白洋淀湖泊原位蒸发试验研究.pdf

DOI：10.16030/ki.issn.1000-3665.202211030王晓燕，尹德超，王雨山，等.白洋淀湖泊原位蒸发试验研究 J.水文地质工程地质，2023，50(6):204-212.WANG Xiaoyan,YIN Dechao,WANG Yushan,et al.Research on in-situ test of lake evaporation in the Baiyangdian LakeJ.Hydrogeology&Engineering Geology,2023,50(6):204-212.白洋淀湖泊原位蒸发试验研究王晓燕，尹德超，王雨山，吴斌，安永会，徐蓉桢，王茜，刘蕴（中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北 保定071051）摘要：在生态环境脆弱和水资源短缺的雄安新区白洋淀，湖泊水面蒸发是其地表水主要排泄方式之一，研究湖泊蒸发对认识湖泊水循环、生态需水量评价及湖泊生态功能恢复等方面有重要现实意义和科学价值。然而白洋淀湖泊内蒸发实测资料有限，一般采用邻近陆地观测站数据折算或经验模型法估算其蒸发量，计算误差较大，不能准确描述白洋淀湖泊蒸发量。研究在白洋淀湖泊开展原位试验，在湖泊中心位置建立 E601 蒸发站和 20 m2蒸发池观测蒸发量，并建立自动气象站同时监测气象数据，利用 E601 蒸发站和气象站数据使用相关分析和多元线性回归模型方法分析了蒸发与各气象因素之间的相关性，并将 E601 蒸发站观测数据与 20 m2蒸发池观测数据及数值模拟结果进行了对比分析。结果表明，夏季白洋淀湖泊水面蒸发量日变化较剧烈，变化范围在 0.46.6 mm/d，6 月蒸发量最大，78 月随降水增多蒸发量有所下降。夏季湖泊水面蒸发受太阳辐射和湿度 2 种因素影响较大。以 20 m2蒸发池蒸发量作为湖泊水面蒸发量，观测期内 E601 蒸发站观测蒸发量高于湖泊水面实际蒸发量，通过当地蒸发折算系数折算后可更准确估算湖泊蒸发量。试验获得白洋淀湖泊内 20 m2蒸发池与 E601 蒸发站蒸发折算系数约为 0.98，较前人研究略偏大。研究结果可为白洋淀地区水面蒸发量计算提供基础依据。关键词：湖泊蒸发；原位试验；E601 蒸发站；20 m2蒸发池；白洋淀中图分类号：P426.2+2 文献标志码：A 文章编号：1000-3665（2023）06-0204-09Research on in-situ test of lake evaporation in the Baiyangdian LakeWANG Xiaoyan，YIN Dechao，WANG Yushan，WU Bin，AN Yonghui，XU Rongzhen，WANG Xi，LIU Yun（Center for Hydrogeology and Environmental Geology Survey,CGS,Baoding,Hebei071051,China）Abstract：The Baiyangdian Lake is located in Xiongan New Area,which has a fragile ecological environment anda shortage of water resources.Lake evaporation is one of the main discharge of the Baiyangdian Lake,andresearch on lake evaporation is of important practical significance and scientific value for understanding lake watercirculation and evaluating ecological water demand and for recovery of lake ecological function.However,theactual observed data on evaporation in the Baiyangdian Lake is limited,so it is usually estimated by converting thedata of nearby land observation stations or