CQS.FFH-2型E601自动水面蒸发器比测分析

陈 波

（新疆阿克苏水文勘测局，新疆 阿克苏 843000）

1 区域概况

阿拉尔水文站设立于1958年4月，位于阿克苏地区阿拉尔市，东经81°17′59″，北纬40°32′13″，测站高程1 035 m，距塔里木河流域上游三条源流汇合口以下约14 km，为塔里木河上游的水量控制站，担负着塔里木河流域防汛、抗旱的重担。大河重要控制水文站，属国家重要水文站，是向中央、自治区、阿克苏地区重要的报汛水情站。一类精度流量站，二类精度泥沙站，测验项目有水位、流量、单沙、悬移质输沙率、降水、蒸发、气温、水温、冰情目测、天然水化学等项目。

塔里木河流域远离海洋，四周高山环绕，东南部是塔克拉玛干大沙漠，形成了干旱环境中典型的大陆性气候。其特点：四季气候悬殊，温差大、日气温差较大，降水稀少，蒸发强烈，干燥多风，日照时间长、光热资源丰富、生态环境十分脆弱，是一个水资源相对贫乏的地区。在远离海洋和高山环列的综合影响下，全流域降水稀少，降水量地区分布差异大。降水量的地区分布，总的趋势是北部多于南部，西部多于东部。塔里木河流域属暖温带极端大陆性干旱荒漠气候，阿拉尔站极端最高气温40.60°，极端最低气温-24.60。垦区降雨稀少，冬季少雪，多年平均蒸发量1 022 mm，地表蒸发强烈。

2 气温和自动对比和相关分析

气温参考数据：水面蒸发量是反映当地蒸发能力的重要指标。气温是影响蒸发的最主要因子，由于影响蒸发的因素复杂，不同地域的蒸发变化也各有其特点，环境温度变化趋势直接影响其蒸发能力的大小，温度高的时候蒸发量大；温度低的时候蒸发量小。

3 自动与人工蒸发量观测对比分析

观测数据时段自动蒸发系统于2021年7-9月正式开始比测，采用人工观测与自动蒸发系统观测同步进行。2021年7月4 日至2021 年9 月30日共89 d对人工观测蒸发和自动蒸发进行了数据比测，其间无缺测和故障，共取得比测数据89 组，比测方法符合《水面蒸发观测规范》要求。

日蒸发量对比和误差对2021年7- 9月的自动蒸发系统和人工观测所监测的日蒸发量数据进行统计分析。自动蒸发日蒸发量误差在0.00～±1.50 mm 的天数占观测期百分比为100%，日最大误差为1.20 mm。该站自动监测成果是合理的。

逐日蒸发量相关性分析：将人工观测与自动观测的逐日蒸发量资料共89组数据绘制相关关系图见图1。从图1可见，人工观测与自动观测的相关点在图上分布有点分散，呈直线趋势，建立人工蒸发量x 对自动蒸发量y 的回归直线方程y=0.97x+0.24，两者的相关系数R2=0.86，大部分点呈现线性分布，少部分点比较分散。

图1 人工与自观测逐日蒸发量相关分析图

旬蒸发量相关性分析：人工观测与自动观测的各旬蒸发量资料共9 组数据绘制相关关系图见图2。从图2 可知，人工观测与自动观测的相关点在图上分布密集，呈直线趋势，建立人工观测蒸发量x 对自动蒸发量y 的回归直线方程y=0.77x+10.13，两者的相关系数R2=0.96，说明两种观测方式取得的监测数据存在明确的线性关系，斜率接近于1，两组数据的相关性比较强。

图2 人工与自动旬蒸发量相关分析图

对2021 年7-9 月的自动与人工监测的各月蒸发量3 组数据进行统计分析，各月相对误差基本在3%以内，占100%。符合《水面蒸发观测规范》技术要求。月蒸发量相关性分析，将自动蒸发与人工蒸发月总量共3 组比对数据绘制相关图，见图3。从图3 可见，人工观测与自动观测的相关点在图上分布密集，呈直线趋势，建立自动蒸发量y对人工观测蒸发量x的回归直线方程y=0.87x+17.60，两者的相关系数R2=0.99，说明两种观测方式取得的监测数据存在明确的线性关系，斜率接近1，两组数据的相关性比较强。

图3 人工与自动月蒸发量相关分析图

误差分析：水面蒸发是一个受诸多因子影响的复杂物理过程。这个里面分析了以下影响因素：①由于两种蒸发器安装的位置略有不同，受到的环境因素比如：风速、日照、降雨、气温变化等因素等都将得对影响蒸发，而且这些因素对人工观测和自动观测的影响也不一样，所以自动和人工观测存在必然误差。②对人工观测蒸发器进行观测因观测人员的视差和人员不同，读数会出现差异因此导致，因此出现读数误差，自动蒸发器的测量精度为±2 mm。③阿拉尔站安装的自动蒸发器跟围墙比较近，因此早上太阳出来的时候对蒸发器一定的遮挡，因此导致蒸发量偏小。

4 结论与建议

随着自动化水平的提高截至2005 年全国气象部门约有130 多个台站蒸发量观测方式由人工定点读书观测日（每日8时一次次日8 时）的蒸发量，变成了超声波蒸发传感器自动采集并计算出每日到次日8 时的蒸发量。其仪器构造、观测原理、观测方式和计算方法均不同，观测测次不一致观测时间不同步等都会造成数据的差异。文章利用2021年日蒸发观测数据进行对比分析。

自动观测和人工观测进行比较分析。气温是影响蒸发的最主要因子，由于影响蒸发的因素复杂，不同地域的蒸发变化也各有其特点，环境温度变化趋势直接影响其蒸发能力的大小，因此气温对蒸发直接影响提供了参考。根据蒸发提供的89 组观测数据，自动蒸发和人工蒸发的逐日蒸发相关性为0.86、旬蒸发相关性为0.96、月蒸发相关性为0.99，自动观测值与人工观测值相关性较高，相关关系满足要求；逐日平均绝对误差为-0.10、相对误差为-0.01%，能满足相应规范观测技术要求。说明此自动蒸发观测的数据精度是可靠的。所以阿拉尔站自动蒸发观测可以代替人工观测。极大地解放了生产力，提高工作效率。为以后水文站实现巡测奠定了基础。为塔里木河农业生产、绿色生态走廊发展提供更可靠准确的科学数据。