渭河天水测区两种蒸发仪器观测资料折算系数分析

2017-01-16秦学谦吕刚张俊峰杨国虎李小东

黄河水利职业技术学院学报 2016年3期

关键词：蒸发皿武山蒸发量

秦学谦，吕刚，张俊峰，杨国虎，李小东

（三门峡库区水文水资源局，河南三门峡472000）

渭河天水测区两种蒸发仪器观测资料折算系数分析

秦学谦，吕刚，张俊峰，杨国虎，李小东

（三门峡库区水文水资源局，河南三门峡472000）

根据天水测区武山水文站和社棠水文站1992～2010年共19年的蒸发量资料，采用图解相关法和分析统计法分析计算了20 cm口径蒸发皿对E－601蒸发器的折算系数，并对其进行误差评定。最后，建议武山站折算系数采用0.696，社棠站折算系数采用0.778。

渭河天水测区；E－601蒸发器；20 cm口径蒸发皿；折算系数；图解相关法；分析统计法

0 引言

1988年，我国水利电力部批准发布的《水面蒸发观测规范》（SD265-88）规定，E－601型蒸发器为水面蒸发观测的标准仪器，冰期采用E－601型蒸发器困难的，可以采用20 cm口径蒸发皿观测［1］。渭河上游天水测区只有武山、社棠两个蒸发观测站，两站在冰期主要采用20 cm口径蒸发皿观测，非冰期采用E－601蒸发器观测。由于一直未对两种仪器观测的水面蒸发量的折算系数进行分析，给资料的适用带来很大不便。笔者根据武山水文站和社棠水文站的蒸发量资料，采用图解相关法和分析统计法分析两种蒸发仪器的关系，以期为蒸发量资料的完善提供依据。

1 观测仪器口径对折算系数的影响

众所周知，越接近大水体的蒸发仪器观测的资料越能代表天然水面蒸发量［2］。但是，绝大多数水文站没有这样的观测仪器。所以，各国都设有专门的大型实验站来探求不同口径、不同类型蒸发器的折算系数。国内、外大量观测数据显示，水面蒸发量与蒸发器口径有很大关系。在同一地点、同一时期，各类型蒸发器测得的水面蒸发量不同［3］。

我国水利或气象部门也做了大量的对比实验，结果表明，以20m2蒸发池观测的蒸发量为准的E－601型蒸发器的折算系数最大为0.93～0.98，20 cm口径蒸发皿折算系数最小为0.51～0.69。

由于E－601型蒸发器观测的蒸发量与20m2蒸发池观测的蒸发量非常接近，折算系数趋近于1，所以，我国规定改进后的E－601蒸发器为我国水面蒸发观测的标准仪器。

2 武山水文站两种蒸发仪器折算系数分析

小型蒸发器对E－601蒸发器的折算系数（K）定义为E－601蒸发量与小型蒸发器蒸发量之比。由于蒸发量受多种因素的影响，日观测值变动较大，导致日折算系数的变动范围也较大，实际意义不大。所以，本文只给出了月平均折算系数。

2.1 武山水文站基本情况

武山水文站位于甘肃省武山县城关北，于1974年7月1日设站，属于国家基本站、渭河上游重要控制站。该站1975年开始观测蒸发量，1978年至今，非冰期一直采用改进后的E－601型蒸发器观测，冰期采用20 cm口径蒸发皿观测；从1991年开始，在最早出现蒸发器封冻的月份和最晚解冻的月份，进行两种仪器的重叠观测，但重叠观测的月份略有变化。1991～2002年，重叠观测的月份是每年的3月和11月；2003年，重叠观测的月份是3月和10月；2004年至今，重叠观测的月份是每年的4月和10月。

2.2 折算系数分析

本次计算采用的资料系列是1992～2010年共19年38组月值，计算方法分别采用图解相关法和分析统计法。

（1）图解相关法。以1992～2010年共19年38组的月值建立E－601蒸发器与20 cm口径蒸发皿蒸发量相关关系，如图1所示。从图1可以看出，E－601型蒸发器和20 cm口径蒸发皿观测的蒸发量关系点呈带状分布，具有较好的相关性。若以线性数学模型建立相关关系，其拟合方程为式（1），相关系数R＝0.974。若关系图相关线设置成截距为0，则折算系数为0.662，R＝0.968。

E－601型蒸发器蒸发量＝20 cm口径蒸发皿蒸发量×0.599＋6.925（1）

（2）分析统计法。1992～2010年，武山站E－601型蒸发器与20 cm口径蒸发皿观测月值及各月折算系数统计如表1所示。

对表1中的数据进行分析统计，得出武山站E－601型蒸发器与20 cm口径蒸发皿3、4、10、11月的平均折算系数分别为：0.648、0.648、0.761、0.736，其平均值为0.696。

图1 武山水文站两种蒸发仪器的月值相关图Fig.1 M onthly value of two kinds of evaporating instrument in W ushan hydrologic station

表1 武山站E-601型蒸发器与20 cm口径蒸发皿蒸发量月值统计表Tab.1 M onthly value of Wushan station E－601 evaporating pan and 20 cm diameter evaporating pan

2.3 误差评定

对用图解法计算的武山站两种仪器观测的折算系数和用统计分析法计算的各月折算系数与月样本统计的折算系数均值进行比较和相对误差统计，结果如表2所示。由表2可以看出，以月样本统计得出的折算系数均值与各月和图解法得出的折算系数的误差均在±10%以内。所以，建议武山站采用折算系数为0.696。

表2 武山站折算系数统计表Tab.2 W ushan station convert coefficient

3 社棠水文站两种蒸发仪器折算系数分析

3.1 社棠水文站基本情况

社棠水文站于1972年1月1日设立，位于甘肃省天水市麦积区社棠镇，是渭河水系牛头河支流的把口站，属于国家基本站。社棠站从1991年开始观测蒸发量至今，非冰期一直采用改进后的E－601型蒸发器观测蒸发量，冰期采用20 cm口径蒸发皿观测蒸发量，且每年在最早出现蒸发器封冻的月份和最晚解冻的月份进行两种仪器的重叠观测，但重叠观测的月份稍有变化。1991年、1994～2002年重叠观测的月份是每年的3月和11月；1992年重叠观测的月份是3月和10月；1993年重叠观测的月份是4月和11月；2003年至今，重叠观测的月份是每年的4月和10月。

3.2 折算系数分析

本次采用的数据系列是1992～2010年共19年38组月值。

（1）图解相关法。以1992～2010年共19年的38组月值建立E－601蒸发器和20 cm口径蒸发皿蒸发量相关关系图，如图2所示。

从图2可以看出，E－601型蒸发器和20 cm口径蒸发皿蒸发量关系点呈带状分布，除2004年月值点突出外，其余关系点都具有较好的相关性。若以线性数学模型建立相关关系，其拟合方程为式（2），相关系数R＝0.929。若关系图相关线设置成截距为0，则折算系数为0.734，R＝0.922。