三种通过常规气象变量估算实际蒸散量模型的适用性比较

为了分析比较3种通过常规气象变量估算实际蒸散量模型的适用性，采用无量纲化分析方法将基于互补相关理论的平流-干旱（简称AA模型）模型和Granger模型与Katerji和Perrier提出的通过气象变量确定表面阻力进而直接估算实际蒸散量的PenmanMonteith(PMKaterji)模型转化为类似的可比形式，即将实际蒸散量与Penman潜在蒸散量之比(蒸散比)表示为Penman潜在蒸散量中辐射项所占比例的函数。3种模型分别采用不同的函数形式，通过对函数特性的分析发现， AA模型适用于既不非常干燥和也不非常湿润的环境，计算的实际蒸散量在干燥的环境下偏小，而在湿润的环境下偏大；Granger模型在蒸散比变化范围较大都适用，并且在一般湿润状况下与AA模型近似等价；PMKaterji模型在蒸散比变化范围较大时模拟效果不好。通过干旱(黑河试验沙漠与戈壁站)与湿润(淮河试验安徽寿县站)两种状况下的实测数据的对比分析验证了理论分析的正确性。     

基于互补原理确定黄土高原Budyko方程的流域特性参数

Budyko方程的流域特性参数一般根据植被覆盖度等下垫面特征进行确定,但相关资料不易获取。本文针对黄土高原地区29个小流域,通过分析流域特性参数、植被覆盖度和互补关系中大气湿润指数之间的关系发现,大气湿润指数能够间接反映植被覆盖度的大小,进而能够利用常规气象数据确定流域特性参数,并拟合出了经验公式。相比采用固定流域特性参数,这种方法能够提高Budyko方程对实际蒸散发量的模拟效果。相比于植被覆盖度等下垫面资料,常规气象数据时间序列长、且更易获取,因此本方法具有较好的应用前景。     

陕西省近３０年潜在蒸发量的时空变异规律

根据陕西省３４个代表气象站点１９８８年—２０１７年逐日气象数据,分析以Ｐｅｎｍａｎ公式计算的潜 在蒸发量的时空变异规律及其对湿润指数的影响。结果表明:陕西省１９８８年—２０１７年平均的潜在蒸发 量９５９ｍｍ,从陕北（１０２０ｍｍ）、关中（９６７ｍｍ）到陕南（８９９ｍｍ）逐渐降低,其差异主要在于空气动力学 项。陕北潜在蒸发显著增大（２５．９ｍｍ／１０ａ）,而关中和陕南潜在蒸发变化的趋势值分别只有１２．２ ｍｍ／１０ａ和６．５ｍｍ／１０ａ,相对湿度减小和风速增大引起的空气动力学项的增大（１６ｍｍ／１０ａ）是陕北潜 在蒸发量显著增大的主要原因。受潜在蒸发变化影响,陕北和关中地表湿润指数增大但大气湿润指数 减小,反映出两类不同过程的影响。     

基于Penman方法和互补原理的蒸散发研究历程与展望

Penman方法和互补原理是蒸散发研究的两种主要理论方法,本文梳理了这两类方法的发展历程,对比了其概念和方法上的差异,讨论融合这两类方法的可能和前景。Penman方法从田间尺度蒸散发过程出发,从针对均一下垫面发展到强调空间变异规律和植物生理生态行为对蒸散发的控制机制。互补原理从区域尺度蒸散发过程出发,从传统的线性互补关系发展到基于非线性函数的广义互补原理。Penman方法和互补原理分别侧重蒸散发的陆面过程和大气过程,未来需要融合这两类方法以提升对蒸散发的认识和研究水平。     

