水利工程论文-江苏省蒸发能力特性分析.doc

水利工程论文-江苏省蒸发能力特性分析摘要：蒸发是水循环的重要环节，是地表水、地下水的主要影响因素，同时也是旱、涝灾害的直接影响因素，本文通过不同仪器观测的实测水面蒸发量资料进行定性和定量分析，揭示了江苏省的近期蒸发有地区差异大、年内分配不均、明显的下降趋势、湿润区域增大等特性，为水资源开发利用、编制水资源公报、计划用水和调配水源的管理工作提供参考数据。关键词：蒸发特性分析江苏省江苏位于中纬度亚洲大陆东岸，属东亚季风区，又属亚热带和暖温带的过度区。一般说来，苏北灌溉总渠以南的广大地区属北亚热带湿润季风气候，以北地区为南温带半湿润季风气候。江苏优越的气候资源为江苏工农业的发展提供了有利的条件。但是江苏处于中纬度地带、海陆相过渡带和气候过渡带，是典型的气候灾害频发区。研究蒸发不仅可以了解水资源的自然消耗规律，以进一步研究减少无效蒸发、增加可利用水资源的途径和措施，而且可以用它验证降水或径流资料的可靠和分析成果的合理。蒸发能力是指充分供水条件下的陆面蒸发量，水面蒸发是反映蒸发能力的一个指标，是最基本的分析项目。根据现有的设备条件和各种型号蒸发器对天然水体的代表性，以E601型对天然水体水面蒸发的模拟最理想。其它型号仪器的观测资料均要进行折算。蒸发的地区变化和年际变化相对较小，据统计，水面蒸发量的Cv值一般小于0.15左右，故通常只需有10年以上的资料即可满足计算要求。这次分析主要选用1980-2000年的21年蒸发资料。1基本资料与计算时段蒸发资料主要集中在水文和气象部门，水文部门的站点少，参与资料整编的有34个国家站，蒸发器为E601型及80套盆式，气象部门的站点多、分布广，全省各市县均有一蒸发站，蒸发器为20套盆式。此次分析全省蒸发量特性，以水文部门蒸发资料作为分析的主要依据，气象部门观测资料作为站点稀疏地区的补充和分析成果的较验。在水文部门观测并参与整编的蒸发站中，一般资料系列为近40年，绝大多数蒸发器为E601型，扬州月塘站资料系列19952000年，盐城洪圩站资料系列19982000年，两站系列较短暂不取用，盐城响水口站采用80套盆式蒸发器观测，经过折算成E601蒸发资料后采用，另徐州汉王和毕楼两蒸发站，虽不是国家站点，但资料可靠性好，系列较长，因此共选水文部门34个蒸发站进行分析，其中淮河地区19个、长江地区9个、太湖地区6个。气象部门的蒸发观测站，蒸发器均是20套盆式，通过代表站与相近水文部门E601观测站资料进行折算系数分析，并进行合理性分析，地区综合，统一确定折算系数，转算成E601型蒸发量值后供分析时参照使用。蒸发分析的资料系列为19802000年，无需对现有资料进行资料系列的插补，但对其进行资料的合理性分析、可靠性检查。2蒸发的折算系数分析由于蒸发器结构型式的不同，使不同型号蒸发器的蒸发量在数值上存在一定的差异，我省现有蒸发监测资料的蒸发器除E601型外，还有80、20套盆式，为方便分析比较，对不同型号蒸发器的观测值需进行折算，统一到E601型号上。2.180的折算系数使用80套盆式蒸发器，需转换为E601型，考虑蒸发器间蒸发量的折算系数变化不大，本次分析仍延用我省1976年江苏省水文手册的分析成果。折算系数为80套盆式蒸发量与E601型蒸发器蒸发量比值。成果见表1。