基于遥感植被信息的新安江模型及其应用

本文在Penman-Monteith(P-M)模型中考虑了植被的动态变化和土壤含水量的变化,实现了流域蒸散发的有效估算,并将P-M模型耦合到新安江模型中。在澳大利亚某火灾流域的应用表明,改进新安江模型的模拟径流与实测径流系列有很好的一致性,并且模拟效果有所提高。     

不同蒸散发模型在大凌河流域的对比运用研究

文章以大凌河大城子水文站以上为研究流域,分别运用考虑植被叶面积指数的双源蒸散发模型和P-M公式计算流域的蒸散发,并和大城子实测蒸发皿蒸发进行对比分析,在此基础上,还定量研究了不同气象因素和植被覆盖度对蒸发皿蒸发的影响。研究成果可以为大凌河流域蒸散发估算和水文模拟提供重要参考价值。     

不同蒸发计算方法对水文过程模拟影响的分析

为研究不同蒸发输入对流域水文模拟的影响,以印江河流域印江水文站以上集水区域为对象,将蒸发站蒸发皿实测资料和P-M公式计算的参考作物蒸散发作为模型蒸发输入,应用于垂向混合产流模型进行日径流过程模拟。研究结果表明,以P-M公式计算的参考作物蒸散发为蒸发输入的垂向混合产流模型,其模拟精度总体上要高于以蒸发皿实测蒸发为输入的模拟精度,能够更合理地模拟印江河流域的日径流过程。     

植被恢复影响下黄河上游北川河流域蒸散发量变化及成因分析

针对黄河上游水源涵养区植被恢复的水循环影响问题,结合北川河流域的植被覆盖和蒸散发遥感数据以及土壤蒸发野外观测数据,分析植被恢复影响下蒸散发这一关键水循环要素的变化趋势及成因,阐明高寒山区植被恢复对流域蒸散发量变化的潜在影响途径.结果表明:2000-2019年,随着北川河流域植被覆盖度的持续增加,流域年蒸散发量减少了33...     

两种蒸散发模型在辽宁西部地区的适用性及对比分析

本文以辽西大凌河西支为研究流域,分别以P-M蒸散发模型和双源蒸散发模型计算研究流域的蒸散发,并和流域内哈巴气水文站实测蒸发数据进行对比分析。定量研究了不同蒸散发输入对流域水文模拟精度的影响。研究结果表明:双源蒸散发模型更适合于辽西地区的蒸散发模拟。研究成果对于辽西地区特别是无资料地区的蒸散发模拟具有参考价值。     

遥感驱动的分布式实际径流模拟研究

以WBM/WTM(Water balance model/Water transport model)模型为基础,以遥感反演的月降水和月蒸发为主要数据源,开发了基于遥感的分布式水量平衡与传输模型(Remote sensing based Water balance/Water transport model,RSWB/WTM)。利用2002年-2007年的TRMM卫星的降水数据与2004年-2008年基于遥感反演的蒸散发数据,用该模型模拟了白洋淀流域阜平、中唐梅、紫荆关三个水文站的实际径流,对模型的模拟精度进行了评价。三个站的效率系数均大于0.54,其中中唐梅和紫荆关站的效率系数大于0.62。从R2来看,三个站分别是0.56、0.64和0.64。白洋淀流域水库、塘坝对实际径流的干扰较大,进而影响到了模型的模拟精度。另外,遥感反演降水与蒸发存在的不确定性也是影响模拟效率的原因之一。建立的完全以遥感为数据源的分布式水文模拟模型将为基于遥感的水资源评价提供新的技术手段。     

基于LAI的PM蒸散发计算模型及应用

采用空间分辨率为8 km×8 km、时间分辨率为15 d的美国航空航天局(NASA)全球监测与模型研究组发布的卫星GIMMS/NDVI数据,反演了褒河流域叶面积指数(LAI)的空间分布,引入基于LAI的Penman-Monteith模型,模拟了褒河流域蒸散发能力的时空分布,分析比较了不同植被覆盖下蒸散发能力的变化规律。结果表明:褒河流域植被蒸腾作用强于土壤蒸发,并且不同的植被覆盖对蒸散发能力的大小和时间分布有着显著的影响。     

基于遥感技术的鄱阳湖湿地蒸散发估算研究

目前,鄱阳湖湿地蒸散发量的监测主要以周边的蒸发站监测为主。受地表类型、土壤湿度等要素空间分布的非均匀性影响,陆地站的观测值难以代表整个鄱阳湖湿地的蒸散发量。基于卫星遥感数据和实测水文气象资料,利用SEBAL模型对鄱阳湖湿地及环湖区蒸散发量进行了估算,分析了鄱阳湖湿地蒸散发量分布及年内变化情况。遥感反演获得的湿地蒸散发量与棠荫站实测资料基本吻合,相关系数达0.8,证明通过遥感技术估算湿地蒸散发量是可行的。     

