蒸散发估算方法及其驱动力研究进展

蒸散发是水文循环的重要组成部分,也是度量土壤-植被-大气耦合系统中水文与能量传输的关键指标。因此,准确估算蒸散发,充分理解蒸散发的驱动力对干旱半干旱区水资源高效利用具有重要意义。本文对区域蒸散发估算方法进行了总结与归纳,并从气候变化和人类活动两个角度总结了干旱半干旱地区蒸散发变化的驱动力。最后,评论了当前蒸散发估算方法及其驱动力研究存在的问题,提出未来应加强蒸散发估算模型的改进与完善,合理规划土地利用,提高水资源利用效率,从而促进区域的可持续发展。     

干旱区区域蒸散发量遥感反演研究

为研究干旱半干旱区蒸散发量,以新疆为研究区域,基于地表能量平衡,依据地表温度与反照率关系确定蒸发比,利用MODIS影像遥感估算新疆地区的蒸散发量。通过野外验证,模拟蒸散量与涡度相关仪野外观测量一致,平均误差在0.40mm/d。在干旱区,蒸散发量与降水的相关性在82%,与气温的相关性分别为46%。通过模型反演,2005年研究区在空间上以裸土蒸发为主,蒸发量在0-2mm/d之间,主要在塔里木盆地、准噶尔盆地和吐鲁番盆地,而蒸散发量较高地区主要为天山山脉下垫面为林地草地和平原绿洲农田区域,蒸散发量最大达6mm/d。     

石羊河流域蒸散发遥感反演方法

蒸散是水资源管理的一个重要参数。与传统的蒸散计算方法相比,利用遥感进行蒸散研究具有快速、准确、大区域尺度及地图可视化显示等特点。本文通过研究,提出了基于能量平衡方法遥感反演蒸散发的计算模型,指出了模型参数的求解方法,建立了基于MOD IS遥感数据的大区域蒸散发遥感反演技术方法。通过对石羊河流域进行试验,证明该方法具有很强的实用性,并且具有进一步推广的技术前景。     

柴达木盆地多元信息融合遥感蒸散发估算

蒸散发是水循环中水量、能量平衡的关键过程。REDRAW模型对典型遥感蒸散发模型SEBAL干湿限选取方式进行改进，使用理论计算法估算干湿限地表温度以降低空间歧义性。为检验这两个模型在柴达木地区的适用性，以及气象校正对于蒸散发的敏感性，文中使用ERA5再分析数据、地表站点观测融合作为气象输入，采用REDRAW和SEBAL两种单源遥感蒸散发模型反演柴达木盆地2001-2020年1km×1km分辨率逐月蒸散发，由此求得多年平均蒸散发并水量平衡闭合验证。结果表明：REDRAW模型估算的柴达木盆地年均蒸散发为178.5mm,水量平衡闭合度为89.2%,较SEBAL模型能更好地描述该区域蒸散发特征；基于随机森林模型的气象校正算法可以纠正ERA5再分析数据的系统性偏差，能一定程度上消除缺乏气象站点观测引起的蒸散发估算误差。     

基于双层阻抗模型的玛纳斯河流域ET遥感估算

针对水文水资源分析计算中最难估算的分量-蒸散发(Evapotranspiration,ET),以典型干旱区流域-玛纳斯河流域为研究对象,采用理论基础坚实、区域应用限制小、反演陆面蒸散发较为合理准确的双层阻抗模型,并根据研究区实际情况进行了模型参数化的基础上,结合MOIDS数据、气象观测数据和DEM数据,估算了该流域的陆面蒸散发量,并分析了其时空分布特征。研究结果表明:中高山区和绿洲平原区,由于植被覆盖度高,以植被蒸腾为主,蒸散发量小;而低山丘陵区和沙漠区,由于植被稀疏,以土壤蒸发为主,蒸发强烈,因而蒸散发量最大。     

蒸散发观测研究进展及绿洲蒸散研究展望

蒸散发是绿洲水文循环中最重要的水文过程和生态过程之一,开展绿洲蒸散发研究是提高水资源利用的基础.从叶面、个体、田间到景观尺度,系统综述了国内外蒸散发观测研究的最新进展,结合荒漠绿洲的特点及研究现状,指出应加强:①涡度相关技术在异质性强的绿洲的应用技术研究;②如何分割蒸散发中植物蒸腾和土壤蒸发,以及时空动态、驱动机制和调...     

