辽河中下游地区水面蒸发规律分析

陈胜利

（辽宁省水文水资源勘测局盘锦分局，辽宁 盘锦 124010）

辽河中下游地区水面蒸发规律分析

陈胜利

（辽宁省水文水资源勘测局盘锦分局，辽宁 盘锦 124010）

蒸发是指水面的水分从液态转化为气态逸出水面的过程。水面蒸发是发生在自由水面上的蒸发过程，它反映一个地区蒸发能力的大小。水面蒸发是水循环过程中的一个重要环节，文章通过对台安径流试验站水面蒸发规律的研究,分析出影响水面蒸发各种因素，推算出水面蒸发折算系数，分析水面蒸发的主要规律等。

水面蒸发；蒸发规律；蒸发折算系数；影响因素

1 水面蒸发的过程及观测

1.1 水面蒸发的物理过程

蒸发直接体现热量交换与水量交换过程的联系。水分化汽和水汽扩散的两个过程是：①水分化汽。水体内部水分子处在连续运动状态，其速度各不相同。当水面的一些分子，得到的动能大于其他水分子对它的吸引力，就逸出水面。水温越高，水分子运动越快。由于水汽分子的不规则运动，有一部分水汽分子回到水中，产生凝结。实测的蒸发量指从水面逸出的水分子数量与返回水中的水分子数量之差。②水汽扩散。有三种形式：由于水汽压差而引起的水汽分子从水汽压高处向水汽压低处输送，称分子扩散；由于温差而引起的下层暖湿空气上升和上层冷干空气的下沉，称对流扩散；由于刮风，水分子随风吹离，称紊动扩散。

1.2 水面蒸发量的观测

我国水文系统一般采用 E601 型蒸发器和 20 cm 口径（以下称 20）蒸发皿测定水面蒸发量。根据北方结冰的特点，北方地区水面蒸发器有以下两种：20cm 口径蒸发皿常年观测，E601 型蒸发器结冰时即停止观测（一般为每年的 5 月 1 日至 10 月31日）。一年中 E601 型蒸发器停测的几个月的水面蒸发值，可以用 20cm 口径蒸发皿的数值通过系数折算得出。水面蒸发观测以 8时为日分界，每日8时观测一次，单位以毫米计。

2 影响水面蒸发量的因素

影响水面蒸发的因素很多，一般来说，影响水面蒸发速度的重要因子是水气压差。水汽压差指水面温度的饱和水汽压与水面上空一定高度的实际水汽压之差。它反映着水汽浓度梯度，根据扩散理论的概念，蒸发率与水汽压差成正比变化。水气压差的大小主要是受气象因素的影响如气温、湿度、风速等，这些因素交替影响，不能单纯说哪一个因素的占主要地位，这些因素对蒸发量的影响都很大。

2 .1 温 度

气温是影响流域蒸发的一个重要因素。气温是对大气中温室气体增加最敏感的因子之一，并且通过对蒸发的影响进而可影响到流域性水文循环。根据台安径流实验站 1996 年至 2001 年的平均蒸发资料分析，辽河下游地区气温与水面蒸发之间的关系如表1。

台安径流实验站 20cm、E601 多年蒸发月平均值与温度关系表

从表中可以看出 5，6 月份蒸发较大，而温度最高的 7、8 月份蒸发反而减小，这时因为，5，6 月份风速较大，空气干燥，大气中水气压与该温度下的饱和水气压差值较大，蒸发能力较强，故蒸发较大；到 7，8 月份进入雨季，风力较小，空气湿度较大，大气中水气压与该温度下的饱和水气压差值较小，蒸发能力较弱，故蒸发量反而减少。

2.2 湿 度

表示大气中水气含量多少的物理量叫空气湿度，湿度低表示水气少，湿度高表示水气多。气象上空气湿度可表示为：水气压和饱和水气压差、饱和差、相对湿度、露点温度、比湿等。水气既是包含在大气中气体的一部分，所以，大气压中由水气所产生的部分压强称为水气压。一定温度下大气中的水汽含量有一个极限值，当空气中水气达到这个极限值时，水汽不再增加，这时空气中的水气压称为饱和水气压。当空气达到饱和水气压时，蒸发停止。所以，影响蒸发速度的最重要的气象因子是饱和差，就是一定温度下饱和水气压差与实际水气压之差。饱和差越大蒸发量就越大。反之，饱和差越小蒸发量就越小。台安径流实验站 20cm、E601 多年蒸发月平均值与湿度关系见表 2。

