3.2 蒸发特征
泾河流域一些测站的蒸发量资料,大都是由20cm口径的小型蒸发器测得的。口径为20cm的小型蒸发器,距地面高度为70cm,由于小型蒸发器口径小,水体少,暴露在空气中,器皿热效应对水体蒸发的影响较大[2],故其所测得的蒸发值一般比实际值偏大较多。E-601B型蒸发器由蒸发桶、水圈、溢流桶和测针等组成,采用玻璃纤维与环氧树脂等材料制作而成,具有不锈蚀、经久耐用、热效应稳定等优点[3],其蒸发量接近于湖泊、水库等中小水体的实际蒸发量[4]。在实际应用中,小型蒸发器的蒸发量资料一般可以转换成E-601B型蒸发器资料,资料的转换涉及到蒸发量的折算系数,如本章文献[4]给出了陕西、宁夏和甘肃三省(自治区)各月的折算系数的建议值,这说明小型蒸发器的蒸发量与E-601B的蒸发器的蒸发量之间是有一定的对应关系的,研究小型蒸发器蒸发量的变化趋势也可以反映出水面蒸发的变化趋势,因此,本节以20cm蒸发器蒸发量资料为基础,分析泾河流域蒸发时空分布与变化规律。
本研究收集到的蒸发量资料(20cm小型蒸发器蒸发量)站点包括平凉、华亭、崇信、泾川、西峰、镇原、环县、华池、庆阳、合水、宁县、正宁、长武、灵台和张家山,各站点资料情况如表3-6所示。泾河流域各站点多年平均年蒸发量如表3-7所示,流域北部的环县站的多年平均年蒸发量最大,为1699.83mm,流域南部的张家山站的多年平均年蒸发量最小,为1128.80mm,均大于年降水量值。
表3-6 泾河流域蒸发量资料情况表
表3-7 泾河流域各站点多年平均年蒸发量
3.2.1 泾河流域蒸发量的空间分布规律
图3-6为泾河流域多年平均年蒸发量空间分布图,从图3-6中可以看出泾河流域年均蒸发量在空间的分布规律是从北向南依次递减,这种空间变化规律与降水量的空间变化规律相反。流域北部的年蒸发量最大,年均蒸发量可以达到1600mm以上,为年降水量的4倍,流域南部蒸发量最小,但仍达1200mm左右,可为年降水量的两倍左右。
图3-6 泾河流域年蒸发量空间分布
3.2.2 泾河流域蒸发量的年际变化特征
图3-7为泾河流域部分测站年蒸发量年际变化过程,主要结果如下:
(1)泾河流域各站年蒸发量丰枯变化特征较显著,年际变化较明显,如张家山站最大年蒸发量为1678.0 mm(1997年),最小为794.2 mm(1993年),极值比达到2.11。
(2)泾河流域各站点年蒸发量丰枯变化较为一致。通过各测站的变差系数Cv(表3-8)进行分析,发现各测站的Cv值均小于0.2且相差不大,大都为0.1左右,说明泾河流域年蒸发量丰枯变化较为一致。
(3)与年降水量的Cv值(表3-5)相比,所有站点年蒸发量的Cv值均小于其年降水量的Cv值,这说明泾河流域蒸发量的年际变化小于降水量的年际变化。
图3-7(一)泾河流域部分测站年蒸发量年际变化过程
图3-7(二)泾河流域部分测站年蒸发量年际变化过程
表3-8 泾河流域年蒸发量的Cv值
3.2.3 泾河流域蒸发量的年内变化特征
图3-8为泾河流域部分测站多年平均月蒸发量变化过程。从图3-8中可以看出,泾河流域月平均蒸发量变化过程较为一致。一年中,5月、6月或7月蒸发量最大(这与降水量的年内变化过程不一样,最大降水量一般发生在7月或8月),最小月为12月或1月。
通过分析各月蒸发量与降水量的比值(称为干旱指数,如图3-9所示),可以发现泾河流域各站点的干旱指数在汛期的7~9月相当接近,并且是一年中最小的;非汛期干旱指数相差很大,最大可达20.08(环县站的12月),这说明泾河流域非汛期蒸发能力远大于降水量。
图3-8 泾河流域部分测站多年平均月蒸发量变化过程
图3-9 泾河流域部分测站干旱指数年内变化过程
3.2.4 泾河流域蒸发量的时间变化趋势
应用曼宁—坎德尔检验方法,可计算出各测站蒸发量的时间变化趋势,如图3-10所示,主要结果如下:
(1)对于年蒸发量,MK统计量大于零的站点有崇信、西峰、华池、庆阳和正宁,其中庆阳站的MK统计量最大,达到3.52,年蒸发量递增趋势极显著,崇信、西峰、华池和正宁站的年蒸发量递增趋势均不显著;除上述5个站点之外,其余站点年蒸发量的MK统计量均小于零,其中长武站的年蒸发量的递减趋势极显著,华亭、环县、宁县和张家山站的年蒸发量为中等显著的递减趋势,合水站的年蒸发量的递减趋势显著。
(2)对于汛期蒸发量,除平凉、华池和庆阳站的曼宁—坎德尔方法统计量大于零外(其中庆阳站的汛期蒸发量的递增趋势中等显著,其余两站汛期蒸发量的递增趋势不显著),其他站点的曼宁—坎德尔方法统计量均小于零,其中环县、合水、宁县、长武和张家山站的汛期蒸发量的递减趋势中等显著,华亭站的汛期蒸发量的递减趋势显著。
(3)对于非汛期蒸发量,崇信、西峰、华池、庆阳、正宁和灵台站的曼宁—坎德尔方法统计量大于零,表明这些站点的非汛期蒸发量有增加的趋势,其中庆阳站非汛期蒸发量的递增趋势极显著;除上述站点之外,其他站点的曼宁—坎德尔方法统计量均小于零,其中华亭和长武站的非汛期蒸发量的递减趋势极显著,宁县和合水站的非汛期蒸发量的递减趋势分别为中等显著和显著。
图3-10 泾河流域各测站年蒸发量、汛期蒸发量和非汛期蒸发量时间变化趋势检验结果