气候及土地利用变化对大通河源区水文要素空间分布的影响

水资源短缺已成为人类社会主要的资源环境问题，气候和土地利用变化使得水文要素的演变呈现出复杂性与不确定性，探讨变化情景下水文要素空间分布特征对区域经济社会可持续发展具有重要的理论和现实意义。基于1960—2019年大通河源区气象水文数据，通过模型模拟及情景分割方法定量分析了气候和土地利用变化情景下水文要素空间分布特征。结果表明：（1）SWAT模型经过校准与验证后，模型决定系数、纳什系数和百分比偏差（PBIAS）均达到模型要求，其在率定期内分别为0.81%、0.79%和-0.8%，在验证期内分别为0.81%、0.75%和15.8%，表明模型在大通河源区具有较好的适用性。（2）大通河源区各水文要素空间异质性明显，不能用单一的水文要素代表整体的空间分布情况；降水、潜在蒸散发与土壤含水量随海拔的升高而降低，地表径流与产水量随海拔的升高而增加。（3）3种情景下各水文要素的空间分布大体一致，产水量的空间分布受土地利用变化情景的影响比较大。气候变化情景使得实际蒸散发和土壤含水量呈现下降趋势，地表径流和产水量呈现增加趋势，土地利用变化情景下各水文要素的变化与之相反。     

潜在蒸散发估算的简化方法及其应用

潜在蒸散发在区域水量平衡、干旱程度评价、农作物需水量等方面的研究中具有重要的作用。然而,潜在蒸散发的空间化处理一直以来都是相关研究面临的一个挑战。基于新疆地区1960—2017年66个气象站的观测数据,通过一种简单的参数方程,实现了潜在蒸散发(ET_0)的空间化处理。研究结果表明:①简化参数方程中的2个重要参数a,c的空间分布呈现一定的规律,参数a在空间上呈现东南高,西北低的特点;参数c则随海拔的增加而增大。②简化参数方程与Penman-Monteith方法相比,拟合结果在日、月和季节尺度上的R~2值均大于0. 90,且R~2值随时间尺度的增加而增大。③将简化参数方程的拟合结果与CRU数据和MOD16A2数据进行对比发现:简化参数方程与Penman-Monteith方法拟合的R~2值较高,拟合效果和偏差指标表现更佳,而CRU、MOD16A2数据拟合的R~2值较低。简化参数方程所获得的潜在蒸散发精度高且空间分辨率更高(500 m×500 m),是一种适用于新疆地区潜在蒸散发估算的简便有效的方法。     

利用GDAS气象数据库资料估算区域参考作物ET0准确性评价——以山西省为例

准确估算参考蒸散发量对水资源管理、区域水资源利用规划和社会经济可持续发展研究至关重要,同时也是农业灌溉管理的依据.本研究的主要目的是评价美国地质调查局(USGS)利用美国国家海洋大气管理局(NOAA)提供的气象参数计算得到全球参考蒸散(GDAS)数据的可靠性.以2004～2007年山西省境内16个站点的中国地面国际交换...     

GLDAS数据产品在渭河流域潜在蒸散发模拟中的应用研究

蒸散发量是水资源管理的一个重要参数,目前的蒸散发模型中需要的大量气象参数,一般都是通过气象站点数据插值得到,对于缺资料和无资料地区有巨大的局限性。文中在对GLDAS气压、气温和风速数据产品年、月、日尺度进行有效性分析的基础上,将其应用于渭河流域潜在蒸散发模拟研究中,模型选用Penman-Manteith公式,对渭河流域2006-2009年日尺度上的潜在蒸散发时空结构进行了定量分析。结果表明:GLDAS数据产品精度较高,完全满足蒸散发研究的需要,较地面气象站点观测,具有较好的时空连续性,在全国性及区域性蒸散发模拟中具有较好的应用前景。     

关中盆地用水结构变化及其驱动因子分析

用水结构的合理确定与科学预测是制定水资源发展利用规划的前提和基础,对于实现区域水资源合理配置、社会经济协调发展具有重要意义。文中分析了关中地区的农业、工业和生活用水的结构变化,并采用信息熵的方法分析了其用水结构的演变趋势。同时阐明了造成这种变化的主要驱动力因子,并针对各驱动因子提出了相应的节水措施,为关中地区水资源可持...     

