平顶山市水面蒸发研究

朱文升 周军亭

一、水面蒸发

1.蒸发能力

蒸发是水循环中的重要环节之一，它的大小用蒸发能力来表示。蒸发能力是指充分供水条件下的陆面蒸发量，一般通过水面蒸发量的观测来确定。

2.选用站及资料情况

（1）选站原则及站分布

尽量选取资料质量较好、面上分布均匀、蒸发器型号一致的站点，作为主要站。同一站不同年份使用不同型号蒸发器时，要统一换算为E601型。

本次评价共选用河南省平顶山市蒸发代表站10个，其中气象资料站6个，E601型观测站3个，Ф20cm观测站6个，Ф80cm观测站1个。

（2）蒸发资料系列

不同类型观测器（皿）的观测值统一转换为E601水面蒸发量，采用逐年、逐月换算，然后分析计算1980～2005年系列的均值和其他统计参数。

（3）蒸发观测器使用情况

平顶山市水面蒸发观测仪器主要有三种：E601型蒸发器（简称E601）、80cm口径套盆式蒸发器（简称Ф80）和20cm口径小型蒸发器（简称Ф20）。E601与Ф80多用于非冰期，而Ф20既适用于非冰期，也适用于冰期。20世纪80年代以前，平顶山市水文系统的蒸发观测器以Ф80cm蒸发器为主，80年代以后，逐步采用E601型蒸发器观测，但少数站仍采用Ф80cm蒸发器观测，到90年代后已全部换成E601型蒸发器。气象部门主要应用Ф20cm蒸发器进行观测，系列较长。

由于观测器（皿）的口径不同，观测的水面蒸发量也随之不同。本次评价要求不同口径蒸发器的观测值，统一换算成E601型蒸发器的蒸发量。E601与Ф20的折算系数，影响因素较多，除口径、仪器材料、观测方法及资料精度等因素外，观测场地的代表性，仪器安装形式，地温、气温、气压、风速和太阳辐射等气象因素也非常重要。所以短时期的比测成果，折算系数较难稳定。特别是安装形式，E601埋入地下，Ф20均暴露于空气中，同一条件下的气象因子作用不同，地温、气温对三种仪器的影响差别较大，且气象因子也存在梯度变化，致使Ф20与E601的折算系数产生较大梯度的时空变化。

本次评价，Ф20与E601水面蒸发量综合年折算系数采用0.62，Ф80与E601水面蒸发量综合年折算系数为0.84。

全市蒸发观测站点较少，不能满足绘制全市蒸发量等值线的需要，本次评价未绘制全市蒸发量等值线。

二、水面蒸发分布特性

1.水面蒸发的地区分布

水面蒸发量地区分布的总趋势，与水汽饱和差、相对湿度等气象因素分布相一致，呈现自南往北、自西向东递增的规律，即较干旱的平原水面蒸发量，大于较湿润的丘陵与山区的水面蒸发量。

2.水面蒸发量的年际变化和年内分配

（1）年际变化

水面蒸发量的大小，主要受温度、湿度、风速及太阳辐射等因素影响。为了消除不同型号蒸发器折算系数的影响，选择同一口径蒸发器观测资料进行分析。

选取沙河流域3个具有长系列（资料最长系列为41年）和相同型号Ф20蒸发器的水面蒸发观测资料，对1971～1990年与1991～2011年两个系列进行对比分析。由表1可以看出，1991～2011年水面蒸发量比1971～1990年明显有所减少。

图1为叶县、宝丰、鲁山站的1971～2011年系列按5年滑动平均水面蒸发量过程线比较，可以看出，代表站自20世纪70年代以来水面蒸发量总体上呈现平缓的下降趋势，虽然各站的水面蒸发量波动幅度不同，但减小趋势是一致的。

（2）年内分配

年内水面蒸发量受气象因素年内变化的影响，在不同的纬度、不同地形条件下的水面蒸发年内分配也不一致。一般是山区变化小，平原变化大。

水面蒸发量受湿度和温度变化影响，年内最大水面蒸发量主要发生在5～8月,少数站集中在4～7月。最大连续4个月的水面蒸发量一般占年总量的50%左右，在地区分布上比较稳定。平顶山市1971～2011年多年平均水面蒸发量月分配见图2。

平顶山市多年平均水面蒸发量971.6mm，全市最大月蒸发量出现在6月份，最大月蒸发量与年总量的百分比一般为15%左右。最小月蒸发量多出现在1月，占年蒸发量的4%左右。最大与最小月蒸发量的比值为3.4～4.1。

夏季（6～8月份）蒸发量最大，占年总量的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%。平顶山市水面蒸发季节分配见图3。

三、干旱指数

干旱指数是反映地域气候干燥程度的指标，在气候学上一般以年蒸发能力与年降水量之比表示。年蒸发能力与E601蒸发器测得的水面蒸发量存在着线性关系，所以本次多年平均干旱指数采用多年平均E601年水面蒸发量与多年平均年降水量的比值。当干旱指数小于1.0时，降水量大于蒸发能力，表明该地区气候湿润；反之，当干旱指数大于1.0时，蒸发能力超过降水量，表明该地区偏于干旱。干旱指数愈大，干旱程度愈严重。根据干旱指数的大小，可进行气候的干湿分带，其划分标准见表2。

平顶山市代表站1971～2011年多年平均干旱指数见表3。

干旱指数小于1.0的湿润区主要分布舞钢市区，其余地区的干旱指数在1.0～2.0之间，属于半湿润区分布区。其中干旱指数最大为汝州1.52，最小为舞钢0.87。

四、结语

20世纪70年代以来，平顶山市水面蒸发量总体上呈现平缓的下降趋势，这与近地面平均风速和日照时数均呈显著减少有关，风弱的时候，气流慢，蒸发面的水汽不易被带到大气中；而日照减少时，蒸发面接受的能量少，水分子动能减弱，水汽扩散也就减慢，水面蒸发量就减小。分布上，平原地区大于丘陵与山区的水面蒸发量，夏季蒸发量最大，占全年蒸发量的40%。平顶山市南部比较湿润，北部（汝州、郏县一带）相对干旱。现在西部、南部有大型蓄水工程（孤石滩水库、燕山水库、石漫滩水库等），空气相对湿润，可以在此开发旅游项目和水产养殖等，使之成为可持续的经济增长点；北部由于多年平均降水相对较少，蒸发量较大，容易发生干旱，加之缺少大型水利工程及用水量的增加，应当加强建设引水、节水工程，以满足人们生活及工农业用水的需求