E_601B型蒸发器与小型蒸发器测值对比分析_刘红霞
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E-601型蒸发器水面蒸发实验分析
王梅;王建波;那景坤
【期刊名称】《黑龙江大学工程学报》
【年(卷),期】2004(031)003
【摘要】以历年实验资料为依据,将E-601与其它类型蒸发器作比较,表明E-601是代表性较高的蒸发器.并分析了蒸发影响因素的变化特征,分两个时段建立E-601蒸发经验公式.
【总页数】3页(P10-12)
【作者】王梅;王建波;那景坤
【作者单位】黑龙江省二龙山蒸发实验站,宾县,150400;黑龙江省二龙山蒸发实验站,宾县,150400;黑龙江省二龙山蒸发实验站,宾县,150400
【正文语种】中文
【中图分类】P334.1
【相关文献】
1.宁县水文站20cm口径蒸发器与标准E-601型蒸发器蒸发量折算系数分析 [J], 李玑民
2.山西省20cm口径蒸发器皿与E-601型蒸发器折算系数分析 [J], 杨霞
3.小型蒸发器与E-601型蒸发器蒸发量的分析比较 [J], 杜红
4.基于E601B型蒸发器的水面蒸发自记仪比测实验需要注意的若干问题 [J], 谢萌琦;李仪;冯能操;杨鑫
5.E-601型蒸发器与20cm口径蒸发皿的性能实验分析 [J], 王远明;张祎
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内蒙古小型与E601型蒸发皿蒸发量折算系数分析杨晶,董祝雷,孟玉婧(内蒙古气候中心,内蒙古 呼和浩特 010051)摘要 基于内蒙古71个地面气象观测站,1961—2015年逐日小型蒸发量、E-601型蒸发资料,利用对比分析、相关分析、离差分析等方法,分析了折算系数的合理性,给出内蒙古各站5—9月各月的折算系数,并进行了时空分布特征分析。
关键词 内蒙古;蒸发量;折算系数文章编号 1005-8656(2018)05-0033-04doi:10.14174/ki.nmqx.2018.05.009中图分类号 P414.8+2 文献标识码 A引言水分蒸发是水分循环的重要组成部分,蒸发量的研究不仅在水分平衡中占有重要地位,而且对气候变化及水资源利用、农业生产等领域具有重要的参考价值。
内蒙古地区蒸发量远高于降水量,干旱和半干旱面积占全区总面积的80%以上。
深入了解和分析蒸发量对内蒙古地区开展相关研究意义重大。
直接观测是获得蒸发量资料的根本途径。
1985年以前,内蒙古蒸发量的观测大多使用小型蒸发皿,小型蒸发皿是20cm口径的蒸发器,它安装在距地面70cm高度上,这种小型蒸发皿尽管与测量降水的雨量器口同高,但由于水体面积、安装高度、器壁裸露受到额外的辐射能、水温及雨水溅失等原因,所测出的蒸发量与实际水面蒸发量相差很大[1]。
1985年以后,内蒙古各气象台站先后安装了WMO推荐的E-601型蒸发皿(通常所说的大型蒸发皿),这种蒸发皿的构造、安装位置更接近自然,测得的蒸发量与实际水面蒸发量更为接近,但资料年限短。
在进行了至少两年左右的并行观测以后,大部分气象站点在夏半年采用大型蒸发皿观测,冬半年采用小型蒸发皿观测。
因此,两种蒸发资料的对比以及折算系数的计算具有现实意义。
国内已有不少学者对两种蒸发皿之间的折算系数进行了研究,但是在内蒙古的结果多过于粗略[2]。
受蒸发仪器、安装方式、地区、季节等的影响,每个气象站点在不同时间段的折算系数也有所不同。
推荐E601型水面蒸发器的检测方法王积强(水利部水文仪器及岩土工程仪器质检中心,南京 210012)摘 要 作者分别介绍了20m2蒸发池的定位、E601型水面蒸发器的性能(可比性)测定及最新国家标准蒸发器,列举了E601型水面蒸发器的检测方案,并阐述了自己的观点,仅供参考。
关键词 20m2蒸发池;E601型水面蒸发器;可比性;相关性中图分类号 P332 2 文献标识码 B 文章编号 1008-1305(2010)01-0014-02水面蒸发发生在水汽界面上,器壁只能隔断水分交换,隔不断热量交换,蒸发要耗热,凝结要放热,这两种相反的现象同时发生的界面上,蒸发耗的热量来自水面的环境,包括水面上的太阳辐射和大气,水面下的水体,水面四周的器壁和器壁外的土壤,环境中任何一点变化(或破坏)都对蒸发产生影响。
蒸发与降水的性质和概念不同,不可比较,文中引用蒸发量必须限定边界条件,如面积、水深、口缘高度等。
但就水体来讲还有个热容量问题,热量大的升温慢,降温也慢,使升温阶段蒸发偏小,降温阶段蒸发偏大。
