渭河天水測區兩種蒸發儀器觀測資料折算系數分析

秦學謙，呂剛，張俊峰，楊國虎，李小東

（三門峽庫區水文水資源局，河南三門峽472000）

渭河天水測區兩種蒸發儀器觀測資料折算系數分析

秦學謙，呂剛，張俊峰，楊國虎，李小東

（三門峽庫區水文水資源局，河南三門峽472000）

根據天水測區武山水文站和社棠水文站1992～2010年共19年的蒸發量資料，采用圖解相關法和分析統計法分析計算了20 cm口徑蒸發皿對E－601蒸發器的折算系數，并對其進行誤差評定。最后，建議武山站折算系數采用0.696，社棠站折算系數采用0.778。

渭河天水測區；E－601蒸發器；20 cm口徑蒸發皿；折算系數；圖解相關法；分析統計法

0 引言

1988年，我國水利電力部批準發布的《水面蒸發觀測規范》（SD265-88）規定，E－601型蒸發器為水面蒸發觀測的標準儀器，冰期采用E－601型蒸發器困難的，可以采用20 cm口徑蒸發皿觀測［1］。渭河上游天水測區只有武山、社棠兩個蒸發觀測站，兩站在冰期主要采用20 cm口徑蒸發皿觀測，非冰期采用E－601蒸發器觀測。由于一直未對兩種儀器觀測的水面蒸發量的折算系數進行分析，給資料的適用帶來很大不便。筆者根據武山水文站和社棠水文站的蒸發量資料，采用圖解相關法和分析統計法分析兩種蒸發儀器的關系，以期為蒸發量資料的完善提供依據。

1 觀測儀器口徑對折算系數的影響

眾所周知，越接近大水體的蒸發儀器觀測的資料越能代表天然水面蒸發量［2］。但是，絕大多數水文站沒有這樣的觀測儀器。所以，各國都設有專門的大型實驗站來探求不同口徑、不同類型蒸發器的折算系數。國內、外大量觀測數據顯示，水面蒸發量與蒸發器口徑有很大關系。在同一地點、同一時期，各類型蒸發器測得的水面蒸發量不同［3］。

我國水利或氣象部門也做了大量的對比實驗，結果表明，以20m2蒸發池觀測的蒸發量為準的E－601型蒸發器的折算系數最大為0.93～0.98，20 cm口徑蒸發皿折算系數最小為0.51～0.69。

由于E－601型蒸發器觀測的蒸發量與20m2蒸發池觀測的蒸發量非常接近，折算系數趨近于1，所以，我國規定改進后的E－601蒸發器為我國水面蒸發觀測的標準儀器。

2 武山水文站兩種蒸發儀器折算系數分析

小型蒸發器對E－601蒸發器的折算系數（K）定義為E－601蒸發量與小型蒸發器蒸發量之比。由于蒸發量受多種因素的影響，日觀測值變動較大，導致日折算系數的變動范圍也較大，實際意義不大。所以，本文只給出了月平均折算系數。

2.1 武山水文站基本情況

武山水文站位于甘肅省武山縣城關北，于1974年7月1日設站，屬于國家基本站、渭河上游重要控制站。該站1975年開始觀測蒸發量，1978年至今，非冰期一直采用改進后的E－601型蒸發器觀測，冰期采用20 cm口徑蒸發皿觀測；從1991年開始，在最早出現蒸發器封凍的月份和最晚解凍的月份，進行兩種儀器的重疊觀測，但重疊觀測的月份略有變化。1991～2002年，重疊觀測的月份是每年的3月和11月；2003年，重疊觀測的月份是3月和10月；2004年至今，重疊觀測的月份是每年的4月和10月。

2.2 折算系數分析

本次計算采用的資料系列是1992～2010年共19年38組月值，計算方法分別采用圖解相關法和分析統計法。

（1）圖解相關法。以1992～2010年共19年38組的月值建立E－601蒸發器與20 cm口徑蒸發皿蒸發量相關關系，如圖1所示。從圖1可以看出，E－601型蒸發器和20 cm口徑蒸發皿觀測的蒸發量關系點呈帶狀分布，具有較好的相關性。若以線性數學模型建立相關關系，其擬合方程為式（1），相關系數R＝0.974。若關系圖相關線設置成截距為0，則折算系數為0.662，R＝0.968。

E－601型蒸發器蒸發量＝20 cm口徑蒸發皿蒸發量×0.599＋6.925（1）

（2）分析統計法。1992～2010年，武山站E－601型蒸發器與20 cm口徑蒸發皿觀測月值及各月折算系數統計如表1所示。

對表1中的數據進行分析統計，得出武山站E－601型蒸發器與20 cm口徑蒸發皿3、4、10、11月的平均折算系數分別為：0.648、0.648、0.761、0.736，其平均值為0.696。

