山东省陆面实际蒸发量估算及变化特征分析

选取互补相关蒸发模型估算了山东省17个气象站1961—2008年的陆面实际蒸发量,采用统计分析、相关分析和Mann-Kendall非参数检验等方法分析了该时段实际蒸发量的变化特征。结果表明:山东省多年平均陆面实际蒸发量为586.7 mm,年内呈单峰型变化,峰值出现在7月份;年际变化呈稳定下降趋势,在1991年左右发生突变,之后下降速度加快,该趋势与夏、秋季变化特征一致,而与春、冬季变化特征相反;就空间而言,山东省陆面实际蒸发量由东南沿海向西北内陆逐步减少,中部地区存在一条高蒸发带。     

基于蒸腾蒸发量的区域真实节水研究

本文提出以区域允许蒸腾蒸发量的控制来实现区域真实节水的技术框架,将节水由原来的只注重取水量的节约扩展到真正耗水量的节约上。该框架以蒸腾蒸发量为控制指标,在不突破流域总可消耗量(蒸腾蒸发量)的基础上,以准天然状态为参考,经由水文模型模拟分别得到流域内各区域允许蒸腾蒸发量、可控和不可控蒸腾蒸发量,并通过作物种植结构调整、减少灌溉水量、保墒等措施对区域可控蒸腾蒸发量调控,实现区域实际蒸腾蒸发量与区域允许蒸腾蒸发量的平衡。最后以河北省馆陶县真实节水为实例,进行了应用研究的尝试。     

参照腾发量的新定义及计算方法对比

本文介绍了彭曼－蒙特斯方程和参照腾发量的新定义。对比了彭曼－蒙特斯法和修正彭曼法的基本方程，主要参数和计算程序。应用河北省雄县和望都两地的日气象观测资料，用这两种方法分别计算了参照腾发量。对计算结果进行了逐项以比和相关分析，建议在国内推广应用标准化的彭曼－蒙特斯方程来估算参照腾发量，并以此为确定新的作物系数和校准其它经验方法。     

水库水面蒸发量计算方法的研究

根据水库水面蒸发机制，结合前人研究成果，提出一种新的水库水面蒸发量计算模型，利用不同气候区多站资料确定模型参数，并利用全国各地30多个水库漂浮蒸发站实验资料，对模型进行拟合检验与移用检验，结果表明，该模型的适应性很强，有推广前景。对模型特性较深入的分析说明，该模型较过去常用的几种模型有许多更合理之处。     

从实际出发研究水文科学

从事水文科学研究工作30多年,提出新安江流域水文模型,成功地获得了实际应用。最重要的一点认识是从实际出发,它决定了研究工作的方向,提供了研究工作的原料,并保证不断深入发展。发展中国的水文科学,离不开从实际出发这个最基本的理念和研究方法。此外,还要具备其他思想方法和工作方法。     

民勤红崖山灌区渠系水面蒸发量计算方法研究

水面蒸发是流域水资源规划、优化调度与管理及水资源评价等必须考虑的水文要素。针对石羊河流域水面蒸发特点,利用气象资料,对国内外水面蒸发量典型计算模型进行了对比分析,Hofner湖模型、晋阳湖模型2、闵骞模型计算结果与E-601型蒸发皿实测值比较接近,相对误差分别为-4.91%、-6.93%、-2.02%,因此可以利用闵骞模型计算民勤红崖山灌区水面蒸发量;探讨了动水水面蒸发量计算方法,结合闵骞模型,分别计算了红崖山灌区不同灌溉期的水面日均蒸发量;根据红崖山灌区干渠、支渠、斗渠、农渠、机井沟在2010年不同灌水期的灌水时间、水面宽度、输水长度、日蒸发量,分别计算了各级渠道的水面蒸发量。     

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。     

黄河流域典型区域实际ET计算案例研究

针对黄河流域典型区域的实际ET(蒸散发量)计算问题,基于SWAT分布式水文模型,提出了相应的计算方法,对所需资料、数据处理和方法验证进行了设计,以黄河流域鄂尔多斯地区为研究实例,通过计算和分析可知,该区域1990—1999年平均降水量为268 mm,区域实际ET有天然ET(由陆地ET和水域ET构成)、耕地ET、城乡居工地ET组成,其中平均天然ET为246 mm,耕地ET为133 mm,城乡居工地ET为0.547 mm。1990—1999年,鄂尔多斯地区平均实际ET为379.5 mm。对区域实际ET计算方法的研究和验证,可为进一步探索黄河流域水资源管理模式奠定基础。     

