遥感水分收支对区域水资源估算潜能

为获得遥感水分收支对区域水资源估算潜力，利用遥感降水与蒸散发数据，通过研究中国十大水资源一级区及省区尺度上遥感水分收支平衡(降水与实际蒸散发差值)与水利统计水资源量间的关系，发现遥感降水蒸散差折合水资源量与基于统计数据的水资源量间具有较强正相关性，但总体偏低且存在区域差异，其中海河区低估最为显著，其次为淮河区、西南诸河区，西北诸河区则存在较大高估。对于地下水需求较大的区域，如海河区，地下水开采量没有被考虑作为遥感水资源量来源是造成遥感水资源量低估的主要原因。遥感降水低估、蒸散发高估也导致遥感水分收支平衡折合水资源量低于基于统计数据的水资源量。水资源时间变化趋势显示，中国水资源量总体呈增加趋势，但作为粮食主产区及人口密集区的华北地区，水资源形势严峻，呈显著减少趋势，将对经济发展及人们生活产生重大影响。     

遥感水分收支对区域水资源估算潜能

为获得遥感水分收支对区域水资源估算潜力,利用遥感降水与蒸散发数据,通过研究中国十大水资源一级区及省区尺度上遥感水分收支平衡(降水与实际蒸散发差值)与水利统计水资源量间的关系,发现遥感降水蒸散差折合水资源量与基于统计数据的水资源量间具有较强正相关性,但总体偏低且存在区域差异,其中海河区低估最为显著,其次为淮河区、西南诸河区,西北诸河区则存在较大高估。对于地下水需求较大的区域,如海河区,地下水开采量没有被考虑作为遥感水资源量来源是造成遥感水资源量低估的主要原因。遥感降水低估、蒸散发高估也导致遥感水分收支平衡折合水资源量低于基于统计数据的水资源量。水资源时间变化趋势显示,中国水资源量总体呈增加趋势,但作为粮食主产区及人口密集区的华北地区,水资源形势严峻,呈显著减少趋势,将对经济发展及人们生活产生重大影响。     

基于GLASS数据的青藏高原2001—2018年蒸散发时空变化分析

准确认知青藏高原蒸散发时空变化特征,为当地可持续农业的水资源规划及理解高原气候变化具有重要现实意义。研究基于GLASS陆表潜热通量产品,采用Mann-Kendall趋势分析方法,结合青藏高原生态地理分区方案,分析了2001—2018年青藏高原蒸散发的时空变化特征及其与气温、降水和植被的关系。结果表明：(1)GLASS ET产品可以较好地表征青藏高原蒸散发的时空分布特征;(2)青藏高原多年平均蒸散发为296.52 mm,整体上呈现出东南高西北低的空间格局,其中东喜马拉雅南翼最高（690.94 mm）,柴达木盆地最低（163.47 mm）;(3)近18 a来,青藏高原蒸散发年际变化呈波动性上升,只有东喜马拉雅南翼在下降;(4)研究期间,青藏高原蒸散发以显著性增长趋势为主,占47.44%,主要位于高原东部边缘和中西部腹地,呈显著性减小趋势的地区占3.82%,主要集中于东喜马拉雅南翼;(5)蒸散发的空间分布在干旱区与气温呈负相关,在湿润区呈正相关,与降水空间格局总体呈正相关;(6)蒸散发与NDVI的空间分布呈较好的正相关,与NDVI的变化趋势相关性较为复杂,大部分呈正相关,小部分呈负相关。     

