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        黃驊市1980~2012年蒸發(fā)特性研究

        2018-08-30 07:05:36哈建強(qiáng)
        水利科技與經(jīng)濟(jì) 2018年2期

        哈建強(qiáng)

        (河北省滄州水文水資源勘測(cè)局,河北 滄州 061000)

        1 黃驊市基本情況

        黃驊市地處N38°09′~N38°39′,E117°05′~E117°49′之間,位于滄州市運(yùn)東地區(qū),東臨渤海,北與天津市接壤,西部、南部、東部分別與滄縣、鹽山、孟村、海興縣為鄰,南大港管理區(qū)和臨港經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)包圍在本市之中。全市行政區(qū)域面積1 433.0 km2,擁有65.8 km的海岸線,灘涂面積268 km2。地理位置優(yōu)越,處于東北亞經(jīng)濟(jì)圈的中部位置和“環(huán)渤海,環(huán)京津”的雙環(huán)紐地帶,是國(guó)家跨世紀(jì)工程——神華工程的龍頭項(xiàng)目黃驊港所在地,現(xiàn)已成為華北地區(qū)對(duì)外開(kāi)放的重要窗口。

        河北省黃驊市地處華北平原東端,渤海西岸,地勢(shì)平坦,自西南向東北微微傾入渤海,是大陸和海洋交接處。地貌分區(qū)特征主要為平原地貌和海岸地貌。東部沿海海拔高度2~3 m,屬潮間帶鹽土,很少農(nóng)業(yè)種植;西部海拔高度在4~5 m,約90%屬退海潮土。雖然瘠薄,但大都能種植,沿官莊、呂橋一線和舊城、羊二莊一線有古黃河道遺存,淺層有淡水分布,是黃驊市主要農(nóng)業(yè)區(qū)。

        蒸發(fā)是水循環(huán)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),蒸發(fā)量是水平衡計(jì)算中的重要項(xiàng)目,因此掌握本市蒸發(fā)量的時(shí)空變化規(guī)律,對(duì)于提高水資源評(píng)價(jià)的質(zhì)量有著重要意義。本文采用1980~2012年共33年同步蒸發(fā)資料,黃驊市區(qū)域內(nèi)有黃驊和黃驊鹽場(chǎng)兩處國(guó)家氣象站,有完整的蒸發(fā)資料,據(jù)此對(duì)黃驊市的蒸發(fā)各要素進(jìn)行分析計(jì)算。

        2 水面蒸發(fā)及資料選擇

        水面蒸發(fā)是指江河、湖庫(kù)、大小坑塘水面在充分供水條件下的蒸發(fā)量,影響因素較多,其中最主要的有熱力因子如氣溫、日照等和動(dòng)力因子如濕度飽和差和風(fēng)速等。本文研究對(duì)象采用E601型蒸發(fā)皿觀測(cè)的資料,對(duì)于氣象系統(tǒng)20 cm口徑銅質(zhì)蒸發(fā)皿的觀測(cè)資料,均按水文系統(tǒng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)系數(shù)作相應(yīng)改算。水科院曾對(duì)不同金屬質(zhì)地不同口徑蒸發(fā)皿的實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明E601型蒸發(fā)皿側(cè)向熱交換幾乎為零,且滿足充分供水條件,因此其蒸發(fā)量可以近似代表水面蒸發(fā)量。

        黃驊市境內(nèi)有黃驊和黃驊鹽場(chǎng)兩家氣象站1980~2012年的觀測(cè)資料,33年系列共66站年,站網(wǎng)密度約為716.5 km2/站,黃驊站居中,距海岸線約40 km,周邊以農(nóng)業(yè)為主,植被相對(duì)較好,其地理環(huán)境具有較好的代表性。黃驊鹽場(chǎng)站距離海岸約5 km,周邊均為鹽汪和海灘,無(wú)任何植被和村舍,代表性較差,兩站均為Φ20 cm銅質(zhì)蒸發(fā)皿觀測(cè)。黃驊站單站資料比兩站綜合考慮代表性更好,因此選用黃驊站蒸發(fā)量代表黃驊全市的蒸發(fā)量。

        3 氣象蒸發(fā)資料計(jì)算與分析

        3.1 氣象蒸發(fā)資料的換算

        采用的換算系數(shù)公式如下:

        K=E601/Φ20銅

        式中:K為換算系數(shù);E601為水利系統(tǒng)E601型蒸發(fā)皿觀測(cè)值,mm;Φ20銅為氣象系統(tǒng)Φ20 cm銅質(zhì)蒸發(fā)皿觀測(cè)值,mm。

        據(jù)滄州水文水資源勘測(cè)局多年同步對(duì)比觀測(cè)實(shí)驗(yàn),其換算系數(shù)見(jiàn)表1。

        表1 換算系數(shù)成果表

        根據(jù)表1給出的各月折算系數(shù),將Φ20 cm銅質(zhì)蒸發(fā)器觀測(cè)的資料折算成E601型蒸發(fā)器的蒸發(fā)量。

        3.2 水面蒸發(fā)量年內(nèi)分配

        經(jīng)過(guò)對(duì)折算后的1980~2012年33年蒸發(fā)資料進(jìn)行計(jì)算,黃驊市多年平均水面蒸發(fā)量為1 234.8 mm,黃驊市水面蒸發(fā)量的年內(nèi)分配見(jiàn)表2。

