基于傅抱璞模型的岷江上游流域实际蒸散研究

基于Budyko假设,利用傅抱璞模型计算了1980-2003年间岷江上游流域的实际蒸散,采用Mann-Kendall检验法分析了实际蒸散的变化趋势,并通过敏感性分析研究了流域实际蒸散的主要影响因子。结果表明:傅抱璞模型能够较好地模拟研究区的实际蒸散。岷江上游流域1980-2003年间平均年实际蒸散为304.6mm,呈显著下降趋势(通过95%信度检验),下降速率为-0.78mm/a。四季都呈现下降趋势,其中春、夏两季在95%信度上呈现显著下降趋势。敏感性分析表明,影响岷江上游流域实际蒸散的主要气候因子是降雨量,其次是相对湿度和日照时数。     

土地利用变化对横排头流域蒸散发的影响研究

研究土地利用变化对横排头流域蒸散发的影响。以1980,1990,2000年土地利用专题地图和横排头流域1980-2009年30a资料,通过GIS技术与Matlab相结合的手段,首先检验了基于Budyko假设的傅抱璞公式在研究流域的适用性,而后应用它分析研究了土地利用变化时的蒸散发规律。研究表明:不同土地利用的傅抱璞公式的v从大到小依次为耕地未使用地林地城镇草地;研究流域砍林使得多年平均实际蒸散发平均增加193mm,而造林使得多年平均实际蒸散发变化平均减少290mm。     

基于Budyko理论的黑河流域中游地区实际蒸散发估算及其变化归因分析

蒸散发是黑河流域中游地区农业绿洲水分消耗的主要途径,准确估算该地区的实际蒸散发量并对其变化规律进行分析对于科学指导当地农业灌溉、优化水资源配置等具有重要意义.基于Budyko理论及其改进的傅抱璞经验模型估算黑河流域中游地区2006-2015年的实际蒸散发量,利用Mann-Kendall方法分析实际蒸散发序列的趋势特征和...     

考虑水库影响的长江上游流域降水时空变化分析

研究全球气候变化和大型水库建设运行对长江流域内原有降水特征变化的影响。收集1961-2006年长江上游流域的降水资料加以整理,采用线性回归法、SPSS检验、M-K检验法等方法对长江上游流域降水的年际变化、突变分析、空间分布特征进行分析,并采用GIS软件绘制研究区降水量的空间等值线分布图。结果表明:金沙江流域和雅砻江流域平均降水呈不同幅度的上升趋势,岷江流域、嘉陵江流域、乌江流域及长江上游干流流域平均降水均呈不同幅度的下降趋势;流域降水突变时间分布比较分散;长江上游流域多年平均降水从西北至东南逐渐增加,以金沙江流域的伍道梁站及雅砻江流域的理塘站为中心,整个流域年均降水变化趋势向外逐渐减少,以岷江流域的乐山站为中心,整个流域年均降水变化趋势向外逐渐增加。     

基于Budyko假设的海河流域蒸散发量和径流量估算研究

通过对海河流域内平原及山丘区三级子流域的多年平均降水量、径流深及实际蒸发量和蒸发能力的分析,发现Budyko假设在海河流域山区参数 的平均值远小于平原区,山丘区计算蒸散发量和径流量的误差较小,而平原区误差大。在此基础上,建立了海河流域平原区地下水埋深变化与Budyko公式计算误差之间关系,改进了平原区Budyko计算公式,提高了实际蒸散发和径流量计算精度。     

