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        衡水市蒸發(fā)特性及干旱指數(shù)分析

        2018-10-17 01:37:18吳景峰
        水科學與工程技術 2018年5期

        吳景峰

        (河北省衡水水文水資源勘測局,河北 衡水053000)

        1 概述

        衡水市位于河北省東南部,總面積8815km2;東與滄州市和山東省德州市毗鄰,西與石家莊市接壤,南與邢臺市相連,北界保定市、滄州市。衡水市為沖洪積平原區(qū),地勢大體為自西南向東北緩慢傾斜,海拔高度12~30m;屬大陸季風氣候區(qū),氣候四季分明,冷暖干濕差異較大;多年平均降水量509.7mm,多年平均氣溫12.6℃,無霜期191d,日照時數(shù)2616.8h。

        2 選用資料及處理

        2.1 基本資料

        選用1980~2013年34年同步期資料系列的水面蒸發(fā)站12處,共408站年資料進行計算、分析。其中實驗站1處,其余11處選用氣象站資料。蒸發(fā)站網(wǎng)平均密度為735km2/站。在選用的12個蒸發(fā)站中,除饒陽站和衡水站2001~2013年的4~10月、衡水水文實驗站1985年以后采用標準水面蒸發(fā)器(E-601型)觀測外,其余蒸發(fā)站點均采用20cm口徑蒸發(fā)器(銅)觀測。

        2.2 水面蒸發(fā)量的折算

        目前,普遍常用的觀測蒸發(fā)儀器有E-601型蒸發(fā)器、20cm口徑蒸發(fā)器兩種,但所測出的蒸發(fā)量有很大差異。由于標準水面蒸發(fā)器(E-601型)觀測值較接近天然值,因此,水面蒸發(fā)量均采用標準水面蒸發(fā)器觀測值。對采用20cm口徑蒸發(fā)器觀測的蒸發(fā)資料,須折算為標準水面蒸發(fā)器的觀測值后再參與評價計算。確定衡水市區(qū)域標準水面蒸發(fā)器蒸發(fā)量和20cm口徑蒸發(fā)器蒸發(fā)量年平均折算系數(shù)為0.70[1]。 即:

        式中 K年為年平均折算系數(shù);E標準水面蒸發(fā)器為標準水面蒸發(fā)器蒸發(fā)量 (mm);E20cm口徑蒸發(fā)器為20cm口徑蒸發(fā)器蒸發(fā)量(mm)。

        表1 水面蒸發(fā)折算系數(shù)

        3 水面蒸發(fā)量的變化特征

        3.1 地區(qū)分布特點

        根據(jù)12處蒸發(fā)站34年資料分析,衡水市多年平均蒸發(fā)量1154.8mm。由于衡水市均處平原區(qū),地域差異不明顯,因此各地蒸發(fā)量相差并不大。最大蒸發(fā)量為棗強站,其多年平均蒸發(fā)量1219.7mm;而最小蒸發(fā)量為衡水站,其多年平均蒸發(fā)量1066.7mm;變化幅度13.2%。衡水市1980~2013年平均水面蒸發(fā)量分布如圖1。

        圖1 多年平均水面蒸發(fā)量等值線

        通過圖1可以看出,衡水市西北部、西部及阜城、景縣西部至故城一帶蒸發(fā)量不足1160mm,其他地區(qū)蒸發(fā)量高于1160mm。

        3.2 年內變化

        衡水市地處大陸性氣候區(qū),受季風影響,四季分明,水面蒸發(fā)量會隨季節(jié)變化而變化。冬季的結冰期,由于氣溫低蒸發(fā)量小;夏季會隨著氣溫的上升而蒸發(fā)量增大。衡水市1980~2013年多年月平均水面蒸發(fā)量如表2。

        由表2可以看出,夏季6月份蒸發(fā)量最大為186.2mm,占全年蒸發(fā)量的16.1%;冬季12月份蒸發(fā)量最小為26.7mm,僅占全年蒸發(fā)量的2.3%;1,2,11,12月份4個月總的蒸發(fā)量僅135.5mm,尚不足4,5,6,7月份各月的蒸發(fā)量。

        水面蒸發(fā)量除了受氣溫的影響外,還受飽和水汽壓差、濕度、日照、風速等氣象因素的綜合影響。衡水市多年月平均水面蒸發(fā)量如圖2。

        表2 月平均水面蒸發(fā)量

        圖2 多年月平均水面蒸發(fā)量

        由圖2看出,蒸發(fā)量最大分別是6,5,7,4月份,蒸發(fā)量分別占全年蒸發(fā)量的16.1%,14.5%,12.3%,12%。衡水市在初夏之季,風大、干旱少雨,飽和差大,日照充足,尤其在5月底至6月初,氣溫偏高,多干熱風,所以蒸發(fā)量大;而到了7,8月份,雖然氣溫依然很高,但隨著降水次數(shù)的增多,空氣濕度增大,飽和水汽壓差減小,從而導致蒸發(fā)量減小。