        表2 黃驊市多年平均蒸發(fā)量年內(nèi)分配表 /mm

        由表2可以看出,多年平均蒸發(fā)量最大的月份是6月份,最小的月份是1月份,6月份蒸發(fā)量占年蒸發(fā)量的15.2%,1月份蒸發(fā)量?jī)H占年蒸發(fā)量的2%,相差7倍多。水面蒸發(fā)量隨季節(jié)的變化而變化,其規(guī)律是冬季蒸發(fā)量小。1、2、11、12四個(gè)月的總蒸發(fā)量為139.9 mm,僅占年蒸發(fā)量的11.3%;而蒸發(fā)量最大的4個(gè)月4、5、6、7月份總蒸發(fā)量為674.1 mm,占年蒸發(fā)量的54.6%,相當(dāng)蒸發(fā)量最小的4個(gè)月總蒸發(fā)量的5倍。這充分表明氣溫是影響蒸發(fā)的重要因素,但不是唯一因素。除氣溫外,飽和水汽壓差、風(fēng)速等對(duì)蒸發(fā)量的影響也很大。每年的1和12月份是氣溫最低的兩個(gè)月,因此是蒸發(fā)量最小的兩個(gè)月。6月份氣溫雖不是最高,但由于6月份氣壓高,飽和水汽壓差大,因此蒸發(fā)量最大。而7月份雖然是一年中平均氣溫最高的月份,但由于7月份大氣濕度大,氣壓低,飽和水汽壓差小,蒸發(fā)量不如6月份大。

        3.3 水面蒸發(fā)量年際變化

        黃驊市處在同一個(gè)氣候區(qū)內(nèi),氣候差異不大,因此黃驊市蒸發(fā)量年際變化不大。1997年蒸發(fā)量最大,為1 493.3 mm;2003年蒸發(fā)量最小,為1 045.8 mm,相差447.5 mm,最大值是最小值的1.4倍。大多數(shù)年份在1 100~1 350 mm之間,占66.7%;小于1 100 mm的年份占12.1%,大于1 350 mm的年份僅占21.2%。由黃驊市蒸發(fā)量年際變化圖(圖1)可以清晰地看出黃驊市蒸發(fā)量的年際變化。

        圖1 黃驊市蒸發(fā)量年際變化圖

        3.4 干旱指數(shù)分析

        干旱指數(shù)是反映地區(qū)氣候干濕程度的指標(biāo),其值為多年平均蒸發(fā)能力(通常用E601型蒸發(fā)器蒸發(fā)量代替)與多年平均降水量的比值。其表達(dá)式為:

        干旱指數(shù)γ>1.0,說(shuō)明年蒸發(fā)能力大于年降水量,表明該地區(qū)的氣候偏于干旱,γ值越大,干旱程度就越嚴(yán)重;干旱指數(shù)γ<1.0,說(shuō)明年蒸發(fā)能力小于年降水量,表明該地區(qū)氣候偏于濕潤(rùn),γ越小,氣候越濕潤(rùn)。一般認(rèn)為,干旱指數(shù)在0.5~1時(shí)為濕潤(rùn)區(qū)、1~3為半濕潤(rùn)區(qū)、3~5為半干旱區(qū),5~10為干旱區(qū)、大于10為嚴(yán)重干旱或極端干旱區(qū)。

        黃驊市多年平均蒸發(fā)量為1 234.8 mm,同系列多年平均降水量為536.1 mm。經(jīng)計(jì)算,干旱指數(shù)為2.30,屬于半濕潤(rùn)氣候區(qū)。

        4 結(jié) 語(yǔ)

        通過(guò)以上分析可看出, 黃驊市水面蒸發(fā)量的特點(diǎn)是:

        1) 蒸發(fā)量年內(nèi)分配較不均勻。冬季氣溫低, 蒸發(fā)量小,根據(jù)1980~2012年蒸發(fā)資料顯示,1月份出現(xiàn)全年最小值;夏季氣溫高, 水面蒸發(fā)量大,最大月蒸發(fā)量的出現(xiàn)時(shí)間出現(xiàn)在6月份。

        2) 蒸發(fā)量年際變化不大。由于該市水面蒸發(fā)量的變化主要與氣候等因素變化有關(guān),而氣候差異變化不大,黃驊市蒸發(fā)量年際變化不大,1980~2012年最大值與最小值僅差1.4倍。

        3) 根據(jù)對(duì)干旱指數(shù)進(jìn)行分析,干旱指數(shù)介于1~3之間,為2.36,屬于半濕潤(rùn)氣候區(qū)。

        近些年來(lái), 滄州水文部門(mén)對(duì)水面蒸發(fā)進(jìn)行了長(zhǎng)系列系統(tǒng)的觀測(cè)。可以看出,由于水面蒸發(fā)量的變化與氣候因素的變化有關(guān), 故有必要進(jìn)一步收集諸如風(fēng)速、日照、溫度、濕度等氣象資料, 分析這些因素變化對(duì)水面蒸發(fā)量的影響比例。

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