衡水湖水面蒸发量变化特征分析

中国常用观测水面蒸发仪器有E601型、20 m^(2)和20 cm口径蒸发皿等,实验资料显示,大水体水面蒸发皿观测数据与天然水体蒸发量相比误差较小,可忽略不计。利用衡水水文实验站20 m^(2)蒸发皿观测数据,同步计算出衡水湖水面蒸发量,分析其变化特征,得出衡水湖多年平均水面蒸发量为3 187万m^(3),极值差572.1万m^(3),极值比1.20,变差系数0.06。水面蒸发量是水量平衡计算的重要组成部分,利用大水体蒸发皿观测数据计算分析水面蒸发量,对水平衡计算及水资源规划等工作具有重要意义。

三峡水库水面蒸发年内滞后效应分析

水面蒸发在季节变化上相比净辐射等气象要素的相位延迟反映了水体储热对水面蒸发的影响,量化这一对气象要素波动的滞后响应对理解和估算深水水库(湖泊)蒸发非常重要。三峡水库等河道型深水水库的水位和面积具有显著周期性变动,使得其水面蒸发的响应模式更为复杂,而目前对其认识非常薄弱。本文利用2013年8月—2020年7月三峡水库巴东站水面蒸发场和陆面蒸发场的蒸发和气象观测数据,分析了水面蒸发的季节变化及其年内滞后效应。结果表明:水面蒸发场蒸发量在年内的8和12月呈现双峰变化,与只有8月单峰值的陆面蒸发场蒸发量显著不同。水面蒸发场蒸发量相对净辐射、平均气温和水面温度分别存在4、3和2个月的滞后,而陆面蒸发场蒸发量相对滞后时间均在1个月以内;水面与陆面蒸发场相比,水温、蒸发量和水面与大气饱和差之间的滞后时间分别为1、3和4个月,而平均气温和净辐射之间不存在滞后。本文揭示出三峡水库巴东段水面蒸发年内滞后效应主要受到水库水温引起的水面与大气饱和差在季节上滞后的影响,需通过深入分析水温的时空变化来明确整个三峡水库的水面蒸发特征。

三峡库区水陆水面蒸发量差异特性及其原因探讨

三峡水库是中国最大的人工水资源调蓄中心,其库区蒸发深刻影响着地表生态水文过程,研究三峡库区漂浮水面蒸发和陆上水面蒸发变化差异及其原因,对于理解区域水文循环和气候变化具有重要意义。基于三峡库区巴东水面漂浮站和相邻陆面站的多年蒸发观测资料,分析库区水陆水面蒸发的季节差异;结合ERA5辐射资料,分析水陆水面蒸发能量平衡的各组分季节变化特征,探究水陆水面蒸发差异的主控因子。结果表明:(1)水陆水面蒸发存在显著的季节变化差异,其中陆面站水面蒸发峰值通常出现在8月,而漂浮站水面蒸发峰值通常出现在12月;(2)能量平衡分析表明,三峡库区水体在夏半年蓄热,在冬半年则释放热量显著增加表层水体可利用能量,进而增加潜热效能,导致漂浮站蒸发峰值出现的时间较陆面站平均滞后约4个月;(3)主控因素分析表明,水陆水面蒸发及热力性质差异受多种微气象因素非线性综合影响,其中在水体蓄热阶段(3—9月),主控因素为气温和饱和水汽压,在水体放热阶段(10月至翌年2月),主控因素为水温和水气温差。

