甘肅省水面蒸發量分布特征及演變趨勢

張昌順

(甘肅省酒泉水文局，甘肅 嘉峪關 735100)

甘肅省位于我國平原與高原過度地帶，地形地貌復雜，水面蒸發量偏小，水資源量分布不均衡，人均水資源占有量僅為全國人均的一半。在第三次甘肅省水資源調查評價的基礎上，利用地理信息管理系統(GIS)和部分水文計算軟件，采用傳統分析方法，通過對1980—2016年系列水面蒸發量評價分析，摸清甘肅省水資源水面蒸發量分布狀況及變化趨勢，對水資源規劃管理、省內調水等其他項目具有重要的參考意義。

1 基本資料

水面蒸發量資料選自《中華人民共和國水文年鑒》，對系列不夠長的進行系列相關性插補延長。本次分析研究選用資料系列為1980—2016年，總計37年。站點數為177站，共計8459站年水面蒸發量資料。全省平均選用蒸發站密度2403km2/站，其中東部地區、南部地區較密，西北內陸河區域密度較差但代表性較好，其中祁連山區大部分地區無實測資料。甘肅省水面蒸發量評價選用站密度統計見表1。

表1 站點密度統計表

2 資料一致性換算

受甘肅省氣候等外界因素的影響，水面蒸發量實測儀器有E601型與φ20型兩種，依據規范要求并通過單站對比觀測資料分析計算，折算系數分鄰近相似站全年折算和冬季結冰期折算，系數變化范圍大，且無明顯的地區規律。經比測內陸河流域E601/φ20為0.53～0.69，全流域采用平均折算系數0.64；黃河流域0.55～0.71，平均折算系數0.65；長江流域0.63～0.69，平均折算系數0.66。

3 水面蒸發量評價方法

以收集整理的全省單站數據為基礎點據，參考鄰省邊界站點資料，充分考慮全省地形地貌分布規律，采用非線性插值的方法插補參證點據，勾繪水面蒸發量等值線圖，按照濕度、氣溫、風速和日照等影響蒸發能力大小的氣象因子的分布規律，對等值線圖進行合理性檢查。

甘肅省多年平均水面蒸發量等值線圖繪制規律總結為：氣溫隨高程的增加而降低，風速和日照隨高程的增加而增大，綜合影響結果為隨高程的增加水面蒸發能力相應減少。平原區的水面蒸發能力大于山丘區，水土流失嚴重、植被稀疏、干旱高溫地區的水面蒸發能力大于植被良好、濕度較大的地區。等值線圖如圖1所示。

圖1 甘肅省多年平均水面蒸發量等值線圖

甘肅省年水面蒸發量分布除了地帶性規律以外，又受山地的影響，形成水面蒸發量等值線圍繞大山體的多中心分布特點。主要的山脈首推祁連山、烏鞘嶺、六盤山、秦嶺等。以山脈可分為各具特色的六大區域：隴南山地、隴東塬地、隴中黃土高原、甘南高原、祁連山地、河西走廊、河西走廊以北地帶。

4 水面蒸發量評價結果

對全省年水面蒸發量評價成果參照第三次甘肅省水資源調查評價水資源分區進行統計，采用等值線法推求各分區水面蒸發量，對不合理區域進行平差分析調整。

按照等值線法量算得出全省多年平均水面蒸發量為1243.5mm，內陸河流域為1524.7mm，黃河流域為873.8mm，長江流域為816.7mm。三級流域分區多年平均水面蒸發量見表2。

表2 水資源分區多年平均水面蒸發量表

單位：mm

5 水面蒸發量地區分布

甘肅省水面蒸發量高山區水面蒸發量小。如岷山、迭山、西秦嶺及太子山區小于700mm，甘南高原實測最大值701mm；祁連山高山區蒸發量一般小于800mm，黃娘娘臺實測718.1mm。六盤山區小于800mm。

水面蒸發量受地形影響呈東南-西北向帶狀分布，分布范圍與氣候分區一致。隴南地區東部、岷山、迭山、太子山一線以南大部山區及祁連山脈冷龍嶺、大雪山、疏勒南山、阿爾金山一線為水面蒸發量低值區，多為700～900mm；隴東中部、隴中大部及河西走廊淺山區及平原區蒸發量多為900～1200mm；隴東北部、會寧郭城驛以北、石羊河下游及河西走廊北部地區蒸發量多為1200mm以上，部分極端干旱地區達2000mm以上。

