水利工程論文-江蘇省蒸發(fā)能力特性分析摘要：蒸發(fā)是水循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，是地表水、地下水的主要影響因素，同時(shí)也是旱、澇災(zāi)害的直接影響因素，本文通過(guò)不同儀器觀測(cè)的實(shí)測(cè)水面蒸發(fā)量資料進(jìn)行定性和定量分析，揭示了江蘇省的近期蒸發(fā)有地區(qū)差異大、年內(nèi)分配不均、明顯的下降趨勢(shì)、濕潤(rùn)區(qū)域增大等特性，為水資源開發(fā)利用、編制水資源公報(bào)、計(jì)劃用水和調(diào)配水源的管理工作提供參考數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：蒸發(fā)特性分析江蘇省江蘇位于中緯度亞洲大陸東岸，屬東亞季風(fēng)區(qū)，又屬亞熱帶和暖溫帶的過(guò)度區(qū)。一般說(shuō)來(lái)，蘇北灌溉總渠以南的廣大地區(qū)屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，以北地區(qū)為南溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。江蘇優(yōu)越的氣候資源為江蘇工農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了有利的條件。但是江蘇處于中緯度地帶、海陸相過(guò)渡帶和氣候過(guò)渡帶，是典型的氣候?yàn)?zāi)害頻發(fā)區(qū)。研究蒸發(fā)不僅可以了解水資源的自然消耗規(guī)律，以進(jìn)一步研究減少無(wú)效蒸發(fā)、增加可利用水資源的途徑和措施，而且可以用它驗(yàn)證降水或徑流資料的可靠和分析成果的合理。蒸發(fā)能力是指充分供水條件下的陸面蒸發(fā)量，水面蒸發(fā)是反映蒸發(fā)能力的一個(gè)指標(biāo)，是最基本的分析項(xiàng)目。根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備條件和各種型號(hào)蒸發(fā)器對(duì)天然水體的代表性，以E601型對(duì)天然水體水面蒸發(fā)的模擬最理想。其它型號(hào)儀器的觀測(cè)資料均要進(jìn)行折算。蒸發(fā)的地區(qū)變化和年際變化相對(duì)較小，據(jù)統(tǒng)計(jì)，水面蒸發(fā)量的Cv值一般小于0.15左右，故通常只需有10年以上的資料即可滿足計(jì)算要求。這次分析主要選用1980-2000年的21年蒸發(fā)資料。1基本資料與計(jì)算時(shí)段蒸發(fā)資料主要集中在水文和氣象部門，水文部門的站點(diǎn)少，參與資料整編的有34個(gè)國(guó)家站，蒸發(fā)器為E601型及80套盆式，氣象部門的站點(diǎn)多、分布廣，全省各市縣均有一蒸發(fā)站，蒸發(fā)器為20套盆式。此次分析全省蒸發(fā)量特性，以水文部門蒸發(fā)資料作為分析的主要依據(jù)，氣象部門觀測(cè)資料作為站點(diǎn)稀疏地區(qū)的補(bǔ)充和分析成果的較驗(yàn)。在水文部門觀測(cè)并參與整編的蒸發(fā)站中，一般資料系列為近40年，絕大多數(shù)蒸發(fā)器為E601型，揚(yáng)州月塘站資料系列19952000年，鹽城洪圩站資料系列19982000年，兩站系列較短暫不取用，鹽城響水口站采用80套盆式蒸發(fā)器觀測(cè)，經(jīng)過(guò)折算成E601蒸發(fā)資料后采用，另徐州漢王和畢樓兩蒸發(fā)站，雖不是國(guó)家站點(diǎn)，但資料可靠性好，系列較長(zhǎng)，因此共選水文部門34個(gè)蒸發(fā)站進(jìn)行分析，其中淮河地區(qū)19個(gè)、長(zhǎng)江地區(qū)9個(gè)、太湖地區(qū)6個(gè)。