遥感蒸散发数据应用对SWAT模型径流和蒸散发模拟精度的影响

为探讨遥感蒸散发数据补充研究区水文资料的能力,及其在SWAT模型应用中对径流和蒸散发模拟精度的影响。以淮河上游息县控制流域为研究区建模,并利用实测径流资料与遥感蒸散发数据(MOD16A2)设置3种参数率定情景:仅实测径流率定参数(S1)、仅遥感蒸散发率定参数(S2)、径流与蒸散发同时率定参数(S3),分析不同情景下径流与蒸散发过程的模拟效果。结果表明:从径流模拟而言,S2、S3较S1的模拟精度(NS系数)均有不同程度的降低,但S3在S2的基础上有较明显的改善;从子流域尺度上的蒸散发模拟而言,S1至S3模拟精度呈现出逐渐上升的趋势,在采用径流与蒸散发同时率定时,S3比S2情景NS系数上升的子流域个数占总数的46%。通过逐步深入探究遥感蒸散发数据在SWAT模型中的应用,以及对参数率定的影响,从而分析其对径流与蒸散发的模拟精度产生的变化,此方法也可推广到其他水文模型,在区域尺度水资源管理与利用上具有较好的参考价值。     

应用遥感技术反演流域尺度的蒸散发

利用MODIS遥感数据结合地表气象观测,在对SEBS模型物理参数进行计算和灵敏度分析的基础上,得到黑河流域春、夏、秋、冬四季不同气象条件和不同下垫面条件下的地表蒸散发。依靠黑河流域综合研究站—临泽站蒸散发仪观测的蒸散发验证遥感反演的精度,结果表明遥感反演的地表蒸散发精度较高,模型参数方案可行。这一方法可以在流域尺度上揭示出流域不同下垫面的蒸散发随季节变化的空间特征。最后,利用遥感反演的蒸散发与地面站点蒸发器实测的水面蒸发量和Penman-Monteith公式计算的蒸发量进行对比分析不同下垫面条件不同季节地表潜在蒸发能力和干湿状况。     

大气作用下膨胀土边坡的动态响应数值模拟

采用热湿耦合非等温流方程，结合实际蒸发和植物蒸腾的边界条件，通过考虑水分迁移所引发的非饱和土应力变形行为，建立了大气-非饱和土相互作用模型。采用该模型，分析了在气候变化条件下，不同坡比和不同覆盖条件下非饱和膨胀土边坡的各种动态响应。计算结果表明，该模型能较好分析计算非饱和土表层的蒸发量及草皮对边坡土层含水率和变形的影响；采用分阶段变渗透系数的方法，能有效反映出降雨入渗和蒸发蒸腾过程中膨胀土所表现的不同渗透特性；而边坡的安全系数随气候变化而波动，降雨时边坡的稳定性比蒸发时低，蒸发可提高表层土体吸力，草皮覆盖亦有利于边坡的稳定性。     

An Experimental Study on Evapotranspiration Data Assimilation Based on the Hydrological Model

The accurate estimation of watershed evapotranspiration (ET) has been a research hotspot in the field of hydrology and water resources for a long time. This study aims to develop a new comprehensive method integrating the advantages of the hydrological model and remote sensing data for improving the daily ET processes simulation. For the purpose, a data assimilation (DA) approach was established on the basis of a physical-based hydrological model, Distributed Time Variant Gain Model (DTVGM). Due to the calculation of ET by using soil moisture recurrence relations in distributed hydrology model, ET was expressed by state variables, in combine with the remote sensing data of ET through a two-layer model, by using ensemble Kalman filter (EnKF) for ET assimilation and constructed a ET assimilation system based on DTVGM, obtained more accurate continuous time series values of ET. Applied in Beijing Shahe River Basin, the DA approach made the simulation shift towards the remote sensing results. According to the verification based on the measurement data of the flux station, the mean absolute percentage error of the DA-based ET was reduced from 25.8 to 8.2 % in No. 1 hydrological unit. The DA approach improved the ET simulation accuracy of hydrological model, and provides a new effective method for daily ET estimation.     

被动微波遥感土壤水分反演研究进展

准确获取区域土壤水分时空分布和变化对于水文过程模拟、洪旱灾害监测等方面具有重要意义。近几十年,快速发展的遥感技术为大区域地表土壤水分连续观测提供了机遇。尤其,被动微波遥感具有诸多优势,被认为是进行大区域表层土壤水分连续监测的最有潜力的手段。国内外学者对被动微波遥感土壤水分反演开展了大量的研究。为了更好了解国内外研究前沿动态、分析被动微波反演的土壤水分在生产实践中应用的可能性,从被动微波遥感卫星技术发展、土壤水分反演算法和卫星辐射计被动微波土壤水分产品3个方面总结了被动微波遥感土壤水分反演研究进展情况。     