水面蒸發量受地貌影響由南向北遞增。隴南大部分地區小于800mm；至渭河水系800～900mm；祖厲河900～1200mm；到景泰以北達2000mm；隴東涇河流域由南部的900mm增加到北部的1200mm以上；河西地區由南部山區的800～1200mm，增至走廊區的1400～1800mm，北部更高達2000mm以上。我省實測最大水面蒸發量為雙塔站2047.8mm。

水面蒸發量隨高程的變化，根據河西及白龍江地區資料分析，水面蒸發量與測站高程有明顯的關系，在海拔3100m以下(最高站3090m)，平均每升高100m，蒸發量遞減56mm。由于這一特點，使山區與平原及山區與河谷水面蒸發量相差很大。如白龍江河谷水面蒸發量一般大于1000mm，文縣站平均年水面蒸發量1382mm。

6 水面蒸發量變化趨勢分析

(1)采用線性趨勢線法對甘肅省三大流域水面蒸發量的趨勢變化分析，即對三大流域水面蒸發量變化分析，如圖2所示。從圖2可以看出內陸河流域、黃河流域和長江流域水面蒸發量均呈遞減趨勢，內陸河流域減幅較大。

圖2 甘肅1980—2016年年水面蒸發量變化趨勢圖

表3 甘肅一級流域水面蒸發量趨勢變化檢驗表

表4 甘肅一級流域水面蒸發量跳躍分析檢驗表

(2)根據三大流域1980—2016年系列水面蒸發量值采用坎德爾秩次相關法、斯波曼秩次相關法、線性趨勢相關法進行變化趨勢分析，以及顯著性分析，計算成果見表3。

據上述趨勢檢驗方法分析，甘肅省水面蒸發量多年變化總體呈減少趨勢，其中內陸河流域呈顯著減少，減幅較大；黃河流域呈不顯著減少，減幅較小；長江流域呈顯著減少，減幅較小。

(3)根據三大流域1980—2016年系列水面蒸發量值采用李-海哈林檢驗分析法、有序聚類檢驗分析法進行跳躍分析檢驗，并應用滑動F法及滑動秩和法進行檢驗分析，以及顯著性分析，計算成果見表4。

據上述跳躍檢驗方法分析，甘肅省水面蒸發量跳躍變化均呈現顯著跳躍，其中內陸河流域跳躍顯著，跳躍年份1978年，跳躍量-274.2mm；黃河流域跳躍顯著，跳躍年份1982年，跳躍量-41.5mm；長江流域跳躍顯著，跳躍年份2008年，跳躍量-109.9mm。

7 結語

(1)甘肅省水面蒸發量受地形地貌、下墊面條件等影響，總體趨勢為山區低、平原區高，河西地區高、河東地區低，植被覆蓋低的區域高、植被覆蓋高的區域低。

(2)近60年來甘肅省水面蒸發量呈減少趨勢，內陸河流域呈遞減變化，趨勢顯著，減幅較大，跳躍量-274.2mm；黃河流域呈遞減變化，趨勢不顯著，減幅較小，跳躍量-41.5mm；長江流域呈遞減變化，趨勢顯著，減幅較小，跳躍量-109.9mm。

(3)根據蒸發的發生機制，太陽輻射直接供給蒸發所需的能量；溫度影響水分子的運動速度；水面上方大氣的濕度增加，使水汽分子數量增加；在一定范圍內，風速越大，空氣流動越快，越有利于水面的蒸發，在全球氣溫升高的大環境下，甘肅省水面蒸發量呈減少趨勢。分析原因與近年來生態環境保護的持續深入開展，使甘肅省生態環境得到有效改善，濕地、綠洲面積持續增加，平均風速呈減少趨勢，而綠洲區下墊面條件具有減小風速，降低氣溫，增加濕度的作用。

甘肅省水面蒸發量的這一變化趨勢為甘肅省水資源平衡分析提供基礎，對水資源配置、生態水量計算、水利技術監督、水利規劃與設計等工作提供依據。