邯鄲地區(qū)空中水資源分布特征及開發(fā)潛力分析

靳曉超　劉熙

摘要 本文通過(guò)統(tǒng)計(jì)邯鄲地區(qū)16個(gè)氣象觀測(cè)站1986—2015 年的逐月自然降水資料和逐日地面水汽壓資料來(lái)分析邯鄲地區(qū)自然降水、空中有效水資源分布特征及空中水資源開發(fā)潛力。結(jié)果表明，從年分布特征來(lái)看，空中有效水資源呈現(xiàn)2000年前為上漲、2000年后開始減少的特征；邯鄲地區(qū)空中有效水資源分布特征與自然降水量分布特征一致，西部山區(qū)多，東部平原南部次之，東部平原東北部最少；邯鄲地區(qū)年平均空中有效水資源為2 075.2 mm，增雨潛力平均為1 581.1 mm，自然降水平均效率僅為23.8%，增雨（雪）潛力巨大；空中水資源開發(fā)潛力呈現(xiàn)為西部大于東部，在6—9月可開發(fā)潛力值約占全年的72%。

關(guān)鍵詞 空中水資源；降水效率；開發(fā)潛力值；分布特征；河北邯鄲

中圖分類號(hào) P481 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）13-0212-03

Abstract Based on monthly natural precipitation data and daily water vapor data of 16 meteorological stations in Handan area during 1986 to 2015，the distribution characteristics of natural precipitation and air effective water resources，and exploitation potential value of water resources were analyzed in this paper. The results showed that the distribution of air effective water resources rose before 2000，and decreased after that.In Handan area，the spatial distribution of air effective water resources consistent with the natural precipitation，which was more in western mountainous area，and followed by south area of eastern plain，and least in the northeast of eastern plain. The annual air average effective water resources was 2 075.2 mm，the average precipitation potential was 1 581.1 mm，natural precipitation average efficiency was 23.8%，which showed great precipitation（snow） potential. Development potential of air water resources showed greater in the west than in the east，the development potential value during June to September accounted for 72% of the year.

Key words air water resources；precipitation efficiency；development potential value；distribution characteristics；Handan Hebei

邯鄲市位于河北省最南部，西依太行山，地勢(shì)西高東低，降水分布不均，干旱頻繁發(fā)生，近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水的供需矛盾日益突出。水資源的合理開發(fā)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，關(guān)于開發(fā)利用空中水資源的研究工作也越來(lái)越受到人們的重視。張怡[1]利用商丘市周邊臺(tái)站的探空資料對(duì)商丘市空中水資源的季節(jié)分布進(jìn)行了分析；楊寶東等[2]利用邢臺(tái)、張家口探空資料分析了河北省水汽分布特征。本文利用邯鄲地區(qū)16個(gè)觀測(cè)站1986—2015年的自然降水資料、地面水汽壓來(lái)分析邯鄲地區(qū)自然降水效率、空中有效水資源及空中水資源開發(fā)潛力值的特征。

1 資料與方法

本文對(duì)邯鄲地區(qū)16個(gè)觀測(cè)站30年（1986—2015年）的氣象資料進(jìn)行計(jì)算分析，資料包括邯鄲地區(qū)地面水汽壓逐日資料、降水的逐月資料和16個(gè)氣象觀測(cè)站的經(jīng)緯度、海拔高度。通過(guò)計(jì)算分析了大氣整層空中有效水資源、降水特征、自然降水效率等，對(duì)空中有效水資源開發(fā)潛力時(shí)空特征做了進(jìn)一步研究，以期為科學(xué)合理開發(fā)邯鄲空中水資源提供理論依據(jù)。

1.1 大氣水汽含量的計(jì)算方法

大氣水汽含量即空中水資源量，它是指在垂直于單位截面積上大氣柱內(nèi)所包含的全部水汽的總量。大氣中的水汽是降水形成的必要條件之一[3]，利用楊景梅等[4-5]研究、建立的反映整層大氣水汽含量與地面水汽壓的關(guān)系模型計(jì)算，公式如下：

W=（a0+a1e）×10；

a0=0.03exp（-1.39H2+2.74H+0.15）（青藏高原以外，Φ≥33°）；

a1=0.17+0.066/[（Φ-33）2+4.41]（青藏高原以外，Φ≥33°）。

式中，W為整層大氣水汽含量（mm），a0、a1為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，e為地面水汽壓（hPa），H為海拔（km），Φ為地理緯度。

1.2 空中有效水資源計(jì)算方法

本文定義當(dāng)日有降水產(chǎn)生且>0.1mm時(shí)的大氣整層水汽含量為空中有效水資源（We）。因?yàn)榍缈沾髿馑麩o(wú)法用以開展增雨（雪）作業(yè)，所以本文僅對(duì)降水日的整層大氣可降水量即空中有效水資源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 邯鄲地區(qū)空中有效水資源分布特征

2.1 空中有效水資源總量分布特征

大氣水汽含量表征空中水資源在某區(qū)域上空的分布狀況，是降水產(chǎn)生的必要條件，大氣水汽含量和降水效率的差異是造成各地不同氣候的原因之一[6]。根據(jù)公式算出邯鄲地區(qū)1986—2015年整層空中有效水資源年變化特征。從圖1可以看出，邯鄲地區(qū)年空中有效水資源總量變化范圍為1 484.5～2 750.2 mm，年均空中有效水資源為2 075.2 mm，年變化趨勢(shì)呈現(xiàn)2000年前為上漲、2000年后開始減少的特征。

