怎样进行旱情监测与分析

怎样进行旱情监测与分析ｌ旱田旱情监测与分析影响旱田旱情变化的因素主要有降水量、气温、风级及次数、土壤含水量、地下水位等。其中降水量、气温、风级及次数资料可从气象部门获得；地下水位资料一般可从当地水文站获得。下面，着重介绍一下土壤含水量的测量方法。监测...     

如何提高插管式土壤水分采集仪的监测精度

土壤含水量是干旱区旱情分析不可缺少的水文要素。准确监测干旱区的土壤含水量,对旱情分析、灾害评估、抗旱决策具有重要意义。插管式土壤水分采集仪具有独特的优势和特点。本文结合吉林省墒情监测工作实际,在没有任何经验可借鉴的情况下,在全国率先开展了如何提高插管式土壤水分采集仪监测精度的研究,总结出一套非常实用、可操作性强的操作规程,并应用于旱情监测的实际工作中,收到良好效果,具有推广和应用价值。     

永年区夏收农作物关键生长期土壤含水量监测与分析

为探究华北地区夏收农作物关键生长期土壤水含水量的时空变化特征,于2019年4月28日至5月21日在河北永年区进行区域土壤含水量高密度监测试验,基于实测数据利用克里金插值法进行空间变异分析。结果表明:永年区夏收农作物关键生长期各层土壤含水量均呈现东高西低的分布趋势,同期大蒜种植区的土壤含水量高于同期冬小麦种植区的土壤含水量。0～20 cm土层土壤含水量在时间和空间上呈现的动态化、斑状化特性显著,20～40 cm与40～60 cm土层土壤含水量在时间和空间变化上具有高度的相似性。此外,永年区夏收农作物关键生长期灌水时间集中在5月上旬,在5月中旬后区域土壤水变化趋势放缓,作物进入成熟期。研究成果可为区域夏收作物关键生长期土壤水分演变提供关键支撑,为区域灌溉需水管理提供参考依据。     

全国土壤田间持水量分布探讨

针对大范围旱情监测预测系统建设的具体要求，在全国干旱综合区划的基础上，分析了当前田间持水量分布研究的基本方法及存在问题，并在分析、评价现有基础资料的同时，采用定性定量相结合的方法，建立了一套切实可行的基于旱情监测预测系统建设的全国土壤田间持水量分布的确定方法，最终得出了全国土壤田间持水量分布图。     

吉林省中西部土壤墒情分析

根据吉林省的连续干旱形势及多年的监测结果,对吉林省中西部的旱情发生、发展规律,进行分析阐述。旱情主要发生在春季4—6月,变化趋势是由西向中西部蔓延。本文通过分析气象因子对土壤含水量的作用,认为用饱和差作主要参数,建立土壤墒情预测预报机制,进行土壤含水量的预测预报是可行的。     

半干旱半湿润地区农业旱情综合评价方法

作物某一生育期干旱程度取决于作物种类、该生育期作物对水分的敏感性和生育期根系层有效土壤含水量等因素。整个生长期旱情则是把各生育期干旱程度在时间上联系起来。从半干旱地区气候特点出发，对农作物各生育期根系层土壤实际耗水量与充分供水条件下耗水量进行了实验分析。建立了作物整个生长期旱情评价模型。用模糊数学方法，考虑评价区域不同作物的受旱程度、播种面积、产量和价格等因素，建立了区域年度干旱评价指标体系。     

区域内旱情监测站点的布设研究

本文对北京通州辖区范围内组织的大规模的土壤墒情调查数据进行总结。基于地理统计、空间分析以及统计学知识，分析了北京通州旱情分布形势。运用数值分类学的知识对测量数据进行了聚类分析，同时用DB(DaviesBouldin)指标准则研究了区域内合理布设旱情监测站的数量及位置，为建立旱情监测站点提供了理论依据。     