遥感驱动的分布式实际径流模拟研究

以WBM/WTM(Water balance model/Water transport model)模型为基础,以遥感反演的月降水和月蒸发为主要数据源,开发了基于遥感的分布式水量平衡与传输模型(Remote sensing based Water balance/Water transport model,RSWB/WTM)。利用2002年-2007年的TRMM卫星的降水数据与2004年-2008年基于遥感反演的蒸散发数据,用该模型模拟了白洋淀流域阜平、中唐梅、紫荆关三个水文站的实际径流,对模型的模拟精度进行了评价。三个站的效率系数均大于0.54,其中中唐梅和紫荆关站的效率系数大于0.62。从R2来看,三个站分别是0.56、0.64和0.64。白洋淀流域水库、塘坝对实际径流的干扰较大,进而影响到了模型的模拟精度。另外,遥感反演降水与蒸发存在的不确定性也是影响模拟效率的原因之一。建立的完全以遥感为数据源的分布式水文模拟模型将为基于遥感的水资源评价提供新的技术手段。     

基于主成分分析的尉犁灌区水面蒸发量研究

考虑到水面蒸发气象影响因子之间普遍存在显著相关,若应用所有气象因子建立水面蒸发量计算模型则存在信息重叠问题,而主成分分析方法可以解决该问题。尉犁灌区水面蒸发气象影响因子的主成分分析表明,前2个主成分累计贡献率已达97．069％,故提取2个主成分已能满足要求。第一主成分代表空气冷热状况与太阳照射状况;第二主成分代表空气动力状况。利用2个主成分建立二元一次回归方程,并与应用所有气象影响因子建立的多元线性回归方程相比较．结果显示,主成分分析方法建立的回归方程的回归系数均通过t检验,达到极显著水平,多元线性回归方程,虽拟合效果稍优于主成分分析方法,但回归系数b0-b6均未通过t检验,系数显著性水平不如主成分分析法。     

基于蒸腾蒸发量指标的水资源合理配置方法

本文基于真实节水理念,提出了基于流域或区域蒸腾蒸发量(Evapotranspiration, ET)指标、以可消耗ET量分配为核心的水资源合理配置技术框架.该框架以分布式水文模型、多目标分析模型、水资源配置模拟模型等组成的模型体系为支撑,包括可消耗ET计算、可消耗ET分配和ET分配方案验证等技术流程,从流域或区域总来水量、蒸腾蒸发量和供水量、用水量、耗水量与排水量两层面,围绕ET指标进行水平衡分析与分配计算.以南水北调中线工程实施后北京市水资源合理配置问题为实例,进行了应用研究的尝试.     

商丘试区年降雨量及水面蒸发量预报模型的研究

采用自回归线性随机模型,对商丘试区年降雨量及年水面蒸发量进行了中长期预报。结果表明：2005～2010年降雨预测值的均值为735．6mm,1951-2004年系列实测资料的均值为690．8mm,两者仅差44．8mm;2005～2010年蒸发预测值的均值为1713．2mm,1969-2004年系列实测资料的均值为1582mm。两者仅差131．2mm。由此可知,预测结果是合理的。     

基于BHM-EcoFlow模型的汉江中下游河段水文-生态响应关系研究

河流水文-生态响应关系是确定生态流量阈值的科学基础。针对当前河流水文-生态响应关系研究中生态数据不足且生态建模难度大的问题,建立了基于贝叶斯层次分析法的BHM-EcoFlow（Bayesian hierarchical modelling-ecological flow）模型,该模型将河流不同河段及同一河段不同站点间的先验知识与实测数据相结合,可有效利用短系列数据,实现河流水文-生态响应关系的模拟。采用汉江中下游干流2011年的水文、生态数据,模拟了浮游植物细胞密度与流量、混合层温度间的关系,计算了不同流量条件下各河段的浮游植物密度。结果表明：BHM-EcoFlow模型提高了短系列数据的可用性,对汉江中下游干流的水文-生态响应关系具有良好的识别能力,为确定生态流量提供了科学依据。     

