滄州西部典型區(qū)獻縣36年蒸發(fā)特性分析研究

哈建強

(河北省滄州水文水資源勘測局，河北 滄州 061000)

1 概 述

獻縣位于河北省中部，滄州市西部，大部分屬于海河流域的黑龍港地區(qū)。地處E115°50′～E116°30′，N33°03′～N38°22′。東西長59 km，南北寬36 km，總面積1 173 km2。獻縣北與河間市、肅寧縣毗鄰，南與泊頭市、武強縣接壤，東界滄縣，西界饒陽縣。獻縣地處九河下梢，地勢低洼。歷史上，受黃河、漳河、滹沱河泛濫、決口、沖淤的影響，形成崗、坡、洼的起伏地勢，自西南向東北傾斜，自然坡降1/10 000左右。西部臨河鄉(xiāng)最高處海拔16.7 m，東北部段村鄉(xiāng)最低處海拔8.7 m。

獻縣屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候。受季風氣候影響，春季干燥多風，夏季炎熱多雨。夏末秋初，東南風吹來大量潮濕空氣，降雨主要集中在此季節(jié)。秋季東南風減弱，西北大陸氣團增強，降雨量驟減往往形成“秋吊”。冬季主要受大陸氣團控制，盛行西北風，寒冷少雨雪。獻縣多年平均氣溫12.3℃，無霜期189 d左右，多年平均日照時數為2 863.3 h，太陽輻射總量每年132.5卡/cm2，平均年積溫為8 819.8℃。

蒸發(fā)是水循環(huán)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，是水量平衡計算中的主要支出項，因此搞清區(qū)域蒸發(fā)量的時空變化規(guī)律對水資源評價有著十分重要的意義。本文采用1980～2015年共36年蒸發(fā)資料，計算多年平均水面蒸發(fā)量，分析水面蒸發(fā)量年內分配及年際變化特征，結合獻縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)多年平均降水情況，分析計算多年平均干旱指數。

2 水面蒸發(fā)及資料選擇

水面蒸發(fā)是指江河、湖泊、水庫等大小水體表面的水分子，在動能的作用下由液態(tài)轉化為氣態(tài)逸出水面的過程，是從水面逸出的分子與凝結返回(轉為液態(tài))的分子通量之差。影響水面蒸發(fā)的因素很多，其中最主要的是氣溫、飽和水汽壓差和風速，此外還有氣壓、濕度、日照等。目前觀測蒸發(fā)的儀器多種多樣，所測得的蒸發(fā)量也有很大差異。經過長期的對比分析，人們大多認可E601蒸發(fā)器蒸發(fā)量接近水面蒸發(fā)量。

本文采用獻縣氣象站1980～2015年36年實測蒸發(fā)量資料。獻縣氣象站周邊以農業(yè)為主，植被相對較好，其地理環(huán)境具有較好的代表性。采用φ20 cm銅質蒸發(fā)皿觀測，具有較好的代表性，因此選用獻縣氣象站蒸發(fā)量代表獻縣全縣的蒸發(fā)量。

3 氣象蒸發(fā)資料計算與分析

3.1 氣象蒸發(fā)資料的換算與分析

獻縣氣象站觀測蒸發(fā)量采用20 cm口徑銅質蒸發(fā)皿，應折算為E601蒸發(fā)器的蒸發(fā)量。根據相關研究，確定了各地區(qū)20 cm口徑蒸發(fā)器與E601型蒸發(fā)器的折算系數。但是，確定的折算系數均是對全年蒸發(fā)量的折算。參考河北省研究成果，確定獻縣E601和20 cm口徑蒸發(fā)器(AM3)的折算系數為0.68，即K年=E601/AM3。滄州棗林莊水文站曾經進行過20 cm口徑鑄鐵、AM3銅質蒸發(fā)器與E601蒸發(fā)器長期對比觀測，并有研究成果。棗林莊站的研究成果逐月確定折算系數，比采用年折算系數更精確。因此，本文采用逐月折算的方法。逐月折算系數見表1。

表1 獻縣月年水面蒸發(fā)量折算系數表(E601/AM3)