氣象部門的蒸發(fā)觀測(cè)站，蒸發(fā)器均是20套盆式，通過(guò)代表站與相近水文部門E601觀測(cè)站資料進(jìn)行折算系數(shù)分析，并進(jìn)行合理性分析，地區(qū)綜合，統(tǒng)一確定折算系數(shù)，轉(zhuǎn)算成E601型蒸發(fā)量值后供分析時(shí)參照使用。蒸發(fā)分析的資料系列為19802000年，無(wú)需對(duì)現(xiàn)有資料進(jìn)行資料系列的插補(bǔ)，但對(duì)其進(jìn)行資料的合理性分析、可靠性檢查。2蒸發(fā)的折算系數(shù)分析由于蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)型式的不同，使不同型號(hào)蒸發(fā)器的蒸發(fā)量在數(shù)值上存在一定的差異，我省現(xiàn)有蒸發(fā)監(jiān)測(cè)資料的蒸發(fā)器除E601型外，還有80、20套盆式，為方便分析比較，對(duì)不同型號(hào)蒸發(fā)器的觀測(cè)值需進(jìn)行折算，統(tǒng)一到E601型號(hào)上。2.180的折算系數(shù)使用80套盆式蒸發(fā)器，需轉(zhuǎn)換為E601型，考慮蒸發(fā)器間蒸發(fā)量的折算系數(shù)變化不大，本次分析仍延用我省1976年江蘇省水文手冊(cè)的分析成果。折算系數(shù)為80套盆式蒸發(fā)量與E601型蒸發(fā)器蒸發(fā)量比值。成果見表1。表1E601型與80套盆式蒸發(fā)折算系數(shù)表地區(qū)1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年淮河地區(qū)1.011.091.171.191.291.271.381.281.141.121.050.991.21長(zhǎng)江地區(qū)1.081.181.301.291.381.371.371.261.141.071.050.981.252.220的折算系數(shù)20套盆式蒸發(fā)器在全省氣象部門廣泛使用，且站點(diǎn)多、分布廣，每縣均有觀測(cè)站，收集氣象部門各市縣19802000年歷年逐月蒸發(fā)量資料，考慮到在一定地區(qū)范圍內(nèi)，氣象條件基本是一致的，選擇氣象部門與水文部門相鄰近的蒸發(fā)站，進(jìn)行不同蒸發(fā)器之間的蒸發(fā)量折算系數(shù)的分析。根據(jù)收集資料情況和選擇相近站點(diǎn)原則的選擇16個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)分析，相關(guān)系數(shù)多數(shù)在0.7-0.8左右，計(jì)算表明位置相對(duì)近的站點(diǎn)，相關(guān)性較好。有一個(gè)站相關(guān)性較差，為蘇州氣象站-楓橋水文觀測(cè)站，這次分析將不采用。相關(guān)性好的站點(diǎn)有：宜興氣象觀測(cè)站-宜興水文觀測(cè)站；常州氣象觀測(cè)站-常州水文觀測(cè)站；海安氣象觀測(cè)站-海安水文觀測(cè)站；阜寧氣象觀測(cè)站-阜寧水文觀測(cè)站；相關(guān)系數(shù)基本達(dá)0.78以上，其它站的相關(guān)性稍差，但均在0.6以上。從月相關(guān)系數(shù)來(lái)看，3月份到7月份的相關(guān)性相對(duì)較好，這與氣溫和日照的變化有密切相關(guān)的。年月的折算系數(shù)（E601蒸發(fā)器蒸發(fā)量/20套盤式蒸發(fā)量）在0.55至0.96之間，結(jié)果表明：相關(guān)系數(shù)多數(shù)在0.7-0.8左右，高的達(dá)0.9多，低的0.5，折算系數(shù)基本均在0.55-0.65之間。根據(jù)一定范圍內(nèi)折算系數(shù)的相對(duì)穩(wěn)定性和水資源計(jì)算的便利，水資源三級(jí)區(qū)匯總，根據(jù)站點(diǎn)密度和資料情況，由水資源二級(jí)區(qū)綜合得出折算系數(shù)成果。蒸發(fā)折算系數(shù)的地區(qū)綜合后結(jié)果見表2。