永翠河流域降水、蒸发特性分析

谢世尧，孙 侃，孙雪梅

(1.黑龙江大学水利电力学院寒区地下水研究所，哈尔滨 150080;2.伊春水文局，黑龙江伊春153000;3.黑龙江省水利科学研究院，哈尔滨 150080)

1 流域概况

永翠河流域位于黑龙江省伊春市带岭区，属西南岔河左岸支流，流域面积706 km2，河长67 km，河源坐标 E128°43'12.4″;N47°19'10.3″，河口坐标E129°03'46.8″，N47°01'19.3″流域形状为树枝形。河床由粗砂、卵石组成。

流域内现有雨量站6处，水文站1处(资料系列1960—2011年)。带岭水文站为永翠河出口控制站，断面以上河长61 km，至河口的距离为6.0 km，集水面积为677 km2。水系与水文站网分布图见图1。

2 流域降水量、蒸发量特征分析

在闭合流域内，天然情况下的大气降水是水资源的总补给源，总径流量和总蒸发量之和则为总排泄量，在多年平均情况下，闭合流域的降水量等于径流量与蒸发量之和，即如果把总径流量作为衡量水资源数量的指标，那么，水资源的数量直接与降水量、总蒸发量的大小有关，水资源的时空分布特点，可通过降水蒸发等水平恒要素的时空分布来反映[2]。

图1 水翠河流域水系与水文站网分布图

2.1 流域降水量频率计算

某一特定流域的降水量分析计算，通常要确定区域年降水量的特征值，绘制多年平均年降水量及年降水量变差系数等值线图，而且还要分析年降水量的地区分布，年内分配和年际变化规律等[3]。

据此，便可推求区域不同频率的年降水量。为计算方便，采用矩法计算统计参数初试值然后由图解适线法来确定统计参数，计算过程由频率计算软件完成，各项统计参数计算公式为:

经计算，流域(代表站)多年平均降水量为695.7 mm，年最大值为1 036 mm，最小值为382.6 mm，流域不同频率年降水量计算结果见表1。

表1 永翠河流域年降水量设计频率计算成果表

2.2 流域年降水量及变差系数等值线图绘制

根据图1流域站网分布情况并且参考周边流域长系列高精度雨量站实测资料，分别计算各雨量站的历年平均雨量和Cv值，按流域山地地形特点、水气来源和周边大流域相应等值线图情况最终确定本流域年降水和Cv值等值线，见图2、3。

2.3 流域降水量的年内分配与多年变化

1)流域降水量的年内变化采用流域各站历年单月平均雨量占历年平均年总量的百分数来表示[4]，统计结果见表2。

2)流域降水量多年变化情况采用流域各站逐年年降水量平均值来代替流域历年平均年降水量，流域降水量的年际变化情况见图4。

图2 永翠河流域年降水量等值线图

图3 永翠河流域年降水量Cv值等值线图

图4 永翠河流域历年平均降水量多年变化曲线图

3 流域蒸发量分析

蒸发是特定区域水量支出的主要项目之一。蒸发量分析计算通常包括水面蒸发和陆地蒸发两个方面[7]。

3.1 水面蒸发

水面蒸发量可由不同型号蒸发器的水面蒸发观测值统一折算成E601型蒸发器值进行分析计算。

永翠河流域仅有一处蒸发观测站即青林站，该站全年采用20 cm口径蒸发皿观测，并且部分年份在5—9月份采用E601型蒸发器并行观测。

因此采用长系列20 cm口径蒸发皿观测资料，利用本站并行观测的E601型蒸发器数据得到20 cm口径蒸发皿在5—9月的折算系数，其余月份的蒸发折算系数参考有关资料在0.50～0.65之间选取[8]。

经计算，流域多年平均年水面蒸发量为479.7 mm，年最大值为559 mm，最小值为385 mm，Cv值为0.09，流域水面蒸发量年际变化过程见图5。

图5 永翠河流域历年水面蒸发量变化过程线

表2 永翠河流域降水量年内分配统计表

3.2 陆地蒸发

陆地蒸发又称流域蒸发，它是特定区域天然情况下的实际蒸发量。

陆地蒸发量等于地表水体蒸发、土壤蒸发和植物蒸发量的总和。陆地蒸发量的大小一般受陆地蒸发能力与降水量的制约，陆地蒸发量的大小主要取决于降水量。

目前主要采用水量平衡原理，由多年平均年降水量和年径流量的差值间接求得，即:式中为多年平均年陆地蒸发量，mm;为多年平均年降水量;为多年平均年径流量，mm。

经计算，流域多年平均陆地蒸发量为361.1 mm。一般情况下，区域陆地蒸发能力与天然水体的水面蒸发量比较接近。

永翠河流域多年水面蒸发量为479.7 mm，明显大于流域陆地蒸发量，说明流域蒸发能力也明显超过陆地蒸发量，流域陆地蒸发等值线分布与降水量等值线相似，详见图6。

图6 永翠河流域年陆地蒸发量等值线图

3.3 干旱指数与旱涝分析

干旱指数是反映气候干湿程度的指标，通常以年蒸发能力与年降水量的比值表示。

目前受实测资料的限制，暂以E601型蒸发器观测值近似代替流域蒸发能力。

由已知的流域水面蒸发和年降水量数据可以得出流域干旱指数为0.69。流域干旱指数＜1.0表示该区域的降水量满足蒸发后还有剩余，属于湿润气候，流域下垫面环境以森林植被为主。

旱涝分析对深入认识水资源的变化规律和指导农业生产是非常有益的，目前比较简便实用的旱涝分析方法是旱涝指数指标法，即标准差法，计算公式为:

表3 永翠河流域旱涝分析成果表(标准差法)

4 结语

由以上分析可知，流域降水量年际变化较大，极值比为2.70，降水量年内分配差异明显，6—9月降水量约占全年总降水量的73%。流域蒸发量年际变化幅度较小，Cv值仅为 0.09，年蒸发量极值比为1.45。

通过流域干旱指数和旱涝分析可知，流域属湿润气候区，旱涝灾害出现机率较小，正常年份出现机率约为70%，对农业生产比较有利。

[1]黑龙江省水文总站.区域水资源分析计算方法[M].北京:水利电力出版社，1985:89－90.

[2]黑龙江省水利厅.黑龙江省水文图集[M].哈尔滨:黑龙江人民出版社，1996:85－86.

[3]水利部水资源管理司.建设项目水资源论证培训教材[M].北京:中国水利水电出版社，2005:102－104.

[4]中华人民共和国水利部.水利水电建设项目水资源论证导则[M].北京:中国水利水电出版社，2011:110－112.

[5]唐文学.运河站多年降水、蒸发特性分析[J].江苏水利，2010(08):34，36.

[6]陈文华，甘淑.龙江流域降水、径流时序特征分析[J].云南大学学报:自然科学版，2007(05):485－490.

[7]陈梅.洪泽湖泗洪水文站降水蒸发规律解析[J].硅谷，2011(10):171.

[8]黄金廷，王文科，侯光才，等.鄂尔多斯高原近48a降水及蒸发特征分析[J].干旱区资源与环境，2011，25(09):145－148.