三江源蒸散发遥感估算及其时空分布特征研究

蒸散发是地表水热平衡的基本变量,也是衡量植被生长水分适应性的重要指标。针对三江源地面实测资料匮乏的现状,以MODIS系列产品为主要数据源,通过对地表温度—植被指数特征空间法的改进,在日尺度实现了该地区2011～2019年蒸散发的连续遥感估算,并进一步解析其时空变化特征与影响因子,揭示不同土地覆被类型的蒸散发差异,以期为三江源畜牧业可持续发展与生态环境保护提供支撑。对比分析表明：蒸散发的估算结果达到了现有遥感蒸散发产品的精度要求,可用于分析三江源地区蒸散发的时空变化特征。近9年,三江源蒸散发总体呈现先减少后增加趋势,多年平均值为420.04 mm;受海拔与降水控制,蒸散发空间分布异质性明显,从东南向西北逐渐减少;3 194～4 620 m海拔范围内,蒸散发随海拔高度增加呈单峰型变化,站点尺度年蒸散发与降水量之间的相关系数为0.71。虽然不同土地覆被分类系统下蒸散发的统计结果存在差异,但单位面积蒸散发具有林地>灌丛/灌木林>草地/草甸>裸土地/无植被区的明显特征,像元尺度多年平均蒸散发与植被覆盖度的相关系数高达0.77。     

基于遥感的地表蒸散发研究进展

地表蒸散发是整个生物圈、大气圈和水圈中水分循环和能量传输的重要控制因素。遥感技术的应用使得区域尺度的蒸散发估算成为可能,并在过去的几十年中快速发展。研究对遥感蒸散发估算进行了总结与归纳,在此基础上展望了今后的发展方向,明确指出了遥感蒸散发未来研究的突破点及发展方向。提出未来应加强蒸散发尺度效应、夜间蒸散发、不同蒸散发产品的统一真实性检验、国产卫星数据的使用、更高时空分辨率产品的研发以及机器学习在遥感蒸散发产品中的应用。     

基于TSEB模型的黄河三角洲蒸散量估算

蒸散发作为湿地生态系统中地-气间水热交换的主要方式,很大程度上影响着湿地的水热平衡,合理准确地估算蒸散发量,对湿地生态系统的水分循环、能量平衡以及科学管理具有重要意义。黄河三角洲湿地作为世界上暖温带最广阔、最完整和最年轻的河口湿地生态系统,既是气候变化的敏感区,也是生态环境的脆弱区。针对其地理位置特殊、水资源供需矛盾尖锐等特点,利用SEBAL(Surface Energy Balance Algorithm for Land)和TSEB(Two-Source Energy Balance)模型,对黄河三角洲湿地蒸散发量进行估算:首先利用SEBAL模型计算地表的特征参数和各地表通量,然后利用TSEB模型分离土壤和植被,分别计算黄河三角洲湿地瞬时的土壤蒸发、植被蒸腾和土壤植被总蒸散发量,利用积分关系法进行时间尺度转换,得到日蒸散量。利用气象站实测蒸发值和FAO Penman\|Monteith公式计算的作物系数,对遥感估算结果进行直接和间接精度评价。结果表明反演的蒸散发结果合理,精高较高。分析蒸散的空间分布及不同地表类型的蒸散特性,对比分析芦苇沼泽和芦苇草甸的不同蒸散特点,结果表明基于两模型耦合的方法可用于黄河三角洲湿地蒸散量估算。     

基于SEBS模型干旱区蒸散发量研究

以中亚五国和新疆为研究区域,选取近30 a的遥感数据,结合地面观测资料,基于SEBS模型,反演逐日实际蒸散发量。结果表明:2005年生长季,中亚地区蒸散发量为9 741.03×10⁸ m³,新疆地区蒸散发量为2 168.68×10⁸ m³;其蒸散发在1980、1990和2005年5~9月年际变化量分别为8 960.64×10⁸、9 134.37×10⁸、9 085×10⁸ m³。通过研究区降水量和新疆地区水平衡分析,模型反演的蒸散发量值较为合理,定量提出了区域水循环中参与蒸发过程的水量变化,揭示了干旱区区域蒸散发过程的变化规律。
     