沟(河)水利用对宁夏惠农渠灌区水均衡影响的模拟分析

近年来宁夏惠农渠引水量减小,灌溉缺口增大,从排水沟道和黄河提水补充灌溉成为多水源利用的重要模式,但目前对沟(河)水利用对灌区水均衡影响的认识并不清晰。本文利用平原绿洲散耗型水文模型对惠农渠灌区2007—2011年水均衡进行模拟,分析了沟(河)水利用对水均衡的影响。研究区水平衡受引黄河水、降水、沟(河)水和地下水等多种水源的影响,在以水稻为主的上游地区和引水相对困难的下游地区,沟(河)水占灌溉地总补给水量的比例超过30%。以位于上游的第二管理所和位于下游的第七管理所为例,如不利用沟(河)水灌溉,模拟得到的两个分区作物蒸散发量分别减少12.6%和7.7%,且主要发生在6—8月。对于利用50%现状沟(河)水和不利用沟(河)水两种情景,模拟得到的2011年第二管理所灌溉地平均地下水埋深分别下降0.25 m和0.54 m,而第七管理所灌溉地平均地下水埋深分别下降0.22 m和0.50 m。沟(河)水利用对于惠农渠灌区作物耗水具有重要作用,也与地下水等其它水源存在相互转化。本研究可以为惠农渠灌区的多水源综合利用和配置提供科学依据。     

海河流域农田水循环模式与水平衡要素

基于海河流域农业的现状与发展,分析了海河流域农田水循环的驱动机制,提出了海河流域农田综合二元水循环模式,揭示了农田水循环的机制,并根据农田水循环的结构与模式分析了海河流域农田水循环的各项输入输出等水平衡要素。对海河流域农田水循环模式和通量的分析结果表明,海河流域种植结构和耕作方式的改变使有效降水利用量增加,蒸散发的输出量整体增加,农业系统退水量减少。根据海河流域农田水循环模式和通量的分析结果,提出了海河流域农田水循环的调控措施,包括节水灌溉、发展旱地农业等。     

三种广义互补蒸发估算公式在华北平原两熟制农田的验证

华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟制农田蒸发量的估算和分析对灌溉管理和区域气候变化的研究都具有重要的意义,基于广义互补原理的蒸发估算方法的适用性需要探讨。本文利用华北平原四个冬小麦-夏玉米两熟制农田通量站点数据,验证Brutsaert(2015)的基本式及Crago(2016)和Szilagyi(2017)的基于动态标度的线性和多项式公式的适用性。采用Penman初始风速函数时,设定 α=1.26三个公式都能较好地模拟实际蒸发量,其中Brutsaert的基本式表现最好。标度后的线性公式模拟效果优于标度后的多项式公式,且采用基于Monin-Obukhov相似理论的风速函数时,标度后的线性公式估算效果优于Brutsaert的基本式。公式中的参数α在小麦季、玉米季和间作期分别率定能提高公式的模拟效果,缩小不同公式模拟效果之间的差距。     

基于广义互补S型公式的我国不同地区蒸发池蒸发量估算

本文利用全国不同地区13个20 m²或10 m²蒸发池数据,验证广义互补S型公式对小型水体水面蒸发估算的效果,并分析了其参数α_HT的变化特征。结果表明,无论采用暖季(4—9月)的数据还是采用全部数据(有蒸发量观测时期的数据),S型公式均能够有效估算大型蒸发池的蒸发量,效果优于采用率定风速函数的Penman公式。利用暖季(4—9月)数据拟合的参数α_HT介于1.00~1.92,均值为1.52,与相对湿度和温度具有显著负相关关系,利用相对湿度确定参数α_HT的S型公式能够有效估算蒸发池的蒸发量。     

黑河流域上中下游潜在蒸散发变化及其影响因素的差异

通过黑河流域及其周边气象站点的气象数据,对比分析了1958~2005年黑河流域上中下游潜在蒸散发变化的不同趋势及气象因子的不同影响.黑河流域上游山区潜在蒸散发具有弱增大的趋势,主要表现为辐射项的增大;中下游绿洲潜在蒸散发具有显著下降的趋势,主要表现在空气动力学项的减小.通过相关性分析发现,太阳辐射和平均气温是辐射项的主要因素,而风速和相对湿度是空气动力学项的主要因素.气温升高对上游山区潜在蒸散发的增大具有显著影响,而风速下降对中下游绿洲潜在蒸散发的影响非常显著.