        3.3 年際變化

        衡水市多年平均蒸發(fā)量1154.8mm,蒸發(fā)量最大年份為1981年,蒸發(fā)量1389.2mm;最小年份為2003年,蒸發(fā)量979.6mm;最大年份和最小年份相差409.6mm。

        通過對衡水市12處水面蒸發(fā)代表站34年資料頻率分析計算,可以看出變差系數(shù)值都很小,均在0.09~0.16之間變化,說明水面蒸發(fā)量的年際變化相對較小,年與年之間相對穩(wěn)定。衡水市水面蒸發(fā)量變化過程線如圖3。

        環(huán)偶極子以其獨特的電磁特性與太赫茲波相結合,在太赫茲透明材料、吸波器、濾波器等功能器件上應用廣泛。本文所提出的平面型太赫茲環(huán)偶極子超材料為環(huán)偶極子的后續(xù)研究提供了實驗基礎,為柔性環(huán)偶極子超材料的研究提供了一種新的思路。

        由圖3可以看出,水面蒸發(fā)量呈波動式下降趨勢。雖然氣候變暖,全球氣溫升高,但并沒有使水面蒸發(fā)量增加[2],而近地面平均風速和日照時數(shù)下降是造成水面蒸發(fā)量呈遞減趨勢的主要原因[3]。20世紀80年代蒸發(fā)量變化較大;進入20世紀90年代后,年際變化幅度減??;21世紀初,年蒸發(fā)量基本小于多年平均蒸發(fā)量,蒸發(fā)量在趨勢線上下波動。

        圖3 歷年水面蒸發(fā)量變化過程線

        4 干旱指數(shù)分析

        干旱指數(shù)是反映各地氣候干濕程度及用作氣候分區(qū)的指標,是年蒸發(fā)量與年降水量的比值,即:

        式中 r為干旱指數(shù);E0為年蒸發(fā)量(mm);P為年降水量(mm)。

        年蒸發(fā)量用標準水面蒸發(fā)器的觀測值代替。由于蒸發(fā)量與降水量是代表一個地區(qū)水份支收情況的兩個方面,因此其比值能反映一個地區(qū)的干旱程度[4]。選擇和蒸發(fā)站站點相同或相近的雨量觀測站點12處,計算出各雨量站1980~2013年的多年平均降水量與各蒸發(fā)站折算后的多年平均水面蒸發(fā)量,進而計算出各站同步期的干旱指數(shù)。衡水市選用觀測站干旱指數(shù)如表3。

        表3 觀測站干旱指數(shù)

        從表3可以看出,衡水市干旱指數(shù)在2.16~2.55之間,低值區(qū)出現(xiàn)在衡水市東部、中部的桃城區(qū),干旱指數(shù)小于2.3,高值區(qū)出現(xiàn)在西南部的冀州、棗強一帶,干旱指數(shù)大于2.5。其他地區(qū)介于2.3~2.5之間。

        干旱指數(shù)r<1.0,表明該地區(qū)氣候偏于濕潤,r值越小,氣候越濕潤;r>1.0,表明該地區(qū)氣候偏于干旱,r值越大,干旱程度就越嚴重。一般認為,干旱指數(shù)1~3為半濕潤地區(qū)[5]。衡水市多年平均干旱指數(shù)在2.16~2.55之間,因此衡水市屬于半濕潤地區(qū)。

        5 結語

        蒸發(fā)量是地球水熱平衡的一個重要組成部分,蒸發(fā)資料的質量和精度直接影響了水資源評價成果的可靠性。水面蒸發(fā)資料的精度主要取決于水面蒸發(fā)器器口的大小。本文采用標準水面蒸發(fā)器進行評價計算。通過分析得出:

        (1)衡水市蒸發(fā)量地域差異不明顯,多年平均蒸發(fā)量1154.8mm。西北部、西部及阜城、景縣西部至故城一帶蒸發(fā)量不足1160mm,其他地區(qū)蒸發(fā)量高于1160mm。

        (2)水面蒸發(fā)量年內分配不均勻。冬季氣溫低、水面結冰,造成蒸發(fā)量小,12月為最小蒸發(fā)量月;初夏氣溫高、多干熱風,水面蒸發(fā)量大,6月份為全年最大蒸發(fā)量月。

        (3)水面蒸發(fā)量年際變化呈波動式下降趨勢。年最大蒸發(fā)量1389.2mm,年最小蒸發(fā)量979.6mm。最大年份和最小年份相差409.6mm。

        (4)衡水市干旱指數(shù)2.16~2.55,介于1~3之間,屬于半濕潤氣候區(qū)。

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