应用Landsat数据和SEBAL模型反演区域蒸散发及其参数估算

随着遥感技术的进步,人们发展了多种通过遥感计算区域蒸散发的方法。SEBAL模型是通过遥感反演地面蒸散的典型方法,它以陆面能量平衡为基础,物理意义明确,只利用遥感影像和少量的气象数据（风速、气温）就能反演蒸散量。Landsat数据的波谱信息丰富、空间分辨率高,数据源稳定,是通过遥感技术反演蒸散发的理想数据源。如果能合理地估算SEBAL模型中的基本参数,将会获得较高精度的反演结果,能够满足在水文、生态、林业等研究或应用中的需要,对区域水资源的管理与利用具有重要意义。从SEBAL模型的基本原理出发,分析了利用SEBAL模型采用Landsat的TM/ETM+数据反演区域蒸散发的基本过程,针对TM/ETM+数据特点对模型所需要的基本参数进行估算求解,为SEBAL模型在蒸散量反演中的广泛应用提供了一定的指导。     

作物蒸散发模型研究中的地表温度反演

针对美国加州Merced县2002年8月9日的ETM+影像,利用单窗温度反演算法反演了遥感蒸散发模型S SEBI中的地表温度参数。选用了ETM+热红外的高增益61波段,对热红外波段反射率较低的植被覆盖研究区进行了地表温度反演,并反演地表温度所需要的几个参数：亮度温度、地表比辐射率、大气透射率。最后得出了研究区域地表温度分布结果：水体地表温度低于植被作物,建筑或道路的地表温度最高。不同地物间地温是不同的,作为蒸散发反演的重要参数,这将影响不同地物蒸散发估算。因此精确反演地表温度,将为今后蒸散发的研究打好基础。     

基于SMOS、SMAP数据的青藏高原季风及植被生长季土壤水分长消特征研究

青藏高原地理位置特殊、环境特征显著,是地球系统作用的关键参与和决策者。利用大尺度的星载微波遥感数据开展其土壤水分研究,不仅能为理解典型地区对全球水、气、能、热交互机制的量化影响提供理论支持,还能够为证实遥感数据的可靠性提供实践依据。以SMOS(2011—2020)和SMAP(2016—2020)卫星土壤水分数据为主,以ISMN实测数据、GPCP降水数据、MOD16A2蒸散发数据、C3S地表类型数据为辅,利用土壤水分(年均值,■与时间之间的相关系数(R_xt),研究青藏高原土壤水分在季风及植被生长季(7—9月)的时空分布及长消特征;进而利用偏相关系数(R_xy,z),初步分析了土壤水分与降水和蒸散发的耦合关系。结果显示,青藏高原土壤水分在时间上呈现先减(2011—2015年)后增(2015—2018年)随后波动变化(2018—2020年)的趋势,在空间上呈现自西北向东南逐渐升高的趋势;大部分地区的土壤水分与降水的耦合表现强于蒸散发;SMOS和SMAP对青藏高原土壤水分时空特征的捕捉具有较高的一致性。     

水厂供水调度辅助决策系统

本文介绍了水厂供水调度决策系统的构成及功能,详细阐述了软件的实现原理,并概述了此软件具有一定的社会经济效益。     

免耕措施对土壤水分及利用效率的影响

免耕覆盖能有效地控制土壤侵蚀,抑制地表起沙,防治土壤退化,将是我国北方地区代替传统农耕的最好办法之一。针对土壤水分往往是我国北方地区农作物生长重要的限制性因子,本文选择国内外免耕措施的土壤水分试验研究进行总结,系统地分析了免耕与传统农耕的土壤水分动态变化特征,评价了免耕土壤水分利用效率。结果表明,与传统耕作相比,免耕普遍可增加土壤水2%~8%,但只有长期实施免耕和覆盖达到一定程度时,免耕的增水效果才明显,而免耕水分利用效率却因产量、降水等而不同。     

神经网络在矿井突水水源判别中的应用

提出了一种采用改进的SOM神经网络对矿井突水水源进行判别的方法。该方法把水质中的Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO24-和HCO-3等7种离子的含量作为判断因素,结合改进的SOM神经网络模型,对20个水源样品进行分类。实验结果表明,该方法的误判率为0,能够准确地判别矿井突水水源。     