empirical models,which cannot accurately estimate the lakeevaporation because of large calculation error.In this work,in-situ experiments were carried out in theBaiyangdian Lake.This study established an E601 evaporation station and a 20 m2 evaporation pool to observe thelake evaporation at the center of the Baiyangdian Lake,and an automatic weather station was established 收稿日期：2022-11-09；修订日期：2023-01-17投稿网址：基金项目：国家重点研发计划项目（2021 YFC3200500）；中国地质调查局地质调查项目（DD20190300；DD20230077）第一作者：王晓燕（1986-），女，硕士，工程师，主要从事水文地质调查、水文地质参数方面的研究。E-mail： Vol.50 No.6水文地质工程地质第 50 卷 第 6 期Nov.，2023HYDROGEOLOGY&ENGINEERING GEOLOGY2023 年 11 月simultaneously to get meteorological data.The correlation between evaporation by E601 evaporation station andmeteorological factors is analyzed by methods of correlation analysis and multiple linear regression model.Theevaporation of the E601 evaporation station is compared with the data of the 20 m2 evaporation pool and thesimulated evaporation.The results indicate that in the Baiyangdian Lake in summer,the diurnal variation of lakeevaporation is intense,ranging from 0.4 mm/d to 6.6 mm/d,and the maximum evaporation occurs in June,butdecreases with the increasing rainfall from July to August.Evaporation of lake water is more affected by radiationand humidity.The evaporation of 20 m2 evaporation pool is taken as the evaporation of lake water.The observedevaporation of E601 evaporation station is higher than the actual evaporation of Baiyangdian Lake,which can beused to estimate lake evaporation more accurately by local evaporation conversion coefficient.In this experiment,the evaporation conversion coefficient between the 20 m2 evaporation pool and the E601 evaporation station isabout 0.98,which is slightly greater than the previous studies.The results of this study provides a basic basis forthe calculation of water surface evaporation in the Baiyangdian area.Keywords：lake evaporation；in-situ test；E601 evaporation station；20 m2 evaporation pool；BaiyangdianLake 水面蒸发是自然界中水循环和水均衡的重要组成，在湖泊水均衡计算和生态需水量评价中占有重要地位1 4。