运河水文站多年降水、蒸发特性分析

唐文学

（江苏省水文水资源勘测局徐州分局，江苏徐州，221000）

摘  要：对运河站降水蒸发特征进行分析对于流域水资源研究中具有十分重要的意义，本文以运河站为例对流域降水量的年际变化、年内分配进行了分析。对运河站蒸发量及其相关的干旱系数采用目前通用的分析计算方法进行有针对性的论述，并对各项分析结果进行了总结。

关键词：年降水、蒸发特性、年平均降水量、年平均蒸发量、沂沭泗流域

1 概况

邳州市位于江苏省北部，沂沭泗流域下游，承受鲁南山区和南四湖5万km²的客水，史称“洪水走廊”。跨东经117°35′50″-118°10′40″，北纬34°07′00″-34°40′48″之间,属于暖湿带湿润半湿润季风气候区，四季分明，日照充足，冬干冷，夏温热，平均气温14.4℃，年平均日照2219.7 小时。初霜日为10月31日，终霜日为4月2日，霜期154天，无霜期211 天。境内雨量充沛，年平均降雨量为853.2毫米。年内降雨量大多集中在夏秋两季，其中夏季（6—8月）降雨量占年平均降雨量的60.6%；冬春降水较少，分别占年均降水量的6.4%、16.5%。运河水文站位于邳州市郊中运河大堤左岸，是中运河进出骆马湖水量重要水情控制站，主要测验项目有降水、蒸发、水位、流量、泥沙、水质等。本文通过对该站多年降水量、蒸发量的自然特征和其变化趋势分析，为沂沭泗流域水资源保护利用，水旱灾害防御以及工程规划、建设提供科学依据。

本文选用该站1951～2023年73年的降水资料和1975～2023年49年的蒸发资料进行分析，降水量的观测设备分别为 20cm普通、虹吸式雨量器、 翻斗式遥测雨量计， 蒸发量的观测设备为E_ˉ601型蒸发器。

2 降水量变化分析

2.1 年际变化

运河水文站1951～2023年多年平均降水量为888.0mm，最大年降水量1391.0mm，发生在2021年；最小年降水量为519.7mm，发生在1999年。通过对该站73年的降水量数据统计表明，该站年最大降水量是年最小的2.68倍，是多年平均的1.57倍。

降水量分析一般要通过计算该地多年平均降水量之后再把逐年的降水量值进行正态分布分析,用 （当年降水量-多年平均降水量）/多年平均降水量得出的结果，用这个结果来正态分布对比；把降水年份分为丰水年，偏丰，平水，偏枯，枯水年五个等级。一般情况小于-25%为枯水，小于-10%为偏枯，-10～10%为平水，大于10%为偏丰，大于25%为丰水年。通过分析，运河站25%，年雨量为1110.0mm，超过者为丰水年，计有11年；10%，年雨量为976.8mm，超过者为偏丰年，计有11年，-10%，年雨量为799.2mm，-10～10%为平水年，计21年，小于-10%为偏枯年，计22年，-25%，年雨量为665.9mm，小于-25%为枯水年，计有8年。偏丰，平水，偏枯年份合计53年，占全部统计年份的72.6%，基本与运河站位于暖湿带湿润半湿润季风气候区相吻合。

2.2 季节变化

从运河站多年平均降水量的年内分配（图1）可知，其中7月份降水量最大，降水量为253.6mm，占全年的28.6%。从降水季节分配来看，夏季（6～8月）降水量较大，多年平均总降水量为532.6mm，占全年的60.0%，春季（3～5月）为150.1mm，占全年的16.9%，秋季（9～11月）为147.9mm，占全年的16.6%，冬季（12月至下年2月）为57.3mm，占全年的6.5%，夏季是该站降水最集中的季节，冬季降水又偏少，因此要做好夏季防洪和冬季的抗旱工作，加强汛期水情预测预报、防洪减灾和汛后水资源合理调度利用。