半干旱半湿润地区农业旱情综合评价方法

作物某一生育期干旱程度取决于作物种类、该生育期作物对水分的敏感性和生育期根系层有效土壤含水量等因素。整个生长期旱情则是把各生育期干旱程度在时间上联系起来。从半干旱地区气候特点出发，对农作物各生育期根系层土壤实际耗水量与充分供水条件下耗水量进行了实验分析。建立了作物整个生长期旱情评价模型。用模糊数学方法．考虑评价区域不同作物的受旱程度、播种面积、产量和价格等因素．建立了区域年度干旱评价指标体系。     

田间持水量的测定与旱情分析

针对近年来不断加剧的旱情,分析了土壤结构及各种水分常数,通过测定田间持水量来推断出毛管断裂含水量,并和实测的土壤含水量加以比较,确定有无旱情发生.应用本方法,对2003年做了旱情分析.     

考虑地表-土壤-作物水分联合亏缺的综合旱情指数研究

区域干旱发生发展受地表水、土壤水、作物水等多种缺水过程的共同影响，以往基于单一缺水过程构建的干旱指数难以反映实际旱情，综合考虑多种缺水过程构建综合旱情指数，对有效开展区域旱情监测具有重要的意义。基于水文作物耦合模型(VIC-EPIC)模拟数据，通过线性加权集成标准化径流指数(SRI)、土壤含水量距平指数(SMAPI)和作物缺水指数(CWDI),构建了反映地表-土壤-作物水分联合亏缺的综合旱情指数(CDSI),并采用1981—2020年数据在湘江流域开展了应用研究。结果表明，基于CDSI提取的旱情特征序列与流域内35个县1990—2007年受旱率相关性在0.4～0.8之间，82.9%通过5%显著性水平检验，与反映单一水分亏缺的SRI、SMAPI和CWDI相比，相关性整体上有较大提升。CDSI能够较好地反映区域实际旱情发生发展，可为大范围旱情准确识别和评估提供有效支撑。     

裸岩石砾地覆土厚度对土壤水分的影响

覆土厚度与土壤水分的关系密切,直接影响到土地的整治与利用效果。设置一试验小区,在分析土壤水分的时间动态分布特征及空间变化特征的基础上,研究了裸岩石砾地不同覆土厚度对土壤水分的影响。结果表明:覆土厚度在50 cm以内时,土壤水分的时间变异性较大,土壤水分随土层深度的增加而增加,覆土厚度对表层土壤水分含量影响较大;覆土厚度超过50 cm后,土壤水分含量相对稳定,时间变异性较小,土壤水分随土层深度的增加呈先增大后减小趋势,表层土壤水分含量变化不大。通过分析得出,为保障土壤水分含量,在裸岩石砾地整治中,覆土厚度不宜小于50 cm,研究成果为类似地区土地整治中覆土厚度的确定提供了一定的理论依据。     

长期膜下滴灌棉田土壤水盐空间分布特征研究

为分析播种前膜下滴灌棉田土壤不同深度水分和盐分的分布特征,对1998年开始利用膜下滴灌种植技术的棉田进行大规模网格取土,主要分析了棉田土壤水盐空间分布特征。研究结果表明:在生育期初播种前,棉田土壤0~5、5~20、20~40、40~60、60~80及80~100 cm对应土层中,水分变异系数小于盐分变异系数,且都属于中等变异性;土壤各层水分和盐分含量总体都呈现出表层土壤水分和盐分含量较低,深层土壤水分和盐分含量较高的分布规律;在0~100 cm土层中,随着深度增加,水分和盐分含量呈现出先增大后减小的趋势;设置排盐沟,能够使土壤盐分向排盐沟运移,有助于棉田改良。     