表2各分區(qū)折算系數(shù)綜合成果表一級(jí)區(qū)二級(jí)區(qū)年折算系數(shù)長(zhǎng)江湖口以下干流0.625太湖0.619淮河王家壩至中渡0.552中渡以下0.628沂沭泗河0.588因存在折算誤差及地區(qū)綜合誤差，對(duì)于20蒸發(fā)器型號(hào)觀測(cè)的蒸發(fā)量，僅作為水文觀測(cè)站點(diǎn)的補(bǔ)充和較驗(yàn)。如需進(jìn)一步精確掌握兩種型式小型蒸發(fā)器之間的相互關(guān)系，必須進(jìn)行同步對(duì)比觀測(cè)試驗(yàn)。3蒸發(fā)特性分析3.1蒸發(fā)的地區(qū)差異大江蘇省平均水面蒸發(fā)量區(qū)域差異比較明顯。繪制1980-2000年蒸發(fā)等值線圖，從圖上可以看出，等值線范圍在8001000mm之間，分布趨勢(shì)與年雨量相反，由自南向北、西北方向逐漸遞增。全省年水面蒸發(fā)量高值區(qū)在北部徐州豐沛地區(qū)，水面蒸發(fā)量均值超過(guò)950mm，水面蒸發(fā)量均值在全省有二個(gè)低值區(qū)，一是湖西區(qū)、通南沿江區(qū)（揚(yáng)）、斗南區(qū)的的南部一帶，二是盱眙區(qū)、沂南區(qū)及渠北區(qū)均值出現(xiàn)小于850mm的區(qū)域。1980-2000年全省水面蒸發(fā)系列中，年水面蒸發(fā)最大值為968.9mm(1994年)，最小值為783.1mm(1999年)，最大、最小值的比值是1.24?；春印㈤L(zhǎng)江、太湖地區(qū)最大、最小年水面蒸發(fā)量比值分別是1.24,1.36,1.31。就單站而而言，比值較大的有常州的沙河水庫(kù)站1.68、南京的葛塘站2.23、宿遷的宿遷閘站1.65、泰州的黃橋站1.82；比值較小的有鹽城的阜寧站1.31、南通的海安站1.32、淮安的三河閘站1.33。3.2蒸發(fā)的年內(nèi)分配不均受氣候變化影響，蒸發(fā)的年內(nèi)分配很不均勻，夏季氣溫高，蒸發(fā)大；冬天氣溫低，蒸發(fā)量小。月最小蒸發(fā)量一般出現(xiàn)在每年的1月份，月最小蒸發(fā)量?jī)H占全年的3%左右，月最大蒸發(fā)量一般出現(xiàn)在7月份、8月份，也就是正值盛夏時(shí)節(jié)，其最大月蒸發(fā)量占年蒸發(fā)量的13%左右，其次是5月份、6月份，月蒸發(fā)量約占全年的12%左右。全省及各水資源區(qū)各月平均蒸發(fā)量見表3。表3全省各區(qū)域蒸發(fā)量月分配過(guò)程表分區(qū)1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月淮河23.133.259.185.8108.5104.8104.6106.791.371.746.131.2長(zhǎng)江27.334.751.571.7100.691.9111.2111.890.871.548.335.0太湖27.534.347.569.597.889.9116.0117.187.568.047.336.4全省25.033.854.979.0104.498.5108.5110.190.470.946.933.2全省汛期(5-9月)的蒸發(fā)占全年的59.8%，其中淮河、長(zhǎng)江、太湖地區(qū)分別占59.5%、59.8%、60.6%，約占全年的三分之二。各站連續(xù)最大四個(gè)月蒸發(fā)量一般在5-8月份，蒸發(fā)總量達(dá)400多毫米，全省5-8月的蒸發(fā)集中了年蒸發(fā)量的近50%，占全年的49.3%，而且這一百分?jǐn)?shù)在地區(qū)分布上很穩(wěn)定，其中淮河、長(zhǎng)江、太湖地區(qū)分別占49%、49.1%、50.2%。3.3蒸發(fā)量有明顯的下降趨勢(shì)為便于比較分析，選用1980年前后蒸發(fā)器型號(hào)均為E601的蒸發(fā)代表站作趨勢(shì)分析，結(jié)果表明:1980年后多年平均蒸發(fā)量普遍較1980年前有較大幅度減少，基本變幅在50-300mm之間，1980年前蒸發(fā)量平均值為998.6mm，1980年后為856.1mm，平均減少了143mm，平均降幅達(dá)14%。降幅最大的站為連云港的石梁河水庫(kù)站達(dá)296mm,最小的里下河腹部區(qū)的鹽城站也達(dá)32mm。