蒸发器内水面与四周水面或地面的高程不同,降暴雨时内外溅水不平衡,器内得雨与雨量计不同,四周高时得雨多,四周低时得雨少,都用雨量器计算蒸发,前者偏小(常出 负值 ),后者偏大。
为了取得代表性与可比性好的蒸发资料,蒸发器的组成越简单越好,多一个部件就多一个误差来源,站际间变化大的部件应去掉如水圈和土台。
1972年9月世界气象组织蒸发工作组在日内瓦开会,认为以20m2蒸发池研究潜水湖泊的蒸发,可以得出满意的结果,建议各大气候区和大湖泊带设置20m2蒸发池,以研究区内湖泊蒸发观测。
中国的E601,1973年杭州会议上,因测针观测不方便和内外溅水不平衡,而决定把蒸发桶口缘高出地面由7 5cm抬高到30 0cm,并加宽水圈至20cm,蒸发桶和水圈都放在土台上[1],于1978年在全国推广。
口缘抬高后,升温快,降温也快,1983年口缘抬高20cm后,5~6月蒸发增加33 2%,7~10月蒸发不增加。
民用建筑雨水控制与利用设计规程Design specification for rainwater management and utilization incivil buildingDB**/T******条文说明目次1 总则 (x)3 设计参数 (x)3.1 降雨参数 (x)3.2 水量与水质参数 (x)4 雨水控制与利用系统设置 (x)4.1 一般规定 (x)4.2 雨水控制与利用系统方案 (x)4.3 系统选择 (x)5 雨水收集与排除 (x)5.1屋面雨水收集 (x)5.2硬化地面雨水收集 (x)5.3雨水弃流 (x)5.4雨水排除 (x)6 雨水入渗 (x)6.1一般规定 (x)6.2渗透设施 (x)6.3渗透设施计算 (x)7 雨水储存与回用 (x)7.1一般规定 (x)7.2储存设施 (x)7.3雨水回用供水系统 (x)7.4系统控制 (x)8 水质处理 (x)8.1处理工艺 (x)8.2处理设施 (x)8.3雨水处理站 (x)9 调蓄排放 (x)1总则1.0.1 本规程编制的主要目的是结合浙江的天气气候条件和经济建设发展水平,贯彻国务院关于海绵城市建设的相关文件精神。
随着城市化进程的不断发展,城市地区不透水地面面积逐年增长,造成雨水资源流失、地下水位逐步下降等问题的同时,也造成城市内涝频现。
实施贯彻雨水控制与利用可以在强降雨中不同程度地减轻周边区域积水现象,对减轻洪涝灾害具有重要作用。
同时雨水的资源化利用也是节水的重要措施,雨水的控制和利用与目前浙江省正在实施的“五水共治”政策中的各个环节都是相关和相辅相成的。
本规程的制定,对指导民用建筑雨水控制与利用工程的规划、设计,使其做到经济合理、安全可靠,对规范浙江地区的雨水控制与利用工程建设具有重要意义。
1.0.2 本条规定规程的适用范围。
本规程对本省范围内新建、改建和扩建的民用建筑都适用,内容涵盖了对雨水控制与利用工程规划、设计的相关规定。
第41卷第5期2013年10月气 象 科 技METEOROLOGICAL SCIENCE AND TECHNOLOGYVol.41,No.5Oct.2013E-601B型蒸发器与小型蒸发器测值对比分析刘红霞1,2 王飞2(1成都信息工程学院大气科学学院,成都610200;2新疆塔城地区气象局,塔城834700)摘要 通过塔城国家基准站1985—2001年非冰期(4—10月)E-601B型与小型蒸发器逐月蒸发量对比观测数据及塔城水文站2009—2011年3年冰期(11月至次年3月)冰面蒸发对比观测数据,应用比值法和多元线性回归方法,计算了两种蒸发量之间的折算系数。
结果表明:小型蒸发器蒸发量与E-601B型蒸发器蒸发量存在很好的线性相关关系,相关系数非冰期为0.877,冰期为0.924;折算系数非冰期为0.596,冰期为0.349,为有效利用长序列、单站点小型蒸发器观测资料提供了依据。
关键词 蒸发量 相关分析 折算系数http://www.qxkj.net.cn气象科技新疆气象局青年基金项目(201233)资助作者简介:刘红霞,女,1979年生,在读硕士研究生,主要从事业务管理和科研工作,Email:404474749@qq.com收稿日期:2012年7月15日;定稿日期:2012年12月21日引言蒸发是实现地面和空气水汽交流的重要途径,在水分收支平衡、水文、水利灌溉、农业蒸散等领域具有重要作用[1]。
当前我国气象站和水文站的蒸发观测设备主要有E-601B型蒸发器和20cm口径蒸发皿(以下简称小型蒸发器)。
