～10月的观测数据，凝结水发生日的平均差值为3.9 ℃，没有凝结水的平均差值为1.7 ℃，有凝结水生成日的差值明显大于无凝结水生成日的差值[1]，且差值大于4.5 ℃时均有凝结水生成。研究表明，当温差>10、>11、>12、>13、>14、>15、>16、>17、>18、>19、>20 ℃时，凝结水发生机率分别为55.7%、56.1%、574%、58.4%、58.8%、61.0%、63.3%、61.5%、59.1%、615%、680%。
研究还表明，当日温差/日均气温为>3.5、25～3.4、1.5～2.4、0.5～1.4、0.1～0.5、<0.1 ℃时，凝结水发生机率分别为100%、100%、69%、57%、45%、0。
2.2气象影响因素
从理论上讲，只有空气中存在一定量的水分，才能形成凝结水[2]。但是，若空气湿度增大，则会使得空气温度的下降速率减小，使得昼夜温差变小，从而反过来阻碍凝结水的生成。由此可知，这些气象要素虽对凝结水的生成有一定的影响，但是单一要素均不能有效反映凝结水的生成与大小。
通过对衡水水文勘测局的气象资料进行综合分析，发现相对温差可以较好地反映凝结水的生成规律[3]。当相对温差较大时易发生凝结水，反之凝结水的发生机率就会变小。
2.3其他影响因素
凝结水形成还受土壤岩性、植被覆盖情况、土壤含水率、潜水埋深等因素的影响。
2.3.1土壤质地。2014年9～11月试验表明，在其他条件基本相同时，土壤的机械组成（土壤颗粒大小和结构）越黏重[4]，凝结水量就越多。一方面是因为黏性土壤中支持毛管上升高度较大，造成地表层相对湿度较大；另一方面是因为土壤颗粒越细，表面积越大，吸附力越强[5]，凝结水一旦形成不易蒸发（表1）。
2.3.2植被覆盖情况。衡水水文勘测局的观测资料显示，有作物的土壤凝结水量小于无作物的，凝结日数也是有作物小于无作物的[6]。究其原因，主要是由于作物遮盖形成局部小气候，近地表气温高于裸露地面，与露点温度差值减小，故形成的凝结水较少，而且在作物植株长大后，叶片伸出蒸发器，当凝结水珠达到一定程度时会滚落到蒸发器外，仪器观测不到。
2.4凝结水的年内、年际变化
由图1可知，衡水水文勘测局2003年3月至2015年11月的逐月凝结水量年内变化的基本走势是春季偏低，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。这一趋势基本反映凝结水年内的
变化规律。春季空气湿度低，凝结水难以生成；随着夏季的到来，空气水分逐渐增多，凝结量开始加大；秋季昼夜温差大，且空气中含有适量的水汽，因而凝结量大幅上升；至冬季，虽然空气中水汽绝对含量减少，但由于气温低，空气中的水汽很易达到饱和，从而以雾、露、霜的形式形成凝结水。
3结论
凝结水是土壤水分的一部分[8]。它不仅作用于植物，在
水分平衡中也占有一定的比例。它虽不能作为开采资源加
以利用，但应作为调节资源加以考虑。目前凝结水的研究尚处于初步研究阶段。从观测仪器至观测方法，与观测结果上尚存在不少问题，还需进一步的加强研究，摸清凝结水的形成、变化机理，查明其规律，为今后在干旱地区开发利用这一宝贵资源提供科学依据。
参考文献
[1] 韩奎学，吴景峰.土壤凝结水变化规律的初步探讨[J].河北工程技术高等专科学校学报，2008（2）：10-13.
[2] 郭占荣，韩双平.西北干旱地区凝结水试验研究[J].水科学进展，2002（5）：623-628.
[3] 韩双平，荆继红，荆磊，等.温度场与凝结水的观测研究[J].地球学报，2007（5）：23-25.
[4] 孙自永，余绍文，周爱国，等.新疆罗布泊地区凝结水试验[J].地质科技情报，2008（2）：91-96.
[5] 高建勇，陈艳霞.一维非饱和土壤水分运动的数值模拟[J].安徽农业科学，2008（10）：4189，4269.
[6] 闫昕，刘钰，张宝忠，等.基于双作物系数模型的田间灌溉水利用效率估算[J].安徽农业科学，2015（12）：371-373，378.
[7] 方静，丁永建.荒漠绿洲边缘不同粒径砂砾凝结水量[J].生态学杂志，2009（6）：1102-1106.
[8] 任鸿瑞，罗毅.鲁西北平原冬小麦和夏玉米耗水量的实验研究[J].灌溉排水学报，2004（4）：37-39.