耀縣水文站水面蒸發(fā)折算系數(shù)分析

屈阿莉

(陜西省水文水資源勘測局，陜西 西安 710100)

蒸發(fā)折算系數(shù)的取用，對蒸發(fā)資料的使用有較大的影響。陜西省蒸發(fā)資料多來源于省內(nèi)水文站，標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)觀測器為E-601，但是冬季容易結(jié)冰，11月～3月E-601蒸發(fā)皿無法正常使用，為此通過系數(shù)折算分析，用20 cm口徑蒸發(fā)皿代替E-601蒸發(fā)皿來觀測蒸發(fā)量。為充分利用各水文站的蒸發(fā)資料，進(jìn)一步提高水量平衡分析計算成果的精度，本文對耀縣站蒸發(fā)觀測資料進(jìn)行折算系數(shù)分析。

1 流域與測站概況

漆水河位于鳳凰山東側(cè)之崾崄梁下柳林溝，向東南流14 km與從北流來9 km的塔尼河交匯于金鎖關(guān)北。出關(guān)后迂回彎曲，到紙坊后，接納了馬構(gòu)溝之流量，水量加大。漆水河上起源頭，下至漆、沮水河交匯處，全長63.2 km，河流平均比降8.8‰。流域內(nèi)丘陵溝壑、河道窄深，近年植被較好，氣候比較溫和，夏無酷暑，冬無嚴(yán)寒，具有顯著的氣候特征。

耀縣站位于陜西省銅川市耀州區(qū)民主路，1956年設(shè)站，該站為漆水河下游控制站，系渭北高原中等面積區(qū)域代表站，國家基本水文站，省級重要水文站。該站集水面積797 km2，距河口里程1.8 km，主要任務(wù)是為防汛部門及下游地區(qū)提供實時的水文情報、預(yù)報，為防汛減災(zāi)提供依據(jù)；為水利工程規(guī)劃、設(shè)計和施工、科學(xué)研究及其它公共事業(yè)需要提供基本數(shù)據(jù)。觀測項目有水位、流量、含沙量、水溫、降水量、蒸發(fā)量、水化、泥顆、墑情等9個項目，其中墑情站2個、下屬降水量站13個。多年平均徑流量為0.3005億m3，多年平均降水量548.6 mm，多年平均氣溫12.3℃。

耀縣站蒸發(fā)觀測工作從1959年1月開始，蒸發(fā)觀測場地位于該水文站院內(nèi)，西距漆水河45 m，地勢平整、清潔，土質(zhì)為壤土。蒸發(fā)觀測場布置及儀器設(shè)備安裝嚴(yán)格按照《水面蒸發(fā)觀測規(guī)范》(SL 630-2013)執(zhí)行，觀測場地為12 m×12 m，地面高程為628.90 m，北距24 m處有高為9.5 m的樓房，遮擋率為12.9%；東距29.4 m處有10.5 m高的樓房，遮擋率為3.9%；南邊12 m處有高2.4 m的圍墻，遮擋率為6.4%；西邊28 m處有高2.4 m的圍墻，遮擋率為1.6%。障礙物總遮擋率為24.8%。地表植物高度低于20 cm,四周設(shè)高于1.2 m的圍柵，場內(nèi)鋪設(shè)0.3 m～0.5 m寬的觀測小路。場內(nèi)設(shè)有E-601型和20 cm口徑兩種蒸發(fā)皿，4月～10月采用E-601型蒸發(fā)皿，其余時間用20 cm口徑蒸發(fā)皿。

2 資料收集情況

該水文站從1959年開始觀測蒸發(fā)，目前已有61a的水文資料。2012年11月開始進(jìn)行蒸發(fā)對比試驗分析，即對E-601蒸發(fā)皿與20cm口徑蒸發(fā)皿進(jìn)行同步對比觀測。蒸發(fā)場地的選擇、儀器設(shè)備的安裝、觀測的方法均按照水面蒸發(fā)觀測規(guī)范執(zhí)行，觀測資料保持了較高的精度，每年資料均通過整編和審查驗收。截至目前取得8年的對比資料。對8年的對比資料進(jìn)行分析計算，去除觀測誤差等因素影響數(shù)值后采用3組非汛期對比系數(shù)進(jìn)行分析，即2016年11月～2017年3月，2018年11月～2019年3月，2019年11月～2020年3月。