清水河流域不同尺度水沙变化归因分析

【目的】揭示清水河流域水沙变化的驱动因素,为黄河上游流域的水土流失治理提供理论依据。【方法】基于1970—2019年清水河流域上、中、下游水文站的实测水沙数据及气象数据,采用Mann-Kendall检验法和Pettitt检验法对流域内不同尺度的水文气象序列进行趋势性分析和突变检验,基于Budyko弹性系数法、双累积曲线法和累积量斜率变化率比较法对流域不同尺度水沙变化进行归因分析。【结果】1970—2019年,清水河流域年径流深呈显著增加趋势,年输沙模数呈不显著减少趋势,流域上中游区域的年径流深和年输沙模数呈显著减少趋势;与突变前相比,人类活动对上游区、上中游区和全流域的年径流量减少的贡献率分别为99.9%～114.3%、77.5%～104.0%和-117.4%～-74.0%,对年输沙量减少的贡献率分别为104.7%～116.4%、110.2%～132.2%和113.0%～139.0%。【结论】引黄灌溉、水土保持措施等人类活动是影响清水河流域水沙变化的主要因素。     

基于SEBS模型的岔口小流域蒸散量特征及影响因子研究

【目的】确定黄土丘陵沟壑区地表蒸散量及其影响因素,为岔口流域的干旱监测和水资源管理提供数据支持,并为大面积获取黄土丘陵沟壑区的蒸散量情况提供一定理论依据。【方法】基于SEBS模型,以永和县岔口流域为例,运用遥感方法,结合气象资料,对作物生长期4―10月遥感影像进行处理,估算出岔口流域的日蒸散量,分析了蒸散的分布规律,并对蒸散量与气候、地表温度、NDVI、地形参数等的关系进行了分析。【结果】遥感反演得到4月21日、6月8日、7月26日、8月27日、9月12日的流域平均日蒸散量分别为3.34、5.22、5.49、4.22和3.76 mm,反演蒸散量与Penman-Monteith公式计算流域参考作物蒸散量的平均相对误差为5.57%;流域土地利用类型的蒸散量均值排序为:林地草地耕地园地水域居民点;时间序列上,蒸散量呈单峰型分布,7月蒸散量最高,且日蒸散量的变化与气温、地表温度呈较好的正相关,与NDVI间的关系表现不明显;空间尺度上蒸散量空间分布为:西北地区东南地区中部地区,且蒸散量分布与地表温度负相关关系,与NDVI之间有较好的正相关关系,与地形参数之间的相关关系不明确。【结论】基于SEBS模型对黄土丘陵沟壑区蒸散量的遥感反演具有较高的精度,影响日蒸散量变化的主要影响因素为气温和地表温度,而地表温度和NDVI则是影响岔口流域蒸散量空间分布主要因子。     

基于时变Budyko公式的年径流变化机理分析——以贵州省六硐河为例

气候变化与人类活动是流域径流变化的重要原因。随着人类活动逐渐频繁，不同地区的水文情势不同程度地发生着变化，因此对径流变化机理的分析一直是水文学界的重要议题之一。Budyko水热耦合平衡公式是常用的径流变化机理分析工具，因其一方面考虑了一定的物理成因，另一方面公式参数较为简单，由此在径流变化归因较长时间尺度分析上得到了广泛应用，但当前对时变形式的Budyko公式研究及应用仍有待加强。以贵州省六硐河流域为例，通过Mann-Kendall检验和突变检验方法对研究区年径流进行趋势和突变分析，基于水热耦合平衡原理构造了包括线性、二次多项式以及具有物理机制等形式的Budyko参数时变辨识公式，以Nash效率系数为评价指标，验证最适应研究区的水热耦合公式，最后计算降水量、潜在蒸散发量和人类活动等因素对径流变化的贡献率，进行六硐河流域径流变化归因分析。研究结果表明，近年来随着气候变化影响加剧，六硐河流域径流呈明显的下降趋势，在1997年发生显著性突变。比较降水量、潜在蒸散发量和人类活动因素对径流的敏感性，发现降水减少是流域径流减少的主导因素，其贡献率为49%。同时，随着人类经济社会的发展，大型水利设施...     

