新疆民丰县地表水面蒸发量分析

2017-08-01韩兴胜

陕西水利 2017年3期

关键词：水面蒸发蒸发量年际

韩兴胜

（新疆和田水文勘测局，新疆和田848000）

新疆民丰县地表水面蒸发量分析

韩兴胜

（新疆和田水文勘测局，新疆和田848000）

通过现有实测资料的插补和延长，用水面蒸发折算系数法估算了民丰县地表水面蒸发量，其目的是分析水面蒸发的区域分布、年内和年际变化等情况。结果表明，在低温湿润地区，水面蒸发量小，高温干燥地区，水面蒸发量大；蒸发的年内分配不均匀，水面蒸发量年际变化较稳定。

水面蒸发折算系数；水面蒸发量；区域分布；年内变化；年际变化

水面蒸发量是反映当地蒸发能力的指标，水面蒸发主要受气温、湿度、风力、辐射等因素的综合影响[1]。地理环境的差异，也是影响水面蒸发的主要因素之一。根据水利部制定的《地表水资源调查和统计分析技术细则》要求，各种型号蒸发观测值都应折算成E601型蒸发器的蒸发量，近似代表大水体水面蒸发量[2]。

1 数据收集与插补延长

1.1 基本资料情况

选取民丰县及相邻区域5处蒸发观测站的资料，其中气象站3处，水文站2处。上述选用站的资料主要为Φ20 cm蒸发皿观测的数据，测站及资料情况见表1。

由于影响蒸发的因素很多，所以对系列中整年缺测者，一般末作插补延长，而对年内的缺测月份采用相应多年均值替代，选用站在地区上的分布很不均匀，测站多设在河流出山口及平原区，而高山区和沙漠区没有观测站，成为空白区，因此，分析蒸发变化特点比较困难。由图1可以说明区域蒸发量观测站点的年降水量同步性情况，克里雅水文站与尼雅水文站年降水量过程线同步性较差；于田气象站站与民丰县气象站的年降水量过程线同步性较好。

图1民丰县及相邻各站点年蒸发量过程线图

1.2 资料的插补延长

根据民丰县地表水资源评价要求，蒸发量资料系列为1980～2010年；由于各站蒸发量站系列长短不一致，因此，对选用的蒸发量代表站资料系列进行了插补延长。

表1 民丰县及相邻水文、气象(20 cm口径)蒸发站一览表

1.2.1 水文站资料展延情况

在2个水文站中共有观测资料56站年，最长系列为31年，最短系列仅有25年，选用蒸发站点资料情况一览表见表1。由于影响蒸发的因素很多，各站蒸发量资料系列长度参差不齐，按《水文资料整编规范》要求，资料系列展延不能超过实测系列资料长度的30%，鉴于三个蒸发站资料现状，不能满足插补展延的要求，所以对系列中资料缺测年份蒸发量，不进行插补延长。

（1）克里雅水文站1986年开始观测蒸发项目，实测资料系列1986～2010年、共25年，观测年限偏短（观测年数不足30年），1980～1985年停测年份的蒸发资料不进行插补延长，选用实测年份水面蒸发资料系列。

（2）尼雅水文站1980年开始观测蒸发项目，实测资料系列1980～2010年、共31年，根据民丰县地表水资源评价蒸发量分析计算的资料系列确定为1980～2010年的要求，尼雅水文站不进行蒸发资料的插补展延。

1.2.2 气象站资料展延情况：

（1）安迪尔气象站1973年开始观测蒸发项目，实测资料系列1973～1997、2002～2010年、共34年，根据要求，本次工作仅对1998～2001年停、缺测年份的蒸发量资料进行插补。

用安迪尔气象站的蒸发量资料与民丰气象站相同时期观测的资料进行相关分析，见图2所示，它们的相关关系很差；因此，不能插补安迪尔气象站的蒸发量。

（2）根据表1中的蒸发观测情况，于田、民丰气象站资料均在50年以上，按照有关规定，本次地表水资源评价确定蒸发量资料系列为1980～2010年，因此不进行上述资料的查补和展延。

图2安迪尔气象站与民丰气象站蒸发量相关图

2 水面蒸发量计算

2.1 水面蒸发量折算系数

影响自然水体水面蒸发量的因素很多，主要是湿度、温度、风速和辐射等。根据《地表水资源评价导则》要求，需要对20 cm口径蒸发器统一换算成E601型蒸发器的蒸发量。

和田地区水文站中有同古孜洛克站和乌鲁瓦提站进行了20 cm口径蒸发器与E601型蒸发器同步观测，而和田气象站自2002年开始在4~10月进行E601型蒸发器的单项观测；同古孜洛克站和乌鲁瓦提站分别在2000年、2005年开始进行全年观测；和田气象站E601型蒸发器在2002年及其以后的1~3月、11~12月为停测，乌鲁瓦提站全年观测仅有6年，因此只有同古孜洛克站的资料系列最长，也比较齐全。

