趙 巖
天津市水文水資源勘測(cè)管理中心,天津 300060
水文水資源勘測(cè)管理工作為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、生產(chǎn)生活和生態(tài)、環(huán)保等事業(yè)服務(wù),目前自然環(huán)境有了很多的改變,經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的深度和廣度與以往有了根本的不同,城鄉(xiāng)建筑、地形地貌、植被、河湖也和以往變化很大,因此對(duì)我們的工作提出了更高的要求。常規(guī)測(cè)報(bào)已越來(lái)越不能適應(yīng)生產(chǎn)的不斷發(fā)展的需要,應(yīng)該對(duì)水文水資源勘測(cè)工作應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)整,由江河水文轉(zhuǎn)向資源水文,保證勘測(cè)項(xiàng)目更全面、深入,水賬厘得更精確、細(xì)致,使水文資料更加完整全面,從而使計(jì)算出的各項(xiàng)參數(shù)和數(shù)學(xué)公式更符合本地區(qū)特點(diǎn),以擴(kuò)大和深化對(duì)自然界的認(rèn)識(shí),以便更好地為設(shè)計(jì)科研服務(wù)。
水循環(huán)和水平衡范圍廣闊,過(guò)程復(fù)雜,具有周期性、地域性和不重復(fù)性,想把水文勘測(cè)工作做細(xì),獲得更全面精確數(shù)據(jù),存在很多困難和不確定因素,需要我們長(zhǎng)期的努力和付出。
水平衡包括收、支兩方面,“收”包括降雨、徑流及地下水入量和凝結(jié)3方面,支包括徑流及地下水出量和蒸散發(fā)量。我們現(xiàn)在在蒸散發(fā)量和凝結(jié)量方面勘測(cè)、研究還不夠全面和深入。因此本文提出以下3點(diǎn)建議:
1)凝結(jié)水是一種夜間產(chǎn)生的微降水,是特殊的降水形式,是水循環(huán)和水平衡的組成部分,冬夏2/3的天數(shù)都有發(fā)生,尤其冬季凝結(jié)水的量有時(shí)候很大,就全年統(tǒng)計(jì),可以達(dá)到降水總量的10%左右,因此對(duì)水平衡開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究有其實(shí)際意義,對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐和防災(zāi)減災(zāi)也很有益,目前科技的發(fā)展已為我們提供了很多途徑開(kāi)展觀測(cè)及實(shí)驗(yàn),測(cè)驗(yàn)儀器精度也在不斷提高,但目前這方面的成果還不多,天津作為北方較大的沿海城市,我們有現(xiàn)成的測(cè)站網(wǎng)點(diǎn)布局,有利于開(kāi)展觀測(cè)研究,但因缺乏此方面的資料樣本,對(duì)凝結(jié)水量的觀測(cè)實(shí)驗(yàn)我們還未開(kāi)展過(guò)。
2)蒸散發(fā)量在水平衡中占有很大比重,通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)原理可以推求蒸散發(fā)量,國(guó)內(nèi)外有很多類型的公式,由于理論的不同及大量參數(shù)認(rèn)定的困難及取用不同,其計(jì)算結(jié)果往往出入較大,給科研和設(shè)計(jì)部門在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中帶來(lái)困難。蒸散發(fā)量是水平衡過(guò)程中的重要一環(huán),它包括3方面內(nèi)容:(1)陸上水面蒸發(fā)量;(2)水上水面蒸發(fā)量;(3)陸面及植被散發(fā)量,目前天津市開(kāi)展的僅是陸上水面蒸發(fā)量的觀測(cè),是通過(guò)器測(cè)法間接推測(cè)陸上水面蒸發(fā)量的一種方法,目前已有幾十年的觀測(cè)資料,其它兩方面還未開(kāi)展觀測(cè)研究工作。對(duì)陸上水面蒸發(fā),我們已有長(zhǎng)系列的多個(gè)站點(diǎn)的各種形式的器測(cè)資料,由于采用口徑很小的金屬器皿,和自然狀態(tài)下的水體蒸發(fā)有很大差別,具有一定的局限性,為了探求器測(cè)量和陸上天然水體蒸發(fā)量之間的關(guān)系,上世紀(jì)80年代老一輩水文工作者以實(shí)驗(yàn)站的形式開(kāi)展了蒸發(fā)器和大型蒸發(fā)池(15m2)之間的同比觀測(cè)實(shí)驗(yàn)3年,其意義有3點(diǎn):
