遥感蒸散发在无测站资料地区洪水模拟中的应用

利用遥感蒸散发资料和半分布式水文模型,解决传统集总式水文模型在大尺度流域无实测蒸散发资料和下垫面不均匀条件洪水模拟精度不高问题。以三江平原七星河流域为研究区域,利用集合卡尔曼滤波(EnKF)根据参证站(宝清站)实测蒸发数据对七星河流域遥感蒸散发数据作同化处理,将同化后遥感蒸散发数据输入半分布式水文模型中作洪水模拟。结果表明,遥感蒸散发数据可为无地面蒸发测站地区提供有效蒸散发数据,半分布式水文模型分析七星河流域下垫面不均匀特征,可满足洪水预报要求。     

基于MIKESHE的流域表层土壤含水量时空变化特征分析

基于气象站点实测资料、MODIS植被产品数据集LAI(leaf area index)及世界土壤数据库(HWSD)土壤数据,结合气象插值软件ANUSPLIN、土壤水分特征曲线拟合软件RETC、空间信息处理软件ArcGIS分别对气象、土壤、植被数据进行计算;使用MIKESHE分布式水文模型对拉萨河流域内2008—2017年3、7月及典型年(丰水年、中水年、枯水年)生长季(3—10月)内的表层1 m土壤含水量进行模拟。结果表明,在空间分布上,拉萨河流域表层土壤含水量自西南向东北呈递减趋势,流域中部拉萨河中上游的高山地区土壤含水量相对较低;相较于中下游河谷及西部盆地地区,中部高山地区土壤水分变化更为剧烈。在时间分布上,典型年生长季内不同月份土壤含水量变化量在33%～37%;总体而言,土壤含水量年内变化大于年际变化。拉萨河谷平原、澎波盆地、流域西部念青唐古拉山脉以东的洪积宽谷、羊八井盆地及流域东北部麦地卡湿地植被覆盖度和土壤水分含量较高、变化幅度小,农业适宜性较强。     

老哈河流域不同气候区间天然植被的实际蒸散发量研究

本文基于PM公式,结合LAI数据,考虑冠层截留雨水的蒸发量,针对老哈河流域不同气候区条件,对天然植被进行了实际蒸散发量的测算.比较了在不同气候区条件下,天然植被蒸散发量的差异.结果表明:老哈河流域天然林地的实际蒸散发量明显要大于天然草地的实际蒸散发量.考虑土壤水分条件下,流域内不同气候区间的实际蒸散发量差异并不大,其中土壤水分含量是影响天然植被实际蒸散发量的重要因素.老哈河流域天然草地普遍存在土壤水分胁迫现象,需要在缺水时段,对天然植被进行人工补水,从而维持生态系统的稳定.     

基于GIS的黑河山区流域水文过程要素分析（英文）

水文过程要素是流域水文物理机制的反映,能够为流域水资源的利用和保护提供重要依据。以黑河山区流域为研究区域,采用SWAT-GIS集成模型平台进行水文模拟,阐述SWAT模型水文过程要素的计算方法,基于GIS技术,并利用1990 ～2000年共11年的径流模拟结果数据,对研究区的水文过程要素进行分析,计算分析流域内降水、径流、入渗、蒸散发、融雪等要素的时空变化特征。黑河山区流域的水文过程要素时空变化研究有利于更加清楚认识该地区水文陆面过程的地域和时间特性。在空间上,沿黑河干流中山带分布的青海云杉植被地区是重要的地下水补给区域,流域东部和高海拔地区为重要的产水源地。同时通过模拟结果分析得出,在年内各月份中,4 ～5月的融雪径流、6 ～8月的地表径流和11月至次年3月的地下径流是黑河干流出山径流产生的主导因素。     

不同蒸散发模型在淮河上游的对比应用研究

为对比不同蒸散发模型在淮河上游的应用情况,分别选用P-M公式和双源蒸散发模型计算淮河上游潜在蒸散发能力,并与淮河上游息县站实测蒸散发进行对比。研究结果表明:在年尺度上双源蒸散发模型与实测蒸散发值相关系数为0.72,P-M公式与实测蒸散发值相关系数为0.63;在月尺度上,双源蒸散发模型与实测蒸发皿蒸发值在月尺度吻合度更高,双源蒸散发模型更适合于淮河上游潜在蒸散发计算,研究成果对于淮河上游无资料地区水文模拟和农作物需水研究具有参考价值。     

