永翠河流域降水、蒸發(fā)特性分析

謝世堯，孫 侃，孫雪梅

(1.黑龍江大學(xué)水利電力學(xué)院寒區(qū)地下水研究所，哈爾濱 150080;2.伊春水文局，黑龍江伊春153000;3.黑龍江省水利科學(xué)研究院，哈爾濱 150080)

1 流域概況

永翠河流域位于黑龍江省伊春市帶嶺區(qū)，屬西南岔河左岸支流，流域面積706 km2，河長67 km，河源坐標(biāo) E128°43'12.4″;N47°19'10.3″，河口坐標(biāo)E129°03'46.8″，N47°01'19.3″流域形狀為樹枝形。河床由粗砂、卵石組成。

流域內(nèi)現(xiàn)有雨量站6處，水文站1處(資料系列1960—2011年)。帶嶺水文站為永翠河出口控制站，斷面以上河長61 km，至河口的距離為6.0 km，集水面積為677 km2。水系與水文站網(wǎng)分布圖見圖1。

2 流域降水量、蒸發(fā)量特征分析

在閉合流域內(nèi)，天然情況下的大氣降水是水資源的總補(bǔ)給源，總徑流量和總蒸發(fā)量之和則為總排泄量，在多年平均情況下，閉合流域的降水量等于徑流量與蒸發(fā)量之和，即如果把總徑流量作為衡量水資源數(shù)量的指標(biāo)，那么，水資源的數(shù)量直接與降水量、總蒸發(fā)量的大小有關(guān)，水資源的時(shí)空分布特點(diǎn)，可通過降水蒸發(fā)等水平恒要素的時(shí)空分布來反映[2]。

圖1 水翠河流域水系與水文站網(wǎng)分布圖

2.1 流域降水量頻率計(jì)算

某一特定流域的降水量分析計(jì)算，通常要確定區(qū)域年降水量的特征值，繪制多年平均年降水量及年降水量變差系數(shù)等值線圖，而且還要分析年降水量的地區(qū)分布，年內(nèi)分配和年際變化規(guī)律等[3]。

據(jù)此，便可推求區(qū)域不同頻率的年降水量。為計(jì)算方便，采用矩法計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)初試值然后由圖解適線法來確定統(tǒng)計(jì)參數(shù)，計(jì)算過程由頻率計(jì)算軟件完成，各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)參數(shù)計(jì)算公式為:

經(jīng)計(jì)算，流域(代表站)多年平均降水量為695.7 mm，年最大值為1 036 mm，最小值為382.6 mm，流域不同頻率年降水量計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 永翠河流域年降水量設(shè)計(jì)頻率計(jì)算成果表

2.2 流域年降水量及變差系數(shù)等值線圖繪制

根據(jù)圖1流域站網(wǎng)分布情況并且參考周邊流域長系列高精度雨量站實(shí)測資料，分別計(jì)算各雨量站的歷年平均雨量和Cv值，按流域山地地形特點(diǎn)、水氣來源和周邊大流域相應(yīng)等值線圖情況最終確定本流域年降水和Cv值等值線，見圖2、3。

2.3 流域降水量的年內(nèi)分配與多年變化

1)流域降水量的年內(nèi)變化采用流域各站歷年單月平均雨量占?xì)v年平均年總量的百分?jǐn)?shù)來表示[4]，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

2)流域降水量多年變化情況采用流域各站逐年年降水量平均值來代替流域歷年平均年降水量，流域降水量的年際變化情況見圖4。

圖2 永翠河流域年降水量等值線圖

圖3 永翠河流域年降水量Cv值等值線圖

圖4 永翠河流域歷年平均降水量多年變化曲線圖

3 流域蒸發(fā)量分析

蒸發(fā)是特定區(qū)域水量支出的主要項(xiàng)目之一。蒸發(fā)量分析計(jì)算通常包括水面蒸發(fā)和陸地蒸發(fā)兩個(gè)方面[7]。

3.1 水面蒸發(fā)

水面蒸發(fā)量可由不同型號(hào)蒸發(fā)器的水面蒸發(fā)觀測值統(tǒng)一折算成E601型蒸發(fā)器值進(jìn)行分析計(jì)算。

永翠河流域僅有一處蒸發(fā)觀測站即青林站，該站全年采用20 cm口徑蒸發(fā)皿觀測，并且部分年份在5—9月份采用E601型蒸發(fā)器并行觀測。

因此采用長系列20 cm口徑蒸發(fā)皿觀測資料，利用本站并行觀測的E601型蒸發(fā)器數(shù)據(jù)得到20 cm口徑蒸發(fā)皿在5—9月的折算系數(shù)，其余月份的蒸發(fā)折算系數(shù)參考有關(guān)資料在0.50～0.65之間選取[8]。

