庫車市水面蒸發(fā)分析

朱俊海

(新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830000)

0 引 言

水面蒸發(fā)量是反映項(xiàng)目所在地蒸發(fā)能力的指標(biāo)，水面蒸發(fā)受溫度、濕度、氣壓、輻射、風(fēng)力等因素的影響[1]，地理環(huán)境的差異也是影響水面蒸發(fā)的主要因素之一。根據(jù)水利部水文局1981年制定的《地表水資源調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)細(xì)則》，各種型號(hào)蒸發(fā)器的水面蒸發(fā)觀測值均應(yīng)折算成E601型蒸發(fā)器[2]的蒸發(fā)量，近似代表大水體水面蒸發(fā)量。

1 城市概況

新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇地區(qū)庫車市(原庫車縣，2019年12月20日經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)同意撤縣設(shè)市，同年12月30日舉辦了撤縣設(shè)市揭牌儀式)，古稱“龜茲”，位于天山中部南麓，塔里木盆地北緣，東與巴音郭楞蒙古自治州的輪臺(tái)縣接壤，東南與尉犁縣相接，南靠塔克拉瑪干沙漠，西南面與沙雅縣相鄰，西面與新和縣以渭干河為界隔河相望，西北面與拜城縣相鄰，北部與和靜縣接壤[3]，位于阿克蘇地區(qū)東端。

2 資料分析

本次地表水資源評(píng)價(jià)收集到庫車市內(nèi)及相鄰區(qū)域共計(jì)4處蒸發(fā)觀測站的水面蒸發(fā)量資料，其中氣象站2處，水文站2處。選用站的水面蒸發(fā)資料為Φ20 cm蒸發(fā)皿及E601型蒸發(fā)器的觀測數(shù)據(jù)，測站及資料情況見表1，各站點(diǎn)年蒸發(fā)量過程線見圖1。

表1 選用水文站、氣象站(20 cm口徑蒸發(fā)皿)蒸發(fā)站一覽表

圖1 各站點(diǎn)年蒸發(fā)量過程線圖

由圖1可以說明，本次選用站的年水面蒸發(fā)量存在同步情況，蘭干與新渠滿水文站、庫車氣象站年蒸發(fā)量過程線與新和氣象站的同步性較好。

3 資料插補(bǔ)延長

根據(jù)新疆庫車市地表水資源評(píng)價(jià)要求，水面蒸發(fā)采用1980-2018年共39年的同步資料系列進(jìn)行分析。因此，對(duì)參加分析的4個(gè)選用站中實(shí)測資料不足39年的蘭干站進(jìn)行插補(bǔ)延長，具體情況如下：

蘭干水文站從1983年開始對(duì)蒸發(fā)量的觀測，因此需對(duì)蘭干水文站1980-2018年停、缺測年份的蒸發(fā)量進(jìn)行插補(bǔ)展延。

建立1983-2018年蘭干水文站與新渠滿水文站同期年水面蒸發(fā)量的相關(guān)關(guān)系，插補(bǔ)展延蘭干水文站1980-1983年缺測的年水面蒸發(fā)量，兩站同期年水面蒸發(fā)量的相關(guān)關(guān)系較好(圖2)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.87。因此，以新渠滿站為參證站插補(bǔ)展延蘭干站1980-1983年停測期間的蒸發(fā)量是能夠滿足要求的。

圖2 蘭干與新渠滿年蒸發(fā)量相關(guān)圖

4 水面蒸發(fā)量計(jì)算

4.1 水面蒸發(fā)量折算系數(shù)

影響自然水體水面蒸發(fā)量的因素很多，主要是濕度、溫度、風(fēng)速和輻射等。根據(jù)《地表水資源評(píng)價(jià)導(dǎo)則》要求，采用Φ20 cm口徑蒸發(fā)皿折算成E601型蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量。

受資料限制，本次采用經(jīng)過審查的《新疆渭干河流域水資源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告》中蒸發(fā)折算系數(shù)成果，進(jìn)行水面蒸發(fā)量的折算?！缎陆几珊恿饔蛩Y源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告》中給出了庫車氣象站Φ20 cm口徑與E601型的折算系數(shù)，詳見表2。本評(píng)價(jià)以庫車氣象站Φ20 cm與E601換算系數(shù)表作為蘭干站、新渠滿站、新和氣象站折算系數(shù)。

表2 庫車氣象站Φ20 cm與E601換算系數(shù)表

注：表2摘自《新疆渭干河流域水資源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告》。

4.2 水面蒸發(fā)量計(jì)算

本次分析認(rèn)為，E601型的觀測值近似看作水面蒸發(fā)量數(shù)據(jù)，各監(jiān)測站點(diǎn)月水面蒸發(fā)量計(jì)算公式如下：