VIC模型在季节性冻土区水文模拟适用性研究

为了探讨VIC(Variable infiltration capacity)水文模型在季节性冻土区水文模拟中的适用性,以大凌河复兴堡站以上流域为研究区,构建了考虑能量平衡模式的VIC大尺度水文模型,评价了VIC模型在东北季节性冻土区水文模拟的适用性,并对不考虑能量平衡模式的水文模拟进行了比较分析。结果表明,考虑能量平衡模式的VIC模型率定期和验证期径流模拟效率系数在0.63以上,相对误差在6.0%以内。与不考虑能量平衡模式的水文过程模拟差异性比较显示,考虑了能量平衡模式的VIC模型可以更好地刻画由于冻土冻融过程引起的径流变化特征,模拟的土壤含水量和蒸散发量的空间分布特征更加合理。     

GSM短信在土壤墒情监测系统中的设计与应用

土壤墒情信息采集系统是应用自动监测和现代通信技术,实现监测点的土壤含水量、蒸发量和降雨量同步采集、报送和处理的信息系统,它具有传输数据量小、通信网络分布地域广以及通信条件比较恶劣等特点。笔者提出利用GSM短信息业务来实现遥测站与中心站之间的数据传输的方案,设计了系统的结构,并指出了利用GSM短信息业务传输水文数据的可靠性和可扩展性。     

基于负荷历时曲线法的东苕溪纳污能力研究

根据东苕溪流域2011—2014年水文数据,以氨氮为控制指标,利用负荷历时曲线法计算流域内4个站点对应控制断面的氨氮纳污能力,解析流域内纳污能力的时空变化规律,并结合实测水质数据探究区域水体的实际受纳污染负荷,得到剩余纳污量。结果表明,流域纳污能力年度变化较大,高纳污能力主要集中在6—9月与3月,其中夏季最大,冬季最小,丰水期流域水体纳污能力分别是平水期的1.7倍、枯水期的2.4倍。从空间分布上看,下游区域纳污能力相对大于上游区域,特别是在枯水区,下游纳污能力是上游的4.8倍。根据污染排放现状计算剩余纳污量,结果显示:除洛舍闸站点外,其他站点剩余纳污量均表现为高流量区丰水区中流量区枯水区低流量区;洛舍闸站点受非点源污染排放影响,高流量区、丰水区反而表现出低的剩余纳污量。综上所述,利用负荷历时曲线能有效开展水体纳污能力计算与分析,可为流域水污染容量总量控制提供依据。     

黄三角经济区旱季土壤含水量时空特征研究

表观热惯量与土壤含水量存在明显的线性关系。利用MODIS数据反演得到土壤表观热惯量的值与黄三角经济区6个气象站的土壤水分实测资料建立线性模型,定量反演计算土壤含水量,研究了该地区土壤含水量2003~2012年春秋季空间分布特征及其年际变化特征,并分析影响土壤含水量变化的因素。结果表明:通过表观热惯量方法对黄三角经济区的土壤含水量反演计算,土壤水分含量从空间分布来看,北多南少,东多西少,沿海多于内陆;从时间变化来看,土壤水分含量相对稳定,维持在0.12,9~11月略高于3~5月。土壤含水量的变化受海陆距离、地形、气候和土地利用等因素影响较大。基于表观热惯量的土壤湿度的研究,可以反映该地区土壤水分含量的时空变化特征。     

长沙丘陵区油茶林地土壤蒸发的时空变化

2019年4—9月,采用微型蒸渗仪测定长沙丘陵区油茶林地土壤蒸发量;利用ETgage模拟蒸散仪监测林地局部蒸散量,对比分析长沙丘陵地区土壤蒸发量的时空变化,探讨土壤蒸发随气象因素和土壤含水量的变化关系。结果表明：长沙丘陵区油茶林土壤蒸发总量约为192.15 mm,日均为1.05 mm;不同空间位置上,阳面、绝对阴面、相对阴面的土壤蒸发量依次减少,平均值分别为1.14、0.98和0.94 mm/d;空气温度、地温、风速、太阳辐射强度、空气相对湿度对前期(4—5月)土壤蒸发量的影响依次减小,空气温度、空气相对湿度、太阳辐射强度、地温、风速对中期(6—7月)土壤蒸发量的影响依次减小,地温、太阳辐射强度、空气温度、风速、空气相对湿度对后期(8—9月)土壤蒸发量的影响依次减小;前期土壤蒸发量与土壤含水量的相关性较小,中期、后期土壤蒸发量与5 cm土层土壤含水量呈显著正相关,土壤蒸发前缘主要发生于0~5 cm土层;长沙丘陵区油茶林地局部蒸散量约为2.12 mm/d,局部油茶树蒸腾量约为1.11 mm/d,ETgage所测局部蒸散量与微型蒸渗仪测得的蒸发量变化趋势大体相同,且两者呈显著正相关。     