2.3 年际降水特征分析

     运河站降水量年际变化曲线见图2。在分析的73年间年降水量变化线性趋势为递减。由图2中5年滑动平均曲线可知，降水量总体呈“增-减-增-减-增-减-增-平-减-增-减-增”12个阶段的变化过程。其中1952年至1963年，降水量持续增加，之后至1968年表现为减少趋势，1968年至1973年为上升趋势，之后至1979年为减少趋势，1979年至1984年为增加趋势，之后至1988年为减少趋势，1988年至1992年，为增加趋势，之后至1999年小幅波动持平后减少趋势，1999年至2005年为增加趋势，2005年至2012年为波动减少趋势，之后至2019年为波动增加趋势。由图2中年降水量年变化曲线可知，1994年至2007年运河站降水量年际变化较大，一年旱一年涝的情况比较突出。

3 蒸发量变化分析

3.1年际变化

1975～2023年水面蒸发系列中，多年平均水面蒸发量为822.7mm，年水面蒸发量最大值为982.1mm，发生在1997年，最小值为676.7mm，发生在2008年，最大值是最小值的1.45倍，是多年平均的1.19倍。

滑动平均是时间序列分析中常用的一种算术平均法，目的是要滤去某一波动周期的变化，求得在此周期内的平均值。对运河站1975～2023年水面蒸发量取滑动长度5年，计算其滑动平均值，得到其49年蒸发量变化趋势图（图3）。由运河站5年滑动平均水面蒸发量变化曲线可知，1985～1995年蒸发量总体呈下降趋势，1995～2000年蒸发量呈上升趋势，2000～2008年呈下降趋势，2008年以后蒸发量呈上升趋势。

3.2季节变化

运河站蒸发量年内分配很不均匀，夏季气温高，蒸发量大，冬季气温低，蒸发量小。月最小蒸发量一般出现在每年的1、12月份，多年平均为26.9mm和31.4mm。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5～8月，多年平均分别为113.2mm、117.3mm、101.7mm，106.0mm，月最大蒸发量占全年的13%左右，汛期（5～9月）的蒸发量多年平均为526.2mm，约占全年蒸发量多年平均值900.6mm的58.4%。

4 干旱指数特征分析

干旱指数为年蒸发能力与年降水量的比值，反映一个地区的干旱或湿润程度。蒸发能力E_P是指在一定的气象条件下，充分湿润的陆地表面的可能最大蒸发量,E_P=K*E₆₀₁(K为折算系数，我国目前取K=0.9，E₆₀₁为E-601的观测值)。当干旱指数大于1时表示蒸发大于降水，为干旱，值越大，干旱程度就越严重；反之，降水量超过蒸发能力，表明该地区气候偏于湿润，值越小，气候越湿润。运河站多年平均干旱指数为1.0，与邳州市属半湿润地区相吻合。从干旱指数5年滑动平均值的变化曲线（图4）可知，1995～2000年干旱指数呈上升趋势，2000～2007年以后干旱指数呈下降趋势，2007～2012年干旱指数呈上升趋势，2012年以后干旱指数呈下降趋势。干旱指数的变化与城镇建设、城镇绿化等关系较大。

5 结语

通过对运河站多年降水量和蒸发量的分析结果表明：运河站多年平均降水量为888.0mm，多年平均降水量年内分配以夏季（6～8月）为最大，占全年降水量的60.0%。多年水面平均蒸发量为822.7mm，汛期（5～9月）的蒸发量占全年的58.4%。多年平均干旱指数为1.0，气候为半湿润，干旱指数的变化与城镇建设等关系较大。

因此，邳州市必须做好汛期暴雨的预测预报、防洪救灾工作和秋、冬季农作物的防旱工作，加强对水资源利用的合理调度。

参考文献：

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[2]江苏水利.2008.3

[3]林传真、周忠远，水文测验与查勘［M］.南京：河海大学出版社，1987

[4]蒋金珠.水利计算［M］.北京：水利电力出版社，1991

[5]杨诚芳.地表水资源与水文分析［M］.北京：水利电力出版社，1992

作者简介：唐文学（1970--），男，汉族，江苏省邳州人，高级工程师，从事水文水资源监测与评价工作。联系电话：13815388573；邮箱：547069136@qq.com；通讯地址：徐州市云龙区（新城区）中茵广场5号楼江苏省水文水资源勘测局徐州分局