基于改进遥感蒸散模型的西南地表蒸散研究

基于卫星遥感资料以及气象站点数据,利用基于地表净辐射、植被指数、月平均气温和月温差的混合型线性双源遥感蒸散模型估算了我国西南地区地表蒸散量,并与MODIS数据作对比验证。结果表明:改进后的遥感蒸散模型估算的蒸散值与MODIS监测的值具有很好相关性,其模拟精度依次为:秋季冬季夏季春季。利用改进后的模型研究了西南地表蒸散,发现近20 a来该地区实际蒸散呈现明显的增加趋势,春、夏两季蒸散量较大,占全年总量的62.3%,春季由东南向西北递减,广西大部分地区以及云南南部实际蒸散量较大,而川西则较小;夏季与秋季呈现由东向西递减的趋势,由广西、贵州、重庆向云南和四川递减;冬季则呈现由南向北递减的规律。     

基于自适应极化分解技术的灌区麦田土壤墒情反演方法

自微波遥感进入土壤墒情研究领域以来,植被覆盖地表的校正一直是微波遥感反演土壤墒情的热点。针对植被层对雷达微波信号的散射容易造成墒情计算误差等问题,以河南焦作广利灌区为研究区,以灌区内的主要作物冬小麦为研究对象,在离散植被的一阶物理散射模型基础上,使用Sentinel-1A SAR雷达提取后向散射系数,通过自适应极化分解技术即在极小的临近空间内利用最小二乘法求解土壤散射和植被多重散射的最优解,再利用Landsat8数据作为辅助数据提取改进的归一化植被水分指数,采用支持向量机的方法反演土壤墒情。结果表明:基于自适应的后向散射系数与麦田土壤墒情的关系在VV极化模式20 cm深的土壤条件下,相关系数为0.827 8;20 cm深度的土壤墒情与冬小麦的相关性较高,相关系数达到0.819 0;自适应极化分解技术反演土壤墒情均方根误差、平均相对误差分别为1.490 7、0.002 2,水云模型反演土壤墒情均方根误差、平均相对误差分别为1.958 5、-0.242 2,自适应极化分解技术反演效果较为理想。该研究可为小麦覆盖下的灌区土壤墒情的评估提供参考。     

夏玉米田蒸发蒸腾量与棵间蒸发的试验研究

本文利用2年的大型称重式蒸渗仪和小型棵间蒸发器的测定资料，研究了不同灌水(2001年灌140mm、2002年灌65mm)条件下夏玉米生长期间的逐日蒸发蒸腾和棵间蒸发过程。结果表明，2年夏玉米生长期间棵间蒸发占总蒸发蒸腾量的比例分别为43.69%和48.12%。分析得出夏玉米出苗前利用小型棵间蒸发器实测蒸发的修正系数为0.96。同时，分析了棵间蒸发占蒸发蒸腾的比例随叶面积指数(LAI)和表层土壤含水量的变化关系。     

森林植被对红壤坡地土壤水的影响

选取中国科学院桃源农业生态试验站内典型红壤坡地,利用TDR连续测定了林地与裸地的土壤含水率,分析森林植被对红壤坡地土壤水的影响.结果表明,相同条件下,森林植被影响下的坡地土壤含水率比裸地高,土壤干湿变化频率较裸地慢.由于森林植被冠层以及枯落物的遮蔽作用,林地内土壤蒸发强度较小,土壤含水率变化幅度较小.受冠层覆盖及植被根...     

农田土壤水分二区模型的研究

本文考虑作物根系吸水的特性,把农田土壤水分变化层分为包含根系的根区和无根系的储水区,以土壤-植物-大气连续体物质能量运动原理和土壤水动力学理论为依据,构建了农田土壤水分二区模型。对该模型的简化,即可得到了两个现在常用的描述土壤水分变化的概念性模型,表明本文提出的土壤水分二区模型是一通用式。对其中考虑下界面水分通量的概念性模型与二区模型进行了比较,结果表明,二区模型拟合精度较高,其复相关系数达到0.91以上,由二区模型计算的蒸发蒸腾量和根区下界面水分通量与实测值有更好的一致性。     

淮河流域蒸散发能力估算研究

蒸散发能力是水文模型的重要输入项,合理估算流域蒸散发能力直接影响流域产流量的计算精度。选取淮河息县以上流域为研究区,构建考虑土壤蒸发和植物散发的分布式双源蒸散发能力计算模型,并将能逐日动态模拟叶面积指数的植物生长模型与其集成,以日为时间尺度,基于流域土地利用、气象和植物生长资料,计算了2000-2008年研究区每个1 km×1 km栅格的蒸散发能力,并将蒸发皿所在网格的蒸散发能力计算值与蒸发皿观测得到的水面蒸发值进行了相关性分析。结果表明:模型计算的蒸散发能力能较好地反映流域实际蒸散发能力,可以为分布式水文模型提供蒸散发能力输入资料。研究成果为淮河流域蒸散发能力的计算提供了新的途径,对其它流域蒸散发能力的计算也具有参考价值。