气候变化下的淮河流域中部地区参考作物腾发量变化分析

气候变化引起参考作物腾发量(ET0)的变化,由此影响作物的实际腾发量、灌溉需水量以及作物产量,本文根据淮河流域中部蚌埠地区57年的气象资料,采用FAO56推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物腾发量.分析了淮河流域中部地区参考作物腾发量及各主要气象因素的长期变化趋势,可为该地区的流域水管理提供参考.     

通辽市参考作物腾发量变化及其影响因素分析

为了研究分析在气候变化条件下通辽市参考作物腾发量的变化特征及其影响因素,本文以通辽地区1951―2014年的气象数据为基础,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式对该地区的参考作物腾发量进行推算,分析其在年际间的变化趋势,并选取主要气象影响因素进行参考作物腾发量的敏感性分析。结果表明:(1)通辽市多年平均参考作物腾发量为2.75mm·d-1,年际间变化幅度相对较大,1951―2014年的参考作物腾发量在3.28―2.32 mm·d-1内波动。(2)该地区由于冬季处于冰冻状况,导致季节间参考作物腾发量差距较大,冬季平均日参考作物腾发量仅为0.73 mm·d-1,夏季高达4.36mm·d-1。(3)选取的4个主要影响因素中,日平均相对湿度的变动对参考作物腾发量的影响最大,其次为日最高温度、日平均风速、日照时数。     

参考作物腾发量的混沌性识别及预测

本文应用饱和关联维数法对海河流域张北站从1966~2005年50年的参考作物腾发量序列进行混沌性识别,结果表明该序列存在一定的混沌特性。同时,运用自相关函数法和饱和关联维数法确定了该序列重构相空间的嵌入维数和延迟时间,并在此基础上进行了相空间的重构。建立了混沌局域法预测模型对相空间的演化进行了计算,实现了参考作物腾发量的预测,并与时间序列自回归(AR)模型和基于气象资料的BP神经网络模型预测结果进行了比较。结果表明,预测效果比BP网络模型稍差,但明显优于AR模型。这为解决缺乏气象资料地区参考作物腾发量预测问题提供了新的思路。     

基于分形理论的新安江模型参数空间尺度效应分析

水文尺度效应一直是当今水文科学研究的前沿问题。基于分形理论建立模型空间敏感参数在不同尺度之间的定量转换方程,进而提出了一种水文模型参数空间尺度效应分析方法。以三水源新安江模型为例,分析模型参数在嘉陵江小河坝站以上流域的空间尺度效应。结果表明:新安江模型空间敏感参数(SM、KG、KI、CG、CI、CS)具有随空间尺度变化的标度不变性,与流域集水面积之间定量关系可用幂函数关系进行描述,并可建立相应的定量转换方程。通过在研究流域不同空间尺度上的应用检验,发现基于分形理论标度不变性建立的新安江模型参数空间尺度转换方程具有较高的适用性,能实现有资料地区模型参数向无资料地区的移用,为无资料地区水文模型参数的确定提供参考。     

基于混沌遗传程序设计的参考作物腾发量预测模型

利用混沌算法的全局空间寻优性能和遗传程序设计的结构自动寻优功能，建立了基于混沌遗传程序设计的参考作物腾发量预测模型。设计多组数字实验，研究输入因子间相关性对模型预测准确性的影响。预测结果与PenmanMontieth方法计算结果比较表明，该模型以混沌算法优化模型中的参数，在一定程度上解析其他模型可能因为其中的参数未能达到最优而被淘汰的问题。适应性强，精度高，为参考作物腾发量的预测提供了新的有效方法。     

本溪地区参考作物腾发量时空演变特征及气候影响因素研究

参考作物腾发量（ET0）为制定合理的作物灌溉制度和区域灌溉方案提供了基本依据,使作物需水量估算有了统一的基础。本文基于本溪地区4个气象站（本溪站、本溪县站、桓仁站、草河口站）逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式,计算得出四站年内及年际参考作物腾发量ET0。运用气候趋势系数法研究各个参数的变化趋势及ET0的演变特征。结果表明本溪地区参考作物腾发量年际变化幅度不大, ET0总体呈平稳下降趋势;而年内变化较大,呈单峰型变化曲线,5月份腾发量最大,1月份最小,夏季平均腾发量要高于春季,冬季腾发量最少,各站变化一致, ET0呈现明显的以年为周期的变化特征。本溪地区参考作物腾发量由东南向西北递增,蒸发梯度变化不是很大。     

作物蒸发腾发量计算研究综述

作物蒸发腾发量是农业用水最主要的部分。准确计算作物蒸发腾发量是制定农作物灌溉制度的基础,也是促进农业节水的关键。介绍了作物蒸发腾发量计算的基本理论及发展情况,按照理论基础,将目前作物蒸发腾发量计算的常用方法分类,并对经验公式法、参照作物蒸发腾发量法等的适用条件进行了分析。对常用作物蒸发腾发量计算方法在大时空尺度和非充分灌溉模式下的计算改进方式及应用进行了说明。基于作物蒸发腾发量计算方法问题、改进及实际应用情况,认为作物蒸发腾发量计算方法及实用技术研究未来的发展方向为基于多学科、多专业联合攻关,研究既有理论基础又便于实际应用的多尺度作物蒸发滕发量估算模式。     