基于GIS的黑河山区流域水文过程要素分析

水文过程要素是流域水文物理机制的反映,能够为流域水资源的利用和保护提供重要依据。以黑河山区流域为研究区域,采用SWAT-GIS集成模型平台进行水文模拟,阐述SWAT模型水文过程要素的计算方法,基于GIS技术,并利用1990～2000年共11年的径流模拟结果数据,对研究区的水文过程要素进行分析,计算分析流域内降水、径流、入渗、蒸散发、融雪等要素的时空变化特征。     

洞庭湖流域径流量对气候变化和人类活动的响应研究

为了定量化研究气候变化和人类活动对洞庭湖流域径流量变化的影响,采用累积距平分析和Mann-Kendall趋势检验对流域内4个水文站和16个气象站1985—2010年的水文及气象数据进行统计分析,并利用径流量变化定量分析方法,计算了气候变化和人类活动对径流的改变量及其贡献率。研究结果表明:降水量的下降和潜在蒸散发量的上升导致整个洞庭湖流域及湘江、资水、沅江、澧水4个子流域突变后相对于突变前径流量分别减少了28、15、130、112 mm和102 mm;洞庭湖流域径流量的减少主要受气候变化的影响,其贡献率为64%,人类活动虽然能增加径流,但是两者的叠加影响整体上仍使径流量减少。因此,洞庭湖流域的水文干旱是自然环境演化的结果,与全球气候变化的大格局息息相关。     

干旱区膜下滴灌棉田蒸散发研究

对膜下滴灌棉田全生育期内蒸散量及不同生育期日蒸散量的研究,可以为西北干旱半干旱区综合开发利用水资源,制定合理的灌溉制度提供科学依据。采用大型蒸渗计对实际的蒸散量进行测定,结果表明,膜下滴灌棉田全生育期内总蒸发量为438.3 mm,花期日蒸发量达到最大值(4.7 mm),棉花最大耗水时段为6月20日至9月10日,总耗水量265.2 mm,以每次灌水40 mm,约灌水7次,间隔时间8~9 d;土壤深度5 cm时,微型蒸渗计逐日土壤蒸散量大小表现为膜内不封底膜外不封底膜内封底膜外封底,在开孔面积相同的情况下,微型蒸渗计口径越大,蒸发量越小;降水或灌溉以后,棉田的蒸散发以土壤蒸发为主,随着土壤含水量的减少变为棉花蒸腾为主,蒸发量也随之逐渐减小。     

基于SIMPEL模型的土壤墒情预测研究(英文)

土壤墒情预报是农业生产中农田水分管理的前提和基础。土壤墒情的变化受多种气象因素的影响,为了提高农业产量,有效利用水分,在更小的时间和空间尺度上掌握土壤水分的动态变化规律显得尤为重要。该研究以德国奥斯纳布吕克地区田间试验资料为基础,使用德国SIMPEL模型按照水分平衡原理分层模拟了试验区冬小麦0～40cm土层的土壤水分含量变化情况。农田潜在蒸散量的计算采用德国DVWK标准方法Haude计算方法。土壤的田间持水量和凋萎系数采用德国常用的水文模型SPAW(Soil-Plant-Air-Water)按照土壤参数分层计算。SIMPEL模型模拟结果显示,土壤体积含水量实测数据与模拟数据的相关性在0.95,平均相对误差低于3.1%,说明模型能够相对准确的预测此地区根层的土壤水分含量。     

基于DEM的区域蒸散发模型改进

为了深入探寻地形对区域蒸散发模型参数的影响程度,简化坡地蒸散发量的估算过程,利用黑河流域气象资料、ASTER数据和DEM数据,建立了平地和坡地瞬时太阳净辐射、气温间的关系,改进了区域蒸散量的估算模型.结果表明:瞬时太阳净辐射和气温受地形的影响较大,改进后的坡地太阳净辐射和气温的估算过程大大简化,区域蒸散发量的模拟精度有所提高.     