不同尺度网格膜下滴灌土壤水盐的空间变异性分析

进行土壤水盐空间变异性的研究对于膜下滴灌取样设计和抑盐效果的评价有实际参考价值。在新疆玛纳斯县进行了0.5m,5m和50m3个尺度网格田间土壤水盐取样,分别采用经典统计、地质统计及分形理论对土壤水盐的空间变异性进行了分析。传统统计分析表明,3个尺度网格下土壤含水量均具有中等偏弱变异特征且服从正态分布,而土壤含盐量具有中等偏强变异特征且服从对数正态分布。地质统计分析表明,在不同尺度和方向上,土壤含水量和含盐量的半方差函数大多可采用球状模型模拟,其变程随尺度增加而增大,土壤含水量显示出更强的块金效应。采用套合模型可精确描述土壤水盐的总体空间结构。0.5m尺度土壤水盐等值线图沿滴灌带分布,但其它2尺度下此趋势消失。基于半方差函数的土壤含水量和含盐量分形维数(D)在3个尺度和5个方向下有所不同但差异不大,表明土壤水盐性质存在一定范围的自相似结构。分形维数D与半方差函数的参数(基底方差与基台值之比)具有较好的线性关系。     

基于CLDAS数据和机器算法模型的大清河流域地表土壤湿度降尺度研究

土壤水分是"四水"转换的纽带,农业生产的基础,传统的野外定点测量土壤水分的方法难以实现空间上的展布,现代微波遥感数据可以得到大尺度的土壤水分,但分辨率低。本文利用CLDAS数据,将机器算法应用到遥感影像指数运算中,开展土壤水分的降尺度研究。论文分别采用OLS算法、Bagging算法、BRT算法和随机森林算法模型建立MODIS光学遥感数据(LST、Albedo、NDVI、ET)与土壤水分的关系模型。研究结果表明:四种算法中随机森林算法的拟合效果更优(R~2=0.961 28,RMSE=0.006 99)。利用该算法算出降尺度后的土壤体积水分,可以得到大尺度且空间分辨率更高的土壤水分数据。大清河流域西北部土壤含水量高于东南部,土壤含水量差异可达0.2 mm~3/mm~3,在流域土壤含水量空间分布的季节变化显著,3月土壤水分低至0.16 mm~3/mm~3,9月土壤水分高达0.33 mm~3/mm~3。     

蓄水容量曲线设定分布式霍顿模型土壤含水量初值

分布式水文模型对土壤含水量的空间描述能力对土壤墒情模拟、分布式输出等具有重要的意义。但分布式水文模型的土壤含水量空间分布计算,需耗费大量的计算资源。为了提高分布式模型的计算效率,从定性的理论分析和定量的数据比对2个方面,证明蓄水容量曲线和分布式模型中逐单元土壤含水量序列的相关关系,并建立了二者之间的转换公式,据此可以将面平均的土壤含水量转换为空间分布的土壤含水量。用离散蓄水容量曲线法设置分布式模型的土壤含水量初值,并与传统模型预热法进行比较,结果表明两种方法得到的土壤含水量空间分布总体趋势完全一致,次洪模拟效果相同,并且节省了大量的计算资源,极大地提高了分布式模型的计算效率。     

南疆地区棉花整个生育期内土壤水分空间变异性分析

在新疆库尔勒包头湖农场智能化棉花膜下滴灌工程示范区,以45m×54m(一根支管控制)范围为试验区,采用网格布点的方式取样(共计64个采样点),测定了各个采样点以及三个不同深度上的土壤含水率.采用经典统计学和地统计学方法,分析了棉花整个生育期内的土壤水分空间变异特性:认为土壤含水率的提高可增强其空间变异能力;影响土壤水分空间变异能力的主要因素是结构性因素;土壤含水率的空间分布格局随着土壤含水率的增大而趋向复杂,由随机因素引起的变异有增大的趋势,这与滴灌带毛管灌水的不均匀性有关.     