近年来湖泊生态环境保护与修复日益受到重视，在生态环境脆弱和水资源短缺情况下的湖泊水资源管理和生态需水量评价尤为重要，湖泊蒸发研究对认识湖泊水循环、生态需水量评价及生态功能恢复等方面具有重要意义。水面蒸发受环境综合因素影响，这里的环境包括空气温度、湿度、风速、水气压等要素2,5。大水面蒸发量直接观测难度较大，目前有学者在小型水体上采用水面漂浮蒸发皿来测定蒸发量6。当实测资料匮乏时，另有学者采用多种水面蒸发模型来估算蒸发量7 8。前人研究表明，在湖泊内开展原位试验测得的水面蒸发量与水面实际蒸发量更为接近9 11。1972 年 9 月世界气象组织蒸发工作组在日内瓦会议上做出决定，认为采用 20 m2蒸发池研究浅水湖泊蒸发可以得出满意结果，此后世界各地在大气候区和湖泊带开始安装 20 m2蒸发池来研究湖泊蒸发5,9。在实测资料有限的条件下，通常采用折算系数法计算水面蒸发量，如把改装的 E601K 型蒸发皿放置于湖泊周边没有较多植被覆盖的区域，观测数据与区域上 20 m2蒸发池和 E601K观测站观测数据对比，并通过换算(口径和环境换算）采用逐步逼近法得到湖面蒸发量5。折算系数通常受到多种因素影响，并且伴随季节轮回发生变化，施成熙等9通过试验得出中国各地区不同蒸发器不同月的折算系数，结果表明，折算系数年内变化较大，如华北地区 20 m2蒸发池夏季折算系数明显高于春秋季。白洋淀作为华北平原最大的淡水湖泊，具有缓洪滞沥、调节气候、维持生物多样性等重要作用，对维持区域生态平衡和雄安新区生态安全意义重大12。白洋淀湖泊总面积 366 km2，由大小不同、形状各异的143 个淀泊组成，淀内沟壕纵横，芦苇、荷塘、渔村星罗棋布13。20 世纪 60 年代开始，上游大量水利工程实施，导致白洋淀入淀水量明显减少，生态功能退化14。19831988 年间曾出现连续 5 a 干淀期，通过引黄入冀补淀、引岳济淀及一系列生态补水工程的实施，生态功能退化减缓，生态环境得到一定恢复。2017 年雄安新区成立，白洋淀是建设蓝绿交织空间的重要组成，如何恢复白洋淀生态功能，生态需水量评价是一项重要的任务，而湖泊蒸发量作为主要排泄项是生态需水量评价的关键因素之一。目前白洋淀湖泊内尚无完善的气象蒸发监测体系，蒸发实测资料有限，大多通过邻近陆地蒸发站数据进行折算或经验模型法估算，计算误差较大，不能准确描述湖泊蒸发量。本次在白洋淀湖泊内建立 E601 蒸发站、20 m2蒸发池、气象观测站，通过蒸发原位试验实测湖泊水面蒸发量，并对蒸发量与气象要素的相关性进行分析，获取湖泊蒸发的主要影响因子，为华北平原湖泊水面蒸发研究提供参考依据。通过对淀泊内 E601 蒸发站与 20 m2蒸发池数据进行对比，获取 E601 蒸发站与蒸发池的蒸发折算系数，可为开展白洋淀湖泊水均衡分析和计算生态需水提供基础数据。1 研究区概况白洋淀湖泊位于保定市中东部地区，大部分位于雄安新区安新县境内，是海河流域大清河水系下游的2023 年王晓燕，等：白洋淀湖泊原位蒸发试验研究 205 天然汇水洼地12。白洋淀由 8 条大清河支流汇集而成，包括潴龙河、孝义河、唐河、府河、瀑河、漕河、萍河及白沟引河，入淀河流成扇形分布，分别自南、西、北 3 面汇至淀区。目前大部分河流已干涸，仅有府河和孝义河接纳城市中水后注入白洋淀。雄安新区成立后，通过南水北调、引黄济淀和山区水库放水定期补给白洋淀，人工调水成为白洋淀的主要水源。白洋淀形成于河流的差异堆积作用，湖盆由一系列扇间洼地和河间洼地构成，主要淀泊有藻苲淀、烧车淀、小白洋淀、捞王淀、池鱼淀和泛鱼淀等。在淀内 7 m水位条件下，水深一般为 13 m，部分村庄附近可达10 m。白洋淀地区属于典型的暖温带大陆性半湿润半干旱季风型气候，年平均气温 12.7 C，气温年内变化明显，1 月最低，7 月最高；年平均降水量 481 mm（白洋淀 19802018 年）；年内 80%的降水量集中在 79 月；年平均水面蒸发量 925 mm（白洋淀 19802018 年）。