表2 台安径流实验站 20cm、E601 多年蒸发月平均值与湿度关系表

从表中 2 可以看出，5，6，7，8 月份蒸发量的变化与湿度成反比关系，湿度越大蒸发量越小。而 9，10 月份温度下降较快，白天秋高气爽，夜间湿度较大，虽然湿度与 6 月份差别不大，但温度却低于 6 月份，所以，9，10 月份相对 6 月份蒸发能力有所下降。

2.3 风 速

相对于地表面的空气运动,通常指它的水平分量,以风向、风速或风力表示。风向指气流的来向，常按 16方位记录。风速是空气在单位时间内移动的水平距离，以米/秒为单位。形成风的直接原因，是水平气压梯度力。风受大气环流、地形、水域等不同因素的综合影响，表现形式多种多样，如季风、地方性的海陆风、山谷风、焚风等。简单地说，风是空气分子的运动。从风的定义可以看出，风的大小就是空气流动的快慢，空气流动越快所带走的水分子越多，所以风速越快，蒸发量就越大。台安径流实验站 20cm、E601 多年蒸发月平均值与风速关系见表3。

表3 台安径流实验站 20cm、E601 多年蒸发月平均值与风速关系表

从表中可以看出，5，6，7，8，9 月份蒸发量的变化与风速成正比关系，风速越大蒸发量越大。 而10月份温度下降较快，虽然风速与 6月份差别不大，但温度却低于 6 月份很多，所以，10 月份相对6月份蒸发能力下降较多。

3 水面蒸发的折算系数

目前，尚无直接测定天然水体水面蒸发的方法。通常被广泛应用的水面蒸发观测方法是器测法。器测法所测得的蒸发量，要和代表天然水体的蒸发量进行折算，才能得到水库、湖泊等天然水体的蒸发量。从全国各省蒸发系数分析中发现 E601型蒸发器观测的蒸发量接近大水体的蒸发量，所以统计水面蒸发量时，把 20cm 蒸发皿的蒸发量一律折算为 E601 的蒸发量。近似地代表天然水体的水面蒸发量。

位于辽河中下游地区的台安径流实验站是唯一具有蒸发资料的测站，该站 20cm 口径蒸发全年观测，E601 型蒸发 5 至 10 月观测，经多年资料分析，台安站的 20cm 口径蒸发皿和 E601 型蒸发器的水面蒸发折算系数见表4。

4 水面蒸发量变化规律分析

在自然界中水汽压的大小与蒸发的快慢有密切关系，而蒸发的快慢在水分供应一定的条件下，主要受温度控制。白天温度高，蒸发快，进入大气的水汽多，水汽压就大；夜间出现相反的情况。每天有一个最高值出现在午后，一个最低值出现在清晨。在辽河下游地区，水汽压有两个相对最大值，一个出现在早晨 9 至 10 时，另一个出现在 21 至 22 时。在 9 至 10 时以后，对流发展旺盛，地面蒸发的水汽被上传给上层大气，使下层水汽减少；21 至 22 时以后，对流虽然减弱，但温度已降低，蒸发也就减弱了。与这个最大值对应得是两个最小值，一个最小值发生在清晨日出前温度最低的时候，另一个发生在午后对流最强的时候。相对湿度的大小，不但取决于水汽压，还取决于温度。气温升高时，虽然地面蒸发加快，水汽压增大，但这时饱和水汽压随温度升高而增大得更多些，使相对湿度反而减小。同样的道理，在气温降低时，水汽压减小，但是饱和水汽压随温度下降得更多些，使相对湿度反而增大。所以相对湿度在一天中有一个最大值出现在清晨，一个最低值出现在午后。水汽压的年变化和气温的年变化相似。最高值出现在 7至8月，最低值出现在 1至2月。相对湿度因为与水汽压和温度都有关系，年变化情况比较复杂。一般情况下，相对湿度夏季最小，冬季最大。但是在季风气候地区，冬季风来自大陆，水汽特别少，夏季风来自海洋，高温而潮湿，所以相对湿度以冬季最小，而夏季最大。不过湿度的年、日变化，实际上比较复杂。因为除温度以外，风力影响也非常大，各个地方地面干湿不同，蒸发的水分供给有很大差异。根据台安径流实验站 1996年至 2001 年的平均蒸发资料分析，得出辽河下游地区年蒸发量变化，一年中蒸发值最大出现在 4月份，其次是 5，6 月份，蒸发值最小出现在 1 月份，其次是 12，2，11 月内份，这是因为 4 月份空气湿度小，风速大，而温度也相对增高，而 1 月份空气湿度也比较小，但气温较低，而且地面和水面都已经结冰，故蒸发量很小。

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