气象水文模型耦合研究及其在渭河流域的应用

在由工程和非工程措施构成的流域防洪减灾体系中,水文预报占据十分重要的地位。为了延长水文预报的有效预见期,同时保证水文预报的精度,需要对整个水循环过程进行综合模拟研究,因此大气模式和水文模型的耦合研究成为关键。论文分别建立并验证了数值天气预报模式WRF和分布式水文模型WEP,采用单向耦合的方式,构建了渭河流域陆气耦合模拟平台,在此基础上对渭河流域2000年9月下旬至10月下旬的降雨和径流过程进行耦合模拟,并与实测降雨及径流日过程进行了对比分析,取得了较好的效果。     

面向分布式水文模型的汉江流域空间离散化方法

深入分析了分布式与半分布式水文模型的空间离散化方法,结合多种方法的优点对汉江流域下垫面信息进行离散化处理,既综合了子流域和地貌单元反映地形特征的优势,又引入"马赛克地块"面积分布函数,简单有效反映了不同植被覆盖影响.同时,为每个计算单元都进行了含有拓扑信息的编码,高效组织了众多空间数据,便于计算机自动处理,缩短计算时间.为构建分布式水文模型时尽可能全面反映下垫面空间异质性同时又尽可能少的引入参数打下了坚实基础.     

基于气象模式的汉江流域洪水预报系统

针对现行洪水预报方法的不足与汉江流域的特点,建立了汉江流域MM5气象预报模式和VIC分布式水文模型,耦合集成3种预报模式并开发了基于气象模式的汉江流域洪水预报系统。应用2005~2007年汛期日水文气象资料进行验证,结果表明所建VIC分布式水文模型具有较高的模拟与预报精度。基于气象模式的汉江流域洪水预报系统可为汉江流域的中长期水文预报和水资源综合管理提供技术支撑和决策参考。     

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。     

基于互补相关的乌江流域实际蒸散量分布式模拟

为了提高气候变化下估算乌江流域陆面实际蒸散量的精度,利用乌江流域气象和水文数据,在蒸散互补原理基础上建立用常规气象资料估算流域实际蒸散量的模型。模拟结果显示:该模型能将乌江流域多年平均实际蒸散量的相对误差控制在5%以内;在充分考虑地形起伏等下垫面不均匀的条件下,将估算模型中各分量的分布式模拟结果与估算模型耦合,实现了乌江流域实际蒸散量的分布式模拟;该模型更加精细地表现了流域实际蒸散量的空间变化情况,发现其在空间分布上呈显著的西高东低的分布趋势;在时间变化上,1961-2010年间乌江流域实际蒸散量在总体上表现为下降趋势,降幅为5.08 mm/(10 a),但是2000年以后实际蒸散量有较为明显的上升趋势;日照时数及相对湿度的上升是造成实际蒸散量产生以上变化的主要原因。研究结果可为水资源评价、农业气候区划制定等提供参考。     

基于分形的运动波尺度本构关系研究

受数据精度、计算目标和计算效率等因素的限制,水文模型往往需要在不同尺度下对水文响应进行模拟与分析.以运动波模型为研究对象,讨论了水文模型尺度响应对空间异质性的感敏性,并提出一种基于分形思想的模型升尺度方法,充分考虑尺度内水位、流速与地形空间异质性的影响,实现了模型尺度与模拟尺度的匹配,有效降低了模型对于尺度的依赖性.     

气候变化和人类活动对汉江上游径流变化影响的定量研究

以汉江上游为例,基于弹性系数法和水文模拟法定量估算气候变化和人类活动对流域径流的影响,探讨了变化环境下流域径流对气候变化和人类活动的响应特征。研究结果表明:1961年-2013年汉江上游流域径流呈明显下降趋势,并在1985年前后发生了突变;降水及潜在蒸散发在同时期内也逐渐降低,但变化趋势不显著。气候变化对径流变化的贡献率为42.8%~43.5%,人类活动对径流变化的贡献率为56.5%~57.2%,相比人类活动对汉江上游径流的影响稍大,且其对径流变化的影响呈现增长的趋势。