2 材料与方法 2.1 试验方法 2.1.1 试验方案为测得白洋淀湖泊蒸发量，本次研究在白洋淀湖泊内中心位置（安新县圈头乡）建立 E601 蒸发站，并在其邻近 5 m 位置同时布设能代表浅水湖泊水面蒸发量的 20 m2蒸发池，获取白洋淀水面蒸发量，对不同水面蒸发量进行对比研究。为掌握白洋淀气象动态，在E601 蒸发站旁布设气象站观测气象数据。原位试验观测受观测站初期设备维护等因素影响，部分时间段数据不全，本次研究选择 2021 年 6 月 1 日至 2021 年9 月 10 日观测数据进行分析。2.1.2 数据获取气象站和 E601 蒸发站由数据采集系统和通讯系统组成。数据采集系统主要包括空气温度、空气湿度、风速、风向、雨量和总辐射的各个传感器以及E601b 蒸发套件（包括蒸发器、静水桶、补水桶、编码器、补水泵、溢流阀等）。气象站、E601 蒸发站对各气象要素和蒸发量的监测频率均为 1 次/h。通讯系统将数据通过 GPRS 无线传输至平台，气象和蒸发数据可在电脑端及手机端实时查看。E601 蒸发站可监测当前水位、降水量和溢流量。蒸发量为时段初与时段末的水位差与该时段降水量之和。20 m2蒸发池观测系统主要由 FFZ-01 型数字水面蒸发计（分辨率 0.1 mm）、JFZ-01 型数字雨量计（分辨率 0.1 mm）、WFX-01 溢流传感器、数控补水箱、采集控制箱、20 m2蒸发池等构成。数据监测频率为 1 次/h，日蒸发量采用当天 8:00 时刻水位与次日 8:00 时刻水位差值加上当天降水量计算。表 1 气象站和 E601 蒸发站传感器主要参数指标Table 1 Main parameter index of the weather station andE601 evaporation station 技术参数测量范围分辨率准确度空气温度/C501000.10.5空气湿度/%RH01000.15降水量/(mmmin1)040.24%风速/（ms1）0700.1（0.3+0.03V）风向036013总辐射/（Wm2）0200015%蒸发量/mm01 0000.10.5%注：表中“V”为风速。2.2 多元线性回归分析水面蒸发与多个气象要素密切相关，本次研究通 HHHHHHPHHHHHn mn mn m$+#02.55.0n mE601蒸发站蒸发池湖泊河流气象站#*$+N三台镇寨里乡安州镇同口镇刘李庄镇龙华乡七间房乡端村镇圈头乡大王镇大清河安新县赵北口镇萍河瀑河漕河府河唐河孝义河潴龙河引黄济淀渠任文于渠泛鱼淀池鱼淀捞王淀烧车淀藻苲淀小白洋淀km图 1 白洋淀湖泊原位蒸发试验位置图Fig.1 Location of the in-situ test of evaporation in theBaiyangdian Lake（a）E601蒸发站和气象站（b）20 m2蒸发池图 2 白洋淀湖泊原位蒸发试验场图Fig.2 In-situ test site of the Baiyangdian Lake 206 水文地质工程地质第 6 期过建立蒸发量与各气象要素的多元线性回归模型来识别分析水面蒸发的主要影响因子。多元线性回归分析采用 SPSS 软件计算，由统计方法可知，为消除原始变量单位不同及（或）量纲不同影响，首先对因变量和自变量系列分别进行归一化处理：xn=xxminxmaxxmin（1）xn式中：归一化后变量值；x原始变量值；xmin原始变量样本最小值；xmax原始变量样本最大值。归一化后的因变量数据和自变量系列数据导入分析软件中，建立多元线性回归模型。模型采用逐步回归法进行变量筛选，该方法可以将不具有统计学意义的自变量剔除，实现从相关性很强的多个自变量中选择最显著的因子引入模型，从而避免多重共享线性问题10 11。回归模型的假设检验采用 F 检验，将概率值小于等于 0.05 的自变量引入，概率值大于等于0.1 的自变量剔除。2.3 纳什效率系数纳什效率系数（Nash-Sutcliffe efficiency coefficient）是一种在水文学中广泛应用的误差函数，通常用于验证水文模型结果。本文采用纳什效率系数评价方法进一步验证回归模型的可靠性：N=1Tt=1(QtoQtm)2Tt=1(QtoQo)2（2）式中：N纳什效率系数；Qtot 时刻观测值；Qtmt 时刻模拟值；Qo观测值的平均值。N 越接近 1 表示模型拟合效果越好，可信度较高11。2.4 数值模拟数值模拟技术在水资源评价、地表水与地下水转化机制研究等方面广泛应用，常用模拟软件有 GMS，MIKE SHE，HydroGeoSphere，GSFLOW 等15 17。