3.2 水面蒸發(fā)量年內分配

經對折算后的1980～2015年月年蒸發(fā)量進行計算，獻縣多年平均年蒸發(fā)量1 166.4 mm。獻縣水面蒸發(fā)量隨季節(jié)發(fā)生變化，年內各月有很大差別。其規(guī)律是冬季蒸發(fā)量小，夏季蒸發(fā)量大，主要是隨著氣溫的上升而增加。從獻縣多年平均月年蒸發(fā)量表可以看出，獻縣多年平均年蒸發(fā)量為1 166.4 mm，其中夏季6月份蒸發(fā)量最大為183.1 mm，占全年蒸發(fā)量的15.7%；12月份蒸發(fā)量最小為30.5 mm，僅占全年蒸發(fā)量的2.6%。氣溫比較低的1、2、11、12月份4個月蒸發(fā)量僅有136.8 mm，不足4、5、6、7月份任何一個月的蒸發(fā)量。歷年日蒸發(fā)量最大值也大多出現(xiàn)在6月份。

水面蒸發(fā)量除了受氣溫的影響外，還受飽和水汽壓差、風速、日照等因素影響。獻縣多年平均月蒸發(fā)量最大的是6月份，其次是5、7和4月份，月蒸發(fā)量分別占年蒸發(fā)量的15.7%、14.6%、12.5%、和12.5%。由此可以看出，蒸發(fā)量大的月份主要在初夏和春夏之交的季節(jié)，在這個期間內，干燥多風，日照充足，飽和水汽壓差較大，因此蒸發(fā)量大；到了盛夏，雖然氣溫依然很高，但因為降水增多，濕度增大，飽和水汽壓差減小，導致蒸發(fā)量減小。獻縣1980～2015年多年平均月年蒸發(fā)量見表2。

表2 獻縣多年平均蒸發(fā)量月年統(tǒng)計表

3.3 水面蒸發(fā)量年際變化

獻縣水面蒸發(fā)量的年際變化不大，全縣1980～2015年36年系列平均年蒸發(fā)量為1 166.4 mm，蒸發(fā)量最大的年份為2005年，年蒸發(fā)量1 336.9 mm；蒸發(fā)量最小的年份為1990年，年蒸發(fā)量1 042.3 mm,最大和最小蒸發(fā)量相差294.6 mm。對年蒸發(fā)量系列進行頻率分析計算，其變差系數Cv為0.06，也說明年水面蒸發(fā)量是相對穩(wěn)定的，年際變化不大。

3.4 干旱指數分析

干旱指數是反映各地氣候干濕程度的指標，是年度蒸發(fā)能力E0與降水量P的比值，即r=E0/P。

本文進行干旱指數分析，采用獻縣氣象站1980～2015年蒸發(fā)資料系列和獻縣雨量站同步期觀測點降水資料系列。經分析計算，獻縣多年平均干旱指數為2.3。

干旱指數r>1.0，說明該地區(qū)年蒸發(fā)能力大于降水能力，表明該地區(qū)氣候偏于干旱，r值越大，干旱就越嚴重。干旱指數r<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，r值越小則氣候越濕潤。一般認為，干旱指數在0.5～1.0的地區(qū)為濕潤地區(qū)，1～3為半濕潤地區(qū)，3～5為半干旱地區(qū)，5～10為干旱地區(qū)，干旱指數大于10為嚴重干旱或極端干旱區(qū)。獻縣多年平均干旱指數為2.3，所以獻縣屬于半濕潤地區(qū)。

4 結 語

通過以上分析可以看出, 獻縣水面蒸發(fā)量的特點是:

1)蒸發(fā)量年內分配較不均勻。冬季氣溫低, 蒸發(fā)量小,據1980～2015年蒸發(fā)資料顯示，12月出現(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,而氣候差異變化不大，黃驊市蒸發(fā)量年際變化不大，1980～2015年最大值與最小值僅差294.6 mm ，也就是1.3倍。

3)根據對干旱指數進行分析，干旱指數介于1～3之間，為2.3，屬于半濕潤氣候區(qū)。

近年來, 滄州水文部門對水面蒸發(fā)進行了長系列系統(tǒng)的觀測。可以看出,由于水面蒸發(fā)量的變化與氣候因素的變化有關, 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。