遼寧作物生長條件下潛水蒸發(fā)研究

蘇 浩，楊英杰，趙 凱

（1.遼寧省水文水資源勘測局鞍山分局，遼寧 鞍山 114002；2.遼寧省水文水資源勘測局，遼寧 沈陽 110003；3.遼寧省水文水資源勘測局大連分局，遼寧 大連 116023）

遼寧作物生長條件下潛水蒸發(fā)研究

蘇 浩1，楊英杰2，趙 凱3

（1.遼寧省水文水資源勘測局鞍山分局，遼寧 鞍山 114002；2.遼寧省水文水資源勘測局，遼寧 沈陽 110003；3.遼寧省水文水資源勘測局大連分局，遼寧 大連 116023）

文章根據(jù)鞍山市臺安徑流實驗站 1999 年實測數(shù)據(jù)資料，通過分析潛水蒸發(fā)影響因素的敏感性，用雙因素無重復(fù)方差分析法比較了地下水埋深、土質(zhì)和月份（即作物不同生育期）3種最主要因素對潛水蒸發(fā)影響的顯著程度，推求出遼寧中部平原區(qū)潛水蒸發(fā)預(yù)測模型。

潛水蒸發(fā)；方差分析；潛水蒸發(fā)模型；遼寧臺安

地下水是水資源的重要組成部分，潛水蒸發(fā)是地下水排泄的主要途徑，是水量平衡的重要因素之一，是水資源評價和地區(qū)水利規(guī)劃的基礎(chǔ)資料，因此研究推求出作物在生育期潛水蒸發(fā)預(yù)測模型具有十分重要的意義和作用。

1 實驗區(qū)概況

實驗區(qū)域在遼寧省鞍山市臺安縣，位于遼寧省的中部，遼河下游三角洲的腹部，鞍山市的北端。實驗田間埋設(shè) 26個地中滲透儀，地中滲透儀為直徑60cm，厚 5mm 深 4m 或 4.5m，截面積 3000cm2的鐵試筒。26 個土筒最深為 4.5m。最淺為 0.0m。其中 12 個試筒中裝有遼中、渾蒲、燈塔、凌海、大洼及東港等 6 個地方取的原狀土，另外 14 個試筒中裝有臺安本地水田原狀土，

氣象場部分包括：直徑 20cm 的雨量器和虹吸式自計雨量計 2 套；固態(tài)存儲雨量計 1 套；直徑20cm 的蒸發(fā)皿和 E601 蒸發(fā)器；百葉箱 2 套，一套內(nèi)裝自計溫度計和濕度計，另一套內(nèi)裝干球、濕度溫度表、濕度表；風向風速計；氣壓計；地溫計等，實驗設(shè)施項目齊全，資料具有一定代表性。

2.1 土質(zhì)和月份

由表 1的方差分析得知，對于行即土質(zhì)來說，F(xiàn)比=11.3596＞3.287383=F0.05，土質(zhì)對 潛水蒸 發(fā) 的影響較顯著；對于列即月份來說，F(xiàn)比=12.78777＞F0.05=2.901295, 地下水埋深 對潛水蒸發(fā)的 影 響顯著。但是，由 2 組比較數(shù)據(jù)可知，月份比土質(zhì)的影響更顯著，所以此文將主要按月份逐月推算潛水蒸發(fā)的計算模型，土質(zhì)選 2種討論。

表1 方差分析

2.2 土質(zhì)和地下水埋深

將亞砂土和亞粘土作為一組，砂土和粘土作為一組，分別進行方差分析如下。

2.2.1 亞砂土和亞粘土

由表 2的方差分析得知，對于行即土質(zhì)來說，F(xiàn)比=3.333505＜5.987374=F0.05，所以認為土質(zhì)對潛水蒸發(fā)的影響不是很顯著；對于列即地下水埋深來說，F(xiàn)比=443.502＞F0.05=4.283862，所 以認為地下水埋深對潛水蒸發(fā)的影響顯著。

2.2.2 砂土和粘土

由表 3的方差分析得知，對于行即土質(zhì)來說，F(xiàn)比=1.945033＜6.607877=F0.05，所以認為土質(zhì)對潛水蒸發(fā)的影響不是很顯著；對于列即地下水埋深來說，F(xiàn)比=37.57422＞F0.05=5.050339，所以認為地下水埋深對潛水蒸發(fā)的影響顯著。