新疆降水量与参考作物腾发量的年际变化特性

为了深入、系统地研究新疆地区降水量和参考作物腾发量的年际变化规律,在运用FAO-56Penman-Monteith公式计算新疆地区52个气象站点的年参考作物腾发量序列基础上,采用MannKendall趋势检验法和BG分割算法对各站点的降水量和参考作物腾发量序列的趋势性、突变性等年际变化特征进行了具体研究。结果表明:近60年来,新疆地区年降水量整体上呈增加趋势,而参考作物腾发量整体上呈减小趋势;参考作物腾发量的突变较降水量的突变更为频繁和复杂;新疆地区农业生产的水资源天然供需条件有改善倾向,有利于农业生产发展。     

铁岭地区参考作物腾发量年际演变特征分析

参考作物腾发量(ET0)是农业水的主要消耗部分,又是估算作物需水量的关键参数,是确定作物灌溉制度和灌溉水量的基础,是制定流域规划、灌溉工程规划的基本依据。本文用累计距平法及spss软件对参考作物腾发量演变特征及影响因素进行分析,结果表明:铁岭地区ET0逐年呈显著下降趋势,在空间上呈现由西向东逐渐增高趋势;日照、风速、相对湿度是影响铁岭地区ET0年际变化的主要气象因子,温度和水汽压对ET0影响不显著。     

灌区降水量与参考作物腾发量的联合 分布模型研究

为从系统和风险的新角度描述灌溉系统的两个基本变量,在分析参考作物腾发量研究现状的 基础上,以宁夏卫宁灌区为例,基于灌区降水量和参考作物腾发量之间具有的天然相关性,首先应用 P - III曲线法推求得到二者的频率分布曲线,再运用C叩ula函数方法构建了降水量和参考作物腾发 量年际联合分布模型,给出了降水量和参考作物腾发量的重现期等值线图,为灌溉系统的规划和风险 评价提供了新的技术支撑。     

半干旱草地土壤粒径分形维数及空间变异特征

本文以毛乌素沙区内半干旱草地土壤颗粒为研究对象,运用地质统计学方法分析土壤颗粒大小含量及其分形维数的空间变异性,认为分形维数与沙粒含量线性负相关,与粘黏粒含量线性正相关。土壤黏粉粒损失导致土壤沙化加剧,分形维数减少,说明分形维数可以反映土壤颗粒物质的损失状况及土壤沙质荒漠化的程度。在20m采样尺度上,各空间变量由随机因素引起的变异占总变异的比例较小,自相关引起的变异比例较大。以分形维数的空间变异性表示土壤质地的分布,不但方法简单且更经济实用。     

悬移颗粒运动特征值的分形分布

运用随机分形动力学方法，导出了悬移颗粒运动特征值的理论分布，它们是稳定分布，包括正态分布和列维分布。后者具有分形性质，其动力学基础是分数阶发展方程，物理机制在于湍流猝发和湍流相干结构的分形特征。以Sumer和Deigaard等人的实验资料为例，给出了应用示例。结果表明：悬移颗粒运动轨迹的特征值大多数服从具有分形性质的列维分布。     

Assessing Options to Increase Water Productivity in Irrigated River Basins Using Remote Sensing and Modelling Tools

In regions where water is more scarce than land, the water productivity concept (e.g. crop yield per unit of water utilized) provides a useful framework to analyse crop production increase or water savings in irrigated agriculture. Generic crop and soil models were applied at field and regional scale, together with geographical and satellite data to analyse water productivity in Sirsa District (India). In this district certain parts show a serious decline in groundwater levels and water shortage, while other parts experience a serious rise of groundwater levels, causing waterlogging and salinization. The regional analysis showed a large spatial variability of water productivity, net groundwater recharge and salinization. Scenario analysis showed that improved crop husbandry, reallocation of canal water from fresh to saline groundwater areas and reduction of seepage losses in saline groundwater areas are effective measures to increase the overall water productivity and to attain sustainable irrigation in Sirsa District.     