Water resources

Abstract

Water, which was taken for granted and assumed to exist in abundance, has become one of our most precious natural resources. Hence hydrological and water management problems represent key areas of applied science in the current worldwide economic and ecological situations. Satellite remote sensing technologies have been used more and more to satisfy urgent requirements for information relating to water resources. Many efforts have been undertaken in Europe to develop appropriate methods and to advance these systems to an operational level. Main emphasis is given to processes in which land surfaces and inland waters are involved, dealing with the estimation of precipitation, the assessment of soil moisture, surface runoff and the forecasting of runoff, be it from rainfall or from snowmelt. Remote sensing methods are of fundamental importance for soil moisture monitoring on a global and on a regional scale. Experimental research has demonstrated that if, in principle, observations in the visible and thermal infrared regions of the electromagnetic spectrum are able to detect the surface moisture of bare soils, microwave sensors are the most promising tools for quantitative estimates of this parameter. A valuable amount of research on this subject has been performed in Europe and is reviewed within the framework of the most advanced international research. Within Europe regional or local aspects and problems dominate. Therefore the efforts and achievements concerned with these areas and applications, and the progress towards operational use, will be focused on primarily. The most advanced and most promising operational applications exist in the field of snow hydrology to improve power production.     

水箱水位控制器的设计与实现

介绍了水箱水位控制中一种新型的实用电路。它是采用数字电路与模拟电路相结合、集成电路与分立元件相结合的方法，通过红外光电传感器将水箱水位的高低信号转换成开关数字信号，然后在控制电路和驱动电路的作用下实现对水箱水位的自动控制和故障报警。该电路具有简单、经济、稳定可靠、容易实现的特点，适用于城镇居民楼房，特别是农村住宅楼房生活用水水箱的水位自动控制。     

真实感水波的模拟

近年来,自然景物的模拟一直是计算机图形学领域最具挑战的问题之一,对水波的模拟正日益引起人们的关注.其中基于物理模型的方法由于是从水波现象本身进行较精确的描述,使之成为了最有力的模拟方法.但是现阶段基于此方法的水波模拟都侧重于对水波的造型模拟,忽略了水波模拟另一关键问题一光影特效.本文在基于物理模型模拟进行水波造型的基础上,大胆结合了光影特效,对光照模型、水波折射现象及水波刻蚀现象分别进行了研究与实现,大大增强了水波模拟的真实性.     

利用水的导电特性实现水位数字化自动检测

含有电解质的水溶液在外施电场的作用下是可以导电的,将水的导电特性这一物理现象与数字电子编、译码技术相结合,提出了一种新的数字化水位自动检测途径和随之而产生的一个新的应用科学研究领域,并具体讨论了如何应用MOTORORA公司生产的集成编、译码芯片MC145026/28实现对水位的数字化自动检测电路及其工作原理.该方法的提出对于在恶劣的环境下进行水文水位检测将具有十分重要的应用价值.     

流水魔法

有道是：落花有意,流水无情。如果看字面意思的话,现在要有人站出来反对了,在近期法兰克福国际卫生洁具及供暖空调博览会上,水流像瀑布一般从水管里倾泄而下并且能够随水温变化颜色,三向反射水龙头,以及另一些独特有趣的创新,都让人们大开眼界。当坐在温暖的浴池中,看着仿佛溪流、飞泉的水链从空中划过,或许真的能令人忘情都市、寄情山野。之前的话确实说得太绝对了,     

飞来峡水利枢纽水厂自动控制系统

本文介绍了飞来峡水利枢纽水厂自动控制系统各部分的功能特点及实现原理，主要介绍了水处理系统和上位机监控系统的特点。     

工业控制机在供水厂自动化改造上的应用

根据供水厂设备分散的情况,介绍了用PC机、单板机、智能RTU单元构成供水厂集散控制系统的一种方法。详细介绍了硬件网络系统的组成和配三方法。简单介绍了所采用的工业计算机控制软件的特点。该系统投入运行后,工作稳定,控制可靠,抗干扰能力强,实现了供水厂无人操作,达到了技改的目的。