衡水市蒸发特性及干旱指数分析

吴景峰

（河北省衡水水文水资源勘测局，河北 衡水053000）

1 概述

衡水市位于河北省东南部，总面积8815km2；东与沧州市和山东省德州市毗邻，西与石家庄市接壤，南与邢台市相连，北界保定市、沧州市。衡水市为冲洪积平原区，地势大体为自西南向东北缓慢倾斜，海拔高度12～30m；属大陆季风气候区，气候四季分明，冷暖干湿差异较大；多年平均降水量509.7mm，多年平均气温12.6℃，无霜期191d，日照时数2616.8h。

2 选用资料及处理

2.1 基本资料

选用1980～2013年34年同步期资料系列的水面蒸发站12处，共408站年资料进行计算、分析。其中实验站1处，其余11处选用气象站资料。蒸发站网平均密度为735km2/站。在选用的12个蒸发站中，除饶阳站和衡水站2001～2013年的4～10月、衡水水文实验站1985年以后采用标准水面蒸发器（E-601型）观测外，其余蒸发站点均采用20cm口径蒸发器（铜）观测。

2.2 水面蒸发量的折算

目前，普遍常用的观测蒸发仪器有E-601型蒸发器、20cm口径蒸发器两种，但所测出的蒸发量有很大差异。由于标准水面蒸发器（E-601型）观测值较接近天然值，因此，水面蒸发量均采用标准水面蒸发器观测值。对采用20cm口径蒸发器观测的蒸发资料，须折算为标准水面蒸发器的观测值后再参与评价计算。确定衡水市区域标准水面蒸发器蒸发量和20cm口径蒸发器蒸发量年平均折算系数为0.70[1]。 即：

式中 K年为年平均折算系数；E标准水面蒸发器为标准水面蒸发器蒸发量 （mm）；E20cm口径蒸发器为20cm口径蒸发器蒸发量（mm）。

表1 水面蒸发折算系数

3 水面蒸发量的变化特征

3.1 地区分布特点

根据12处蒸发站34年资料分析，衡水市多年平均蒸发量1154.8mm。由于衡水市均处平原区，地域差异不明显，因此各地蒸发量相差并不大。最大蒸发量为枣强站，其多年平均蒸发量1219.7mm；而最小蒸发量为衡水站，其多年平均蒸发量1066.7mm；变化幅度13.2%。衡水市1980～2013年平均水面蒸发量分布如图1。

图1 多年平均水面蒸发量等值线

通过图1可以看出，衡水市西北部、西部及阜城、景县西部至故城一带蒸发量不足1160mm，其他地区蒸发量高于1160mm。

3.2 年内变化

衡水市地处大陆性气候区，受季风影响，四季分明，水面蒸发量会随季节变化而变化。冬季的结冰期，由于气温低蒸发量小；夏季会随着气温的上升而蒸发量增大。衡水市1980～2013年多年月平均水面蒸发量如表2。

由表2可以看出，夏季6月份蒸发量最大为186.2mm，占全年蒸发量的16.1%；冬季12月份蒸发量最小为26.7mm，仅占全年蒸发量的2.3%；1，2，11，12月份4个月总的蒸发量仅135.5mm，尚不足4，5，6，7月份各月的蒸发量。

水面蒸发量除了受气温的影响外，还受饱和水汽压差、湿度、日照、风速等气象因素的综合影响。衡水市多年月平均水面蒸发量如图2。

表2 月平均水面蒸发量

图2 多年月平均水面蒸发量

由图2看出，蒸发量最大分别是6，5，7，4月份，蒸发量分别占全年蒸发量的16.1%，14.5%，12.3%，12%。衡水市在初夏之季，风大、干旱少雨，饱和差大，日照充足，尤其在5月底至6月初，气温偏高，多干热风，所以蒸发量大；而到了7，8月份，虽然气温依然很高，但随着降水次数的增多，空气湿度增大，饱和水汽压差减小，从而导致蒸发量减小。

3.3 年际变化

衡水市多年平均蒸发量1154.8mm，蒸发量最大年份为1981年，蒸发量1389.2mm；最小年份为2003年，蒸发量979.6mm；最大年份和最小年份相差409.6mm。

通过对衡水市12处水面蒸发代表站34年资料频率分析计算，可以看出变差系数值都很小，均在0.09～0.16之间变化，说明水面蒸发量的年际变化相对较小，年与年之间相对稳定。衡水市水面蒸发量变化过程线如图3。

环偶极子以其独特的电磁特性与太赫兹波相结合，在太赫兹透明材料、吸波器、滤波器等功能器件上应用广泛。本文所提出的平面型太赫兹环偶极子超材料为环偶极子的后续研究提供了实验基础，为柔性环偶极子超材料的研究提供了一种新的思路。

由图3可以看出，水面蒸发量呈波动式下降趋势。虽然气候变暖，全球气温升高，但并没有使水面蒸发量增加[2]，而近地面平均风速和日照时数下降是造成水面蒸发量呈递减趋势的主要原因[3]。20世纪80年代蒸发量变化较大；进入20世纪90年代后，年际变化幅度减小；21世纪初，年蒸发量基本小于多年平均蒸发量，蒸发量在趋势线上下波动。

图3 历年水面蒸发量变化过程线

4 干旱指数分析

干旱指数是反映各地气候干湿程度及用作气候分区的指标，是年蒸发量与年降水量的比值，即：

式中 r为干旱指数；E0为年蒸发量（mm）；P为年降水量（mm）。

年蒸发量用标准水面蒸发器的观测值代替。由于蒸发量与降水量是代表一个地区水份支收情况的两个方面，因此其比值能反映一个地区的干旱程度[4]。选择和蒸发站站点相同或相近的雨量观测站点12处，计算出各雨量站1980～2013年的多年平均降水量与各蒸发站折算后的多年平均水面蒸发量，进而计算出各站同步期的干旱指数。衡水市选用观测站干旱指数如表3。

表3 观测站干旱指数

从表3可以看出，衡水市干旱指数在2.16～2.55之间，低值区出现在衡水市东部、中部的桃城区，干旱指数小于2.3，高值区出现在西南部的冀州、枣强一带，干旱指数大于2.5。其他地区介于2.3～2.5之间。

干旱指数r<1.0，表明该地区气候偏于湿润，r值越小，气候越湿润；r>1.0，表明该地区气候偏于干旱，r值越大，干旱程度就越严重。一般认为，干旱指数1～3为半湿润地区[5]。衡水市多年平均干旱指数在2.16～2.55之间，因此衡水市属于半湿润地区。

5 结语

蒸发量是地球水热平衡的一个重要组成部分，蒸发资料的质量和精度直接影响了水资源评价成果的可靠性。水面蒸发资料的精度主要取决于水面蒸发器器口的大小。本文采用标准水面蒸发器进行评价计算。通过分析得出：

（1）衡水市蒸发量地域差异不明显，多年平均蒸发量1154.8mm。西北部、西部及阜城、景县西部至故城一带蒸发量不足1160mm，其他地区蒸发量高于1160mm。

（2）水面蒸发量年内分配不均匀。冬季气温低、水面结冰，造成蒸发量小，12月为最小蒸发量月；初夏气温高、多干热风，水面蒸发量大，6月份为全年最大蒸发量月。

（3）水面蒸发量年际变化呈波动式下降趋势。年最大蒸发量1389.2mm，年最小蒸发量979.6mm。最大年份和最小年份相差409.6mm。

（4）衡水市干旱指数2.16～2.55，介于1～3之间，属于半湿润气候区。