3 蒸發(fā)系數(shù)分析方法

根據(jù)《水面蒸發(fā)觀測規(guī)范》(SL 630-2013)6.3.4，冰期用20 cm口徑蒸發(fā)皿觀測，要根據(jù)代表站標(biāo)準(zhǔn)水面蒸發(fā)皿的資料，確定20 cm口徑蒸發(fā)皿資料的折算系數(shù)。

3.1 均值法

根據(jù)耀縣站2016年11月～2020年3月的對比觀測資料進(jìn)行計算分析，取得3組非汛期蒸發(fā)系數(shù)，蒸發(fā)系數(shù)計算見表1。其相應(yīng)的折算系數(shù)計算公式為：

表1 耀縣站2016年～2020年非汛期各月蒸發(fā)系數(shù)表

K=E601/E20

式中：K為折算系數(shù)；E601為標(biāo)準(zhǔn)水面蒸發(fā)皿觀測值；E20為口徑20 cm蒸發(fā)皿觀測值。

由表1可知E-601蒸發(fā)皿與20 cm口徑蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的折算系數(shù)非汛期采用0.72。

3.2 圖解法

根據(jù)耀縣站2016年11月～2020年3月的對比觀測資料，自坐標(biāo)原點繪出一條通過點群中心的直線，相關(guān)圖見圖1。

圖1 耀縣站2016年～2020年E-601與20 cm蒸發(fā)皿系數(shù)相關(guān)圖

由圖1看出，關(guān)系點分布較好，具備定線的條件。因而，可以依據(jù)圖中所定直線推求該站蒸發(fā)折算系數(shù)，通過對關(guān)系曲線檢驗，檢驗結(jié)果滿足規(guī)范要求。采用圖解法計算系數(shù)為0.72，相關(guān)系數(shù)為0.998。

4 成果的合理性分析

根據(jù)2016年11月～2020年3月蒸發(fā)量對比觀測資料，采用均值法和圖解法分析計算，折算系數(shù)均為0.72，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.998。通過對2016年11月～2020年3月非汛期蒸發(fā)資料進(jìn)行檢驗，合格率為75.8%，滿足水面蒸發(fā)觀測規(guī)范要求。該站E-601和20 cm的系數(shù)0.72與相鄰站狀頭站E-601和20 cm的系數(shù)0.68、淳化站0.63進(jìn)行對比分析，該站與狀頭的系數(shù)相近，與淳化系數(shù)相差較大，其主要原因是各處地形、氣候、觀測場地影響因素不同。綜合分析，本次耀縣站蒸發(fā)系數(shù)計算合理，可以納入實際應(yīng)用。

5 結(jié)語

耀縣站1959年開始蒸發(fā)觀測，至今已積累了61 a的蒸發(fā)資料。2012年11月開始E-601蒸發(fā)皿與20 cm口徑蒸發(fā)皿同時進(jìn)行對比觀測，取得8 a的對比資料。對8 a的對比資料進(jìn)行分析計算，去除觀測誤差等因素影響數(shù)值后采用3組非汛期數(shù)據(jù)。

通過兩種方法計算，采用均值法和圖解法非汛期的折算系數(shù)均為0.72，兩者相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.998。最終得出該站E-601型和20 cm口徑蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的折算系數(shù)非汛期(11月～3月)為0.72，成果可靠，即20 cm口徑蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量乘以0.72等于E-601型蒸發(fā)量，冬季采用20 cm口徑蒸發(fā)皿代替E-601型蒸發(fā)皿觀測蒸發(fā)量。