平原區朱家河流域蒸發量變化特征分析

張新潮

(河北省衡水水文勘測研究中心，河北 衡水 053000)

1 朱家河流域概況及站點布設監測情況

朱家河流域位于河北省深州市中南部，控制面積150 km2，為平原區小面積降水徑流研究區域。該流域大陸季風氣候特點顯著，屬半濕潤、半干旱暖溫帶大陸季風氣候區。四季分明，春季干旱多風，夏季炎熱多雨，秋季涼爽，冬季寒冷少雪。年平均氣溫12.6℃，一月份最冷，平均氣溫為零下4℃，全年無霜期191 d，日照時數為2 616.8 h[1]。土壤結冰期從11月中旬至來年的3月中旬。

朱家河流域屬石津渠灌區，西至四干渠，南至四干一分干渠，東至衡榆公路，北至石津灌渠，中間有老朱家河和新朱家河東西走向貫穿其中。流域內布設有降水、地下水等項目監測站點共8處，其中蒸發量監測站點1處。

該蒸發站1985年設立，最初為汛期觀測，1989年改為常年觀測。場內設E601型蒸發器和20 cm 口徑蒸發器各1套，每日8時觀測蒸發量1次。在封凍期間,1月、2月和12月份采用20 cm 口徑蒸發器觀測，其余時間采用E601型蒸發器觀測蒸發量。

2 朱家河流域蒸發量計算及變化特征分析

2.1 蒸發量資料處理與計算

距離小流域蒸發站26 km處建有衡水水文實驗站，該站1985年開始觀測水面蒸發和氣象項目，有E601型蒸發器和20 cm口徑蒸發器同步觀測資料。在計算小流域封凍期1月、2月和12月份蒸發量時，借用其E601型蒸發器和20 cm口徑蒸發器同步觀測資料折算系數，折算為標準E601型蒸發器觀測資料計算蒸發量。

2.2 蒸發量特征值統計

統計朱家河流域蒸發站1989-2019年共計31年蒸發量資料，對每年封凍期1、2、12月份蒸發量進行換算，得到標準E601型蒸發器系列蒸發量，然后進行匯總分析?？梢钥闯?，朱家河流域多年平均蒸發量為920.0 mm，最大蒸發量為1 157 mm，最小蒸發量為803.7 mm，年極值比為1.44，多年蒸發量在800 ～1 200 mm之間，特征值統計表見表1。

表1 朱家河流域蒸發量特征值統計

2.3 蒸發量年際變化特征及分析

根據朱家河流域1989-2019年系列水面蒸發量計算成果，繪制了朱家河流域年水面蒸發量變化趨勢圖，見圖1。從圖1可以看出，流域內多年年水面蒸發量呈波動式下降趨勢[2]，與我國大多數地區的變化趨勢是一致的[3-5]，平均每年減小6.5 mm。1997年以前年水面蒸發量均高于平均值, 1997年后絕大多數年份低于平均值。1989年建站初始，年蒸發量為31 a來最高值，為1 157 mm，超出平均值25.8%;最低值出現在2014年為803.7 mm；變化幅度為353.3 mm。

圖1 朱家河流域年水面蒸發量變化趨勢

繪制朱家河流域系列年水面蒸發量模比系數差積曲線，見圖2?？梢钥闯觯饔騼饶暾舭l量變化大致分為三段，自建站起至1996年年水面蒸發量呈增大趨勢，而且變化較大；1997-2016年年水面蒸發量呈減小趨勢，變化較緩；2017年開始，年水面蒸發量又有增大趨勢，只是趨勢較小。

圖2 朱家河流域年水面蒸發量模比系數差積曲線

根據系列資料計算出朱家河流域年代平均蒸發量，統計表見表2。可以看出，上世紀八、九十年代流域內蒸發量在1 000 mm左右，進入新世紀，蒸發量減小，變化相當，平均蒸發量都在900 mm以下。

表2 朱家河流域年代平均蒸發量統計

年際變化特征分析：通過以往各位學者對蒸發量的研究分析可知，影響蒸發量的主要因子為風速和日照時數，其次是溫度、濕度等。通過對附近衡水實驗站多年日照、風速、濕度等資料分析，該區10 m 高度和1.5 m 高度年平均風速呈現減小趨勢，年日照時數也呈減少趨勢,相對濕度年際變化呈增加趨勢, 但增加不顯著[6]。風速的減小以及日照時數的減少，可能是造成年際蒸發量趨于減小的主要原因。中間1997年和2017年出現蒸發量拐點變化，很大程度上與該區大氣環境污染程度有關，2017年來，由于大氣污染治理明顯，太陽輻射增強，導致蒸發量增大，略有回升趨勢。

2.4 蒸發量年內變化特征及分析

根據朱家河流域1989-2019年水面蒸發量計算成果，繪制了朱家河流域年內水面蒸發量變化趨勢圖，見圖3。從圖3可以看出，流域內多年年內平均水面蒸發量為單峰型分布，6月份蒸發量最大, 其次為5月份、7月份，三個月水面蒸發量占全年蒸發量的43.3%，幾乎占全年的一半；封凍期1月2月、12 月蒸發量最小,三個月的蒸發量僅占全年的6.4%左右。

圖3 朱家河流域年內平均水面蒸發量變化趨勢

按季節統計朱家河流域多年年內蒸發量，見表3?？梢钥闯?，春季、夏季蒸發量最大，秋季、冬季蒸發量最小，春夏季蒸發量占到全年蒸發量的74.1%。

表3 朱家河流域多年平均季節蒸發量統計

年內變化特征分析：該流域因為春季多大風天氣, 且降水偏少，天氣干燥，空氣濕度小，蒸發速度

加快，所以蒸發量較大，而夏季雖然降水量增加，濕度大，影響蒸散發速率，但該季節太陽輻射加強，氣溫高，蒸發量相對增加。而到了秋冬季，太陽輻射減弱，氣溫降低，況且近年來大氣污染嚴重，有風時間減少，云層不容易擴散，進一步影響太陽輻射，進而蒸散發速率降低，導致秋冬季蒸發量大大減小。

3 結語

蒸發是流域水循環和能量循環的關鍵環節，水面蒸發量的變化趨勢在水文循環過程對氣候變化響應研究中有重要意義。在對流域蒸發站資料的分析中，變化過程出現兩個拐點，分別是1997年、2017年，1997-2016年期間，區域大氣環境污染嚴重，太陽輻射減弱，導致蒸發量減??；隨著我國對空氣環境污染的治理加大，2017年開始蒸發量逐漸呈現增大的趨勢，蒸發量的變化過程較真實的反映出區域氣候的變化。隨著國民經濟的不斷發展,人為活動對氣候的影響越來越大，進而影響蒸發等各水文要素的變化。我們應該加強水文氣象要素的監測力度，通過具體分析其要素變化，查找具體原因，有針對性的加強治理改進，促進自然環境與人類社會的和諧發展。