(1)推算出器測(cè)法與天然水體(近似)之間的折算系數(shù)(如表1);
(2)了解了器測(cè)法與模擬天然水體間蒸發(fā)量呈現(xiàn)為以升溫期和降溫期為分界的兩條曲線的特點(diǎn):
表1 15m2蒸發(fā)池與器測(cè)值折算系數(shù)表
(3)由于對(duì)池量和Φ20量進(jìn)行了包括冬季冰面蒸發(fā)(以前無(wú)之方面的數(shù)據(jù))在內(nèi)的全年觀測(cè),使我們對(duì)Φ20量的年表蒸發(fā)量的相對(duì)天然水體的代表性有一個(gè)較客觀的年平均值數(shù)據(jù)可用于計(jì)算,而不再是估測(cè)值,作為水文部門能夠?qū)ν馓峁┑淖鳛橘Y料的數(shù)據(jù)樣本,系列太短,不能滿足實(shí)際設(shè)計(jì)研究活動(dòng)中的誤差評(píng)估計(jì)算,因此我建議繼續(xù)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
3)有了池測(cè)量和器測(cè)量,只反映了局部有限水體的蒸發(fā)情況,對(duì)于較大水體——即天然水面,如庫(kù)、湖、洼、淀等的在本地區(qū)的蒸發(fā)情況,還需要作具體的實(shí)驗(yàn)、研究,我們可以在合適的水文站點(diǎn)設(shè)立水上水面蒸發(fā)場(chǎng)等。陸面蒸散發(fā)量(裸露土壤、不同植被土壤)的實(shí)驗(yàn)研究本地區(qū)還未開(kāi)展,從水文的角度可以從兩種途徑進(jìn)行定位試驗(yàn)研究,一是通過(guò)器測(cè)法,即分別對(duì)裸露土壤、多個(gè)不同植被的實(shí)驗(yàn)地塊進(jìn)行觀測(cè)研究,有很多類型的方法及蒸發(fā)器可供我們選擇,別的地區(qū)和省份的水文部門及其它單位,如地理研究所等都進(jìn)行過(guò)這方面的觀測(cè)和研究,可供我們借鑒。;二是通過(guò)土壤水零流通面理論,對(duì)實(shí)驗(yàn)取得實(shí)測(cè)資料進(jìn)行推算。所謂土壤水零流通面,即土壤中水分集約化流動(dòng)為零的界面,大自然中64%的降水貯存在土壤中,25%補(bǔ)充給了地下水。當(dāng)土壤接受水源補(bǔ)給結(jié)束時(shí),土壤水分的蒸發(fā)即刻開(kāi)始,土壤水勢(shì)的方向發(fā)生改變。我們可通過(guò)對(duì)典型地塊不同深度土層土壤含水量和淺層地下水的監(jiān)測(cè),尋求土壤水分零流通面的變化規(guī)律,進(jìn)而推求土壤蒸發(fā)量,因此,土壤含水量,淺層地下水位也是水資源勘管工作的有益內(nèi)容之一,也是天津市水文部門以前就有的觀測(cè)項(xiàng)目,并有很長(zhǎng)的資料系列,只是“文革”開(kāi)始后中斷,它同時(shí)可以延長(zhǎng)已有的歷史資料系列樣本長(zhǎng)度,有利于各有關(guān)部門在研究中使用。至此,如果我們通過(guò)觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)取得了一定系列長(zhǎng)度的陸上及水面的水面蒸發(fā)量,陸面及植被散發(fā)量,通過(guò)計(jì)算可以得出比較準(zhǔn)確的本地區(qū)蒸散發(fā)量值及其變化規(guī)律,對(duì)生產(chǎn)、生活及設(shè)計(jì)和科研方更具實(shí)際意義,這也是水文勘測(cè)的重要內(nèi)容和成果之一。