平原区朱家河流域蒸发量变化特征分析

张新潮

(河北省衡水水文勘测研究中心，河北 衡水 053000)

1 朱家河流域概况及站点布设监测情况

朱家河流域位于河北省深州市中南部，控制面积150 km2，为平原区小面积降水径流研究区域。该流域大陆季风气候特点显著，属半湿润、半干旱暖温带大陆季风气候区。四季分明，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽，冬季寒冷少雪。年平均气温12.6℃，一月份最冷，平均气温为零下4℃，全年无霜期191 d，日照时数为2 616.8 h[1]。土壤结冰期从11月中旬至来年的3月中旬。

朱家河流域属石津渠灌区，西至四干渠，南至四干一分干渠，东至衡榆公路，北至石津灌渠，中间有老朱家河和新朱家河东西走向贯穿其中。流域内布设有降水、地下水等项目监测站点共8处，其中蒸发量监测站点1处。

该蒸发站1985年设立，最初为汛期观测，1989年改为常年观测。场内设E601型蒸发器和20 cm 口径蒸发器各1套，每日8时观测蒸发量1次。在封冻期间,1月、2月和12月份采用20 cm 口径蒸发器观测，其余时间采用E601型蒸发器观测蒸发量。

2 朱家河流域蒸发量计算及变化特征分析

2.1 蒸发量资料处理与计算

距离小流域蒸发站26 km处建有衡水水文实验站，该站1985年开始观测水面蒸发和气象项目，有E601型蒸发器和20 cm口径蒸发器同步观测资料。在计算小流域封冻期1月、2月和12月份蒸发量时，借用其E601型蒸发器和20 cm口径蒸发器同步观测资料折算系数，折算为标准E601型蒸发器观测资料计算蒸发量。

2.2 蒸发量特征值统计

统计朱家河流域蒸发站1989-2019年共计31年蒸发量资料，对每年封冻期1、2、12月份蒸发量进行换算，得到标准E601型蒸发器系列蒸发量，然后进行汇总分析。可以看出，朱家河流域多年平均蒸发量为920.0 mm，最大蒸发量为1 157 mm，最小蒸发量为803.7 mm，年极值比为1.44，多年蒸发量在800 ～1 200 mm之间，特征值统计表见表1。

表1 朱家河流域蒸发量特征值统计

2.3 蒸发量年际变化特征及分析

根据朱家河流域1989-2019年系列水面蒸发量计算成果，绘制了朱家河流域年水面蒸发量变化趋势图，见图1。从图1可以看出，流域内多年年水面蒸发量呈波动式下降趋势[2]，与我国大多数地区的变化趋势是一致的[3-5]，平均每年减小6.5 mm。1997年以前年水面蒸发量均高于平均值, 1997年后绝大多数年份低于平均值。1989年建站初始，年蒸发量为31 a来最高值，为1 157 mm，超出平均值25.8%;最低值出现在2014年为803.7 mm；变化幅度为353.3 mm。

图1 朱家河流域年水面蒸发量变化趋势

绘制朱家河流域系列年水面蒸发量模比系数差积曲线，见图2。可以看出，流域内年蒸发量变化大致分为三段，自建站起至1996年年水面蒸发量呈增大趋势，而且变化较大；1997-2016年年水面蒸发量呈减小趋势，变化较缓；2017年开始，年水面蒸发量又有增大趋势，只是趋势较小。

图2 朱家河流域年水面蒸发量模比系数差积曲线

根据系列资料计算出朱家河流域年代平均蒸发量，统计表见表2。可以看出，上世纪八、九十年代流域内蒸发量在1 000 mm左右，进入新世纪，蒸发量减小，变化相当，平均蒸发量都在900 mm以下。

表2 朱家河流域年代平均蒸发量统计

年际变化特征分析：通过以往各位学者对蒸发量的研究分析可知，影响蒸发量的主要因子为风速和日照时数，其次是温度、湿度等。通过对附近衡水实验站多年日照、风速、湿度等资料分析，该区10 m 高度和1.5 m 高度年平均风速呈现减小趋势，年日照时数也呈减少趋势,相对湿度年际变化呈增加趋势, 但增加不显著[6]。风速的减小以及日照时数的减少，可能是造成年际蒸发量趋于减小的主要原因。中间1997年和2017年出现蒸发量拐点变化，很大程度上与该区大气环境污染程度有关，2017年来，由于大气污染治理明显，太阳辐射增强，导致蒸发量增大，略有回升趋势。

2.4 蒸发量年内变化特征及分析

根据朱家河流域1989-2019年水面蒸发量计算成果，绘制了朱家河流域年内水面蒸发量变化趋势图，见图3。从图3可以看出，流域内多年年内平均水面蒸发量为单峰型分布，6月份蒸发量最大, 其次为5月份、7月份，三个月水面蒸发量占全年蒸发量的43.3%，几乎占全年的一半；封冻期1月2月、12 月蒸发量最小,三个月的蒸发量仅占全年的6.4%左右。

图3 朱家河流域年内平均水面蒸发量变化趋势

按季节统计朱家河流域多年年内蒸发量，见表3。可以看出，春季、夏季蒸发量最大，秋季、冬季蒸发量最小，春夏季蒸发量占到全年蒸发量的74.1%。

表3 朱家河流域多年平均季节蒸发量统计

年内变化特征分析：该流域因为春季多大风天气, 且降水偏少，天气干燥，空气湿度小，蒸发速度

加快，所以蒸发量较大，而夏季虽然降水量增加，湿度大，影响蒸散发速率，但该季节太阳辐射加强，气温高，蒸发量相对增加。而到了秋冬季，太阳辐射减弱，气温降低，况且近年来大气污染严重，有风时间减少，云层不容易扩散，进一步影响太阳辐射，进而蒸散发速率降低，导致秋冬季蒸发量大大减小。

3 结语

蒸发是流域水循环和能量循环的关键环节，水面蒸发量的变化趋势在水文循环过程对气候变化响应研究中有重要意义。在对流域蒸发站资料的分析中，变化过程出现两个拐点，分别是1997年、2017年，1997-2016年期间，区域大气环境污染严重，太阳辐射减弱，导致蒸发量减小；随着我国对空气环境污染的治理加大，2017年开始蒸发量逐渐呈现增大的趋势，蒸发量的变化过程较真实的反映出区域气候的变化。随着国民经济的不断发展,人为活动对气候的影响越来越大，进而影响蒸发等各水文要素的变化。我们应该加强水文气象要素的监测力度，通过具体分析其要素变化，查找具体原因，有针对性的加强治理改进，促进自然环境与人类社会的和谐发展。