經(jīng)計(jì)算，流域多年平均年水面蒸發(fā)量為479.7 mm，年最大值為559 mm，最小值為385 mm，Cv值為0.09，流域水面蒸發(fā)量年際變化過程見圖5。

圖5 永翠河流域歷年水面蒸發(fā)量變化過程線

表2 永翠河流域降水量年內(nèi)分配統(tǒng)計(jì)表

3.2 陸地蒸發(fā)

陸地蒸發(fā)又稱流域蒸發(fā)，它是特定區(qū)域天然情況下的實(shí)際蒸發(fā)量。

陸地蒸發(fā)量等于地表水體蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)和植物蒸發(fā)量的總和。陸地蒸發(fā)量的大小一般受陸地蒸發(fā)能力與降水量的制約，陸地蒸發(fā)量的大小主要取決于降水量。

目前主要采用水量平衡原理，由多年平均年降水量和年徑流量的差值間接求得，即:式中為多年平均年陸地蒸發(fā)量，mm;為多年平均年降水量;為多年平均年徑流量，mm。

經(jīng)計(jì)算，流域多年平均陸地蒸發(fā)量為361.1 mm。一般情況下，區(qū)域陸地蒸發(fā)能力與天然水體的水面蒸發(fā)量比較接近。

永翠河流域多年水面蒸發(fā)量為479.7 mm，明顯大于流域陸地蒸發(fā)量，說明流域蒸發(fā)能力也明顯超過陸地蒸發(fā)量，流域陸地蒸發(fā)等值線分布與降水量等值線相似，詳見圖6。

圖6 永翠河流域年陸地蒸發(fā)量等值線圖

3.3 干旱指數(shù)與旱澇分析

干旱指數(shù)是反映氣候干濕程度的指標(biāo)，通常以年蒸發(fā)能力與年降水量的比值表示。

目前受實(shí)測資料的限制，暫以E601型蒸發(fā)器觀測值近似代替流域蒸發(fā)能力。

由已知的流域水面蒸發(fā)和年降水量數(shù)據(jù)可以得出流域干旱指數(shù)為0.69。流域干旱指數(shù)＜1.0表示該區(qū)域的降水量滿足蒸發(fā)后還有剩余，屬于濕潤氣候，流域下墊面環(huán)境以森林植被為主。

旱澇分析對(duì)深入認(rèn)識(shí)水資源的變化規(guī)律和指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是非常有益的，目前比較簡便實(shí)用的旱澇分析方法是旱澇指數(shù)指標(biāo)法，即標(biāo)準(zhǔn)差法，計(jì)算公式為:

表3 永翠河流域旱澇分析成果表(標(biāo)準(zhǔn)差法)

4 結(jié)語

由以上分析可知，流域降水量年際變化較大，極值比為2.70，降水量年內(nèi)分配差異明顯，6—9月降水量約占全年總降水量的73%。流域蒸發(fā)量年際變化幅度較小，Cv值僅為 0.09，年蒸發(fā)量極值比為1.45。

通過流域干旱指數(shù)和旱澇分析可知，流域?qū)贊駶櫄夂騾^(qū)，旱澇災(zāi)害出現(xiàn)機(jī)率較小，正常年份出現(xiàn)機(jī)率約為70%，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)比較有利。

[1]黑龍江省水文總站.區(qū)域水資源分析計(jì)算方法[M].北京:水利電力出版社，1985:89－90.

[2]黑龍江省水利廳.黑龍江省水文圖集[M].哈爾濱:黑龍江人民出版社，1996:85－86.

[3]水利部水資源管理司.建設(shè)項(xiàng)目水資源論證培訓(xùn)教材[M].北京:中國水利水電出版社，2005:102－104.

[4]中華人民共和國水利部.水利水電建設(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則[M].北京:中國水利水電出版社，2011:110－112.

[5]唐文學(xué).運(yùn)河站多年降水、蒸發(fā)特性分析[J].江蘇水利，2010(08):34，36.

[6]陳文華，甘淑.龍江流域降水、徑流時(shí)序特征分析[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2007(05):485－490.

[7]陳梅.洪澤湖泗洪水文站降水蒸發(fā)規(guī)律解析[J].硅谷，2011(10):171.

[8]黃金廷，王文科，侯光才，等.鄂爾多斯高原近48a降水及蒸發(fā)特征分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2011，25(09):145－148.