基于VAR、VEC模型的陆浑灌区降雨量与作物需水量的动态关系研究

为研究陆浑灌区降雨量与作物需水量的动态关系,利用可变模糊集理论,以陆浑灌区1951~2002年天然降雨量和作物需水量时间序列为样本数据,计算出天然降雨量和作物需水量相对隶属度的级别特征值,构建了灌区降雨量和作物需水量的VAR模型和VEC模型。结果表明,VAR模型模拟结果的相对误差为18.35%、拟合优度为0.29,VEC模型模拟结果的相对误差为20.83%、拟合优度为0.28;两种模型均有70%的预测结果误差在20%左右,预测结果均较优,但总体上VAR模型预测结果优于VEC模型。     

成都平原主要作物有效降雨量不同时间尺度的计算分析

鉴于作物有效降雨量是确定农业灌溉需水量的基础,亦是区域水资源规划的重要依据.基于2015～2019年郫都区日气象资料,采用联合国粮农组织(FAO)推荐的FAO-Penman-Monteith公式计算出参考作物腾发量,结合单作物系数法计算出相应时段的需水量,并采用时段内作物腾发量与降雨量比较的方法来确定作物有效降雨量,从...     

江苏省水稻灌溉需水量空间分布规律研究

水稻灌溉需水量的时空分布是科学制定不同地区灌水定额和灌溉管理策略的主要依据。基于江苏省13个气象站及周边省市4个气象站近50年逐日的气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith方法,计算了水稻全生育期内的灌溉需水量,并利用GIS的空间分析功能,通过反距离权重插值法得到水稻灌溉需水量空间分布图。结果表明,江苏省水稻灌溉需水量空间差异悬殊,多年平均值介于223.4~669.7mm/季,总体表现为由南至北、由东至西递增的分布格局。     

HadGEM2-ES气候模式下黄淮平原典型区域作物灌溉需水量响应

基于最新的CMIP5中HadGEM2-ES全球气候模式预估数据,研究黄淮平原典型区域中牟县作物灌溉需水量对未来气候变化的响应。根据HadGEM2-ES全球气候模式预估的逐日降水、气温数据,结合研究区气象历史资料,建立气象要素统计降尺度模型,预测RCP8.5、RCP4.5、RCP2.6高、中、低三种排放情景下研究区气象要素,并由Penman-Monteith公式计算主要作物冬小麦和夏玉米的灌溉需水量,分析作物灌溉需水量对未来气候变化的响应。结果表明,未来气候情境下,气温升高,蒸发量增大,降水量有所增加,导致研究区冬小麦灌溉需水量减少,夏玉米灌溉需水量增大。从三种气候情景的平均预测结果来看,未来15年冬小麦灌溉需水量减少10.73%,夏玉米灌溉需水量增加14.23%;未来35年冬小麦灌溉需水量减少15.74%,夏玉米灌溉需水量增加18.03%。     

气候变化条件下黑龙江省作物生长季潜在蒸散发量时空变化特征及其敏感性分析

潜在蒸散发量(E_(ET0))是制定农业灌溉管理制度的重要参考指标,为分析黑龙江省1964~2013年作物生长季(5~10月)的E_(ET0),首先采用Penman-Monteith法计算E_(ET0);其次利用反距离加权(IDW)法计算E_(ET0)的空间变化特征,根据改进的Mann-Kendall(M-K)法分析E_(ET0)的时间变化特征;最后利用敏感系数法分析E_(ET0)对各气象因子的敏感性。结果表明,黑龙江省作物生长季的多年平均E_(ET0)在空间上大致呈西高东低和南高北低的特征,其值变化范围为437~694mm;时间上总蒸发量呈显著下降趋势,减少率为-7.2mm/10a,其中5月份减少幅度最大,减少率为-2.9 mm/10a;E_(ET0)对相对湿度的变化最为敏感,相对湿度的增加是导致E_(ET0)减少的直接原因。     

陆浑灌区主要气象因素与作物需水量的演变特征分析

针对陆浑灌区极端天气频发的问题,利用陆浑灌区1951~2013年逐日气象资料,采用小波分析对灌区降水量、平均气温及作物需水量(ET0)进行一般趋势分析及多时间尺度周期分析,运用Mann-Kendall法对各气象要素进行突变检验。结果表明,陆浑灌区的年降水量呈下降趋势,其中秋季降水减少对灌区年降水量下降贡献最大;气温、ET0呈上升趋势,春季气温上升对灌区气温升高贡献最大,夏季ET0的增加对灌区ET0增加贡献最大;陆浑灌区气温突变点在1998年,ET0的突变点在1974、2012年,灌区降水量年际变化不稳定使得突变点较多,分别在1958、1981、1986年;气温与ET0的波动主周期高度一致,均为7、17、30年,说明气温对灌区ET0的贡献相对较大。     

