黃驊市1980～2012年蒸發(fā)特性研究

哈建強

(河北省滄州水文水資源勘測局,河北 滄州 061000)

1 黃驊市基本情況

黃驊市地處N38°09′～N38°39′，E117°05′～E117°49′之間，位于滄州市運東地區(qū)，東臨渤海，北與天津市接壤，西部、南部、東部分別與滄縣、鹽山、孟村、海興縣為鄰，南大港管理區(qū)和臨港經(jīng)濟開發(fā)區(qū)包圍在本市之中。全市行政區(qū)域面積1 433.0 km2，擁有65.8 km的海岸線，灘涂面積268 km2。地理位置優(yōu)越，處于東北亞經(jīng)濟圈的中部位置和“環(huán)渤海，環(huán)京津”的雙環(huán)紐地帶，是國家跨世紀工程——神華工程的龍頭項目黃驊港所在地，現(xiàn)已成為華北地區(qū)對外開放的重要窗口。

河北省黃驊市地處華北平原東端，渤海西岸，地勢平坦，自西南向東北微微傾入渤海，是大陸和海洋交接處。地貌分區(qū)特征主要為平原地貌和海岸地貌。東部沿海海拔高度2～3 m，屬潮間帶鹽土，很少農(nóng)業(yè)種植；西部海拔高度在4～5 m，約90%屬退海潮土。雖然瘠薄，但大都能種植，沿官莊、呂橋一線和舊城、羊二莊一線有古黃河道遺存，淺層有淡水分布，是黃驊市主要農(nóng)業(yè)區(qū)。

蒸發(fā)是水循環(huán)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，蒸發(fā)量是水平衡計算中的重要項目，因此掌握本市蒸發(fā)量的時空變化規(guī)律，對于提高水資源評價的質(zhì)量有著重要意義。本文采用1980～2012年共33年同步蒸發(fā)資料，黃驊市區(qū)域內(nèi)有黃驊和黃驊鹽場兩處國家氣象站，有完整的蒸發(fā)資料，據(jù)此對黃驊市的蒸發(fā)各要素進行分析計算。

2 水面蒸發(fā)及資料選擇

水面蒸發(fā)是指江河、湖庫、大小坑塘水面在充分供水條件下的蒸發(fā)量，影響因素較多，其中最主要的有熱力因子如氣溫、日照等和動力因子如濕度飽和差和風速等。本文研究對象采用E601型蒸發(fā)皿觀測的資料，對于氣象系統(tǒng)20 cm口徑銅質(zhì)蒸發(fā)皿的觀測資料，均按水文系統(tǒng)對比實驗系數(shù)作相應(yīng)改算。水科院曾對不同金屬質(zhì)地不同口徑蒸發(fā)皿的實驗研究，結(jié)果表明E601型蒸發(fā)皿側(cè)向熱交換幾乎為零，且滿足充分供水條件，因此其蒸發(fā)量可以近似代表水面蒸發(fā)量。

黃驊市境內(nèi)有黃驊和黃驊鹽場兩家氣象站1980～2012年的觀測資料，33年系列共66站年，站網(wǎng)密度約為716.5 km2/站，黃驊站居中，距海岸線約40 km，周邊以農(nóng)業(yè)為主，植被相對較好，其地理環(huán)境具有較好的代表性。黃驊鹽場站距離海岸約5 km，周邊均為鹽汪和海灘，無任何植被和村舍，代表性較差，兩站均為Φ20 cm銅質(zhì)蒸發(fā)皿觀測。黃驊站單站資料比兩站綜合考慮代表性更好，因此選用黃驊站蒸發(fā)量代表黃驊全市的蒸發(fā)量。

3 氣象蒸發(fā)資料計算與分析

3.1 氣象蒸發(fā)資料的換算

采用的換算系數(shù)公式如下：

K=E601/Φ20銅

式中：K為換算系數(shù)；E601為水利系統(tǒng)E601型蒸發(fā)皿觀測值，mm；Φ20銅為氣象系統(tǒng)Φ20 cm銅質(zhì)蒸發(fā)皿觀測值，mm。

據(jù)滄州水文水資源勘測局多年同步對比觀測實驗，其換算系數(shù)見表1。

表1 換算系數(shù)成果表

根據(jù)表1給出的各月折算系數(shù)，將Φ20 cm銅質(zhì)蒸發(fā)器觀測的資料折算成E601型蒸發(fā)器的蒸發(fā)量。

3.2 水面蒸發(fā)量年內(nèi)分配

經(jīng)過對折算后的1980～2012年33年蒸發(fā)資料進行計算，黃驊市多年平均水面蒸發(fā)量為1 234.8 mm，黃驊市水面蒸發(fā)量的年內(nèi)分配見表2。