表1E601型与80套盆式蒸发折算系数表地区1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年淮河地区1.011.091.171.191.291.271.381.281.141.121.050.991.21长江地区1.081.181.301.291.381.371.371.261.141.071.050.981.252.220的折算系数20套盆式蒸发器在全省气象部门广泛使用，且站点多、分布广，每县均有观测站，收集气象部门各市县19802000年历年逐月蒸发量资料，考虑到在一定地区范围内，气象条件基本是一致的，选择气象部门与水文部门相邻近的蒸发站，进行不同蒸发器之间的蒸发量折算系数的分析。根据收集资料情况和选择相近站点原则的选择16个站点进行相关分析，相关系数多数在0.7-0.8左右，计算表明位置相对近的站点，相关性较好。有一个站相关性较差，为苏州气象站-枫桥水文观测站，这次分析将不采用。相关性好的站点有：宜兴气象观测站-宜兴水文观测站；常州气象观测站-常州水文观测站；海安气象观测站-海安水文观测站；阜宁气象观测站-阜宁水文观测站；相关系数基本达0.78以上，其它站的相关性稍差，但均在0.6以上。从月相关系数来看，3月份到7月份的相关性相对较好，这与气温和日照的变化有密切相关的。年月的折算系数（E601蒸发器蒸发量/20套盘式蒸发量）在0.55至0.96之间，结果表明：相关系数多数在0.7-0.8左右，高的达0.9多，低的0.5，折算系数基本均在0.55-0.65之间。根据一定范围内折算系数的相对稳定性和水资源计算的便利，水资源三级区汇总，根据站点密度和资料情况，由水资源二级区综合得出折算系数成果。蒸发折算系数的地区综合后结果见表2。表2各分区折算系数综合成果表一级区二级区年折算系数长江湖口以下干流0.625太湖0.619淮河王家坝至中渡0.552中渡以下0.628沂沭泗河0.588因存在折算误差及地区综合误差，对于20蒸发器型号观测的蒸发量，仅作为水文观测站点的补充和较验。如需进一步精确掌握两种型式小型蒸发器之间的相互关系，必须进行同步对比观测试验。3蒸发特性分析3.1蒸发的地区差异大江苏省平均水面蒸发量区域差异比较明显。绘制1980-2000年蒸发等值线图，从图上可以看出，等值线范围在8001000mm之间，分布趋势与年雨量相反，由自南向北、西北方向逐渐递增。全省年水面蒸发量高值区在北部徐州丰沛地区，水面蒸发量均值超过950mm，水面蒸发量均值在全省有二个低值区，一是湖西区、通南沿江区（扬）、斗南区的的南部一带，二是盱眙区、沂南区及渠北区均值出现小于850mm的区域。1980-2000年全省水面蒸发系列中，年水面蒸发最大值为968.9mm(1994年)，最小值为783.1mm(1999年)，最大、最小值的比值是1.24。淮河、长江、太湖地区最大、最小年水面蒸发量比值分别是1.24,1.36,1.31。就单站而而言，比值较大的有常州的沙河水库站1.68、南京的葛塘站2.23、宿迁的宿迁闸站1.65、泰州的黄桥站1.82；比值较小的有盐城的阜宁站1.31、南通的海安站1.32、淮安的三河闸站1.33。3.2蒸发的年内分配不均受气候变化影响，蒸发的年内分配很不均匀，夏季气温高，蒸发大；冬天气温低，蒸发量小。月最小蒸发量一般出现在每年的1月份，月最小蒸发量仅占全年的3%左右，月最大蒸发量一般出现在7月份、8月份，也就是正值盛夏时节，其最大月蒸发量占年蒸发量的13%左右，其次是5月份、6月份，月蒸发量约占全年的12%左右。全省及各水资源区各月平均蒸发量见表3。表3全省各区域蒸发量月分配过程表分区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长江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)的蒸发占全年的59.8%，其中淮河、长江、太湖地区分别占59.5%、59.8%、60.6%，约占全年的三分之二。