2 數(shù)據(jù)分析

影響潛水蒸發(fā)的因素很多，現(xiàn)用雙因素無重復(fù)方差分析法比較一下地下水埋深、土質(zhì)和月份（即作物不同生育期）3種最主要因素對潛水蒸發(fā)影響的顯著程度。

表2 方差分析

表3 方差分析

3 模型理論依據(jù)

由前節(jié)所述可知，土質(zhì)對潛水蒸發(fā)的影響不如地下水埋深和月份對潛水蒸發(fā)的影響顯著，所以這里主要考慮地下水埋深和月份因素，分別按月份以砂土和粘土為例分析潛水蒸發(fā)系數(shù)C與埋深H的關(guān)系，逐月建立計算模型。

潛水蒸發(fā)系數(shù)C與埋深H的關(guān)系常用的經(jīng)驗擬合公式包括：

冪函數(shù)型公式：

指數(shù)型公式：

阿維里揚諾夫公式：

通過點繪土壤各月的潛水蒸發(fā)系數(shù)C與埋深的關(guān)系可以得出，總的趨勢是隨著埋深的增加，潛水蒸發(fā)系數(shù)都逐漸減小。采用以上3種常用的表示潛水蒸發(fā)系數(shù)與埋深關(guān)系的公式進行擬合。結(jié)果表明，由于在潛水埋深為零時，冪函數(shù)型公式得到的潛水蒸發(fā)系數(shù)趨于無窮大，結(jié)果不合理，誤差很大；由阿維里揚諾夫公式得到的拋物線比試驗點較晚地到達零點，誤差也很大，而且擬合方法不是很科學(xué)；指數(shù)型公式的擬合結(jié)果與實際情況較吻合。

4 建立模型

通過用實驗數(shù)據(jù)擬合，直線回歸方程可以寫成的形式，其中 a 和 b 是擬合系數(shù)，擬合的數(shù)據(jù)具體見表4。

表4 砂土和粘土的擬合系數(shù)

所得潛水蒸發(fā)模型為指數(shù)型公式：

式中：C 是某月平均潛水蒸發(fā)系數(shù)，C＝Eg/E0，Eg 為潛水蒸發(fā)量，mm，E0為標準 E601 型蒸發(fā)器觀測的水面蒸發(fā)量，mm；H 為地下水埋深，m；a，b 為經(jīng)驗系數(shù)。

5 模型檢驗

根據(jù)式（4）進行計算，計算 結(jié) 果和 1999 年的潛水蒸發(fā)實測結(jié)果進行F顯著性檢驗，結(jié)果顯示模型擬合好，顯著性檢驗符合要求。

6 結(jié)語

1）地下水埋深對潛水蒸發(fā)的影響顯著，但月份比土質(zhì)的影響更顯著，對于砂土和粘土，它們在7月份時的系數(shù) a和 b都很大，這是因為 7月份是大豆的需水高峰期，大豆根系吸水強烈，潛水蒸發(fā)系數(shù)大；砂土比粘土的更大一些是因為沙土土質(zhì)較粗，空隙較大，易于潛水蒸發(fā)。

2）有作物潛水蒸發(fā)模型的建立將可估算遼寧省中部地區(qū)潛水蒸發(fā)系數(shù)，為遼寧中部平原區(qū)潛水資源的計算、為潛水蒸發(fā)無損失轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力提供科學(xué)依據(jù)。

［1］沈立昌.關(guān)于潛水蒸發(fā)經(jīng)驗公式的探討［J］.水利學(xué)報，1985（7），34-40.

［2］唐海行，蘇逸深，張和平.潛水蒸發(fā)的實驗研究及其經(jīng)驗公式的改進［J］.水利學(xué)報,1989（10）.

［3］孔凡哲，王曉贊.有作物條件下潛水蒸發(fā)計算方法的實驗研究［J］.中國農(nóng)村水利水電，2002（3）.

［4］程先軍.作物生長條件下潛水蒸發(fā)的研究［D］.武漢水利電力學(xué)院研究生論文，1990.

［5］孫明，薛明霞，王立琴.潛水蒸發(fā)與埋深模型研究［J］.山西水利科技，2003（3）.

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A

1002－0624（2014）04－0061－02

2013-09-05