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        渭干河流域水面蒸發(fā)和干旱指數分析

        2017-12-20 09:39:57
        地下水 2017年6期

        (新疆阿克蘇水文勘測局,新疆 阿克蘇 843000)

        渭干河流域水面蒸發(fā)和干旱指數分析

        李興金

        (新疆阿克蘇水文勘測局,新疆 阿克蘇 843000)

        地處新疆天山南部的渭干河流域,為干旱區(qū)、半干旱區(qū),水資源較為緊缺。通過分析渭干河游域地理氣候情況,對渭干河流域水面蒸發(fā)隨時空、地區(qū)和年內、年際的變化結果進行了探討擬合,根據水文特性,從而確定其干旱指數變化規(guī)律,研究得出:總的趨勢是干旱指數由北向南逐漸增大;且干旱指數隨著降水量的減少而增加,隨著水面蒸發(fā)量的增加而增加。為該區(qū)域農業(yè)結構調整、水資源開發(fā)和水利工程建設提供參考。

        渭干河流域;水面蒸發(fā);干旱指數;變化規(guī)律

        1 概況

        渭干河流域位于南疆北部,天山中段南麓。北以天山主脈為界與新疆伊犁河谷相望,南至塔里木河干流,東為庫車河流域,西與阿克蘇地區(qū)溫宿縣喀拉玉兒滾為鄰,山區(qū)面積約22 000 km2。渭干河流域由木扎提河、卡普斯浪河、臺勒維丘克河、卡拉蘇河、克孜爾河5條支流匯合而成,均源于天山南坡,單獨出流,匯集于拜城盆地克孜爾水庫,干流全長452 km,從千佛洞出口后呈輻射狀分布,形成長64 km,寬160 km的山前大型沖洪積扇,其面積達8 281.8 km2。其氣候分別為山地高寒偏濕半濕潤氣候區(qū)、山間盆地干旱區(qū)和平原溫熱干旱區(qū)。其中:北部中高山區(qū)隨著山勢的增高,氣溫遞減而降雨遞增,大致每升高100 m年平均氣溫降低0.53℃,年平均降水量增加2.5 mm。拜城盆地和黒英山盆地年平均氣溫7.6℃。多年平均降水量172 mm,年蒸發(fā)量1 538.5 mm。

        2 水面蒸發(fā)分析

        2.1 水面蒸發(fā)概述

        蒸發(fā)是一項十分重要的水文因素,一般分為水面蒸發(fā)和陸面蒸發(fā)。水面蒸發(fā)包括多種水體如湖泊、水庫、河道、渠系等水面蒸發(fā)以及冰川、積雪的冰面和雪面蒸發(fā),它是反映不同區(qū)域水面蒸發(fā)能力的指標。陸面蒸發(fā)量指的是一個地區(qū)或流域總的蒸散發(fā)量,包括有水面蒸發(fā),土壤蒸發(fā),潛水蒸發(fā)以及植物蒸騰;影響陸面蒸發(fā)量的因素很多也很復雜,除上述氣象因子外,還涉及區(qū)域地下水埋深、土壤巖性、植物種類等等,目前工作中以水量平衡原理分析計算求出其值。

        渭干河10個蒸發(fā)觀測站點主要采用Φ20cm蒸發(fā)皿觀測蒸發(fā)量,通過折算系數法將Φ20cm蒸發(fā)皿觀測數值折算成E601蒸發(fā)器數值,計算自然水體水面蒸發(fā)量。

        2.2 水面蒸發(fā)量時空分布

        渭干河流域水面蒸發(fā)量的地區(qū)分布主要受氣溫、水氣壓、相對濕度及風力等因素的綜合影響,各地有明顯差異。一般在低溫較濕潤地區(qū)的水面蒸發(fā)量小。在高溫、干燥區(qū)的水面蒸發(fā)量大。在相對濕度、風力小的地區(qū)水面蒸發(fā)量小,在相對濕度小,風力大的區(qū)域水面蒸發(fā)量大。根據選用站資料分析,渭干河流域年水面蒸發(fā)量在地區(qū)分布上具有年際變化較小但年內分配不勻的時空分布特點。

        2.3 水面蒸發(fā)量地區(qū)分布

        渭干河流域多年平均年水面蒸發(fā)量值在858.9~1 670.9 mm,選用站中年水面蒸發(fā)量最大的破城子站,其年水面蒸發(fā)量為1 670.9 mm,最小的是拜城氣象站,年水面蒸發(fā)量858.9 mm。從各站點水面蒸發(fā)量大小分布來看,在渭干河流域,西部地區(qū)年水面蒸發(fā)量略大于東部地區(qū),盆地四周大于盆地中心,中低山區(qū)大于低山區(qū)。選用站多年平均年水面蒸發(fā)量見表1。

        2.4 水面蒸發(fā)量年內變化

        渭干河水面蒸發(fā)量的年內變化與氣溫、風速及降水的季節(jié)變化關系十分密切,受年內溫度、濕度及風的影響,加之本區(qū)氣溫月較差高達40℃左右,故夏季高溫多雨時節(jié),水面蒸發(fā)量也較大,占到全年水面蒸發(fā)量的50%左右,冬季氣溫較低,期間水面蒸發(fā)量僅占年水面蒸發(fā)量的3%~5%左右,春季水面蒸發(fā)量大于秋季。選用站水面蒸發(fā)量最大月均發(fā)生在7月,其值占全年的15%~18%,水面蒸發(fā)量最小月均發(fā)生在冬季的1、2或12月,水面蒸發(fā)量最小月的值僅占全年值的1%左右。山區(qū)與平原區(qū)相比,年內月水面蒸發(fā)量變化基本一致。選用站水面蒸發(fā)量月分配統(tǒng)計見表2,季節(jié)變化特征見表3。