半干旱黄土区土壤水分垂向变异性的研究

以甘肃省兰州市孙家岔流域为研究对象,利用1981-1983年、2011年的实测土壤水分资料,采用地质统计法分析了该流域土壤水分的垂向变异特征.结果表明,球状模型对丰水年和平水年不同土地利用（梯田和荒坡）土壤水分垂向分布的变异函数拟合,经F值检验后为显著水平.在枯水年,球状模型对梯田的实验变异函数依旧拟合较好,而荒坡在枯水年二次线性模型对土壤水分垂向分布拟合较好,对枯水年雨季分析,发现土壤水分的时空间自相关也很弱.半干旱黄土区土壤水分垂向变异性的研究,可对该区不同土地利用的蓄水特征和土地规划利用提供一定的理论依据.     

Reconstructing Monthly ECV Global Soil Moisture with an Improved Spatial Resolution

Remote sensing techniques have provided global covered soil moisture at high temporal resolution, however, the coarse spatial resolution and the data gaps have greatly reduced their potential values in large numbers of practical and regional applications. This study proposed a two-steps reconstruction approach for reconstructing satellite-based soil moisture products (ECV) at an improved spatial resolution. The reconstruction model implemented the Random Forests (RF) regression algorithm to simulate the relationships between soil moisture and environmental variables, and takes advantages of the high spatial resolution of optical remote sensing products: the data gaps of ECV soil moisture products were firstly filled by the estimation model trained using available pixels of the ECV products and corresponding environmental variables; then a spatial downscaling was carried out to the gap-filled ECV products to obtain the reconstructed soil moisture with fine spatial resolution (0.05°). As a result, the reconstructed soil moisture well fill the data gaps of the original ECV products and nicely reproduced the original soil moisture values (R²?>?0.98). The spatial resolution and variation details of the soil moisture products were also improved significantly. Validation results indicated that the reconstructed soil moisture showed comparable good performance (average R²?=?0.66) as the original ECV products (average R²?=?0.65) and nicely reflect the temporal behavior of ground-based measurements. As a result, the reconstructed soil moisture well filled the data gaps and greatly improved the spatial resolution of ECV products.     

花岗岩残积土垂直层次抗剪强度变异性研究

花岗岩残积土广泛分布于我国南方,它具有特殊的土壤力学性质,研究花岗岩残积土垂直层次抗剪强度变异性及其影响因素对于指导工程施工及解释崩岗发生演变具有十分重要的意义。对花岗岩残积土进行多点采样,通过对花岗岩残积土不同层次的土壤进行基本性质测定,研究了土体在垂直层面上抗剪强度的变异特性及影响因素。研究发现:花岗岩残积土土体垂直层次之间的抗剪强度差异较大,这种差异主要体现在内摩擦角的变化上;影响花岗岩残积土抗剪强度指标的主要因素为水分含量以及砂粒含量;同时考虑水份和砂粒含量两项因素时,一定含水率范围内,抗剪强度随含水率的降低、砂粒含量的增多而增大,凝聚力总体随含水率降低而升高,随砂粒含量的增大而减小,内摩擦角总体随含水率降低而升高,随砂粒含量的增多而增大。     

洞庭湖典型洲滩湿地水分时空变化特征及其相关性分析

为了分析变化条件下洲滩内部土壤水分时空变化特征及不同深度土壤水分含量和湖水位的相关性,以洞庭湖典型洲滩断面为研究对象,利用原位监测装置连续2个月监测了湖水位、大气温度及土壤水分含量的动态变化过程。结果表明:洞庭湖洲滩水分场的分布在垂向上呈现明显的分层现象,同一位置的土壤水分含量的波动幅度随着深度的增加而逐渐减小,至深层处(大于50 cm)趋于稳定,同一深度的土壤水分含量的波动幅度随着与岸边距离的增加而逐渐减小。土壤水分含量与湖水位之间的相关性随着深度的增加呈先增强后减弱的趋势,浅层及深层的土壤水分含量和湖水位之间均呈无显著相关性,地表以下50~70 cm深度处土壤水分含量与湖水位相关性较高。研究结果有助于了解土壤水分在洲滩生态系统地下含水层-土壤-大气界面的相互作用机制,为洲滩水文过程及生态环境保护研究提供重要方法和理论参考。