基于温度和空气动力学的海河流域潜在蒸散发量估算方法的适用性

针对潜在蒸散发量估算方法众多但缺乏统一评价的问题,基于海河流域46个国家气象站点1960~2010年日气象数据序列,以Penman-Monteith方法估算量和蒸发皿蒸发量为基准,从估算量与蒸发皿蒸发量的相关性、年均值空间变化特征、年内四季空间变化特征和年际变化趋势四个方面,开展六种基于温度和空气动力学的潜在蒸散发量估算方法及Penman-Monteith法在海河流域的适用性讨论。结果表明,PenmanMonteith方法在整个流域适用性较强;六种基于温度和空气动力学的方法中,Kaharrafa方法和Blaney-Criddle方法在多年均值和年际变化趋势上估算效果较好,但在年内四季分布上却不太好,Penman和Rower方法在多年均值和年内四季分布方面适用性较强,但估算的年际变化趋势与蒸发皿蒸发量不一致。由于各方法考虑的气象因子及各因子对估算量的影响程度不同,基于温度和空气动力学方法仅考虑单一气象要素,只能反映某一方面的变化。     

抚河流域生态环境需水量研究

以抚河流域为例,基于生态需水机理和概念界定,将其生态环境需水划分为河道内、外需水两部分,并结合流域实际,采用相应的计算模型和方法,确定了该流域生态环境需水量及年内逐月分配过程,为河流水资源可持续利用、维持河流生态系统平衡提供了参考。     

灌区地面水与地下水联合配置模拟模型研究——以泾惠渠灌区为例

考虑了灌区的社会、经济和水资源等系统,采用模拟技术,建立了灌区地面水与地下水联合优化调度的模拟模型,并以泾惠渠灌区为实例,预测了灌区的需水量、来水量、供水量,并通过模拟模型计算及灌区水量供需平衡分析,得出在一般干旱年,河流径流比较丰沛,地下水供水量占总供水量的25%左右,地下水可以得到补充涵养;在干旱年或特旱年,地下水供水量占总供水量的30%左右,可以利用地下水库进行水量调节,地下水主要依靠丰水年的地面水及灌溉渗水进行补充涵养,以确保灌区水资源的可持续利用。     

车尔臣河灌区2030年灌溉需水量预测

水资源预测对灌区生产发展具有重要作用.分析了车尔臣河灌区基本概况及流域水资源利用现状,根据灌区灌溉制度及渠系用水系数,采用能量平衡法,对灌区2030年灌溉需水量进行了预测,为灌区后续发展和水资源调度提供了重要技术支撑.     

南通市参考作物腾发量长期变化趋势分析

基于南通站和吕泗站1961~2011年的逐日气象资料,利用彭曼公式计算两站的参考作物腾发量(ET0),运用滑动平均、累计距平、M-K等方法分析了两站ET0的变化趋势及不同季节的变化特征。结果表明,长系列中吕泗站ET0有明显上升趋势,南通站ET0变化趋势不明显,但1980年代中期ET0有显著上升趋势;吕泗站和南通站ET0春季上升显著,而降水、相对湿度与ET0具有负相关性,由此可知南通市ET0变化对南通市作物生长存在较大不利影响。     

基于小型蒸渗仪试验的潜在蒸散发估算方法评价

为了更直接地揭示潜在蒸散发估算方法与实际潜在蒸散发的差异,基于淮北平原五道沟水文水资源实验站2014年8月1日至2015年8月31日的水文气象观测资料,计算Penman系列方法、P-T法、H-S法、FAO24Radiation法及Turc法7种蒸散发估算方法的估算结果,对比相应时间蒸渗仪试验实测潜在蒸散量,评价各模型在该地区的适用性。结果表明,Penman系列估算方法是估算五道沟地区潜在蒸散发最佳的方法,但7种方法均存在较大误差。FAO56P-M方法估算结果与实测值有相对最好的线性关系,但存在10%的低估倾向,同时夏季(6～8月)绝对误差较春秋季有所增加。Turc法及P-T法更适用于缺资料地区长周期潜在蒸散发估算,H-S法及FAO24Radiation法相对不适用于五道沟地区。     

