李 非

（遼寧省水文局，遼寧 沈陽(yáng) 110003）

1 引 言

蒸散發(fā)是水文循環(huán)的重要組成部分，如何定量估算流域的蒸散發(fā)一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重要課題，也取得了許多的運(yùn)用成果,但不同蒸散發(fā)模型在不同流域都具有一定的適用性，而蒸散發(fā)量的正確估算對(duì)于水文模擬至關(guān)重要，特別是在無(wú)資料地區(qū)的水文模擬，由于缺少實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿數(shù)據(jù)，蒸散發(fā)只能通過(guò)蒸散發(fā)模型來(lái)進(jìn)行有效的估算，不同蒸散發(fā)模型在不同流域其估算精度不同，且需求的數(shù)據(jù)也不同，因此應(yīng)結(jié)合流域?qū)嶋H情況，選擇在流域具有適用性好的蒸散發(fā)模型。本文以大凌河流域作為研究區(qū)域，該區(qū)域處于東亞季風(fēng)區(qū)與西北干旱非季風(fēng)區(qū)迂回區(qū)域，使得流域多年平均蒸發(fā)量高于降水4.5倍。因此此文以大凌河大城子水文站以上為研究流域，將如今運(yùn)用較為廣泛的雙源蒸散發(fā)模型和P-M公式在研究流域進(jìn)行對(duì)比分析，分析兩個(gè)蒸散發(fā)模型在大凌河流域的適用性，并結(jié)合流域內(nèi)氣象要素?cái)?shù)據(jù)和實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿數(shù)據(jù)，定量分析氣象要素變化對(duì)蒸發(fā)皿蒸發(fā)的影響，研究成果對(duì)于大凌河流域蒸散發(fā)的估算和水資源評(píng)價(jià)提供重要的參考價(jià)值。

2 研究方法及研究區(qū)域概況

分別運(yùn)用雙源蒸散發(fā)模型和P-M計(jì)算大凌河大城子以上流域蒸散發(fā)，收集了流域內(nèi)朝陽(yáng)氣象站1964—2000年的日觀測(cè)數(shù)據(jù)，氣象數(shù)據(jù)包括平均水汽壓、平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、平均風(fēng)速、日照時(shí)間及輻射資料等。

2.1 雙源蒸散發(fā)模型

雙源蒸散發(fā)模型將植被和土壤考慮成2個(gè)單獨(dú)的蒸發(fā)源，分別建立植被和土壤蒸發(fā)模型，模型的具體原理，考慮文章篇幅，參見(jiàn)《雙源蒸散發(fā)模型估算潛在蒸散發(fā)量的對(duì)比》等相關(guān)文獻(xiàn)。

2.2 P-M公式

P-M公式是由聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）推薦使用的參考作物蒸發(fā)蒸騰量計(jì)算公式，具有較好通用性。計(jì)算公式：

其中：ETref表示參考作物蒸散量，mm/d；△表示飽和水汽壓—溫度曲線上的斜率 ，kPa/℃；Rn表示太陽(yáng)凈輻射，MJ/m2；G 表示土壤熱通量，MJ/（m2·d）；γ表示空氣濕度常數(shù)，kPa/℃；Ta表示空氣平均氣溫 ，℃；u2表示 2 m處平均風(fēng)速，m/s；es表示飽和水汽壓 ，kPa；ea表示溫度時(shí)水汽壓 ，kPa。

2.3 研究區(qū)域概況

大凌河全長(zhǎng)397 km，是遼寧省西部最大的河流,流域面積2.35×104km2，流域內(nèi)年降水量450～600 mm，流域降水量主要集中7、8兩個(gè)月份。流域年均徑流量16.67×108m3，流域多年平均蒸發(fā)量為。此文選取大凌河上游大城子水文站作為研究區(qū)域，研究區(qū)集水面積為5029 km2，研究流域內(nèi)共有16個(gè)降雨站點(diǎn)。

3 不同蒸散發(fā)模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比研究

3.1 年尺度分析

基于朝陽(yáng)氣象站1964—2000年的實(shí)測(cè)觀測(cè)氣象數(shù)據(jù)級(jí)流域葉面積指數(shù)數(shù)據(jù)，運(yùn)用雙源蒸散發(fā)模型和P-M公式計(jì)算流域年蒸散發(fā)，并結(jié)合大城子站1964—2000年實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸發(fā)資料，定量分析了計(jì)算蒸散發(fā)和實(shí)測(cè)蒸散發(fā)的相關(guān)性，具體結(jié)果，見(jiàn)圖1，2。

