岳城水庫近20 a水面蒸發(fā)量變化特征分析

鄭艷軍

（河北省邯鄲水文勘測研究中心，河北 邯鄲 056001）

1 漳河流域地形及水庫概況

本文研究的岳城水庫屬于漳河流域。漳河發(fā)源于山西省，流經(jīng)山西、河南、河北3省，兩大支流在合漳村匯合，合漳以下漳河干流水流湍急，兩岸山谷陡峭，至岳城水庫出山區(qū)進(jìn)入平原，至徐萬倉與南側(cè)衛(wèi)河相匯后稱衛(wèi)運(yùn)河，干流河道長度約117 km。漳河流域地勢西北高東南低，太行山主脈南北向貫穿流域中部，主峰高程達(dá)1 800 m，將流域分成太行山以西和以東2個自然地理特征不同的區(qū)域。西區(qū)包括濁漳河辛安以上及清漳河西支，區(qū)域面積約11 000 km2；清漳河西支位于深山區(qū)，濁漳河辛安以上四面環(huán)山，中部為長治盆地，黃土覆蓋厚。東區(qū)包括辛安以下濁漳河干流、清漳河大部（除西支外）及漳河干流，絕大部分為石質(zhì)山區(qū)，山高谷深，太行山山區(qū)向平原地區(qū)過渡的丘陵地帶很短。

岳城水庫位于海河流域漳衛(wèi)南運(yùn)河水系漳河干流出山口處，總庫容13億m3，壩址以上流域面積為18 100 km2，占漳河流域總面積的94.2%，是一座以防洪、灌溉為主兼顧供水、發(fā)電等綜合利用的大（1）型水庫，承擔(dān)著漳河下游河道及兩岸河北、河南2省和山東省部分地區(qū)的防洪安全任務(wù)，同時是河北省邯鄲市和河南省安陽市城市用水及灌溉的水源工程，防洪、供水任務(wù)重，受關(guān)注程度高，亦是水利部直屬的大型水庫。

2 水庫水面蒸發(fā)量計算方法

當(dāng)前，對于水庫的水文觀測普遍使用型號為E601的蒸發(fā)觀測器，稱器測法。但該方法測量得出的水面蒸發(fā)量數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，無法精準(zhǔn)體現(xiàn)天然環(huán)境下水庫水體表面的自然蒸發(fā)量。為更精準(zhǔn)地表征水面蒸發(fā)量數(shù)據(jù)，將采用器測法觀測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定換算。根據(jù)歷史觀測材料，當(dāng)蒸發(fā)觀測器的面積在20 m2以上時，其所得的蒸發(fā)量數(shù)據(jù)近似于水體表面自然的蒸發(fā)量。在此基礎(chǔ)上，將該蒸發(fā)觀測器已有數(shù)據(jù)與換算系數(shù)相乘，可以得到水體的自然蒸發(fā)值，具體的運(yùn)算過程如下：

式中：E天然為天然環(huán)境下水庫水體的表面蒸發(fā)量（mm）；K為換算系數(shù)；E儀器為利用蒸發(fā)觀測器觀測得到的水庫水體的表面蒸發(fā)量（mm）。

3 岳城水庫水面蒸發(fā)量計算

岳城水庫水文站水面蒸發(fā)量的觀測儀器有E 601和20 cm口徑蒸發(fā)觀測器2種，在近20 a（2000—2019年）的時間里，在非冰期即每年的3—11月，利用E601蒸發(fā)觀測器進(jìn)行水面蒸發(fā)量的觀測；在冰期即12—2月，采用口徑20 cm的蒸發(fā)觀測器進(jìn)行水面蒸發(fā)量的觀測。之后，根據(jù)式（1）進(jìn)行運(yùn)算，可以得到準(zhǔn)確的天然環(huán)境下水庫水體表層的蒸發(fā)量數(shù)據(jù)。

依據(jù)河北省水文勘測研究中心的研究成果，E601和20 cm口徑蒸發(fā)觀測器與20 m2水面蒸發(fā)池的換算系數(shù)詳見表1。

表1 換算系數(shù)

根據(jù)表1，利用以上2種觀測器觀測到的岳城水庫的水體表面蒸發(fā)量，以月份為計算單位，進(jìn)行運(yùn)算，公式如下：

式中：Ei，水庫為第i個月水庫的水體表面蒸發(fā)量（萬m3）；K為換算系數(shù)；Ai，水面面積為第i個月水庫的水體表面面積（km2）；Ei，水面蒸發(fā)為第i個月利用觀測器觀測到的水庫水體表面蒸發(fā)量（mm）。

利用式（2）對岳城水庫的歷年數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得到每年每個月的水面蒸發(fā)量數(shù)據(jù)，詳見表2。

表2 岳城水庫2001—2019年逐月水面蒸發(fā)量計算成果 萬m3

分析表2數(shù)據(jù)可知，岳城水庫的水面蒸發(fā)量具有一定變化規(guī)律，在5、6月比較大，在12、1、2月較小。

4 岳城水庫水面蒸發(fā)量及其變化特征

4.1 單位面積水面蒸發(fā)量計算

根據(jù)岳城水庫的歷年水文數(shù)據(jù)，依據(jù)表2的計算結(jié)果，得出岳城水庫近20 a的平均水面蒸發(fā)量約為1 878萬m3，單位面積水面蒸發(fā)量約為75.66萬m3/km2，詳見表3。

表3 岳城水庫單位面積蒸發(fā)量計算成果

4.2 月平均水面年內(nèi)蒸發(fā)量變化特征

根據(jù)上述計算結(jié)果，結(jié)合歷年岳城水庫的水文資料，對年平均每月蒸發(fā)量進(jìn)行計算，結(jié)果如圖1所示。

圖1 岳城水庫水面蒸發(fā)量平均值年內(nèi)變化

5、6月，岳城水庫的水體表面蒸發(fā)量平均值較大，分別為230.39萬、236.62萬m3；雖然水庫坐落區(qū)域氣溫不是年平均最高，但整體氣候較為干燥且風(fēng)速較大，所以水庫的水體蒸發(fā)量較大。1、2、12月，岳城水庫的水體表面蒸發(fā)量平均值較小，分別為70.73萬、73.70萬、73.68萬m3；這是因為，此時水庫處于冰期，水體表層結(jié)冰，阻礙了水面水體的蒸發(fā)，是全年水面蒸發(fā)量最小的季節(jié)。年內(nèi)月平均水面蒸發(fā)量極值比為3.35，極值差為165.89萬m3。

5 結(jié)論

由于水體蒸發(fā)觀測儀器的條件限制，所以其觀測到的水面蒸發(fā)值與實際值存在一定的偏差。為此，本文提出利用換算系數(shù)，將觀測到的水體表面蒸發(fā)量進(jìn)行換算，使之近似于實際水體表面蒸發(fā)量。通過查閱岳城水庫的歷年水文資料，結(jié)合觀測儀器的觀測結(jié)果，對該水庫水面蒸發(fā)量的變化規(guī)律進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)該水庫的最大月平均蒸發(fā)量出現(xiàn)在6月、最小月平均蒸發(fā)量出現(xiàn)在1月。

水庫蒸發(fā)量是水庫水量重要的消耗量，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，對水資源利用效率提出了更高的要求，近年來，岳城水庫入庫水量持續(xù)減少，如何更加合理利用水庫水量擺在我們水利人的面前，本文計算的水庫蒸發(fā)量的方法是否合理有待于水庫調(diào)度的進(jìn)一步驗證。