库车市水面蒸发分析

朱俊海

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830000)

0 引 言

水面蒸发量是反映项目所在地蒸发能力的指标，水面蒸发受温度、湿度、气压、辐射、风力等因素的影响[1]，地理环境的差异也是影响水面蒸发的主要因素之一。根据水利部水文局1981年制定的《地表水资源调查和统计分析技术细则》，各种型号蒸发器的水面蒸发观测值均应折算成E601型蒸发器[2]的蒸发量，近似代表大水体水面蒸发量。

1 城市概况

新疆维吾尔自治区阿克苏地区库车市(原库车县，2019年12月20日经国务院批准同意撤县设市，同年12月30日举办了撤县设市揭牌仪式)，古称“龟兹”，位于天山中部南麓，塔里木盆地北缘，东与巴音郭楞蒙古自治州的轮台县接壤，东南与尉犁县相接，南靠塔克拉玛干沙漠，西南面与沙雅县相邻，西面与新和县以渭干河为界隔河相望，西北面与拜城县相邻，北部与和静县接壤[3]，位于阿克苏地区东端。

2 资料分析

本次地表水资源评价收集到库车市内及相邻区域共计4处蒸发观测站的水面蒸发量资料，其中气象站2处，水文站2处。选用站的水面蒸发资料为Φ20 cm蒸发皿及E601型蒸发器的观测数据，测站及资料情况见表1，各站点年蒸发量过程线见图1。

表1 选用水文站、气象站(20 cm口径蒸发皿)蒸发站一览表

图1 各站点年蒸发量过程线图

由图1可以说明，本次选用站的年水面蒸发量存在同步情况，兰干与新渠满水文站、库车气象站年蒸发量过程线与新和气象站的同步性较好。

3 资料插补延长

根据新疆库车市地表水资源评价要求，水面蒸发采用1980-2018年共39年的同步资料系列进行分析。因此，对参加分析的4个选用站中实测资料不足39年的兰干站进行插补延长，具体情况如下：

兰干水文站从1983年开始对蒸发量的观测，因此需对兰干水文站1980-2018年停、缺测年份的蒸发量进行插补展延。

建立1983-2018年兰干水文站与新渠满水文站同期年水面蒸发量的相关关系，插补展延兰干水文站1980-1983年缺测的年水面蒸发量，两站同期年水面蒸发量的相关关系较好(图2)，相关系数达到0.87。因此，以新渠满站为参证站插补展延兰干站1980-1983年停测期间的蒸发量是能够满足要求的。

图2 兰干与新渠满年蒸发量相关图

4 水面蒸发量计算

4.1 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，采用Φ20 cm口径蒸发皿折算成E601型蒸发皿的蒸发量。

受资料限制，本次采用经过审查的《新疆渭干河流域水资源调查评价报告》中蒸发折算系数成果，进行水面蒸发量的折算。《新疆渭干河流域水资源调查评价报告》中给出了库车气象站Φ20 cm口径与E601型的折算系数，详见表2。本评价以库车气象站Φ20 cm与E601换算系数表作为兰干站、新渠满站、新和气象站折算系数。

表2 库车气象站Φ20 cm与E601换算系数表

注：表2摘自《新疆渭干河流域水资源调查评价报告》。

4.2 水面蒸发量计算

本次分析认为，E601型的观测值近似看作水面蒸发量数据，各监测站点月水面蒸发量计算公式如下：

选用监测站点1980-2018年的月、年水面蒸发量统计，见表3。

表3 监测站点多年平均水面蒸发量(E601)月、年统计表 /mm

5 水面蒸发量的地区分布

水面蒸发量的区域分布主要是受区域的温度、湿度、压力、风力、辐射等气候因素的影响。在气温较低的湿润地区，水面蒸发量会较小；气温较高的干燥地区，水面蒸发量会较大[4]。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。库车市内的蒸发观测站，分布在海拔高程960～1 268 m的区域内，库车市监测站点多年平均水面蒸发量及高程见表4。

表4 监测站点高程及多年平均水面蒸发量

由于项目区蒸发监测站点少、代表性不足，所以难以精确分析水面蒸发量的区域变化[5]。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，即具有山区大、平原小的特点。

6 水面蒸发的年内分配及年际变化

6.1 水面蒸发的年内分配

由于各监测站点所处地理位置相差不大，因此各监测站点的水面蒸发量数据年内分配比较相近[6]，详见表5。

表5 各监测站点水面蒸发年内分配表

各监测站点最大连续4个月蒸发量大都发生在5-8月份，连续最大4个月蒸发量占年蒸发量的比例在59.09%～60.69%之间。除库车气象站外，其它站点的最大月蒸发量均出现在6月份，占全年蒸发量的15.55%～16.72%。由此可见，各监测站点蒸发量年内分配不均匀。

库车市水面蒸发量呈现夏季大、冬季小的特点，夏季(6-8月份)气温升高，湿度相对减小，水面蒸发量增大，约占全年蒸发量的45.12%～46.76%；冬季(12-2月份)气温降低，水面蒸发量减小，占全年蒸发量的3.89%～4.40%；夏半季(4-9月份)气温普遍较高，水面蒸发量大，占全年的79.60%～81.90%；冬半季(10-3月份)气温普遍较低，水面蒸发量小，占全年蒸发量的18.1%～20.4%。各监测站点水面蒸发量季节变化见表6。

表6 各监测站点蒸发量不同季节分配统计表 /mm

6.2 水面蒸发量的年际变化

因为各监测站点的气象要素年际变幅不大，所以项目区水面蒸发量的年际变幅也较小[7]。为分析库车市水面蒸发量的年际变化特征，选用兰干水文站、新渠满水文站、新和气象站、库车气象站水面蒸发量资料，统计、计算分析水面蒸发量的年际变化特征，结果见表7。

表7 各监测站点E601蒸发量年际变化表

从表7可以看出，最大蒸发量与最小蒸发量极值比在1.41～2.16之间，Cv值在0.09～0.14之间。各监测站点水面蒸发量年际变化较稳定。极值比最大是库车气象站，为2.19，变差系数Cv值为0.14。

7 干旱指数

干旱指数是反映区域气候干湿程度的指标[7]，以年水面蒸发能力(用E601型蒸发器蒸发值代替)与年降水量的比值来表示。气候干湿分带与干旱指数密切相关，因此可用干旱指数针对气候干湿进行分带，其分级标准采用水利部制定的地表水资源评价《技术细则》中的标准(表8)。

表8 干湿程度分级表

根据各站多年平均年水面蒸发量(E601型蒸发折算值)和多年平均年降水量计算各站的干旱指数，详见表9。

表9 库车市各监测站点干旱指数统计表

8 结 论

各监测站点的干旱指数在8.7～18.5之间(表9)。其中，干旱指数最大的为新渠满水文站，达到20.1，属极端干旱区；干旱指数最小的为兰干水文站，干旱指数位9.6，属半干旱区。