滇中“三湖”流域水面蒸发计算研究

为科学精准地计算滇中地区水面蒸发量,基于“三湖”径流区附近玉溪气象站2014-2021年逐月气象观测资料,用对比分析、相关分析等方法分析了FAO PPP-17Penman公式在该地区水面蒸发计算中的使用效果和误差来源。在此基础上,针对计算误差产生的原因和周期性变化规律,引入Morton经验公式等方法,将Penman公式中的水面反射率、太阳辐射参数作了随季节而变化的动态化改进。同时基于热量平衡原理,用误差反推法推导出了一个新的水面热通量估算模型,并在FAO PPP-17Penman公式中增加水面热通量项以修正水面热量收支平衡。结果表明:(1)FAO PPP-17 Penman公式计算的研究区水面蒸发量普遍偏大,平均相对误差为+15.2%,且误差具有冬季小而夏季大的季节性特征和类似正弦曲线的周期变化规律。计算误差主要源于公式中太阳短波辐射参数取值不当以及忽略了水面热通量的影响,导致热量收支不平衡。(2)对公式进行动态化参数改进并增加水面热通量后,计算精度明显提高,相对误差在±5%、±10%和±20%内的准确率比修正前分别提高了40.6%、42.7%和32.3%。异地使用效果也表明,改进后的FAO PPP-17 Penman公式在滇中“三湖”径流区内仍具有较高的拟合准确率,±10%误差范围内的拟合准确率在75%以上。(3)本研究推导出的水面热通量非线性估算模型,能够合理模拟水体储热量对季节变化和水面辐射强弱的非线性响应,在滇中“三湖”地区的蒸发计算中取得较满意的结果。

基于VMD-LSTM模型的三峡水库水面蒸发量预测研究

为减少水面蒸发非线性、复杂性和不稳定性等特征带来的预测误差,基于“分解-预测-重构”的策略,提出VMD-LSTM水面蒸发预测模型。该模型耦合长短期记忆神经网络(LSTM)与变分模态分解法(VMD),利用变分模态分解将水面蒸发及其主要影响因素分解为相同数量的子模态分量以降低数据的非平稳性,将对应子模态分量作为长短期记忆神经网络的输入,构建VMD-LSTM深度神经网络混合模型,并应用于三峡水库巴东站的月水面蒸发量预测。结果表明:VMD-LSTM模型较其他模型具有预测精度更高、峰谷值拟合更优的特点,与单一LSTM模型相比,率定期均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)分别下降了54%和48%,而纳什效率系数(NSE)提升了11%。随着预见期的增加,模型的预测精度会逐渐降低但预测效果保持良好,当预见期从1个月增至7个月时,率定期NSE由0.97降至0.84。研究成果可为三峡水库水资源合理利用与科学管理提供理论支撑。

1980-2020年疏勒河流域水面蒸发量变化趋势及预测

[目的]揭示疏勒河流域水面蒸发量的变化特征及未来演变趋势,以期更深入了解流域内水资源的动态变化,为该地区规划和管理水资源的利用提供决策支撑。[方法]基于1980—2020年昌马堡、双塔堡水库、党城湾、党河水库4个水文站逐月、逐年水面蒸发资料,采用线性倾向率、滑动t检验、R/S分析法、BP神经网络等分析方法对流域近40年水面蒸发变化特征进行了研究,并预测了未来水面蒸发量及其变化趋势。[结果](1)1980—2020年疏勒河流域各站点水面蒸发量年际变化整体均呈减少趋势,各站倾向率排序为:双塔堡水库站(-187.10 mm/10 a)>党河水库站(-178.20 mm/10 a)>昌马堡站(-33.00 mm/10 a)>党城湾站(-30.00 mm/10 a),其中双塔堡水库和党河水库站减少趋势十分显著。(2)昌马堡、双塔堡水库和党河水库站四季水面蒸发量均表现为减少趋势,党城湾站春季呈不显著增加趋势,其他季节呈下降趋势。(3)昌马堡、党城湾、双塔堡水库和党河水库4站突变年份分别为2004年、2015年、2007年和2007年。(4)流域水面蒸发量不均匀系数和集中度整体表现为减少趋势。(5)预测2021—2026年水面蒸发量将继续呈下降变化趋势。[结论]整体上,疏勒河流域全年和四季水面蒸发量呈减少变化趋势,且未来也表现为下降演变趋势。