非均匀沙床面粗糙度的分形特征

本文在分析非均匀沙床面颗粒随机分布特性的基础上，对床面颗粒暴露度函数关系进行了分析，通过简化颗粒的排列方式，利用分形理论研究了初始及粗化床面糙度的分形特征，结合实验资料讨论了床面糙率n与糙度分维数D的关系，并与床面糙率n和代表粒径(d50、d90)的关系进行了比较，初步认为对于初始床面分维数与床面糙率具有更好的相关关系，而粗化床面两者代表性基本一致，为更好地研究床面糙率、泥沙起动及其输沙过程提出了一种新的研究方法。     

多孔介质中非均匀流动模式示踪试验与弥散限制聚合分形模拟的应用

通过田间试验研究探讨了土壤水非均匀流动特性及其描述方法。采用染色示踪剂观察了土壤水非均匀流动模式，并采用功率谱分析方法探讨了流动的尺度特性。应用弥 散聚合限制模型(DLA)模拟非均匀流动模式。研究结果表明常耕地和废弃地条件下的非均匀流动的流动模式、染色比例、含水率变化量以及溶液浓度随深度的变化规律明显不同。功率谱分析表明，非均匀流动具有尺度相似性。弥散聚合限制模型中，粒子通过随机移动生成分形结构体，通过改变移动概率和进行结构分层使模型产生的流动形状与实际流动模式一致，说明DLA模型能较好的模拟非均匀流动，同时表明土壤非均匀流动具有分形特征。     

农业节水灌溉尺度分析方法研究进展

在阐述节水灌溉尺度效应内涵和尺度效应存在原因的基础上,从数据获取途径、节水尺度效应描述方法和节水尺度转换方法等3个方面当前的发展进行了评述,并探讨了节水尺度分析方法的主要发展趋势。现有研究成果表明,试验监测、遥感和GIS技术是数据获取、分析的主要途径;不同尺度试验方法和数值模拟方法在一定程度上描述了水均衡要素的尺度效应以及作物与水、肥的响应关系;而分形理论、地质统计学和小波分析等非线性理论在尺度转换方面也有一些研究工作。针对目前研究情况,指出了大尺度上水循环描述和不同尺度间水均衡变量尺度转换等尺度分析方面的研究,是重点发展方向和主要研究内容。     

基于 Kc和 NDVI 关系的蒸散发量空间尺度提升 及时空变化

为探究流域长时序高空间分辨率蒸散发量计算对区域水资源开发利用、水利工程规划设计及农业可持续发 展的重要意义,以河北省邢台市柳林流域为研究对象,基于 Penman-Monteith 模型和蒸渗仪实测蒸散发数据计算 不同时期的流域作物系数（Kc）,并建立 Kc与归一化植被指数（normalized?difference?vegetation?index,NDVI）的关系, 利用 250?m 分辨率 NDVI 产品将蒸渗仪测算的蒸散发量升尺度到柳林流域,计算流域各网格 2000—2021 年的蒸 散发量,分析蒸散发量的时空变化规律。结果表明：柳林流域多年平均潜在蒸散发量为 1?135.6mm,呈下降趋势; 多年平均蒸散发量为 591.4mm,呈上升趋势。蒸散发量在空间上西北高东南低,四季蒸散发量空间分布特征与多 年平均蒸散发量一致,且季节上分配不均。基于 NDVI 估算的蒸散发量与水量平衡法计算的蒸散发量 2000—2020 年多年平均相对误差为 7.9%,说明利用 Kc与 NDVI 关系可以较精确地对蒸散发量进行空间尺度提升。     

拱坝坝肩稳定的随机分析

以有限元法为基础,利用子结构法分析拱坝坝体和岩体的相互作用问题.利用Bayes法对错动带的力学随机参数进行了估计,将裂隙岩体材料参数看作是空间随机场,引入区域化变量以反映其在空间上的随机性和相关性,用变异函数反映了岩石力学参数区域化特征,用克里格方程对各单元材料参数进行了估计.据此,可充分利用地质资料,人为判断最大可能滑动的部分结构面,对不易判断的滑动面,利用破坏追踪搜索获得.该方法可充分考虑各种不确定性以及各种破坏失稳模式的相关性,利用可靠度理论对坝肩的稳定性进行评价.应用该方法对某高拱坝的拱肩稳定进行分析,结果表明,本文提出的计算方法简单,计算结果合理可靠.     

分形理论在洪水分期研究中的应用

分析水文现象的非线性、随机性和确定性、相似性,以一定尺度范围内(如年内季节间)洪水表现出的自相似性和分形特性,作为应用分形理论的论据.探讨用分形理论进行洪水分期的方法,给出了按时间尺度容量维和空间尺度相似维计算相应分维数的具体算法.以漳河水库历年汛期日最大流量为系列样本进行研究,结果表明,无论是用容量维数算法还是用相似维数算法,划分的洪水分期一致,且与经验统计方法划分的洪水分期一致,但分形方法比经验统计方法进行洪水分期具有定量和客观、计算简便的明显优点,有利于在生产实际中推广应用.     

非饱和土的渗透系数

非饱和土的渗透系数是分析水分和物质迁移的重要参数,直接测量非饱和土渗透系数的代价较高,且直接测量的精度较差,因此间接估算非饱和土渗透系数成为很好的选择。分形理论适合用来描述多孔介质的结构和透水性。本文建立了土体孔隙分布的分形模型,导出用分维和进气值表示的水分特征曲线和渗透系数的理论表达式。与实验结果的比较表明,用分形模型计算得到的水分特征曲线和渗透系数与试验结果一致。