1961-2013年中国粮食主产区参考作物蒸散量时空演变特征研究

摘 要：准确评估粮食主产区参考作物蒸散量（reference crop evapotranspiration,ET0）时空变化特征,对灌区水资源优化调度、灌溉制度优化、农田水分高效利用及粮食水分生产力提高等均具有重要意义。本文基于中国粮食主产区258个气象站点逐日气象资料,采用Penman-Monteith 公式计算1961-2013年参考作物蒸散量,通过Sen''s+Mann-Kendall法、累积距平法及气象倾向率等方法对其近53a来时空变化趋势与特征进行分析。结果表明：近53a来中国粮食主产区（全区）、温带湿润半湿润地区(I区)、温带干旱半干旱地区（II区）、亚热带湿润地区（III区）及暖温带半湿润地区（IV区）ET0年均值分别为901.90mm、741.89mm、1077.93mm、940.17mm、847.61mm,呈现II>III>全区>IV>I区的趋势;全区及I-IV区主要作物生长季（3-10月）ET0约占全年ET0的87.58%、91.91%、90.05%、85.11%和83.39%;除IV（其年倾向率Y为0.002mm/a）区外,全区及I-III区ET0近53a整体呈现下降趋势,其中全区呈下降趋势的站点数达171个,占总数的61.0%,年倾斜率达到显著下降水平,其Y值为-0.288*mm/a（P<0.05）;全区及各分区ET0在90年代均呈增大趋势,其年尺度上Sen’s趋势度β全区=4.993,M-K检验值Z全区=1.978* (P<0.05),增大趋势显著,其它各年代际上趋势减小;近53a来ET0空间分布基本呈西北向东南东北方向递减趋势,具有明显的地区差异,ET0高值区主要集中在内蒙古与四川地区西北部,低值区主要集中在四川盆地与东北平原以东、以北大部分地区,且年ET0高值、中高值、中值、低值区域站点数分别占总站数的3.5%、12.4%、58.5%、25.6%;ET0的年内M-K趋势变化差异较大,春季,粮食主产区ET0趋势自北向南增大,夏季与之相反;秋季,ET0趋势呈现中部低南北高的趋势,而冬季较秋季有明显的下降趋势,整体呈现由“北-南,西-东”递减的趋势;主要作物生长季上ET0在华北平原（显著下降）和东北平原中部趋势下降,东北平原四周及长江中下游地区趋势增大。     

基于反距离权重法的长江流域参考作物蒸散量算法适用性评价

为实现大区域尺度参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET0)资料缺失情况下的准确计算,该文将长江流域划分为上、中、下游3个子区域,基于反距离权重法的新型空间展布方法得到3个虚拟站点分别代表每个子区域,利用长江流域102个站点1964-2013年近50a的逐日气象数据,根据FAO-56 Penman Monteith(P M)法、Hargreaves Samani(H S)法、Irmark Allen(I A)法、Priestley Taylor(P T)法、Makkink(M K)法、Penman Van Bavel(PVB)法、1948年 Penman(48-PM)法分别计算每个站点逐日ET0,并以P M法为标准,利用Nash Sutcliffe系数(CD)、逐日相对均方根误差(RMSE)、Kendall一致性系数(K)对其适用性进行评价,结果表明:在3个子区域6种ET0计算方法的日值与P M法拟合方程确定系数R2均通过了极显著水平检验(α=0.01),长江上游P T法ET0日值计算精度最高(ET0日值拟合方程斜率为1.030,RMSE=0.341 mm/d,CD=0.886,K=0.829),H S法、I A计算精度较低(ET0日值拟合方程斜率分别为1.427、1.308,RMSE=0.909、0.829 mm/d,CD=0.581、0.523,K=0.792、0.742),长江中、下游PVB法计算精度最高,P T法计算精度次之,H S法与I A法计算精度较低；长江上游6种算法ET0月值的计算精度由高到低依次为P T法、PVB法、M K法、48 PM法、H S法、I A法,与P M法的平均误差分别为0.27、0.35、0.51、0.48、0.74、0.78 mm/d；长江中、下游6种算法计算精度由高到低为PVB法、P T法、M K法、48 PM法、H S法、I A法；整个长江流域P T法、PVB法与P M法ET0计算结果相对误差均在35%以下,H S法、I A法计算精度较低,其相对误差基本高于40%；因此,PVB法与P T法在整个长江流域的计算精度较高,可作为长江流域ET0简化计算推荐方法。     

四川省典型种植制度下农业干旱风险研究

本文利用四川省农业生态区8个代表站1960-2012年逐月气象资料及四川省1988-2007年粮食产量、粮食因旱减产量计算四川省在“小麦-玉米-红薯”和“小麦-水稻”2种典型种植制度下的降水满足度和粮食因旱减产率,同时分别采用正态分布函数研究降水满足度、采用信息扩散理论研究粮食因旱减产率发生农业干旱的风险概率。结果表明：2种典型种植制度下,除盆西高原盆地过渡区、川南中低山丘陵区外,四川省大部分农业生态区每5年中约有1年降水不能满足作物需水量;“小麦-玉米-红薯”和“小麦-水稻”种植制度下中旱、重旱、严重干旱发生概率分别为39.7%、10.9%、4.9%和32.7%、6.1%、3.2%;降水满足度和粮食因旱减产率呈显著负相关;粮食因旱减产率指示发生中旱及以上干旱时对应的降水满足度距平指示一定发生干旱,降水满足度距平指示发生干旱时对应粮食因旱减产率指示不一定是中旱及以上。     