阜新地区水面蒸发变化特征及气象成因分析

结合阜新地区东白城子、韩家杖子、彰武水文站1965—2021年实测蒸发皿数据,对阜新地区水面蒸发变化特征进行探讨,并结合区域气象站点气象要素观测数据,对其和水面蒸发量的相关性进行分析。结果表明:近56 a各水文站水面蒸发均呈现递增变化,彰武水文站递增趋势通过90%显著性检验水平,东白城子和韩家杖子站水面蒸发递增趋势相对较弱。各站点均在夏季蒸发递增幅度最大。气温是阜新地区各水文站年蒸发量变化的主要气象因子,其次为日照时数,各站点水面蒸发和气温、日照时数的偏相关系数均高于0.4。

叶尔羌河流域近50年水面蒸发变化特征分析

结合叶尔羌河流域主要控制水文站近50a水面蒸发观测数据,对流域不同时间尺度的水面蒸发变化特征进行分析。结果表明:叶尔羌河流域年和季节水面蒸发均总体呈现递增变化,但递增趋势性均未通过90%的显著性检验,年和季节尺度递减率分别为10.8mm/10a和7.5mm/10a。风速是叶尔羌河流域年尺度水面蒸发变化的主因,其次为气温。

浑河流域近40年水面蒸发变化特征及气象成因分析

为探讨气候变化下浑河流域游水面蒸发变化特征,文章结合浑河流域沈阳站和东陵站近40年蒸发皿观测数据系列,对其年和季节水面蒸发变化特征进行趋势检验,并对其变化的气象成因进行探讨。结果表明:浑河中游水面蒸发递增趋势较为显著,均可通过90%的显著性检验。沈阳站和东陵站年尺度水面蒸发线性倾向率分别在26.5、20.5mm/10a;夏季蒸发递增趋势最为明显,其次为秋季,冬季水面蒸发总体呈现递减变化。风速变化是各站点水面蒸发变化的主因,其次为气温。

自动水面蒸发仪在王家厂水文站应用分析

自动水面蒸发仪是提升水文监测和水资源管理效率的关键技术之一,本文详细分析了自动水面蒸发仪在王家厂水文站的应用背景、装置结构和工作流程,并通过比较自动测量与传统人工方法,展现了其在数据精确度、连续性和便捷性方面的优势。此外,通过对误差进行分析与评估,证实了自动水面蒸发仪在水文观测中的高可靠性和精确性,凸显了其在水资源监测自动化能力方面的应用潜力。

岱海水面蒸发与气象要素关系分析

该文以岱海为研究对象,以乌兰察布市凉城县岱海镇三苏木水文站为依托,以水面蒸发物理成因为基础,根据蒸发实测资料,建立了20 cm口径蒸发器与E601型蒸发器与气温、相对湿度、水汽压、降水量、风速、地温、日照等气象要素的相关性分析,通过SPSS双侧相关性检验以及散点图趋势线分析,20 cm口径蒸发器监测蒸发量时更灵敏,与气象要素相关性更好,对于气象要素的变化反应更敏感;气象要素对蒸发量的影响中,对蒸发量影响最大的是最高地面温度,其次是日照时数、平均相对湿度和最高气温,最高地面温度、最高气温越高、日照时数越长、风速越高,蒸发量越大;平均相对湿度越大,环境中水汽含量越高,蒸发量越小。

太子河流域近40年水面蒸发变化特征及气象成因分析

为探讨气候变化下太子河流域水面蒸发变化特征,本文结合太子河流域本溪站和业主沟水文站近40年蒸发皿观测数据系列,对其年和季节水面蒸发变化特征进行趋势检验,并对其变化的气象成因进行探讨,研究成果对于分析气候变化对流域内水循环影响具有参考价值。

全自动数字化水面蒸发站在明光水文站的应用分析

水面蒸发量为水文要素之一。近年来自动化设备逐步应用到水文测站中,为研究自动数字化水面蒸发设备在实际应用中效果如何,本文就明光水文站HY.FFZ-3全自动数字化水面蒸发站监测数据与传统E601B型水面蒸发器观测数据展开对比分析,分析数据为2021年4月至2022年5月两套设备测得的水面蒸发量,通过数据分析,总结出HY.FFZ-3全自动数字化水面蒸发站单日蒸发量数据可靠性尚有不足,月总量及年总量可靠性较高,对于蒸发量的月统计、年统计具有较强的参考价值。