圖2為運(yùn)用雙源蒸散發(fā)模型和P-M公式計(jì)算的蒸散發(fā)及實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿1964-2000年蒸散發(fā)年變化趨勢(shì)圖，從圖中可以看出，兩種蒸散發(fā)模型計(jì)算的年蒸散發(fā)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其M-K統(tǒng)計(jì)值分別為-2.09（P-M 公式）和-2.258（ 雙源蒸散發(fā)模型），均通過(guò)了置信度為95%的顯著性檢驗(yàn)，這和大城子站實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸散發(fā)變化趨勢(shì)是一致的，實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸發(fā)M-K統(tǒng)計(jì)值為-3.68。繪制為PM公式和雙源蒸散發(fā)模型與實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿之間的相關(guān)圖，可知，P-M公式與實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸發(fā)的相關(guān)性為0.36，雙源蒸散發(fā)模型與實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸發(fā)相關(guān)性為0.42，可見(jiàn)，雙源蒸散發(fā)模型與實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸發(fā)具有更好的相關(guān)性。

3.2 月尺度分析

在年尺度分析的基礎(chǔ)上，考慮到月蒸發(fā)分布的影響，統(tǒng)計(jì)分析了雙源蒸散發(fā)模型、P-M公式以及實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿月尺度蒸散發(fā)變化，結(jié)果見(jiàn)圖3和表1。

繪制實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿和雙源蒸散發(fā)以及P-M公式計(jì)算的月蒸散發(fā)對(duì)比圖，可以看出，2個(gè)模型計(jì)算的月蒸散發(fā)和實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸發(fā)在過(guò)程上具有較好的吻合度，7—9月份為大凌河流域蒸發(fā)量最大的幾個(gè)月份。表1為統(tǒng)計(jì)的P-M公式以及雙源蒸散發(fā)模型和實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸發(fā)之間觀測(cè)值的比較，從表中可以看出，雙源蒸散發(fā)與觀測(cè)值較為接近，且雙源蒸散發(fā)計(jì)算值大于P-M蒸散發(fā)計(jì)算的蒸散發(fā)值，這主要是因?yàn)殡p源蒸散發(fā)考慮了土壤和植被的蒸散發(fā)，而P-M公式未考慮植被蒸散發(fā)的影響，因此雙源蒸散發(fā)計(jì)算值比P-M公式計(jì)算值大。

4 不同氣象要素與蒸發(fā)皿蒸發(fā)的相關(guān)性分析

圖1 P-M公式、雙源蒸散發(fā)計(jì)算模型及實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸發(fā)多年變化趨勢(shì)的比較

基于朝陽(yáng)氣象站1964—2000年氣象要素?cái)?shù)據(jù)，采用反距離加權(quán)平均方法將朝陽(yáng)站氣象數(shù)據(jù)插值到大城子水文站所在位置的氣象數(shù)據(jù)，定量分析了不同氣象要素對(duì)實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸散發(fā)的影響。

圖2 P-M公式、雙源蒸散發(fā)模型與觀測(cè)值相關(guān)關(guān)系

表1 P-M公式、雙源蒸散發(fā)計(jì)算模型與蒸發(fā)皿觀測(cè)值的比較mm

圖3為大凌河流域年實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸發(fā)與各氣象要素之間相關(guān)關(guān)系，從圖中可以看出大凌河流域年蒸散發(fā)與氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速以及凈幅射相關(guān)系數(shù)分別為-0.28，072，0.22以及0.2，可見(jiàn)相對(duì)濕度與實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿相關(guān)性最高，其次是氣溫和風(fēng)速，凈幅射相關(guān)性最弱。

5 結(jié) 論

運(yùn)用雙源蒸散發(fā)模型和P-M公式分別計(jì)算了大凌河流域的蒸散發(fā)，并與實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸發(fā)進(jìn)行了對(duì)比分析，在此基礎(chǔ)上，定量分析了不同氣象要素和實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸發(fā)之間的相關(guān)性，研究取得以下結(jié)論：

圖3 大凌河流域年尺度蒸發(fā)皿蒸發(fā)與各氣象要素相關(guān)關(guān)系

1）雙源蒸散發(fā)模型和P-M公式計(jì)算的蒸散發(fā)和實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸發(fā)都較為吻合，兩個(gè)模型中，雙源蒸散發(fā)模型計(jì)算的蒸散發(fā)在年尺度和月尺度上與實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸發(fā)相關(guān)性均最高，雙源蒸散發(fā)模型更適合于大凌河流域的蒸散發(fā)計(jì)算；

2）相對(duì)濕度與實(shí)測(cè)蒸發(fā)皿蒸發(fā)的相關(guān)性最高，其次是氣溫和風(fēng)速，凈幅射相關(guān)性最低。

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