伊犁河流域地表蒸散量时空特征分析

【目的】探究伊犁河流域2000—2014年蒸散量时空特征,为跨境水资源确权与分配提供依据。【方法】本文利用变异系数、Theil-Senmedian趋势分析、Mann-Kendall和Hurst指数方法研究了伊犁河流域2000—2014蒸散量时空变化特征及波动性。【结果】①伊犁河流域多年平均蒸散量值为249.80mm,其波动范围在224.03～274.10mm之间。②多年平均ET值在空间上具有明显差异,取值范围在115.6～758.79 mm之间,总体上呈自上游向下游减少的空间格局。③该流域年内蒸散量具有明显的季节差异,总体呈先增后减的单峰波趋势。④该流域内各土地利用多年平均蒸散量表现为:耕地(327.23 mm)林地(319.10 mm)草地(239.50 mm)稀疏植被(151.67 mm)。⑤2000—2014年该流域的多年平均ET整体上变异程度不明显,变异程度中比较稳定和稳定所占面积比为85.47%;变异系数在空间上取值范围为0.01～0.71,其平均值为0.097。⑥整个流域内ET减少的趋势和增加的趋势所占面积比例分别为64.48%和26.72%,变化趋势以减小为主,变化率为-1.152 mm/a,该流域未来ET的变化状况与过去一致,以持续性减少为主。【结论】利用变异系数、Theil-Senmedian趋势分析、Mann-Kendall和Hurst指数方法能够有效发现伊犁河流域时空变化特征,研究结果可为伊犁河流域规划及合理分配流域水资源提供依据。     

近70年首都水源涵养区水热条件及地表径流演变特征研究——以清水河和白河流域为例

永定河流域的清水河和潮白河流域的白河，是张家口建成首都地区水源涵养功能区的关键流域。利用清水河流域（1951-2020年）和白河流域（1970-2020年）的多年水文资料，运用有序聚类分析、小波分析等数理统计方法分别对清水河流域和白河流域的径流量、气候要素（降水和气温）进行趋势分析和突变分析，并基于Pearson相关分析和贡献率分析的方法讨论了降水量、气温和蒸散量对径流量变化的影响。结果表明：(1)清水河流域和白河流域的降水量呈现不显著上升趋势，1960-2020年间平均上升速率分别为0.964 mm/10a和3.316 mm/10a，分别在1965年和2016年发生突变；(2)清水河流域和白河流域的气温均呈现显著上升的趋势，清水河流域平均气温上升速率是0.246℃/10a，白河流域平均气温上升速率为0.207℃/10a，气温都在1988年发生突变；(3)近70年清水河流域和白河流域的径流量呈显著减少趋势，都达到了99%的显著性检验水平，并在1979年和1974年发生突变；(4)径流量的主导因素是降水量，降水量对径流量年内变化的影响主要发生在降水相对充沛的5-8月份。     

海河流域参考作物腾发量长期变化趋势分析

收集了海河流域37个国家气象站的逐日气象资料,采用FAO-56 Penman-Monteith方法计算参考作物腾发量(ET0);采用Mann-Kendall法进行趋势检验。通过分析及各气象因素的变化趋势,揭示了气候变化对参考作物腾发量长期变化规律及对作物灌溉供需水量可能产生的影响。结果表明:自20世纪50年代至2007年末,在海河流域下游地区具有较明显的ET0下降趋势,而在各主要河流的上游地区则有明显的上升趋势;其原因是整个流域内呈现气温上升相对湿度下降趋势,风速和日照时数都有下降趋势,但在上游地区前者占主导地位,而在下游地区后者占主导地位;在整个流域降雨呈现下降趋势的情况下,ET0上升使上游地区灌溉需水量增加,而在下游地区作物生长也可能受影响;除了工业和居民用水快速增长外,气候变化也是导致近几十年来海河流域水资源紧缺的原因之一。     