        選用站連續(xù)最大四個月水面蒸發(fā)量均發(fā)生在5—8月,與降水量和徑流量的連續(xù)最大四個月發(fā)生時間基本一致,5—8月水面蒸發(fā)量占全年水面蒸發(fā)量的比重多大于60%,最高的是黑孜水庫站,占全年的70.5%,最低的新和氣象站占59.4%,最高與最低比重值相差不大。5—8月各月間水面蒸發(fā)量也比較接近,最大月7月水面蒸發(fā)量是最小月水面蒸發(fā)量的12~28倍,各站4月—9月蒸發(fā)量占到全年的80%以上??梢钥闯?,渭干河流域年內蒸發(fā)是非常集中的,從另一方面來說,這對農作物生長是不利的。

        2.5 水面蒸發(fā)量年際變化

        對渭干河各站年水面蒸發(fā)量1980—1989年系列、1990—1999年系列、2000—2007年系列均值對比發(fā)現,3個時段各站水面蒸發(fā)量變化不一,各時段內有增有減,但總的來說,除庫車氣象站外其它站變化幅度不大,選用站水面蒸發(fā)量不同時段變化統(tǒng)計見表4。

        表1 選用站蒸發(fā)量及水面蒸發(fā)統(tǒng)計表 mm

        表2 選用站水面蒸發(fā)量月分配一覽表 %

        表3 選用站水面蒸發(fā)量季節(jié)分配一覽表

        表4 選用蒸發(fā)站點水面蒸發(fā)量不同時段變化分析表 %

        通過分析,從具有較長蒸發(fā)量資料系列的拜城氣象站數據可以看出,1959—1979年段水面蒸發(fā)量較多年平均值偏多6.73%,而1971~2007年和1980~2007年段,水面蒸發(fā)量較多年平均值減少4%~6%,說明80年代以來隨著降水量的增加,空氣濕度有所增大,渭干河山區(qū)水面蒸發(fā)量出現了減小的趨勢,這與天山山脈中部降雨量普增趨勢是相一致的,見表5拜城站不同長度系列蒸發(fā)量變化分析。

        由于影響水面蒸發(fā)的氣象要素年際變化不大,因此決定了水面蒸發(fā)量年際變化也相對較小。表5列出評價區(qū)選用資料系列較長站拜城站的不同長度系列水面蒸發(fā)量變差系數Cv值,由表可見,不同長度系列水面蒸發(fā)量Cv值在0.09~0.12之間,說明水面蒸發(fā)量的年際變化較小,長系列資料統(tǒng)計最大年蒸發(fā)量與最小年蒸發(fā)量的比值為1.72,與1980~2007年系列的最大、最小比1.49相差不大。

        3 干旱指數分析

        干旱指數是反映各地氣候干濕程度的指標。以年蒸發(fā)能力與年降水量之比表示,即r=E0/P。水面蒸發(fā)能力以E601蒸發(fā)量代表。當蒸發(fā)能力超過降水量,即r>1.0時,說明該地區(qū)偏于干旱,r愈大干旱程度就愈嚴重;反之r<1.0時,說明該地區(qū)氣候濕潤。因此一般用干旱指數來進行氣候的干濕分帶,十分濕潤<0.5,濕潤0.5~1.0,半 濕 潤1~3,半 干 旱3~7,干 旱>7,渭干河流域干旱指數在地區(qū)分布上變化范圍較大,最低值為破城子站的4.7,最大值為沙雅氣象站站,達到16.9。根據各站實測資料計算的干旱指數列于表7。其分布規(guī)律是,中高山區(qū)小,低山區(qū)大,盆地中心小,總的趨勢是干旱指數由北向南逐漸增大;且干旱指數隨著降水量的減少而增加,隨著水面蒸發(fā)量的增加而增大。

        在各河發(fā)源的中高山地帶,干旱指數一般在1~3之間,大體對應于年降水量為600 mm以上的區(qū)域,在氣候上屬半濕潤地區(qū)。中低山地帶,如破城子、卡木魯克站,干旱指數一般在3~7之間,低山區(qū)如黑孜水庫、蘭干站、卻勒塔克山嶺一帶干旱指數大于7,對應于其年降水量也在150 mm以下;盆地中心地區(qū)干旱指數一般在3~7之間,屬半干旱地區(qū),此區(qū)為渭干河流域山區(qū)人類活動的主要范圍。從干旱指數規(guī)律可以看出,渭干河的干旱變化,不是氣候變化,而是人類活動對自然進行地改造,形成了干旱區(qū)獨特的自然景觀—灌溉綠州,使自然生態(tài)環(huán)境發(fā)生了很大的變化。

        表5 拜城站不同長度系列蒸發(fā)量變化分析

        4 結語

        蒸發(fā)是水循環(huán)的重要環(huán)節(jié),是地表水,地下水的主要影響因素,同時而是旱澇災害的直接影響因素。從渭干河流域各站點水面蒸發(fā)量大小分布來看,西部地區(qū)年水面蒸發(fā)量略大于東部地區(qū),盆地四周大于盆地中心,中低山區(qū)大于低山區(qū)。干旱指數是采用主要氣候因子反映自然環(huán)境的主要指標。渭干河流域的廣大地區(qū)為干旱區(qū)、半干旱區(qū),受人為干擾影響較大。

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        1004-1184(2017)06-0182-02

        2017-06-02

        李興金(1983-),男,寧夏中衛(wèi)人,工程師,主要從事水文水資源方面工作。

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