近水面温湿度变化特征及水面蒸发量计算差异性分析

水面蒸发是水循环的主要途径之一,气象要素是影响水面蒸发的重要因素。为分析温度和湿度与水面蒸发量的关系,通过野外试验对水面上25 cm和35 cm处气温和相对湿度进行监测。同时,利用修正的Penman-Monteith方程计算了水面蒸发量,并与气象站数据计算结果进行比对。结果表明:近水面不同高度处相对湿度与气象站监测结果差异显著,差值均值在12%左右;近水面处气温和气象站监测气温的差异与距离水面高度有关,水面上25 cm和35 cm处气温和气象站气温的差值分别为(1.5±1.0)℃和(1.8±2.0)℃。水面蒸发量计算结果表明:气象站气象数据计算的水面蒸发量最大,而利用水面上25 cm和35 cm处气温和相对湿度计算的水面蒸发量近似。本研究为利用气象站数据计算水面蒸发量及结果修正提供了数据支撑。

基于主成分分析的温室内水面蒸发量估算模型构建及验证

【目的】估算温室无风环境下的水面蒸发量(Ep)。【方法】基于温室内2020年与2022年3—7月的实测水面蒸发量(Ep)与气象数据,采用主成分分析法对Ep的影响因素进行分析,利用提取出的主成分与Ep构建多元回归模型,并对估算结果进行验证。【结果】试验期间Ep随试验时间的延长呈上升趋势,2020年3月与2022年3月的Ep日平均值分别为1.84 mm与1.94 mm,6月分别增加至3.77 mm与5.15 mm;辐射、湿度对温室无风环境下水面蒸发量的影响占主要地位,其中光合有效辐射与水面蒸发量的相关性最高,相关系数为0.852(P<0.01),其次为太阳辐射与湿度,相关系数分别为0.811与-0.770(P<0.01)。第一主成分的太阳辐射、光合有效辐射以及湿度对水面蒸发量影响较大,特征值为4.44,其中太阳辐射对水面蒸发量影响最明显,得分系数最高,为0.328;湿度与光合有效辐射次之,得分系数分别为0.311与-0.321。基于主成分分析结果建立了水面蒸发量估算模型,水面蒸发量估算值与实测值显著正相关(P<0.01),方程相关系数R2为0.908,MBE为0.10,RMSE为0.48 mm/d,一致性指数较高(d=0.94)。【结论】在温室无风环境下太阳辐射、光合有效辐射与湿度对水面蒸发量影响较高。

EPS浮球覆盖下静水水面蒸发抑制率与最优直径研究

近年来我国大力推广节水灌溉工程,但尚未完全达到高效节水的要求。在“节水优先”的新时代背景下,水源地(水库)的防蒸发将成为干旱区与半干旱区的节水研究方向之一。目前关于PE浮球蒸发抑制效果的研究已经比较全面,但在偏远山区布置时成本较高。为了寻找一种更经济的防蒸发材料,主要研究EPS浮球对小型水体蒸发的抑制效果,选用10 mm、40 mm、80 mm、120 mm、150 mm共5种不同直径的EPS实心浮球,在新疆吐鲁番地区开展室外蒸发器试验,共使用6个圆柱体蒸发器,统计各蒸发器非冰冻月的蒸发量,计算不同直径的EPS浮球在年内非冰冻月(3-10月)的蒸发抑制率。5种直径中40 mm浮球的蒸发抑制率最高,为76.31%;10 mm浮球蒸发抑制率最低,为59.57%。浮球直径与蒸发抑制率并非呈一次函数关系。通过分析蒸发器中表层水体温度、空间体湿度对蒸发量的影响,发现在EPS浮球覆盖下,静水水面蒸发量对空间体的相对湿度更加敏感。经过12个月的户外试验,选用的EPS浮球在浸泡、暴晒等条件下的耐久性、吸水性以及抗冻、抗侵蚀等性能满足长期使用的要求,且在经济性上较PE浮球更具优势。试验进一步完善了防蒸发浮球直径选择方案,在小型水体、人工池塘和所在地区不易受大风侵袭的小型水库宜采用直径为40 mm左右的EPS实心浮球以减少水体蒸发。