本次采用 GSFLOW 模拟软件在白洋淀及周边地区范围建立地表水地下水耦合数值模型，对白洋淀水均衡量进行模拟，由模型提取观测期内淀区日蒸发量数据与实测数据进行对比，进一步分析观测期内湖泊蒸发变化规律。3 结果由 E601 蒸发站、气象站实测数据获得观测期内日蒸发量与气象因素的变化特征。观测期内总蒸发量为 320 mm，日均蒸发量为 3.14 mm，变差系数（CV）为 0.39，蒸发量日波动较为剧烈，日蒸发量最大值为6.6 mm，最小值为 0.4 mm，日蒸发量与降水量随时间变化关系见图 3（a）。观测期内 6 月蒸发量最大，7 月至8 月中旬蒸发量有所下降，这一时段降雨次数较多，尤其 7 月中旬雨量较大，蒸发明显减弱，8 月下旬蒸发量有所回升，9 月开始蒸发量呈较为明显的下降趋势（图 4）。观 测 期 共 计 102 d，其 中 有 降 水 天 数 为63 d，占总天数 62%，总降水量 371.8 mm。数据显示通常在降水较多时段蒸发作用比较微弱，日均降水量最大值出现在 7 月下旬，该时段湖水蒸发明显较少，日均蒸发量也较低。观测期内日平均辐射在 30 W/m2范围内波动，其波动趋势大体与日蒸发量呈正相关，如图 3（b）所示。日平均湿度 6 月中上旬整体较低，从 6 月下旬开始湿度逐渐上升，直到 7 月下旬稳定在高值区，8 月开始呈波动下降趋势。由日平均湿度对应日蒸发量随时间变化关系曲线可知，两者大体呈现相反趋势。观测期内日平均气温在整体上从 6 月上旬开始至 7 月下旬不断上升，8 月上旬开始逐渐呈现波动下降趋势，这与日蒸发量变化规律较为相似，如图 3（c）所示。67 月，日平均风速波动范围为 0.362.09 m/s，8 月份开始呈减小趋势，其波动范围为 0.181.39 m/s，波动趋势与日蒸发量的变化规律也较为相似。4 讨论 4.1 日蒸发量影响因素 4.1.1 日蒸发量与气象因素相关分析分析日蒸发量与各气象因素变化特征可知，日蒸发量与多个气象因素波动存在不同程度相关性。本次研究对日蒸发量与多个气象要素的日平均值开展相关分析，由散点图拟合线性方程的决定系数大小识别相关性。由拟合结果（图 5）可知，日蒸发量与辐射量的决定系数为 R2=0.60，判定为相关性最好；日蒸发量与湿度的决定系数为 R2=0.52，相关性次之；日蒸发量 与 气 温、风 速 的 决 定 系 数 分 别 为 R2=0.12 和R2=0.01，相关性分别为一般、较差。由此可见，观测期内白洋淀湖泊水面日蒸发量受辐射量影响最大，日辐射量越大则蒸发越强烈；受湿2023 年王晓燕，等：白洋淀湖泊原位蒸发试验研究 207 度影响次之，湿度较高一般对应较少的蒸发；在观测期内受气温影响程度一般；日蒸发量与风速相关性较差。4.1.2 多元线性回归模型由日蒸发量与各气象要素相关分析可知，蒸发量与辐射量、湿度等存在较显著相关性。因此采用归一化处理后无量纲变量：日蒸发量和辐射量、湿度、气温、风速日平均数据，采用逐步回归的方法建立多元线性回归模型，在逐步回归分析过程中剔除了气温。模型结果为：E0=0.527R0.345+0.298Sw+0.228（3）E0式中：日蒸发量；R辐射量；湿度；Sw风速。由多元线性回归方程的决定系数（R2=0.74）可知，01020304050012345672021-06-012021-06-212021-07-112021-07-312021-08-202021-09-09日期降水量蒸发量0204060801000510152025302021-06-012021-06-212021-07-112021-07-312021-08-202021-09-09日期辐射量湿度152025303501232021-06-012021-06-212021-07-112021-07-312021-08-202021-09-09日期风速气温（a）蒸发量与降水量（b）辐射量与湿度（c）风速与气温风速/（ms1）辐射量/（Wm2）蒸发量/（mmd1）降水量/（mmd1）湿度/%RH气温/图 3 日蒸发量与降水量（a）、辐射量与湿度（b）、风速与气温（c）随时间变化图Fig.3 Temporal variations in(a)daily evaporation and precipitation,(b)radiation and humidity,and(c)air temperature and wind speed 03691201234时间平均蒸发量平均降水量平均蒸发量/（mmd1）平均降水量/（mmd1）6月上旬6月中旬6月下旬7月上旬7月中旬7月下旬8月上旬8月中旬8月下旬9月上旬图 4 旬平均蒸发量和降水量变化图Fig.4 Average evaporation and precipitation at a ten-days scale 208 水文地质工程地质第 6 期模型拟合度较好。