表2 黃驊市多年平均蒸發(fā)量年內(nèi)分配表 /mm

由表2可以看出，多年平均蒸發(fā)量最大的月份是6月份，最小的月份是1月份，6月份蒸發(fā)量占年蒸發(fā)量的15.2%，1月份蒸發(fā)量僅占年蒸發(fā)量的2%，相差7倍多。水面蒸發(fā)量隨季節(jié)的變化而變化，其規(guī)律是冬季蒸發(fā)量小。1、2、11、12四個月的總蒸發(fā)量為139.9 mm，僅占年蒸發(fā)量的11.3%；而蒸發(fā)量最大的4個月4、5、6、7月份總蒸發(fā)量為674.1 mm，占年蒸發(fā)量的54.6%，相當蒸發(fā)量最小的4個月總蒸發(fā)量的5倍。這充分表明氣溫是影響蒸發(fā)的重要因素，但不是唯一因素。除氣溫外，飽和水汽壓差、風速等對蒸發(fā)量的影響也很大。每年的1和12月份是氣溫最低的兩個月，因此是蒸發(fā)量最小的兩個月。6月份氣溫雖不是最高，但由于6月份氣壓高，飽和水汽壓差大，因此蒸發(fā)量最大。而7月份雖然是一年中平均氣溫最高的月份，但由于7月份大氣濕度大，氣壓低，飽和水汽壓差小，蒸發(fā)量不如6月份大。

3.3 水面蒸發(fā)量年際變化

黃驊市處在同一個氣候區(qū)內(nèi)，氣候差異不大，因此黃驊市蒸發(fā)量年際變化不大。1997年蒸發(fā)量最大，為1 493.3 mm；2003年蒸發(fā)量最小，為1 045.8 mm，相差447.5 mm，最大值是最小值的1.4倍。大多數(shù)年份在1 100～1 350 mm之間，占66.7%；小于1 100 mm的年份占12.1%，大于1 350 mm的年份僅占21.2%。由黃驊市蒸發(fā)量年際變化圖(圖1)可以清晰地看出黃驊市蒸發(fā)量的年際變化。

圖1 黃驊市蒸發(fā)量年際變化圖

3.4 干旱指數(shù)分析

干旱指數(shù)是反映地區(qū)氣候干濕程度的指標，其值為多年平均蒸發(fā)能力(通常用E601型蒸發(fā)器蒸發(fā)量代替)與多年平均降水量的比值。其表達式為：

干旱指數(shù)γ>1.0，說明年蒸發(fā)能力大于年降水量，表明該地區(qū)的氣候偏于干旱，γ值越大，干旱程度就越嚴重；干旱指數(shù)γ<1.0，說明年蒸發(fā)能力小于年降水量，表明該地區(qū)氣候偏于濕潤，γ越小，氣候越濕潤。一般認為，干旱指數(shù)在0.5～1時為濕潤區(qū)、1～3為半濕潤區(qū)、3～5為半干旱區(qū)，5～10為干旱區(qū)、大于10為嚴重干旱或極端干旱區(qū)。

黃驊市多年平均蒸發(fā)量為1 234.8 mm，同系列多年平均降水量為536.1 mm。經(jīng)計算，干旱指數(shù)為2.30，屬于半濕潤氣候區(qū)。

4 結(jié) 語

通過以上分析可看出, 黃驊市水面蒸發(fā)量的特點是:

1) 蒸發(fā)量年內(nèi)分配較不均勻。冬季氣溫低, 蒸發(fā)量小,根據(jù)1980～2012年蒸發(fā)資料顯示，1月份出現(xiàn)全年最小值；夏季氣溫高, 水面蒸發(fā)量大,最大月蒸發(fā)量的出現(xiàn)時間出現(xiàn)在6月份。

2) 蒸發(fā)量年際變化不大。由于該市水面蒸發(fā)量的變化主要與氣候等因素變化有關(guān),而氣候差異變化不大，黃驊市蒸發(fā)量年際變化不大，1980～2012年最大值與最小值僅差1.4倍。

3) 根據(jù)對干旱指數(shù)進行分析，干旱指數(shù)介于1～3之間，為2.36，屬于半濕潤氣候區(qū)。

近些年來, 滄州水文部門對水面蒸發(fā)進行了長系列系統(tǒng)的觀測?？梢钥闯?由于水面蒸發(fā)量的變化與氣候因素的變化有關(guān), 故有必要進一步收集諸如風速、日照、溫度、濕度等氣象資料, 分析這些因素變化對水面蒸發(fā)量的影響比例。