其中小型蒸发器由于容积小,金属器壁裸露在空气中,其蒸发量与实际蒸发量相差较大,不能代表实际蒸发量。
从1985年开始我国气象台站陆续安装了E-601B型蒸发器,E-601B型蒸发器是WMO推荐使用的蒸发量观测仪器,其构造原理和安装位置更加接近自然,测得的蒸发量与实际蒸发量更为接近[2]。
塔城国家基准站1953年建站,自建站起一直使用小型蒸发器观测蒸发量,在1985—2001年非冰期开展了小型蒸发器和E-601B型蒸发器的对比观测,从2002年开始,冰期(11月至次年3月)蒸发量观测使用小型蒸发器,非冰期(4—10月)蒸发量观测使用E-601B型蒸发器,为使塔城多年冬季小型蒸发器蒸发量资料更具使用价值,资料更加完整,本研究使用了塔城水文站2009—2011年3年冰期(11月至次年3月)蒸发对比观测资料,计算了塔城冰期蒸发折算系数。
1 资料和方法本文使用的资料是塔城国家基准站1985—2001年非冰期蒸发量对比观测资料、相应时段的常规气象资料(包括温度、风速、日照时数、气压等);塔城水文站2009—2011年冰期蒸发量对比观测资料。
全部资料均通过一致性、合理性检验,通过人工方法发现并改正一些有明显错误的数据,如:某日某项蒸发量有缺测,则同时剔除另外一项同日蒸发量;某日小型蒸发器观测值小于大型蒸发器观测值,则对数据进行分析,查看当日天气情况,进行订正处理。
本文主要基于SPSS统计分析软件,运用现代统计分析方法和多元线性回归方法对两种蒸发量进行对比分析,计算出折算系数,并进行检验[3]。
2 非冰期结果分析2.1 两种蒸发器蒸发量相关性分析2.1.1 相关分析相关系数是衡量两个变量线性相关密切程度的量,用公式(1)计算1985—2001年非冰期两种蒸发器各月平均蒸发量及合计蒸发量相关系数,并进行显著性检验。
结果表明,相关系数均在0.870以上,最高为4月,达到0.953,全部通过了α=0.001的显著性检验,相关性显著。
R=∑ni=1(xi-珚x)(yi-珔y)∑ni=1(xi-珚x)槡2∑ni=1(yi-珔y)槡2(1)式中:R为相关系数,xi为小型蒸发器蒸发量资料,yi为E-601B型蒸发量资料。
用小型蒸发器蒸发量和E-601B型蒸发器蒸发量历年4—10月平均蒸发量点绘相关曲线图,如图1所示,两种蒸发器历年4—10月平均蒸发量相关系数为0.877,通过了α=0.001的显著性检验,说明两组数列相关显著,使用较长序列的小型蒸发器观测资料,延长E-601B型蒸发器资料序列具有实际意义。
图1 历年4—10月E-601B型蒸发器与小型蒸发器蒸发量散点图2.1.2 离散系数分析离散系数(Cv)又称变异系数,是反映总体各观测值的差异程度或离散程度的指标,具体计算公式见公式(2),本文计算了两种蒸发量各月的离散系数。
Cv=1珚x1n∑ni=1xi-珚()x槡2(2)分析历年4—10月蒸发量资料,E-601B型蒸发器蒸发量离散系数大于小型蒸发器蒸发量离散系数的月份为4月、6月、7月、9月,说明E-601B型蒸发器蒸发量资料的离散程度较大,其随机误差较大,人为因素影响较大。
其中E-601B型蒸发器蒸发量平均最大变异系数出现在4月,为0.289;小型蒸发器蒸发量平均最大离散系数出现在10月,为0.356。
2.1.3 两种蒸发量非冰期月际、年际变化点绘塔城站两种蒸发器1985—2001年17年各月平均蒸发量曲线图(图2),年内月际间两种蒸发量变化趋势一致,相关性较好,呈正相关,一年中蒸发量最大的季节是夏季,夏季各月(6月、7月、8月)图2 塔城站非冰期各月平均蒸发量曲线小型蒸发器蒸发量均在270mm以上,E-601B型蒸发器蒸发量均在160mm以上。
年内蒸发量变化相似,为单峰型,峰值出现在7月,峰谷在10月。
根据塔城站4—10月蒸发量对比观测资料,绘制塔城站1985—2001年17年非冰期总蒸发量变化曲线,如图3所示,由图3可见两种蒸发量的年际间变化趋势一致,小型蒸发器蒸发量年际间变幅为688.7mm,E-601B型蒸发器蒸发量年际间变幅为417.8mm,小型蒸发器蒸发量的年际变幅比E-601B型蒸发器的大。
由图3同时可见,1997年蒸发量最大,其中小型蒸发器蒸发量为1964.5mm,E-601B型蒸发器蒸发量为1147.5mm,与对应时段的气象要素值对比发现:1997年4—10月,平均气温为17年中最高,为19.0℃;月平均相对湿度为最低,为42%;可见蒸发量在年内月际间和年际间的变化受气象因素的影响,主要与气温、风速、日照时数成正相关,与相对湿度成负相关,为使小型蒸发器蒸发量折算系数更接近实际,在计算折算系数时,应考虑气象要素对蒸发的影响。