基于全球陆面数据同化系统蒸散量的GSAC模型率定

在识别缺资料流域水文模型参数时,目前常采用的区域化方法存在相似流域间降雨径流关系差别较大、模型参数与流域属性间的相关性不明显、在大范围缺资料地区难于选取参考流域等问题。本文从全球陆面数据同化系统(GLDAS)获取流域蒸散量数据,提出利用GLDAS蒸散量率定GSAC模型的方法。首先,通过合并网格建立GSAC模型模拟的蒸散量与GLDAS蒸散量在时间和空间方面的对应关系;其次,基于纳什效率系数的定义构建了一个模型率定指标,以评价GSAC模型模拟的蒸散量对GLDAS蒸散量的拟合效果;最后,依据GLDAS蒸散量与GSAC模型模拟蒸散量之间的拟合关系率定GSAC模型。呼兰河流域应用结果表明,GLDAS提供的蒸散量能够较好反映流域实际蒸散量的变化情况,为率定GSAC模型提供了一种有效的输入数据;在率定期与验证期,利用GLDAS蒸散量率定的GSAC模型对流量模拟的纳什效率系数分别为0.81和0.77,与利用流量数据率定的GSAC模型模拟结果相近。     

基于陆面能量平衡方程的遥感模型

介绍了卫星遥感反演水文气象模式所需的一些基本地面参数,进而得到整个流域尺度上的ET的方法,特别是基于陆面能量平衡方程的SEBAL模型的原理及工作流程,指出了模型的优点和不足,并研究探讨了利用SEBAL模型在海河流域水资源管理中的应用。     

四川省参考作物腾发量时空分布特征及成因分析

为探究四川省参考作物腾发量（ET0）的变化,利用1961－2010年四川省12个气象站点的逐日气象观测资料,使用联合国粮农组织（FAO）1998年推荐的Penman-Monteith公式计算各站点ET0,并在此基础上采用GIS的克里金插值、Mann-Kendall趋势检验及相关分析方法分析ET0的的时空变化规律及其原因。结果表明：1961－2010年四川省各站的年ET0总体呈波动性递减趋势,其中ET0在1992年以前显著下降,之后逐渐上升;ET0年内分布不均,呈单峰曲线变化趋势,最大值在6月,达到了3.2 mm?d-1;ET0空间分布基本呈现自东北、西南向中部递减趋势,自西部青藏高原到中部成都平原ET0逐渐减小,再过渡到东部丘陵区ET0又逐渐增大,随地理纬度的增大呈递减趋势,随海拔高度的增大呈递增趋势,时空分布存在较大的区域差异;ET0和气象因子的相关分析结果表明,ET0和日照时数、风速呈显著正相关（α=0.05）,是四川省ET0变化的主要影响因素。     

福建省闽江流域鲈鱼游泳能力试验研究

鱼类游泳能力是鱼道工程设计的重要参数之一,是鱼类在鱼道中是否成功洄游的关键依据。以闽江流域鲈鱼的感应流速、临界流速、特征流速作为研究对象,在试验室明渠玻璃水槽中利用流速递增法等方法进行测量。通过试验首次得出闽江流域鲈鱼的特征流速,即相对感应流速、相对临界流速、相对爆发流速平均值分别为0.88、2.29、2.65 BL/s(BL为体长);揭示了闽江流域与长江流域鲈鱼的差异性,即闽江流域鲈鱼的相对临界流速略高、相对爆发流速明显较高。基于试验数据对感应流速计算公式进行改进,首次提出总感应流速应为基础感应流速与体长线性增长流速值之和,并推得闽江鲈鱼基础感应流速为0.0023 m/s。     

结合遥感数据对云贵地区蒸散发量及干湿变化特征的研究

利用卫星遥感观测MOD16和全球陆面数据同化系统(GLDAS)的逐月实际蒸散量(MOD16_ETa及GLDAS_ETa)与潜在蒸散发(MOD16_ETp及PM_ETp),探讨了2000-2014年云贵地区蒸散发时空变化规律,并综合利用蒸散发数据与降水数据计算多种干湿指数,分析了云贵地区近15年的干湿变化状况以及蒸散发、降水与地区干湿演变的关系。结果表明:①云贵高原的年均ETa在空间分布上表现为在云南南部最高,贵州东部次之,在云南北部最低的特点;变化趋势上,ETa在云南西南部显著增加,而在云南北部显著减小;②基于不同数据集计算的年均ETp在云贵高原空间分布上差异均较小,但变化趋势均反映出云南中部及北部区域ETp有显著上升趋势;③干湿指数的变化趋势反映贵州地区干湿情况较稳定,云南的中部地区具有较显著的变干趋势,原因是该区域的ETa和降水量在显著下降,而ETp在显著增加。     