模拟结果同时采用纳什效率系数评价方法进行验证，利用模型得到的日蒸发量模拟值与实测值计算多元线性回归模型纳什效率系数为0.74，说明模拟结果较好。多元线性回归模型结果中包含辐射量、湿度、风速 3 个气象要素，结果显示辐射量和湿度是模型中最为显著的 2 个因素，风速显著性一般，说明对湖泊蒸发影响最大的气象因素为辐射量和湿度，这也验证了相关分析方法的结论。4.1.3 蒸发量与气象因素相关性大量研究显示，湖泊水面蒸发受气温18、湿度11、水汽压差、辐射19、风速等多个气象因素影响5,7,20。通过相关分析和多元线性回归模型分析，结果表明白洋淀湖泊水面蒸发量与辐射量、湿度、气温以及风速之间存在不同程度的相关性，这与前人的研究结论相符11。在前人研究多个气象因素对湖泊水面蒸发影响的显著性时，辐射量和湿度通常显著性较好11,18，如赵长龙等18通过相关分析得出水面蒸发与日照时间以及总辐射之间的相关关系显著。许文豪等11采用相关分析法得出鄂尔多斯高原湖泊蒸发受湿度影响最大。也有学者认为气温是水面蒸发的主要影响因素2,18。本次研究表明，在夏季白洋淀湖泊日蒸发量受辐射量和湿度影响显著，气温和风速相关性为一般、较差，其中气温不显著，分析可能原因是试验观测期在夏季，淀区气温一直在 2030 C 波动，在夏季该区气温相对较低且变化幅度小，未对蒸发量产生显著影响，在其他季节的相关性有待进一步监测分析。日尺度上蒸发量与风速相关性弱，有前人研究可能是由于风速被日平均后对水面蒸发的影响淡化所致11。4.2 不同方法蒸发量对比分析 4.2.1 与 20 m2蒸发池蒸发量对比将白洋淀湖泊原位试验场 E601 蒸发站和 20 m2蒸发池蒸发量进行对比。观测期内 E601 蒸发站每日观测数据均有效，蒸发池观测仪器因某些不确定因素会出现个别日期无数据，观测期内有效数据为 82 d。12345670510152025300123456730405060708090100012345671820222426283032123456700.51.01.52.02.5蒸发量/mm蒸发量/mm蒸发量/mm蒸发量/mm辐射量/（Wm2）（a）蒸发量与辐射量湿度/%（b）蒸发量与湿度气温/（c）蒸发量与气温风速/（ms1）（d）蒸发量与风速y=0.156x+0.336R2=0.60y=0.086x+9.311R2=0.52y=0.194x1.847R2=0.12y=0.369x+2.820R2=0.01图 5 日蒸发量与辐射量（a）、湿度（b）、气温（c）及风速（d）日平均值关系图Fig.5 Relationship between daily evaporation and(a)daily average of radiation,(b)humidity,(c)air temperature and(d)weed speed2023 年王晓燕，等：白洋淀湖泊原位蒸发试验研究 209 E601 蒸发站和 20 m2蒸发池日蒸发量动态变化规律见图 6。由图可知 两者日蒸发量数据变化趋势一致，观测期内出现少量差值较大点。观测期内 20 m2蒸发池有效观测蒸发总量为 260.2 mm，对应时段 E601 蒸发站 观 测 蒸 发 总 量 为 266.7 mm，蒸 发 折 算 系 数 为0.98（表 2）。由数据分析可知 E601 蒸发站蒸发量与湖泊水面蒸发量接近，在没有大水面蒸发池测量湖泊蒸发的条件下，采用 E601 蒸发站数据较为可靠，折算系数为更加精确计算白洋淀湖泊蒸发量提供了试验参考依据。