图3 塔城站1985—2001年4—10月总蒸发量年际变化曲线2.2 小型蒸发器与E-601B型蒸发器蒸发量折算系数2.2.1 比值法计算折算系数习惯上,折算系数定义为较大水体的蒸发量与较小水体的蒸发量的比值[4],故小型蒸发器对E-358第5期刘红霞等:E-601B型蒸发器与小型蒸发器测值对比分析601B型蒸发器的蒸发折算系数K定义为E-601B型蒸发器蒸发量与小型蒸发器蒸发量的比值:K=E-601B型-蒸发器蒸发量/小型蒸发器蒸发量 (3)本研究运用公式(3)计算了塔城站1985—1999年4—10月各月蒸发量及4—10月总蒸发量的K值、偏大率D、差值。
其中D为小型蒸发与大型蒸发相比偏大的百分率。
计算结果见表1。
表1 1985—1999年塔城站年平均蒸发量4月5月6月7月8月9月10月4—10月合计小型/mm 169.3 232.4 273.2 288.5 270.2 195.1 108.8 1526.2E-601B/mm 90.6 126.4 163.7 179.3 166.5 122.7 66.4 909.6折算系数0.535 0.544 0.599 0.622 0.616 0.629 0.610 0.596差值/mm 78.7 106.0 109.5 109.2 103.7 72.4 42.4 616.6偏大率/%87 84 67 61 62 59 64 68从表1可见,塔城站两种蒸发器蒸发量年内各月分布规律基本一致,最大值均出现在7月,其中小型蒸发器蒸发量为288.5mm,E-601B型蒸发器蒸发量为179.3mm;折算系数介于0.535~0.629之间,9月折算系数(K)最大,为0.629,非冰期4—10月的折算系数为0.596;两种蒸发器测定的蒸发量差别也很大,4—10月多年平均蒸发量合计值,小型蒸发器蒸发量为1526.2mm,E-601B型蒸发器蒸发量为909.6mm,差值为616.6mm,偏大率为68%;此外蒸发量越大,差值也越大,折算系数与偏大率成反比。
2.2.2 多元线性回归模型利用塔城站1985—1999年对比观测期,4—10月各月E-601B型蒸发器蒸发量与各月气温、最高气温、最低气温、饱和水汽压、相对湿度、风速、降水量、日照时数、气温日较差、饱和差等气象要素求相关系数,其中气温、相对湿度、日照时数均通过了0.01的显著性检验,相关系数分别为0.885、-0.942、0.694,说明上述3个气象因子在塔城站对E-601B型蒸发器蒸发量的影响最大,其中气温和日照时数与之均呈正相关,相对湿度与之成负相关,表明气温、日照时数越大,蒸发量越大,相对湿度越小、蒸发量越大。
这与盛琼、申双和等[5-7]的研究结论相一致。
为真实反映气象因素与蒸发量的关系,参照有关文献[8-9]研究方法,将各月E-601B型蒸发器蒸发量Y作为因变量,选取小型蒸发器蒸发量(X1)、气温(X2)、相对湿度(X3)、风速(X4)、日照时数(X5)等5个气象要素作为自变量,进行多元线性回归分析,建立多元线性回归模型,计算结果见表2。
表2 塔城站E-601B型蒸发器蒸发量回归模型月份回归方程R4月Y=0.004 X1+3.296 X2-2.594 X3+15.305 X4-0.111 X5+183.082 0.991***5月Y=0.2 X1+1.246 X2-2.312 X3+15.069 X4-0.15 X5+189.038 0.968***6月Y=-0.033 X1+4.646 X2-3.928 X3+1.94 X4-0.13 X5+319.15 0.964***7月Y=0.145 X1-1.389 X2-2.436 X3-11.363 X4+0.193 X5+259.291 0.942***8月Y=0.049 X1-2.157 X2-3.153 X3-25.099 X4+0.111 X5+371.78 0.960***9月Y=0.065 X1+2.794 X2-1.674 X3+5.826 X4-0.027 X5+140.293 0.964***10月Y=0.444 X1-0.017 X2-0.226 X3+11.47 X4-0.137 X5+36.818 0.969***4—10月Y=0.033 X1+22.689 X2-17.559 X3-20.457 X4-0.323 X5+1555.005 0.950*** 注:***表示方程通过α=0.001的显著性检验。