平頂山市水面蒸發研究

朱文升 周軍亭

一、水面蒸發

1.蒸發能力

蒸發是水循環中的重要環節之一，它的大小用蒸發能力來表示。蒸發能力是指充分供水條件下的陸面蒸發量，一般通過水面蒸發量的觀測來確定。

2.選用站及資料情況

（1）選站原則及站分布

盡量選取資料質量較好、面上分布均勻、蒸發器型號一致的站點，作為主要站。同一站不同年份使用不同型號蒸發器時，要統一換算為E601型。

本次評價共選用河南省平頂山市蒸發代表站10個，其中氣象資料站6個，E601型觀測站3個，Ф20cm觀測站6個，Ф80cm觀測站1個。

（2）蒸發資料系列

不同類型觀測器（皿）的觀測值統一轉換為E601水面蒸發量，采用逐年、逐月換算，然后分析計算1980～2005年系列的均值和其他統計參數。

（3）蒸發觀測器使用情況

平頂山市水面蒸發觀測儀器主要有三種：E601型蒸發器（簡稱E601）、80cm口徑套盆式蒸發器（簡稱Ф80）和20cm口徑小型蒸發器（簡稱Ф20）。E601與Ф80多用于非冰期，而Ф20既適用于非冰期，也適用于冰期。20世紀80年代以前，平頂山市水文系統的蒸發觀測器以Ф80cm蒸發器為主，80年代以后，逐步采用E601型蒸發器觀測，但少數站仍采用Ф80cm蒸發器觀測，到90年代后已全部換成E601型蒸發器。氣象部門主要應用Ф20cm蒸發器進行觀測，系列較長。

由于觀測器（皿）的口徑不同，觀測的水面蒸發量也隨之不同。本次評價要求不同口徑蒸發器的觀測值，統一換算成E601型蒸發器的蒸發量。E601與Ф20的折算系數，影響因素較多，除口徑、儀器材料、觀測方法及資料精度等因素外，觀測場地的代表性，儀器安裝形式，地溫、氣溫、氣壓、風速和太陽輻射等氣象因素也非常重要。所以短時期的比測成果，折算系數較難穩定。特別是安裝形式，E601埋入地下，Ф20均暴露于空氣中，同一條件下的氣象因子作用不同，地溫、氣溫對三種儀器的影響差別較大，且氣象因子也存在梯度變化，致使Ф20與E601的折算系數產生較大梯度的時空變化。

本次評價，Ф20與E601水面蒸發量綜合年折算系數采用0.62，Ф80與E601水面蒸發量綜合年折算系數為0.84。

全市蒸發觀測站點較少，不能滿足繪制全市蒸發量等值線的需要，本次評價未繪制全市蒸發量等值線。

二、水面蒸發分布特性

1.水面蒸發的地區分布

水面蒸發量地區分布的總趨勢，與水汽飽和差、相對濕度等氣象因素分布相一致，呈現自南往北、自西向東遞增的規律，即較干旱的平原水面蒸發量，大于較濕潤的丘陵與山區的水面蒸發量。

2.水面蒸發量的年際變化和年內分配

（1）年際變化

水面蒸發量的大小，主要受溫度、濕度、風速及太陽輻射等因素影響。為了消除不同型號蒸發器折算系數的影響，選擇同一口徑蒸發器觀測資料進行分析。

選取沙河流域3個具有長系列（資料最長系列為41年）和相同型號Ф20蒸發器的水面蒸發觀測資料，對1971～1990年與1991～2011年兩個系列進行對比分析。由表1可以看出，1991～2011年水面蒸發量比1971～1990年明顯有所減少。

圖1為葉縣、寶豐、魯山站的1971～2011年系列按5年滑動平均水面蒸發量過程線比較，可以看出，代表站自20世紀70年代以來水面蒸發量總體上呈現平緩的下降趨勢，雖然各站的水面蒸發量波動幅度不同，但減小趨勢是一致的。

（2）年內分配

年內水面蒸發量受氣象因素年內變化的影響，在不同的緯度、不同地形條件下的水面蒸發年內分配也不一致。一般是山區變化小，平原變化大。

水面蒸發量受濕度和溫度變化影響，年內最大水面蒸發量主要發生在5～8月,少數站集中在4～7月。最大連續4個月的水面蒸發量一般占年總量的50%左右，在地區分布上比較穩定。平頂山市1971～2011年多年平均水面蒸發量月分配見圖2。

平頂山市多年平均水面蒸發量971.6mm，全市最大月蒸發量出現在6月份，最大月蒸發量與年總量的百分比一般為15%左右。最小月蒸發量多出現在1月，占年蒸發量的4%左右。最大與最小月蒸發量的比值為3.4～4.1。

夏季（6～8月份）蒸發量最大，占年總量的35.8%左右，春季（3～5月份）占30.1%，秋季（9～11月份）占20.8%，冬季（12月～次年2月份）最小占13.3%。平頂山市水面蒸發季節分配見圖3。

三、干旱指數

干旱指數是反映地域氣候干燥程度的指標，在氣候學上一般以年蒸發能力與年降水量之比表示。年蒸發能力與E601蒸發器測得的水面蒸發量存在著線性關系，所以本次多年平均干旱指數采用多年平均E601年水面蒸發量與多年平均年降水量的比值。當干旱指數小于1.0時，降水量大于蒸發能力，表明該地區氣候濕潤；反之，當干旱指數大于1.0時，蒸發能力超過降水量，表明該地區偏于干旱。干旱指數愈大，干旱程度愈嚴重。根據干旱指數的大小，可進行氣候的干濕分帶，其劃分標準見表2。

平頂山市代表站1971～2011年多年平均干旱指數見表3。

干旱指數小于1.0的濕潤區主要分布舞鋼市區，其余地區的干旱指數在1.0～2.0之間，屬于半濕潤區分布區。其中干旱指數最大為汝州1.52，最小為舞鋼0.87。

四、結語

20世紀70年代以來，平頂山市水面蒸發量總體上呈現平緩的下降趨勢，這與近地面平均風速和日照時數均呈顯著減少有關，風弱的時候，氣流慢，蒸發面的水汽不易被帶到大氣中；而日照減少時，蒸發面接受的能量少，水分子動能減弱，水汽擴散也就減慢，水面蒸發量就減小。分布上，平原地區大于丘陵與山區的水面蒸發量，夏季蒸發量最大，占全年蒸發量的40%。平頂山市南部比較濕潤，北部（汝州、郟縣一帶）相對干旱。現在西部、南部有大型蓄水工程（孤石灘水庫、燕山水庫、石漫灘水庫等），空氣相對濕潤，可以在此開發旅游項目和水產養殖等，使之成為可持續的經濟增長點；北部由于多年平均降水相對較少，蒸發量較大，容易發生干旱，加之缺少大型水利工程及用水量的增加，應當加強建設引水、節水工程，以滿足人們生活及工農業用水的需求