02468日期E601蒸发站蒸发量/mm蒸发池20 m22021-06-012021-06-112021-06-212021-07-012021-07-112021-07-212021-07-312021-08-102021-08-202021-08-302021-09-09 图 6 E601 蒸发站与 20 m2蒸发池蒸发量动态曲线Fig.6 Dynamic variation of evaporation between in theE601 evaporation station and 20 m2 evaporation pool 表 2 E601 蒸发站、20 m2蒸发池蒸发结果统计Table 2 Evaporation of the E601 evaporation station and 20 m2evaporation pool 82 d 观测数据总蒸发量/mm日平均蒸发量/（mmd1）折算系数E601蒸发站266.73.250.9820 m2蒸发池260.23.17 研 究 表 明，同 一 地 点 E601 蒸 发 站 蒸 发 量 比20 m2蒸发池水面蒸发量略大，这符合普遍认为的 20 m2蒸发池水面蒸发量更能代表水面实际蒸发量的规律，如张有芷等21认为 20 m2 大型蒸发池蒸发量可以代表大水体的蒸发量，湖泊附近 20 m2 蒸发池观测资料可用于直接计算湖泊蒸发量。20 m2蒸发池蒸发量与E601 蒸发站蒸发量折算系数在各地区不同季节取值不一。研究表明，夏季白洋淀湖泊 E601 蒸发站蒸发量与湖泊水面蒸发折算系数约为 0.98。根据前人研究华北地区 E601 蒸发站年折算系数为 0.939，因折算系数在不同地区不同季节不同的特点，夏季折算系数月折算系数偏大9,22，华北官厅试验数据显示 69 月月均折算系数为 0.969。河北平原水资源实验站（衡水实验站）25 a（19862010 年）的水面蒸发观测数据显示，69 月 20 m2蒸发池与 E601 蒸发站月均蒸发折算系数为 0.9523。根据世界气象组织仪器和观测方法委员会提出以 20 m2蒸发池作为水面蒸发量的临时国际标准，可参考用来计算白洋淀湖泊蒸发量。有学者提出用 20 m2水面蒸发池代表湖泊水面蒸发量受蒸发池与湖泊距离影响24，本次研究在湖泊内建立原位试验，避开了这一影响因素，获取的蒸发观测数据更接近实际值。本次结果与前人研究一致，结果异同受试验方法影响，本次在白洋淀湖泊内开展原位试验，所得到的蒸发折算系数对计算白洋淀湖泊水面蒸发量提供了可靠的参考依据。4.2.2 与数值模型计算蒸发量对比采用 GSFLOW 建立白洋淀淀区及周边地区地表水地下水耦合数值模型，由模型提取观测期内淀区日蒸发量数据，数据显示：整体上 67 月日蒸发量都处于高值，在 7 月中旬由于降水次数较多，日蒸发量多次出现低值；到 8 月日蒸发量开始呈明显下降趋势，变化规律与实测值较为相近（图 7）。观测期总蒸发量模拟值较实测值大，总蒸发量相对误差为 38%（相对误差由模拟值与观测值之差与模拟值的比值来表示），其中日蒸发较大差值（46 mm）主要出现在6 月中下旬、7 月下旬，日蒸发较小差值（2 mm 以内）主要在 6 月上旬、8 月。0246810观测值模拟值蒸发量/mm日期2021-06-012021-06-112021-06-212021-07-012021-07-112021-07-212021-07-312021-08-102021-08-202021-08-302021-09-09 图 7 E601 蒸发站观测蒸发量与数值模拟蒸发量动态曲线Fig.7 Dynamic variation in the observed andsimulated evaporation 数值模拟技术在水文地质领域广泛应用，得到了很好的模拟效果15 17。本次在白洋淀地区建立地表水地下水耦合模型，开展白洋淀水均衡分析，模型模拟水均衡结果较好。由模型提取得到的淀区蒸发量与观测值变化趋势较为一致，因考虑淀区植被蒸腾作用等因素，蒸发量数据较实际观测水面蒸发量大。水面蒸发是地表水重要的排泄项之一，在没有观测站数据时数值模型结果可作为水均衡分析的有效工具。本次研究通过白洋淀湖泊原位蒸发观测站对水 210 水文地质工程地质第 6 期面蒸发量进行了分析研究，白洋淀湖泊内除了水域外，另有多种植物如芦苇生长，本次建立的原位观测试验站，只能代表水面蒸发量，今后为更加精确的计算整个淀区的蒸散发量，需建立白洋淀生态系统蒸散发观测站全面监测蒸散发量（如加入涡度相关技术等）25，为更准确评价白洋淀湖泊水均衡和生态需水量等提供基础依据。5 结论及建议（1）白洋淀湖泊在观测期内蒸发量日波动较为剧烈，波动区间为 0.46.6 mm/d；蒸发量在 6 月最大，在降水较多的 78 月对应蒸发量有所下降，9 月开始蒸发呈明显减少趋势。