圖1 武山水文站兩種蒸發儀器的月值相關圖Fig.1 M onthly value of two kinds of evaporating instrument in W ushan hydrologic station

表1 武山站E-601型蒸發器與20 cm口徑蒸發皿蒸發量月值統計表Tab.1 M onthly value of Wushan station E－601 evaporating pan and 20 cm diameter evaporating pan

2.3 誤差評定

對用圖解法計算的武山站兩種儀器觀測的折算系數和用統計分析法計算的各月折算系數與月樣本統計的折算系數均值進行比較和相對誤差統計，結果如表2所示。由表2可以看出，以月樣本統計得出的折算系數均值與各月和圖解法得出的折算系數的誤差均在±10%以內。所以，建議武山站采用折算系數為0.696。

表2 武山站折算系數統計表Tab.2 W ushan station convert coefficient

3 社棠水文站兩種蒸發儀器折算系數分析

3.1 社棠水文站基本情況

社棠水文站于1972年1月1日設立，位于甘肅省天水市麥積區社棠鎮，是渭河水系牛頭河支流的把口站，屬于國家基本站。社棠站從1991年開始觀測蒸發量至今，非冰期一直采用改進后的E－601型蒸發器觀測蒸發量，冰期采用20 cm口徑蒸發皿觀測蒸發量，且每年在最早出現蒸發器封凍的月份和最晚解凍的月份進行兩種儀器的重疊觀測，但重疊觀測的月份稍有變化。1991年、1994～2002年重疊觀測的月份是每年的3月和11月；1992年重疊觀測的月份是3月和10月；1993年重疊觀測的月份是4月和11月；2003年至今，重疊觀測的月份是每年的4月和10月。

3.2 折算系數分析

本次采用的數據系列是1992～2010年共19年38組月值。

（1）圖解相關法。以1992～2010年共19年的38組月值建立E－601蒸發器和20 cm口徑蒸發皿蒸發量相關關系圖，如圖2所示。

從圖2可以看出，E－601型蒸發器和20 cm口徑蒸發皿蒸發量關系點呈帶狀分布，除2004年月值點突出外，其余關系點都具有較好的相關性。若以線性數學模型建立相關關系，其擬合方程為式（2），相關系數R＝0.929。若關系圖相關線設置成截距為0，則折算系數為0.734，R＝0.922。

圖2 社棠水文站兩種蒸發儀器的月值相關圖Fig.2 M onthly value of two k inds of evaporating instrument of Shetang hydrologic station

（2）分析統計法。1992～2010年，社棠站E－601型蒸發器與20 cm口徑蒸發皿觀測月值及各月折算系數統計成果如表3所示。

對表3中的數據進行分析統計，得出社棠站E－601型蒸發器與20 cm口徑蒸發皿3、4、10、11月的平均折算系數分別為：0.860、0.718、0.763、0.763，其平均值為0.778。

表3 社棠站E-601型蒸發器與20 cm蒸發皿蒸發量月值統計表Tab.3 Monthly value of wushan station e-601 evaporating pan and 20 cm diameter evaporating pan

表4 社棠站折算系數統計表Tab.4 Shetang station convert coefficient

3.3 誤差評定

社棠站用圖解法計算的兩種儀器觀測的折算系數和用統計分析法計算的各月折算系數與月樣本統計的折算系數均值進行比較和相對誤差統計，結果如表4所示。由表4可以看出，3月份樣本數據統計的結果誤差最大，為10.5%，其他月份誤差均在±10%以內。所以，建議社棠站采用折算系數為0.778。

4 結語

依據1992～2010年20 cm口徑蒸發皿和E－601型蒸發器觀測數據，以數理統計的方法，分析得出了天水測區兩站的折算系數。天水測區武山站折算系數建議采用0.696，社棠站折算系數建議采用0.778。

［1］SD265－88，水面蒸發觀測規范［S］.

［2］朱曉原，張留柱，姚永熙.水文測驗實用手冊［M］.北京：中國水利水電出版社，2013：428.

［3］張有芷.我國水面蒸發實驗研究概況［J］.人民長江，1999（3）：6－8.

[責任編輯 楊明慶]

TV123

B

10.13681/j.cnki.cn41-1282/tv.2016.03.005

2015-12-15

秦學謙（1982－），男，山西萬榮人，工程師，主要從事水文水資源專業的研究工作。