從圖2可以看出，空中有效水資源分布呈現(xiàn)為西部山區(qū)多，次之是東部平原南部，東部平原東北部最少。造成空中有效水資源分布不均的主要原因：一是邯鄲降水系統(tǒng)的大氣水汽來(lái)源主要是靠西南暖濕氣流，而西部太行山區(qū)正處于迎風(fēng)坡，造成了山區(qū)空中有效水資源大于東部平原；二是大氣水汽在由西南向東北輸送過(guò)程中，水汽含量漸漸減少，從而造成在邯鄲地區(qū)東北部出現(xiàn)了最小值。

2.2 空中有效水資源月分布特征

從圖3可以看出，1月最小，僅為15.7 mm；隨后月空中有效水資源逐漸增加，7月達(dá)到峰值，為541.4 mm；隨后隨著月份的增加而減小。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)年份1—5月以冷空氣活動(dòng)為主；6—7月隨著副熱帶高壓的北抬，源源不斷的西南暖濕氣流被大量地輸送過(guò)來(lái)，造成空中有效水資源逐漸增大；8月之后，副熱帶高壓開始南撤，水汽輸送隨之明顯減少，冷空氣也開始加強(qiáng)，冷高壓開始控制地面，空中有效水資源隨之減少。

3 邯鄲地區(qū)空中水資源開發(fā)潛力分析

3.1 自然降水量特征

從圖4可以看出，邯鄲各縣降水量為461～529 mm，呈現(xiàn)不均勻分布，降水量為西部與平原南部大，東部平原北部小，年降水量最多的涉縣為529.7 mm，最少的雞澤為465.1 mm，與年空中有效水資源分布特征基本吻合，但也有不一致的地區(qū)。這主要是因?yàn)樽匀唤邓且粋€(gè)復(fù)雜的過(guò)程，自然降水不僅與大氣水汽含量相關(guān)，還主要受不同天氣系統(tǒng)影響，不同的天氣系統(tǒng)會(huì)造成水汽輻合、動(dòng)力條件及云型等方面的差異，加上不同地勢(shì)和大氣中的氣溶膠，都會(huì)對(duì)降水產(chǎn)生影響[7-8]。從圖5可以看出，1—7月自然降水量逐漸增加，之后開始減少，這與空中有效水資源月分布特征相符合。

3.2 降水效率特征

從圖6可以看出，邯鄲地區(qū)年降水效率在17.19%～35.21%之間波動(dòng)，平均效率為24.1%。從圖7可以看出，各縣年均自然降水效率位于17.0%～34.8%之間，降水效率線呈現(xiàn)自西向東波動(dòng)上升，最大為館陶（25.6%），最小為雞澤（22.7%），平均為23.8%。由此可以看出，邯鄲地區(qū)自然降水的效率并不高，說(shuō)明邯鄲地區(qū)空中水資源開發(fā)潛力巨大。我國(guó)北方各省人工增雨率一般為20%左右[9-10]。因此，在合適的天氣條件下，通過(guò)開展人工增雨（雪）作業(yè)增加降水量、提高自然降水效率、開發(fā)空中水資源是完全可行的，也是緩和干旱、補(bǔ)充農(nóng)田用水的一條有效途徑。

3.3 空中水資源開發(fā)潛力值分布特征

一般來(lái)說(shuō)，在發(fā)生降水時(shí)，自然降水效率越低，滯留在大氣中的水汽含量就越多，其空中水資源開發(fā)潛力越大。因此，空中水資源開發(fā)潛力（Wz）可表示為：Wz=We-Wp。式中，Wz為空中水資源開發(fā)潛力值，We為有效水氣量，Wp為自然降水量。

邯鄲地區(qū)各縣（市、區(qū)）全年空中水資源開發(fā)潛力值為1 507.9～1 683.1 mm，平均值1 581.1 mm，約為邯鄲地區(qū)30年平均降水量（502.3 mm）的3倍，西部山區(qū)增雨潛力平均為1 668 mm，東部山區(qū)平均增雨潛力為1 547 mm。由圖8可以看出，西部山區(qū)較東部平原更具有增雨（雪）潛力。

從圖9可以看出，增雨潛力最大值出現(xiàn)在7月，最小值出現(xiàn)在1月或者12月，6—9月的可開發(fā)潛力值約占全年的72%，邯鄲地區(qū)在6—9月開展空中水資源開發(fā)的潛力最大，1月、12月較小。

4 結(jié)論與討論

結(jié)果表明，邯鄲地區(qū)年空中有效水資源量為2 075.2 mm，西部山區(qū)多，東部平原南部次之，東部平原東北部最少?？罩杏行Y源平均為2 075.2 mm，年變化呈現(xiàn)2000年前為上漲、2000年后開始減少。邯鄲各縣降水量為461～529 mm，呈不均勻分布，降水量為西部與平原南部大，東部平原北部小，年降水量與年空中有效水資源分布特征基本吻合。邯鄲地區(qū)年均自然降水效率為17.0%～34.8%，降水效率線呈現(xiàn)自西向東波動(dòng)上升，邯鄲地區(qū)人工開發(fā)空中云水資源具有巨大的潛力，是緩和干旱、增加水庫(kù)蓄水的有效途徑。空中水資源開發(fā)潛力平均值為1 581.1 mm，增雨潛力西部大于東部，每年6—9月可開發(fā)潛力值約占全年的72%，適宜開展人工增雨（雪）作業(yè)。

5 參考文獻(xiàn)

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