近50年新疆参考作物蒸发蒸腾量的时空演变分析

根据新疆地区53个气象站1960—2009年50年的气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算了各站点逐月参考作物蒸发蒸腾量(ET0)。采用GIS反距离插值方法得到新疆参考作物蒸发蒸腾量分布图,将各站点ET0变化趋势进行聚类分析,通过Morlet小波变换、倾向率等方法探讨了时空变化特征及影响因素。结果表明,近50年新疆平均ET0呈显著减小趋势,不同区域ET0的年际变化趋势差异显著;在25～30年时间尺度上,全区平均ET0的周期振荡较为明显,经历了"多→少→多"3个循环交替过程;ET0年内分布均呈单峰状,且各站之间峰值相差很大;多年平均ET0空间分布总体上由西北向东南增加,且与地形起伏有高度的一致性。新疆大部分地区ET0变化率为负值,与"蒸发悖论"规律相符,其主要原因是风速降低对ET0的影响超过了温度上升,但1992年以来,由于温度持续升高,ET0出现了回升态势。     

Field-measured evapotranspiration as a stochastic process

Spatial variability of evapotranspiration (ET) within irrigation intervals and the temporal variability of spatially averaged ET of Yolano pink beans (Phaseolus vulgaris) were measured and statistically modeled to improve irrigation management. Field experiments were conducted at the University of California, Davis, on the Yolo soil series (Typic Xerorthents) during the summer of 1992. Daily soil water measurements were taken at 27 locations along a transect at 10 m intervals with a neutron probe. Changes in soil moisture over the 165 cm profile gave field-measured ET. Neutron probe measured ET was 20% less than the production function estimated ET, but both had similar pattern along the row. The trend of decreasing ET with distance down the row became increasingly steep as the growing season progressed. This trend was caused by a similar trend in soil water imposed by a furrow irrigation. After removing the trend with a first-order difference, ET was not spatially correlated (95% confidence interval) at 10 m. Therefore, each sample taken at a 10 m spacing provided maximum new information because it was not predictable from its neighbor. However, ET was temporally correlated (95%v confidence interval at lag 1) and characterized by an autoregressive moving average (1,1) model. Therefore, ET could be predicted one day in advance. For the field conditions studied, neutron probe measurements can be used to estimate daily ET for about 44 days in the middle of the growing season, when measured crop ET was greater than 1.4 mm, and at an interval of 6 days at the beginning of the cropping season.     

关中地区灌溉农业发展对区域蒸发的影响研究

主要从分析参考作物蒸发蒸腾量(ET0)的变化趋势来反映气候变化对蒸发的影响,从灌区实测水面蒸发量的变化趋势来分析灌溉农业发展对区域蒸发的影响。用改进后的Penman公式计算关中地区1961～2001年系列5个气象站的ET0,结果显示:80年代前后气候对关中地区年ET0值的影响有明显区别,80年代以后关中地区年ET0值增长趋势加大,受气候影响明显大于80年代以前。多年平均年内分布表明连续最大3月即6～8月占全年的比例为46%～48%,但80年代以后年内分布6～8月ET0所占比例有降低趋势;从泾惠渠灌区灌溉试验站实测水面蒸发资料分析,显示明显的逐年减少的趋势,年内分布表明6～8月水面蒸发量所占比例有降低趋势。说明灌溉农业发展引起农田小气候的变化,减少了夏季潜在的蒸发和实际蒸发量。