劈裂灌浆技术在工农水库土坝防渗加固处理中的应用

在众多的病险土坝中,渗漏破坏占了很大的比例。劈裂灌浆技术是处理此问题常见的一种手段。本文以工农水库为例,对劈裂灌浆的劈裂孔布置、灌浆压力、灌浆浆液物理力学性能及灌浆时坝坡稳定验算进行了具体分析。并对灌浆施工过程中的技术要点作了简单介绍。劈裂灌浆技术适应范围广,能够在不释放原坝体应力的条件下构造竖直连续的浆体防渗帷幕,同时使原坝体的防渗能力得到恢复或提高。在处理相同问题的情况下,劈裂灌浆技术具有明显的优势。     

1961～2018年山西省潜在蒸散量变化特征及成因

针对Penman-Monteith模型计算的山西省1961~2018年20个气象站月平均潜在蒸散量(ET0)进行距平分析、突变检验、趋势性分析和贡献率分析,以期得到山西省ET0的时空规律及其主导因子。结果表明,山西省全年ET0距平值是逐年降低的,在1980年代首次由正转负,而四季距平最小值出现的年代不同;山西省ET0存在唯一的突变点为1992年,ET0在1961~1991年有显著减少的趋势,在1992~2018年呈现不显著增加趋势;山西省58年内气温呈增加趋势,而日照时数、风速、相对湿度呈减少趋势;山西省58年内ET0与温度、日照时数和风速的相关关系为正,与相对湿度的相关关系为负;对于山西省ET0变化,1961~1991年日照时数的贡献最大,1992~2018年温度的贡献最大。     

中厚板在线控制冷却自动控制装置及其应用效果

实践证明,鞍钢半连轧厂在线厚板(20mm以上)轧后冷却采用的检测仪表与控制装置有很多优点,例如控冷时间准确,冷后板材纵向温度均匀等。本文着重介绍了中厚板在线控冷自动装置概况及应用效果。     

基于加权灰色-马尔可夫链模型的城市需水预测

城市需水量预测是区域水资源规划及优化配置的基础内容。在基于灰色GM(1,1)模型预测城市需水量总体趋势的基础上,引入加权马尔可夫链预测理论,建立了加权灰色马尔可夫GM(1,1)预测模型。该模型既考虑了GM(1,1)模型较强的处理单调数列的特性,又考虑了通过相对误差的状态转移概率矩阵的变换提取数据随机波动响应的特点。成都市城市需水量预测结果表明:加权灰色马尔可夫GM(1,1)模型充分利用需水量数据给予的信息,实现了对相对误差的状态转移的预测,并提高了修正灰色模型预测值的精度;通过与其它2种灰色预测模型预测结果比较,加权灰色马尔可夫GM(1,1)模型精度更高,预测得到2012年和2013年成都市城市需水量分别为74 250.91万m3和79 818.34万m3,呈明显增长趋势。因此该模型提高了随机波动较大数据序列的预测精度,拓宽了传统灰色模型预测的应用范围,更具科学性。     

基于PSO－PPE模型的宁夏扬水灌区水土资源承载力综合评价

为定量评价宁夏扬水灌区水土资源承载力,从水资源、社会、经济、生态环境4个系统层选择20个指标构建了农业水土资源承载力综合评价指标体系、采用粒子群优化投影寻踪(PSO-PPE模型)对宁夏扬水灌区(红寺堡灌区、固海固扩灌区)各分区2015年水土资源综合承载力进行了评价。结果表明:宁夏扬水灌区水土资源承载力总体水平较低,其中红寺堡区以及固海固扩区的多个分区的承载力评价值小于2,评级等级只有Ⅳ级,且处于Ⅲ级的4个分区最佳投影指标值也较低(最高为2. 809)。从各分区4个系统的评价结果来看,各分区的水土资源承载力的主要影响因素有差异,应当结合各分区水土资源实际特点,从水资源利用、水资源生态维护和社会经济外部支持等多方面入手,制定科学合理的水土资源管理与利用措施,以改善灌区水土资源承载能力。     

基于LSTM深度学习模型的华北地区参考作物蒸散量预测研究

为有效提高华北地下水漏斗区参考作物蒸散量ET_0的预报精度,本文以华北地区7个气象代表站1958—2010年ET_(0-PM)(Penman-Monteith,P-M)的历史时间序列为训练集构建LSTM模型,以2011—2017年ET_(0-PM)的时间序列为验证集将LSTM模型与其他4种经验模型进行对比分析。结果表明:LSTM在华北地区预测的整体评价指标Gpi(Global performance indicator)排名第一,该模型可以作为华北地区逐月ET_0预测的推荐模型,为我国精准农业灌溉预报提供科学的依据。     

（研究生论坛）气候变化与灌溉对都江堰灌区参考作物蒸散量影响研究

摘 要：为解决气候变化与灌溉对区域参考作物蒸散量（ET0）的影响问题,利用Penman-Monteith公式计算都江堰灌区5个站点60a逐日ET0,定性定量研究了气候变化与灌溉对灌区ET0的影响。结果表明：近60a灌区ET0总体呈降低趋势;各气候变量对ET0的敏感性依次为相对湿度、平均温度、日照时数、风速,风速、日照时数的降低是ET0下降的主要原因,灌区建设前后相比,遂宁站风速的下降趋势远大于全国风速的下降趋势,灌溉主要使区域风速显著下降;在春、夏、秋、冬、主要作物生长期,ET0变化的主控因素分别为平均温度、相对湿度、平均温度、相对湿度和相对湿度;灌区灌溉与气候变化对ET0影响分别为49.97% 、50.03%,因此,气候变化与灌溉是引起灌区ET0变化的重要原因。