东江流域参考蒸散量及湿润指数变化特征研究

探明东江流域参考蒸散量时空变化特征、分析东江流域湿润指数变化特点,可为东江流域科学制定作物灌溉制度、提高水资源利用效率提供依据。选取东江流域4个代表性站点1952~2013年的气象数据,利用彭曼公式计算参考蒸散量,利用湿润指数公式计算湿润指数,分析了东江流域参考蒸散量和湿润指数时空变化特征。结果表明,东江流域多年平均蒸散量为3.05~3.76mm/d,平均参考蒸散量为3.45mm/d,且呈现出由北向南逐渐增大的特点;东江流域平均湿润指数为1.48,最大变幅为1959年时增长103%,且4个站点湿润指数在1992~2013年整体呈上升趋势,1952~1970年流域总参考蒸散量基本高于60年平均值,1970~1997年流域总参考蒸散量基本低于60年平均值,1997年后有所回升;湿润指数从北向南呈减小趋势,且整体湿润水平较高。     

气候变化情景下广西参考作物腾发量估算及时空分布

气候变化条件下参考作物腾发量(ET0)的估算及其时空分布规律的预估可为灌区渠系合理配置及水资源优化调度提供参考依据。以广西壮族自治区为例,采用地区校正后的Hargreaves-Samani模型结合HadGEM2-ES全球气候模式RCP2.6、RCP8.5两种情景下2017～2100年研究区内21个站点的预估气温数据及反距离权重插值法(IDW),推求气候变化情景下研究区未来多年平均ET0及其时空分布规律。结果表明,RCP2.6、RCP8.5两种情景下未来广西区内年均ET0值均有不同程度地增长,且具有空间异质性,RCP2.6情景下2071～2100年广西大部分地区年均ET0较基准期(1970～2016年)增加量在80～120mm之间,而RCP8.5情景下2071～2100年广西年均ET0的增量均在120mm以上。     

淮河流域参考作物蒸散发的变化及对气候的响应

采用FAO-Penman-Monteith公式计算了淮河流域参考作物蒸散发的年际、月际变化过程,并通过敏感性系数分析了影响参考作物蒸散发的主要因素.结果表明,淮河流域的参考作物蒸散发呈明显减小趋势,主要集中于20世纪70年代后6～8月,影响参考作物蒸散发的主要因素为平均相对湿度和日照时数,平均每10 a相对湿度减小0.5%、日照时数减小0.2 h.本文可为合理开发调配淮河流域水土资源、防洪抗旱提供理论依据.     

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。     

北京市2005～2015年植被覆盖变化对蒸散发量的影响

为更准确了解蒸散发量(ET)时空分布及其随土地利用变化的规律,以MOD16数据为基础,探讨不同土地利用类型及其相互间转化对北京市蒸散耗水的影响。结果表明,2005~2015年间,北京市约有2587.69km^2的面积发生了土地利用类型的转变,其中变化最多者为林地转变为耕地,达213.57km^2;北京市植被覆盖区域多年ET平均值为406.63mm,北京市ET空间分布呈西北山区高、东南平原低的特点,且不同植被类型的ET大小不同,其中林地最大,草地次之,耕地最小;在2005~2015年,北京市ET呈上升趋势,速率为8.64mm/a,总耗水量的增加速率为4881.09×104 m3。植被覆盖减少和气象因素变化的综合作用导致北京市的蒸散耗水呈逐年上升趋势。     

冬小麦土壤水分在线预报模拟及实时灌溉预报模型

在线土壤水分是实现作物实时灌溉预报的重要参数。以试验区小型气象站和土壤监测设备的实时数据为基础,基于土壤水量平衡方程构建了土壤水分预报模型,对冬小麦根区土壤水分进行模拟与预报,为实时灌溉预报提供基础数据。运用土壤水环境处理分析软件IrriMax的根区分析等功能,针对不同的试验设计方案,对冬小麦全生育期根系生长情况进行模拟分析,采用冬小麦土壤水分在线预报模型进行土壤水分的逐日预报,并将预报值与土壤水分实测值进行对比分析。同时,针对实时灌溉预报中作物系数值不能很好满足短期时长要求的问题,采用作物系数逐日修正方法进行了冬小麦实时灌溉预报研究。结果可为高效节水农业的智能化管理提供理论与决策支持。