選用監(jiān)測站點(diǎn)1980-2018年的月、年水面蒸發(fā)量統(tǒng)計(jì)，見表3。

表3 監(jiān)測站點(diǎn)多年平均水面蒸發(fā)量(E601)月、年統(tǒng)計(jì)表 /mm

5 水面蒸發(fā)量的地區(qū)分布

水面蒸發(fā)量的區(qū)域分布主要是受區(qū)域的溫度、濕度、壓力、風(fēng)力、輻射等氣候因素的影響。在氣溫較低的濕潤地區(qū)，水面蒸發(fā)量會(huì)較小；氣溫較高的干燥地區(qū)，水面蒸發(fā)量會(huì)較大[4]。在相對(duì)濕度大、風(fēng)力小的情況下，水面蒸發(fā)量也??；而相對(duì)濕度小、風(fēng)力大時(shí)，水面蒸發(fā)量就大。庫車市內(nèi)的蒸發(fā)觀測站，分布在海拔高程960～1 268 m的區(qū)域內(nèi)，庫車市監(jiān)測站點(diǎn)多年平均水面蒸發(fā)量及高程見表4。

表4 監(jiān)測站點(diǎn)高程及多年平均水面蒸發(fā)量

由于項(xiàng)目區(qū)蒸發(fā)監(jiān)測站點(diǎn)少、代表性不足，所以難以精確分析水面蒸發(fā)量的區(qū)域變化[5]。但水面蒸發(fā)量的地區(qū)分布，總體特征同氣溫基本相同，與降水分布相反，即具有山區(qū)大、平原小的特點(diǎn)。

6 水面蒸發(fā)的年內(nèi)分配及年際變化

6.1 水面蒸發(fā)的年內(nèi)分配

由于各監(jiān)測站點(diǎn)所處地理位置相差不大，因此各監(jiān)測站點(diǎn)的水面蒸發(fā)量數(shù)據(jù)年內(nèi)分配比較相近[6]，詳見表5。

表5 各監(jiān)測站點(diǎn)水面蒸發(fā)年內(nèi)分配表

各監(jiān)測站點(diǎn)最大連續(xù)4個(gè)月蒸發(fā)量大都發(fā)生在5-8月份，連續(xù)最大4個(gè)月蒸發(fā)量占年蒸發(fā)量的比例在59.09%～60.69%之間。除庫車氣象站外，其它站點(diǎn)的最大月蒸發(fā)量均出現(xiàn)在6月份，占全年蒸發(fā)量的15.55%～16.72%。由此可見，各監(jiān)測站點(diǎn)蒸發(fā)量年內(nèi)分配不均勻。

庫車市水面蒸發(fā)量呈現(xiàn)夏季大、冬季小的特點(diǎn)，夏季(6-8月份)氣溫升高，濕度相對(duì)減小，水面蒸發(fā)量增大，約占全年蒸發(fā)量的45.12%～46.76%；冬季(12-2月份)氣溫降低，水面蒸發(fā)量減小，占全年蒸發(fā)量的3.89%～4.40%；夏半季(4-9月份)氣溫普遍較高，水面蒸發(fā)量大，占全年的79.60%～81.90%；冬半季(10-3月份)氣溫普遍較低，水面蒸發(fā)量小，占全年蒸發(fā)量的18.1%～20.4%。各監(jiān)測站點(diǎn)水面蒸發(fā)量季節(jié)變化見表6。

表6 各監(jiān)測站點(diǎn)蒸發(fā)量不同季節(jié)分配統(tǒng)計(jì)表 /mm

6.2 水面蒸發(fā)量的年際變化

因?yàn)楦鞅O(jiān)測站點(diǎn)的氣象要素年際變幅不大，所以項(xiàng)目區(qū)水面蒸發(fā)量的年際變幅也較小[7]。為分析庫車市水面蒸發(fā)量的年際變化特征，選用蘭干水文站、新渠滿水文站、新和氣象站、庫車氣象站水面蒸發(fā)量資料，統(tǒng)計(jì)、計(jì)算分析水面蒸發(fā)量的年際變化特征，結(jié)果見表7。

表7 各監(jiān)測站點(diǎn)E601蒸發(fā)量年際變化表

從表7可以看出，最大蒸發(fā)量與最小蒸發(fā)量極值比在1.41～2.16之間，Cv值在0.09～0.14之間。各監(jiān)測站點(diǎn)水面蒸發(fā)量年際變化較穩(wěn)定。極值比最大是庫車氣象站，為2.19，變差系數(shù)Cv值為0.14。

7 干旱指數(shù)

干旱指數(shù)是反映區(qū)域氣候干濕程度的指標(biāo)[7]，以年水面蒸發(fā)能力(用E601型蒸發(fā)器蒸發(fā)值代替)與年降水量的比值來表示。氣候干濕分帶與干旱指數(shù)密切相關(guān)，因此可用干旱指數(shù)針對(duì)氣候干濕進(jìn)行分帶，其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采用水利部制定的地表水資源評(píng)價(jià)《技術(shù)細(xì)則》中的標(biāo)準(zhǔn)(表8)。

表8 干濕程度分級(jí)表

根據(jù)各站多年平均年水面蒸發(fā)量(E601型蒸發(fā)折算值)和多年平均年降水量計(jì)算各站的干旱指數(shù)，詳見表9。

表9 庫車市各監(jiān)測站點(diǎn)干旱指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

8 結(jié) 論

各監(jiān)測站點(diǎn)的干旱指數(shù)在8.7～18.5之間(表9)。其中，干旱指數(shù)最大的為新渠滿水文站，達(dá)到20.1，屬極端干旱區(qū)；干旱指數(shù)最小的為蘭干水文站，干旱指數(shù)位9.6，屬半干旱區(qū)。