滄州西部典型區獻縣36年蒸發特性分析研究

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。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。西部臨河鄉最高處海拔16.7 m，東北部段村鄉最低處海拔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。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℃。

蒸發是水循環過程中的一個重要環節，是水量平衡計算中的主要支出項，因此搞清區域蒸發量的時空變化規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年蒸發資料，計算多年平均水面蒸發量，分析水面蒸發量年內分配及年際變化特征，結合獻縣各鄉鎮多年平均降水情況，分析計算多年平均干旱指數。

2 水面蒸發及資料選擇

水面蒸發是指江河、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轉化為氣態逸出水面的過程，是從水面逸出的分子與凝結返回(轉為液態)的分子通量之差。影響水面蒸發的因素很多，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。目前觀測蒸發的儀器多種多樣，所測得的蒸發量也有很大差異。經過長期的對比分析，人們大多認可E601蒸發器蒸發量接近水面蒸發量。

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

3 氣象蒸發資料計算與分析

3.1 氣象蒸發資料的換算與分析

獻縣氣象站觀測蒸發量采用20 cm口徑銅質蒸發皿，應折算為E601蒸發器的蒸發量。根據相關研究，確定了各地區20 cm口徑蒸發器與E601型蒸發器的折算系數。但是，確定的折算系數均是對全年蒸發量的折算。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銅質蒸發器與E601蒸發器長期對比觀測，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 獻縣月年水面蒸發量折算系數表(E601/AM3)

3.2 水面蒸發量年內分配

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

水面蒸發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量最大的是6月份，其次是5、7和4月份，月蒸發量分別占年蒸發量的15.7%、14.6%、12.5%、和12.5%。由此可以看出，蒸發量大的月份主要在初夏和春夏之交的季節，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，導致蒸發量減小。獻縣1980～2015年多年平均月年蒸發量見表2。

表2 獻縣多年平均蒸發量月年統計表

3.3 水面蒸發量年際變化

獻縣水面蒸發量的年際變化不大，全縣1980～2015年36年系列平均年蒸發量為1 166.4 mm，蒸發量最大的年份為2005年，年蒸發量1 336.9 mm；蒸發量最小的年份為1990年，年蒸發量1 042.3 mm,最大和最小蒸發量相差294.6 mm。對年蒸發量系列進行頻率分析計算，其變差系數Cv為0.06，也說明年水面蒸發量是相對穩定的，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，說明該地區年蒸發能力大于降水能力，表明該地區氣候偏于干旱，r值越大，干旱就越嚴重。干旱指數r<1.0，說明年蒸發能力小于年降水量，表明該地區氣候偏于濕潤，r值越小則氣候越濕潤。一般認為，干旱指數在0.5～1.0的地區為濕潤地區，1～3為半濕潤地區，3～5為半干旱地區，5～10為干旱地區，干旱指數大于10為嚴重干旱或極端干旱區。獻縣多年平均干旱指數為2.3，所以獻縣屬于半濕潤地區。

4 結 語

通過以上分析可以看出, 獻縣水面蒸發量的特點是:

1)蒸發量年內分配較不均勻。冬季氣溫低, 蒸發量小,據1980～2015年蒸發資料顯示，12月出現全年最小值；夏季氣溫高, 水面蒸發量大,最大月蒸發量的出現時間出現在6月份。

2)蒸發量年際變化不大。由于該市水面蒸發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。

近年來, 滄州水文部門對水面蒸發進行了長系列系統的觀測。可以看出,由于水面蒸發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量的影響比例。