沧州西部典型区献县36年蒸发特性分析研究

哈建强

(河北省沧州水文水资源勘测局，河北 沧州 061000)

1 概 述

献县位于河北省中部，沧州市西部，大部分属于海河流域的黑龙港地区。地处E115°50′～E116°30′，N33°03′～N38°22′。东西长59 km，南北宽36 km，总面积1 173 km2。献县北与河间市、肃宁县毗邻，南与泊头市、武强县接壤，东界沧县，西界饶阳县。献县地处九河下梢，地势低洼。历史上，受黄河、漳河、滹沱河泛滥、决口、冲淤的影响，形成岗、坡、洼的起伏地势，自西南向东北倾斜，自然坡降1/10 000左右。西部临河乡最高处海拔16.7 m，东北部段村乡最低处海拔8.7 m。

献县属暖温带半湿润大陆性季风气候。受季风气候影响，春季干燥多风，夏季炎热多雨。夏末秋初，东南风吹来大量潮湿空气，降雨主要集中在此季节。秋季东南风减弱，西北大陆气团增强，降雨量骤减往往形成“秋吊”。冬季主要受大陆气团控制，盛行西北风，寒冷少雨雪。献县多年平均气温12.3℃，无霜期189 d左右，多年平均日照时数为2 863.3 h，太阳辐射总量每年132.5卡/cm2，平均年积温为8 819.8℃。

蒸发是水循环过程中的一个重要环节，是水量平衡计算中的主要支出项，因此搞清区域蒸发量的时空变化规律对水资源评价有着十分重要的意义。本文采用1980～2015年共36年蒸发资料，计算多年平均水面蒸发量，分析水面蒸发量年内分配及年际变化特征，结合献县各乡镇多年平均降水情况，分析计算多年平均干旱指数。

2 水面蒸发及资料选择

水面蒸发是指江河、湖泊、水库等大小水体表面的水分子，在动能的作用下由液态转化为气态逸出水面的过程，是从水面逸出的分子与凝结返回(转为液态)的分子通量之差。影响水面蒸发的因素很多，其中最主要的是气温、饱和水汽压差和风速，此外还有气压、湿度、日照等。目前观测蒸发的仪器多种多样，所测得的蒸发量也有很大差异。经过长期的对比分析，人们大多认可E601蒸发器蒸发量接近水面蒸发量。

本文采用献县气象站1980～2015年36年实测蒸发量资料。献县气象站周边以农业为主，植被相对较好，其地理环境具有较好的代表性。采用φ20 cm铜质蒸发皿观测，具有较好的代表性，因此选用献县气象站蒸发量代表献县全县的蒸发量。

3 气象蒸发资料计算与分析

3.1 气象蒸发资料的换算与分析

献县气象站观测蒸发量采用20 cm口径铜质蒸发皿，应折算为E601蒸发器的蒸发量。根据相关研究，确定了各地区20 cm口径蒸发器与E601型蒸发器的折算系数。但是，确定的折算系数均是对全年蒸发量的折算。参考河北省研究成果，确定献县E601和20 cm口径蒸发器(AM3)的折算系数为0.68，即K年=E601/AM3。沧州枣林庄水文站曾经进行过20 cm口径铸铁、AM3铜质蒸发器与E601蒸发器长期对比观测，并有研究成果。枣林庄站的研究成果逐月确定折算系数，比采用年折算系数更精确。因此，本文采用逐月折算的方法。逐月折算系数见表1。

表1 献县月年水面蒸发量折算系数表(E601/AM3)

3.2 水面蒸发量年内分配

经对折算后的1980～2015年月年蒸发量进行计算，献县多年平均年蒸发量1 166.4 mm。献县水面蒸发量随季节发生变化，年内各月有很大差别。其规律是冬季蒸发量小，夏季蒸发量大，主要是随着气温的上升而增加。从献县多年平均月年蒸发量表可以看出，献县多年平均年蒸发量为1 166.4 mm，其中夏季6月份蒸发量最大为183.1 mm，占全年蒸发量的15.7%；12月份蒸发量最小为30.5 mm，仅占全年蒸发量的2.6%。气温比较低的1、2、11、12月份4个月蒸发量仅有136.8 mm，不足4、5、6、7月份任何一个月的蒸发量。历年日蒸发量最大值也大多出现在6月份。

水面蒸发量除了受气温的影响外，还受饱和水汽压差、风速、日照等因素影响。献县多年平均月蒸发量最大的是6月份，其次是5、7和4月份，月蒸发量分别占年蒸发量的15.7%、14.6%、12.5%、和12.5%。由此可以看出，蒸发量大的月份主要在初夏和春夏之交的季节，在这个期间内，干燥多风，日照充足，饱和水汽压差较大，因此蒸发量大；到了盛夏，虽然气温依然很高，但因为降水增多，湿度增大，饱和水汽压差减小，导致蒸发量减小。献县1980～2015年多年平均月年蒸发量见表2。

表2 献县多年平均蒸发量月年统计表

3.3 水面蒸发量年际变化

献县水面蒸发量的年际变化不大，全县1980～2015年36年系列平均年蒸发量为1 166.4 mm，蒸发量最大的年份为2005年，年蒸发量1 336.9 mm；蒸发量最小的年份为1990年，年蒸发量1 042.3 mm,最大和最小蒸发量相差294.6 mm。对年蒸发量系列进行频率分析计算，其变差系数Cv为0.06，也说明年水面蒸发量是相对稳定的，年际变化不大。

3.4 干旱指数分析

干旱指数是反映各地气候干湿程度的指标，是年度蒸发能力E0与降水量P的比值，即r=E0/P。

本文进行干旱指数分析，采用献县气象站1980～2015年蒸发资料系列和献县雨量站同步期观测点降水资料系列。经分析计算，献县多年平均干旱指数为2.3。

干旱指数r>1.0，说明该地区年蒸发能力大于降水能力，表明该地区气候偏于干旱，r值越大，干旱就越严重。干旱指数r<1.0，说明年蒸发能力小于年降水量，表明该地区气候偏于湿润，r值越小则气候越湿润。一般认为，干旱指数在0.5～1.0的地区为湿润地区，1～3为半湿润地区，3～5为半干旱地区，5～10为干旱地区，干旱指数大于10为严重干旱或极端干旱区。献县多年平均干旱指数为2.3，所以献县属于半湿润地区。

4 结 语

通过以上分析可以看出, 献县水面蒸发量的特点是:

1)蒸发量年内分配较不均匀。冬季气温低, 蒸发量小,据1980～2015年蒸发资料显示，12月出现全年最小值；夏季气温高, 水面蒸发量大,最大月蒸发量的出现时间出现在6月份。

2)蒸发量年际变化不大。由于该市水面蒸发量的变化主要与气候等因素变化有关,而气候差异变化不大，黄骅市蒸发量年际变化不大，1980～2015年最大值与最小值仅差294.6 mm ，也就是1.3倍。

3)根据对干旱指数进行分析，干旱指数介于1～3之间，为2.3，属于半湿润气候区。

近年来, 沧州水文部门对水面蒸发进行了长系列系统的观测。可以看出,由于水面蒸发量的变化与气候因素的变化有关, 故有必要进一步收集诸如风速、日照、温度、湿度等气象资料, 分析这些因素变化对水面蒸发量的影响比例。