各站连续最大四个月蒸发量一般在5-8月份，蒸发总量达400多毫米，全省5-8月的蒸发集中了年蒸发量的近50%，占全年的49.3%，而且这一百分数在地区分布上很稳定，其中淮河、长江、太湖地区分别占49%、49.1%、50.2%。3.3蒸发量有明显的下降趋势为便于比较分析，选用1980年前后蒸发器型号均为E601的蒸发代表站作趋势分析，结果表明:1980年后多年平均蒸发量普遍较1980年前有较大幅度减少，基本变幅在50-300mm之间，1980年前蒸发量平均值为998.6mm，1980年后为856.1mm，平均减少了143mm，平均降幅达14%。降幅最大的站为连云港的石梁河水库站达296mm,最小的里下河腹部区的盐城站也达32mm。现将这些蒸发代表站的蒸发量变化情况列如表4。我省蒸发量的明显减少的趋势与全国其它地方是一致的。统计数据表明，过去50年里，工业化污染带来的温室效应造成全球气候变暖，使全球气温平均每10年上升0.15摄氏度。科学界普遍认为，气候变暖必然导致大洋水面蒸发加剧。而统计结果表明，在过去50年间，虽全球气温逐年上升，水面的实际蒸发量却在逐年递减。气候变暖对蒸发并无直接影响，日照使水面升温才是问题的关键。造成大气污染的悬浮颗粒和恶劣天气的浓厚云层能有效阻挡阳光对水面的直接照射，从而可减少水份的蒸发。表4蒸发代表站1980年前后蒸发量变幅表站名水资源四级区地级行政区年均水面蒸发量（mm）80后平均80前平均前后比较泗洪安河区宿迁868.51038-169.50三河闸高宝湖区淮安823.6973.6-149.98六闸高宝湖区扬州915.6982.2-66.57海安通南沿江区(通)南通790.6915.6-125.03兴化里下河腹部区泰州905.91018.7-112.82阜宁里下河腹部区盐城827.11024.1-197.04盐城里下河腹部区盐城902.4934.1-31.68大丰闸斗北区盐城872.9994.1-121.20黄桥通南沿江区(扬)泰州796.7870.2-73.45遥望港闸通南沿江区(通)南通856.5923-66.49沭阳沂南区宿迁825.0999.3-174.27石梁河水库日赣区连云港841.01137.4-296.36运河骆马湖上游区徐州897.71037.5-139.82宿迁闸沂南区宿迁946.3997.9-51.64沛城闸丰沛区徐州888.21027.2-138.96沙河水库湖西区常州817.11001.6-184.51宜兴湖西区无锡760.2973.7-213.45句容秦淮河区镇江820.81018.7-197.86小河新闸湖西区常州853.11002.2-149.07洞庭西山太湖区苏州912.21102-189.84选用系列较长的长江流域、淮河流域各一代表站进行趋势分析，通过盐城阜宁站、苏州东山站绘制的过程线，可以看出蒸发量在近40年来有明显的下降趋势。见蒸发趋势过程线图。3.4湿润区域明显增大干旱指数为年蒸发能力与年降水量的比值，它能反映出一个地区的干旱或湿润程度，当干旱指数大于1时表示蒸发大于降水，为干旱，表示该地区的气候偏于干旱，值越大，干旱程度就越严重；反之，降水量超过蒸发能力，比较湿润，表明该地区气候偏于湿润，值越小，气候越湿润。对我省有同步雨量观测资料的蒸发量站，可直接计算干旱指数，同时可利用19802000年同步系列资料的降雨和蒸发能力等值线图查算并绘制干旱指数等值线图。通过干旱指数等值线图。我省干旱指数在0.8-1.4之间，干旱指数总的趋势由南向北递增，到徐州丰沛地区达到最高，达1.30多。我省干旱指数的地区分布情况是，骆马湖以北地区超过1.0，在1.00-1.4