水面蒸发影响因素及蒸发悖论研究综述

蒸发是水文循环的重要组成部分,同时也是地面热平衡与水分平衡的重要组成部分。随着全球气温不断上升,蒸发量的变化却并没有与领域内学者们的研究预期相一致,存在着蒸发悖论现象。在此背景下,系统梳理了水面蒸发的影响因素,概述了蒸发悖论的成因及影响因子,并提出了水面蒸发研究中存在的问题及需要加强研究的重点方向。

朱庄水库水面蒸发量损失量及变化特征分析

根据河北省衡水试验站20m2蒸发池与E601型蒸发器同步观测结果,计算出的两种仪器的折算系数,结合朱庄水库E601型蒸发器和水库观测资料,计算出水库水面蒸发量。采用朱庄水库2000年-2010年蒸发量和水库要素资料,计算出朱庄水库多年平均蒸发量为794.38万m3,单位面积蒸发量85.60万m3/km2。朱庄水库年内最大月平均蒸发量出现在5月份,为106.30万m3;最小月平均蒸发量出现在1月份,为12.96万m3。年内变化极值比为8.20,极值差为93.34万m3。

HDPE浮球覆盖率对消减水面蒸发及水质的影响

为探究物理材料覆盖水面消减水面蒸发和对水体水质的影响,采用直径为10 cm的HDPE黑色浮球作为覆盖材料,5个直径和高度均为1 m的塑胶桶作为蒸发器,对浮球不同覆盖率下的防蒸发效果及水面微气候和水质的变化情况进行研究,采集试验数据并用SPSS软件进行相关性分析。结果表明:抑制蒸发率与浮球覆盖率成二次曲线关系,控盐率与节水率成正比且满足线性关系。浮球覆盖水面虽有稍微增加水温的负面效果,但能改变水面微气候,当覆盖率为73%时,水气间传质系数减小56.3%,近水面湿度增加12.9%。浮球覆盖水面后,减缓了水体矿化度、pH值、电导率、悬浮物含量等指标的增加速率。水面覆盖浮球能达到较好的节水效果,且对水体水质的恶化起到一定延缓作用。

基于小波包分解的GJO-XGBoost水面蒸发量预测

为提高水面蒸发量预测精度,提出一种基于小波包变换(WPT)、金豺优化(GJO)算法和极端梯度提升(XGBoost)算法相融合的水面蒸发量时间序列预测模型,通过云南省龙潭站、董湖站、西洋站1991—2021年逐月水面蒸发量时序数据对模型进行检验.首先介绍GJO原理,在不同维度条件下选取4个标准函数对GJO进行仿真测试,并与粒子群优化(PSO)算法的仿真结果作对比.其次采用小波包变换(WPT)对逐月水面蒸发量时序数据进行分解处理,构建XGBoost算法输入输出向量.最后引入GJO算法对XGBoost超参数进行调优,建立WPT-GJO-XGBoost模型对各子序列分量进行预测和重构,并构建WPT-PSO-XGBoost、WPT-GJO-SVM、WPT-PSO-SVM、WPT-XGBoost作对比分析模型.结果表明:在不同维条件下GJO算法寻优精度优于PSO算法.WPT-GJO-XGBoost模型对龙潭站、董湖站、西洋站水面蒸发量预测的平均绝对百分比误差分别为5.491%、4.943%、5.024%,平均绝对误差分别为4.70、3.37、3.39 mm,预测精度优于WPT-PSO-XGBoost、WPT-GJO-SVM、WPT-PSO-SVM模型,远优于WPT-XGBoost模型.GJO算法能有效调优XGBoost超参数,提高XGBoost预测性能,超参数调优效果优于PSO算法.