黄河流域参考作物蒸散发量的混沌特性研究

为了更好的研究流域参考作物蒸散发量在时间上和空间上的变化特征,并合理利用参数来预测未来参考作物蒸散发量的变化规律,本文以黄河流域内玛曲站为代表,通过混沌理论和相空间重构技术,在重构相空间的基础上分别计算出饱和关联维数D2、最大Lyapunov指数来表征系统的混沌性质,为进一步预测黄河流域参考作物蒸散量的未来变化趋势提供依据,也为缺乏气象资料的地区预测参考作物的变化提供新的思路。     

0~50cm土壤含水量与降水和蒸发的关系分析

利用濉溪县0~50cm土层土壤含水量和同期降水量、蒸发量资料分析表明：土壤水分的主要活动层在耕层,不同层次土壤含水量之间存在极显著的正相关。土壤含水量增减与期间降水量、蒸发量呈直线相关关系,耕层土壤含水量变化和报告期与基期的比值均与湿润系数呈极显著正相关。0~30cm不同层次土壤相对含水量低于50%时,需降水或补充灌溉13.6~39.0mm方可使耕层相对含水量达到80%。当湿润系数为0.47时,耕层土壤含水量可以维持在基期水平。耕层土壤含水量蒸减呈“快—缓慢—滞缓”的变化过程,蒸减速率随土壤含水量的变化可用指数曲线拟合。使耕层相对含水量达到80%以上的一次降水过后,连续10.7~38.3d无降水耕层相对含水量尚可维持在60%以上。     

干旱区绿洲土壤湿度时空变化影响因素及其影响力分析

为深刻理解干旱区土壤湿度时空变化机制,提高干旱区土壤湿度模型模拟的精度,以典型干旱区新疆于田县绿洲为研究区,利用相关分析和回归分析方法,研究不同季节和深度的土壤湿度时空变化的影响因素及其影响力。研究结果表明,对于研究区表层1 m深度土壤,地下水位和土壤蒸散发量是研究区土壤湿度时空变化的主要控制因素,不同季节的地下水位和土壤蒸散发量对不同深度土壤湿度空间变化的影响力和影响深度不同,春季和夏季都是地下水位显著大于土壤蒸散发量的影响力,土壤蒸散发量的影响深度在春季达到60~80 cm,在夏季达到100 cm。坡度和土壤温度对土壤湿度的空间变异有微弱的影响。在对土壤湿度时空变化具有显著影响的因素中,坡度和土壤温度对土壤湿度时空变化的影响呈线性关系,地下水位和土壤蒸散发量对土壤湿度时空变化的影响呈非线性关系,且地下水位的影响占主导地位。     

上海地区陆面蒸散发估算的研究

本文介绍了一种计算陆面蒸散发的气候学方法。应用波契特(Bouche)区域蒸散发互补关系概念，建立陆面蒸散发互补关系模型，以上海地区11个气象站的资料输入，计算了各站的年、季、月陆面蒸散发量，并分析了蒸散发量时、空分布特征。     

全天候区域地表蒸散发反演——以黑河流域为例

【目的】蒸散发是生物圈、岩石圈、水圈、冰雪圈和大气圈中水分循环和能量传输的重要控制因素。为克服区域尺度方法的主观性和站点尺度方法难以反映气象因子空间异质性的局限,文章以中国境内黑河流域为研究区域,使用2012年6月1日至9月15日的MODIS数据与CLDAS格网气象数据探索区域尺度全天候蒸散发遥感反演。【方法】该文利用逐像元地表温度—植被指数特征空间方法和Penman-Monteith公式分别估算晴空像元和有云像元的地表蒸散发,实现了区域尺度全天候蒸散发遥感反演。在分析研究区CLDAS气象数据的精度基础之上,利用MODIS数据反演的短波辐射来替代CLDAS气象数据中的短波辐射,作为全天候地表蒸散发的输入参数。最后,利用黑河流域4个不同站点实测的地表蒸散发数据对反演值进行验证。【结果】利用MODIS短波辐射代替CLDAS气象数据中的短波辐射,能够显著提高蒸散发的反演精度,4个站点反演值与实测值之间的平均均方根误差为76.3 W/m2。【结论】利用MODIS数据和CLDAS数据可以获得区域尺度的全天候蒸散发。在缺乏短波辐射数据或短波辐射数据精度较低的情况下,利用MODIS数据反演得到的短波辐射作为蒸散发模型的参数输入,能较大地提高蒸散发的反演精度。