（2）白洋淀湖泊夏季水面日蒸发变化主要受太阳辐射和湿度影响。（3）以 20 m2蒸发池蒸发量作为湖泊水面蒸发量，观测期内 E601 蒸发站观测蒸发量高于湖泊水面实际蒸发量，通过当地蒸发折算系数折算后可更准确估算湖泊蒸发量，本次试验获得白洋淀湖泊内 20 m2蒸发池与 E601 蒸发站蒸发折算系数约为 0.98，较前人研究略偏大。（4）在观测期内白洋淀湖泊观测蒸发量与数值模拟值变化规律较为接近，由于数值模拟值考虑整个淀区的蒸散量，总蒸发量模拟值大于实测值。受限于本地区冬季结冰无法观测数据，未开展湖泊年蒸发量研究，后续工作将妥善维护监测仪器获取高质量非结冰期完整数据，以深入分析蒸发量在不同季节的变化规律、影响因素，获取不同季节/月份的淀区蒸发折算系数。为进一步准确评价白洋淀湖泊的蒸发量，应同时建立考虑植被蒸腾作用等的蒸散发观测站开展原位试验。参考文献（References）：孙夏利，费良军，李学军.我国水面蒸发研究与进展J.水 资 源 与 水 工 程 学 报，2009，20（4）：17 22.SUN Xiali，FEI Liangjun，LI Xuejun.Research anddevelopment of water surface evaporation in ChinaJ.Journal of Water Resources and Water Engineering，2009，20（4）：17 22.（in Chinese with English abstract）1 黄金廷，李宗泽，王文科，等.格尔木河流域水面蒸发特征及影响因素分析 J.水文地质工程地质，2021，48（3）：31 37.HUANG Jinting，LI Zongze，WANGWenke，et al.Characteristics of evaporation and its effectfactors in the Golmud River catchmentJ.Hydrogeology 2&Engineering Geology，2021，48（3）：31 37.（inChinese with English abstract）MA Ning，SZILAGYI J，NIU Guoyue，et al.Evaporationvariability of Nam Co Lake in the Tibetan Plateau and itsrole in recent rapid lake expansionJ.Journal ofHydrology，2016，537：27 35.3 SHAO Changliang，CHEN Jiquan，CHU Housen，et al.Intra-annual and interannual dynamics of evaporation overWestern Lake ErieJ.Earth and Space Science，2020，7（11）.4 王积强，陆旭，刘巽民.中国水面蒸发器的发展简史与相关技术问题探讨 J.水利技术监督，2011，19（3）：9 11.WANG Jiqiang，LU Xu，LIU Xunmin.Development history of surface evaporator in China anddiscussion on related technical problemsJ.TechnicalSupervision in Water Resources，2011，19（3）：9 11.（inChinese.5 MASONER J R，STANNARD D I，CHRISTENSON S C.Differences in evaporation between a floating pan andclass a pan on landJ.Journal of the American WaterResources Association，2008，44（3）：552 561.6 陆美美，周石硚，何霞.青藏高原湖泊蒸发估算方法的比较研究以纳木错为例 J.冰川冻土，2017，39（2）：281 291.LU Meimei，ZHOU Shiqiao，HEXia.A comparison of the formulas for estimation of thelake evaporation on the Tibetan Plateau：Taking