玉田縣水資源數(shù)量評價研究

王凱琦

(河北省承德水文勘測研究中心，河北 承德 067000)

1 研究區(qū)概況

玉田縣位于河北省東北部，唐山市西端，北枕燕山脈，南瀕渤海海岸。地處京津唐秦腹地，西、西南毗鄰薊縣、寶坻、寧河縣，東臨豐潤區(qū)，北連遵化市，總面積1165km2。玉田縣屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，四季分明，大陸性季風氣候顯著。春季干燥多風，春季多風，夏季炎熱多雨，秋季晝夜溫差大，冬季寒冷少雪。玉田縣屬集運河水系，包括集運渠、徽湘河、雙城河、雙城河引水、蘭泉河、金水河等。該縣的地理位置和水系分布見圖1和圖2。

圖1 地理位置圖

圖2 玉田縣水系圖

2 研究內容

2.1 降水資源

降水是地表徑流和地下水補給的主要來源，是直接影響水資源量的重要水文因素。因此，研究降水量對水資源量評價具有重要意義[1]。利用玉田縣1956-2013年的年降水量序列，分析了不同頻率的降水量及其時空分布特征。

2.2 蒸發(fā)量

收集整理了秋莊水庫、玉田水庫、玉橋水庫、九王莊水庫、斗河水庫和遵化站1981-2013年的年、月蒸發(fā)量資料。評價內容包括水面蒸發(fā)量和干旱指數(shù)。

2.3 單站水面蒸發(fā)量

水面蒸發(fā)又稱蒸發(fā)量，是在供水充足的情況下形成的，主要受氣象因素的影響。在我國，水面蒸發(fā)量的確定主要采用實測方法。根據(jù)《河北省省市水資源評價技術規(guī)程》，采用標準蒸發(fā)器E601觀測數(shù)據(jù)代表水面蒸發(fā)量[2]。

3 研究結果

3.1 降水量的時空分布特征

1)年際分布

降水受各種氣象因素和固定地形的影響，年際變化較大。圖3描述了玉田縣1956-2013年降水量的年際變化特征。玉田縣年降水量355.2-1014.6mm，極值比為2.86。降水的年際變化呈明顯的減少趨勢，變化幅度為15.98mm/10a。

圖3 1956-2013 年玉田縣降水量年際變化

2)年代變化

玉田縣降水豐水期出現(xiàn)在20世紀50年代、60年代和70年代，平均降水率為1956-2013年，年平均降水量比1956-2013年增加3.9%、7.1%和6.1%；90年代和2010-2013年為正常期，年平均降水量接近1956-2013年的系列平均值；80年代和2000-2009年處于旱季，平均降水量比1956-2013系列少2.7%和10.8%。各級降水量年變化統(tǒng)計結果見圖4和圖5。

圖4 玉田縣水資源分區(qū)降水量年代變化

3)成果比較

表1 年降水量計算成果對比表

3.2 蒸發(fā)量

水面蒸發(fā)又稱蒸發(fā)量，是在供水充足的情況下形成的，主要受氣象因素的影響。在我國，水面蒸發(fā)量的確定主要采用實測方法。根據(jù)《河北省省市水資源評價技術規(guī)程》的規(guī)定，采用標準蒸發(fā)器E601觀測到的數(shù)據(jù)代表水面蒸發(fā)量[5]。

水文部門蒸發(fā)站在結冰期用D20蒸發(fā)皿測量水面蒸發(fā)量，非結冰期用E601蒸發(fā)器測量水面蒸發(fā)量；氣象部門一般用D20盤測量水面蒸發(fā)量。為了評價水面蒸發(fā)量，有必要將不同類型蒸發(fā)皿的觀測值換算成標準蒸發(fā)皿E601的蒸發(fā)量。

根據(jù)氣象要素的地理分布，參考《河北省水面蒸發(fā)研究報告》(1994年6月)的研究成果，確定了水文部門選用的不同船舶的換算系數(shù)。氣象部門年蒸發(fā)換算系數(shù)為0.65。1981-2013年單站水面蒸發(fā)量統(tǒng)計結果見表2。

表2 選用站1981-2013 年多年平均水面蒸發(fā)量

續(xù)表2 選用站1981-2013 年多年平均水面蒸發(fā)量

1)地區(qū)分布

玉田縣水面蒸發(fā)量的區(qū)域分布由東北向西南逐漸減小。具體分布為：玉田縣東部、楊家陶鎮(zhèn)以北，年平均蒸發(fā)量>1000mm；南部凹陷除郭家橋鄉(xiāng)、雅紅橋鎮(zhèn)外，其他地區(qū)年平均蒸發(fā)量<900mm，其他地區(qū)年平均蒸發(fā)量在900-1000mm之間。造成這種分布的原因是：中原地區(qū)空氣干燥，氣溫高，蒸發(fā)量大；南部低壓受海洋調節(jié)，空氣相對濕潤，蒸發(fā)量低。水面蒸發(fā)的區(qū)域分布與風速、飽和蒸氣壓差和輻射的區(qū)域分布基本一致。同時，由于自然條件和地理位置的差異，水面蒸發(fā)量的區(qū)域變化更為明顯。

2)年內分配

根據(jù)1981-2013年的月水面蒸發(fā)資料，計算多年平均各月水面蒸發(fā)量，統(tǒng)計年內分配，計算結果如下表3所示。

表3 代表站水面蒸發(fā)量年內分配表

水面蒸發(fā)受濕度、氣溫、風速、日照等氣象因素的影響。水面蒸發(fā)量分布不均，季節(jié)變化明顯。4月至6月，氣候相對干燥，多風少雨，空氣濕度小，氣溫逐漸升高。水面蒸發(fā)量很大，約占全年水面蒸發(fā)量的40%，日最大水面蒸發(fā)量>10mm。7-9月氣溫雖高，但降雨頻率多，空氣濕度大，風速小，水面蒸發(fā)量<4-6月，占全年的10-11月，氣溫逐漸降低，水面蒸發(fā)量也隨之減少。直到次年3月，由于氣溫較低，降水量較少，水面蒸發(fā)量僅占10%左右，日平均水面蒸發(fā)量約為1mm。

3)年際變化

氣象因素不僅直接影響水面蒸發(fā)量的年變化，而且由于大氣環(huán)流的運動和天氣系統(tǒng)變化的廣泛性，影響著水面蒸發(fā)量的年際變化。

從代表站水面蒸發(fā)量的年際變化來看，90年代和2000年代水面蒸發(fā)量的年際變化較大，出現(xiàn)了水面蒸發(fā)量的極值，如水面蒸發(fā)量最大值出現(xiàn)在1997年和1999年；2004年以后，蒸發(fā)量下降趨勢明顯，在此期間出現(xiàn)水面蒸發(fā)量極值，如2008年、2011年和2013年最小水面蒸發(fā)量。從總體變化趨勢來看，水面蒸發(fā)量呈小幅下降趨勢，2004年以后更為明顯，這可能是由于太陽輻射、溫度、濕度、風速、壓差等年際變化引起的，如圖6所示。

圖5 玉田縣多年平均水面蒸發(fā)量等值線圖比例尺1∶400000

圖6 代表站水面蒸發(fā)量年際變化圖

4 結 論

利用1956-2013年玉田縣地表水資源和降雨的時空分布特征，分析了玉田縣1956年至2013年地表水資源和降雨資源的時空分布特征。降水量變化范圍為-15.98mm/10a，年分布集中在6-9月，約占全年降水量的80%。徑流深等值線圖從北部薊云河山區(qū)向中部平原和南部凹陷逐漸減小，變異系數(shù)的變化趨勢相反。