对两处观测资料齐全的水文站实测E601型蒸发器与Φ20 cm蒸发皿观测的水面蒸发量进行分析计算，E601/Φ20 cm为蒸发折算系数。

同古孜洛克站4~10月的折算系数使用1980~2010年（31年）的实测数据，1~3月、11~12月使用2000~2010年的实测数据计算得到，见表2；

乌鲁瓦提站4~10月的折算系数使用1966~2010年（29年）的实测数据进行计算，1~3月、11~12月使用2000~2010年的实测数据计算，见表3；

从表2和表3中计算结果看，两站历年4~10月折算系数全部大于短系列，因此在使用中，将短系列计算的（1~3月、11~12月）月折算系数与长系列（历年4~10月）月折算系数相结合；由此得到同古孜洛克站、乌鲁瓦提站月折算系数，见表4。

根据上述三站在1980~2010年观测条件没有改变的情况下，计算出三站20 cm蒸发皿的平均年蒸发量分别是3175.9 mm、2882.6 mm、2743.7 mm，乌鲁瓦提站与和田气象站的观测数据比较接近，因此对民丰县平原区气象站20 cm蒸发皿观测的资料换算成E601蒸发量时，直接借用表4中乌鲁瓦提站的蒸发折算系数。

2.2 水面蒸发量计算

选用站月水面蒸发量计算公式如下：

式中：E（J）为多年平均月水面蒸发量（mm）；E20（J）为Φ20 cm蒸发器多年平均月观测值（mm）；（J）为多年平均月水面蒸发折算系数。

本次评价将E601型蒸发器的蒸发量观测值近似作为水面蒸发量，各选用代表站水面蒸发量月、年统计见表5。

3 水面蒸发量分布分析

3.1 水面蒸发量的地区分布

在低温湿润地区，水面蒸发量小，高温干燥地区，水面蒸发量大[3]。在相对湿度大、风力小的情况下，水面蒸发量也小；而相对湿度小，风力大时，水面蒸发量就大[4]。民丰县及邻近的蒸发观测站，分布在海拔高程1200 m~2000 m的区域内，民丰县及其邻近观测站，见表6。

根据计算得到的各个观测点的大水体水面蒸发量，将它们点绘到蒸发等值线图时，符合蒸发量随海拔高度的增加而减小的规律。

由于蒸发观测站点少、代表性差，就难以分析水面蒸发量的地区变化。但水面蒸发量的地区分布，总体特征同气温基本相同，与降水分布相反，既山区小、平原大的特点。

表2 同古孜洛克站不同观测系列蒸发折算系数计算表

表3 乌鲁瓦提站不同观测系列蒸发折算系数计算表

表4 和田河流域月年蒸发折算系数统计表

表5 水面蒸发量（E601)月、年表水面蒸发量单位：mm

表6 水面蒸发量随高程的变化

表7 各代表站水面蒸发量年内分配表

表8 各代表站水面蒸发量季节分配统计表单位：mm

表9 各代表站水面蒸发量年际变化

在低温湿润地区水面蒸发量小，干燥地区水面蒸发量大。当相对湿度大，风力小，水面蒸发量就小；而相对湿度小，水面蒸发量大。

3.2 水面蒸发的年内分配及年际变化

3.2.1 水面蒸发的年内分配

从各站所处经纬度相差不大，因此各测站水面蒸发量的年内分配比较接近，见表7。连续最大四个月蒸发量，均出现在5~8月，并占到年蒸发量的55.6%～60.0%,最大月蒸发量出现在6月，占全年蒸发量的13.9%～15.0%，由此可见，蒸发的年内分配不均匀。

水面蒸发量的季节变化主要是受气温、相对湿度的影响[5]。夏季大冬季小；夏季（6~8月）气温高，相对湿度小，水面蒸发量大，约占全年蒸发量的41.0%～45.6%。冬季（12~2月）气温低，水面蒸发量小，仅占全年蒸发量的3.0%～4.8%，夏半年的气温普遍较高，水面蒸发量大，占全年的78.5%～82.0%，冬半年气温较低，水面蒸发量小，占全年蒸发量的18.0%～22.6%。见表8。

3.2.2 水面蒸发量的年际变化

由于影响水面蒸发量的气象因素年际变化不大，因此水面蒸发量的年际变化也较小。民丰县水面蒸发量的年际变化特征，选用了克里雅水文站、尼雅水文站、于田气象站、民丰气象站、安迪尔气象站水面蒸发量统计分析见表9。

从表中可以看出，最大水面蒸发量与最小水面蒸发量极值比为1.56~1.86，Cv值为0.10~0.19之间。各站水面蒸发量年际变化较稳定。极值比最大的于田气象站是1.86，Cv=0.18。