現(xiàn)將這些蒸發(fā)代表站的蒸發(fā)量變化情況列如表4。我省蒸發(fā)量的明顯減少的趨勢(shì)與全國(guó)其它地方是一致的。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，過(guò)去50年里，工業(yè)化污染帶來(lái)的溫室效應(yīng)造成全球氣候變暖，使全球氣溫平均每10年上升0.15攝氏度?？茖W(xué)界普遍認(rèn)為，氣候變暖必然導(dǎo)致大洋水面蒸發(fā)加劇。而統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在過(guò)去50年間，雖全球氣溫逐年上升，水面的實(shí)際蒸發(fā)量卻在逐年遞減。氣候變暖對(duì)蒸發(fā)并無(wú)直接影響，日照使水面升溫才是問題的關(guān)鍵。造成大氣污染的懸浮顆粒和惡劣天氣的濃厚云層能有效阻擋陽(yáng)光對(duì)水面的直接照射，從而可減少水份的蒸發(fā)。表4蒸發(fā)代表站1980年前后蒸發(fā)量變幅表站名水資源四級(jí)區(qū)地級(jí)行政區(qū)年均水面蒸發(fā)量（mm）80后平均80前平均前后比較泗洪安河區(qū)宿遷868.51038-169.50三河閘高寶湖區(qū)淮安823.6973.6-149.98六閘高寶湖區(qū)揚(yáng)州915.6982.2-66.57海安通南沿江區(qū)(通)南通790.6915.6-125.03興化里下河腹部區(qū)泰州905.91018.7-112.82阜寧里下河腹部區(qū)鹽城827.11024.1-197.04鹽城里下河腹部區(qū)鹽城902.4934.1-31.68大豐閘斗北區(qū)鹽城872.9994.1-121.20黃橋通南沿江區(qū)(揚(yáng))泰州796.7870.2-73.45遙望港閘通南沿江區(qū)(通)南通856.5923-66.49沭陽(yáng)沂南區(qū)宿遷825.0999.3-174.27石梁河水庫(kù)日贛區(qū)連云港841.01137.4-296.36運(yùn)河駱馬湖上游區(qū)徐州897.71037.5-139.82宿遷閘沂南區(qū)宿遷946.3997.9-51.64沛城閘豐沛區(qū)徐州888.21027.2-138.96沙河水庫(kù)湖西區(qū)常州817.11001.6-184.51宜興湖西區(qū)無(wú)錫760.2973.7-213.45句容秦淮河區(qū)鎮(zhèn)江820.81018.7-197.86小河新閘湖西區(qū)常州853.11002.2-149.07洞庭西山太湖區(qū)蘇州912.21102-189.84選用系列較長(zhǎng)的長(zhǎng)江流域、淮河流域各一代表站進(jìn)行趨勢(shì)分析，通過(guò)鹽城阜寧站、蘇州東山站繪制的過(guò)程線，可以看出蒸發(fā)量在近40年來(lái)有明顯的下降趨勢(shì)。見蒸發(fā)趨勢(shì)過(guò)程線圖。3.4濕潤(rùn)區(qū)域明顯增大干旱指數(shù)為年蒸發(fā)能力與年降水量的比值，它能反映出一個(gè)地區(qū)的干旱或濕潤(rùn)程度，當(dāng)干旱指數(shù)大于1時(shí)表示蒸發(fā)大于降水，為干旱，表示該地區(qū)的氣候偏于干旱，值越大，干旱程度就越嚴(yán)重；反之，降水量超過(guò)蒸發(fā)能力，比較濕潤(rùn)，表明該地區(qū)氣候偏于濕潤(rùn)，值越小，氣候越濕潤(rùn)。對(duì)我省有同步雨量觀測(cè)資料的蒸發(fā)量站，可直接計(jì)算干旱指數(shù)，同時(shí)可利用19802000年同步系列資料的降雨和蒸發(fā)能力等值線圖查算并繪制干旱指數(shù)等值線圖。通過(guò)干旱指數(shù)等值線圖。我省干旱指數(shù)在0.8-1.4之間，干旱指數(shù)總的趨勢(shì)由南向北遞增，到徐州豐沛地區(qū)達(dá)到最高，達(dá)1.30多。我省干旱指數(shù)的地區(qū)分布情況是，駱馬湖以北地區(qū)超過(guò)1.0，在1.00-1.4