Long-term variations in runoff of the Syr Darya River Basin under climate change and human activities

In this study,we analyzed the hydrological and meteorological data from the Syr Darya River Basin during the period of 1930–2015 to investigate variations in river runoff and the impacts of climate change and human activities on river runoff.The Syr Darya River,which is supplied by snow and glacier meltwater upstream,is an important freshwater source for Central Asia,as nearly half of the population is concentrated in this area.River runoff in this arid region is sensitive to climate change and human activities.Therefore,estimation of the climatic and hydrological changes and the quantification of the impacts of climate change and human activities on river runoff are of great concern and important for regional water resources management.The long-term trends of hydrological time series from the selected 11 hydrological stations in the Syr Darya River Basin were examined by non-parametric methods,including the Pettitt change point test and Mann-Kendall trend tests.It was found that 8 out of 11 hydrological stations showed significant downward trends in river runof f.Change of river runoff variations occurred in the year around 1960.Moreover,during the study period(1930–2015),annual mean temperature,annual precipitation,and annual potential evapotranspiration in the river basin increased substantially.We employed hydrological sensitivity method to evaluate the impacts of climate change and human activities on river runoff based on precipitation and potential evapotranspiration.It was estimated that human activities accounted for over 82.6%–98.7%of the reduction in river runoff,mainly owing to water withdrawal for irrigation purpose.The observed variations in river runoff can subsequently lead to adverse ecological consequences from an ecological and regional water resources management perspective.     

西部旱区气候资源评估与区域农业可持续发展

气候资源是最重要的农业资源之一 ,它既是农业生产发展的基本条件 ,也是发展的制约因素。由于气候不断变化和市场经济的发展 ,针对农业需要动态地评估气候资源的有效性及其利用风险 ,对区域农业可持续发展有重要意义。本文论述传统的气候资源评价方法 ,基于遥感与地理信息系统 ( GIS)的评估方法和基于模型的评估方法 ,并从协调人地关系 ,协调经济、生态、社会效益的角度论述制定基于气候资源合理利用的区域农业持续发展规划方法。本文以西北干旱地区为重点 ,阐明在农业规划时要特别强调包括工业、生活、生态和农业生产在内的区域用水平衡 ;当热量条件允许时注重采用遗传和管理措施发展节水型农业 ,通过提高水分利用率充分利用辐射能 ;考虑与气候和市场相适应的农业种植结构与农业生物类型 ,重视眼前利益兼顾长远利益 ,重视局部利益兼顾整体利益 ,使区域经济生态效益持续较优。     

安徽省蒙城县作物秸秆资源利用现状及其影响因素分析

通过实地农户调查分析、评价安徽省蒙城县的秸秆利用现状。蒙城县作物秸秆利用率很高,主要用于饲料和燃料,秸秆利用方式虽“合理却非有效(低效)”,没有充分发挥秸秆营养和能量效率的传统利用方式仍是目前农户采用的主要方式。增加收入,利用剩余劳动时间,养牛市场带动是造成目前利用现状的几个最主要主客观因素。强化市场带动作用,改善土地流通政策环境,扩大经营规模,推广应用新技术是今后秸秆利用应重视解决的问题。     

半干旱地区霍林河流域径流演变及其影响机制研究

霍林河流经内蒙古东部和吉林西部 ,处于生态环境脆弱带上 ,是半干旱气候条件下具有典型意义的内流河 ,其径流特征及演变规律对区域环境演化和水资源开发利用具有重要影响。本文通过对霍林河近半个世纪以来径流资料的分析 ,采用 Kendall趋势分析及关联度分析定量研究了径流演变的规律 ,分析了径流变化的驱动机制及对生态环境的影响。结果表明在气候干旱化和人类活动的双重影响下 ,霍林河径流演化具有阶段性、突变性和非线性的特点 ,流域水土资源的不合理开发是导致水文情势变化、水域功能消退的主要驱动力。探讨内流河径流演变的规律对区域生态环境的影响以及水资源合理开发利用具有积极现实的意义 ,为区域资源的合理开发和社会经济可持续发展提供科学依据     

基于昼夜水位波动法估算地下水蒸散发量的研究——以河西走廊典型绿洲为例

使用多种昼夜水位波动法(White法、Hays法、Loheide法),计算了黑河中游荒漠绿洲过渡带地下水浅埋区生长季典型时段地下水蒸散发(ETg),并将估算结果同彭曼方法获得的潜在蒸散发(PET)、E-601测量的水面蒸发(ET0)和Φ20测量的水面蒸发(ET1)进行相关性分析。结果表明:在几种算法中,Hays法精度最高,其次是White法,Loheide法计算精度最低。因此,在计算逐日ETg时可优先使用Hays方法,并推荐使用ET0来检验计算精度。用Lo?heide法计算ETg可获得较高的精度(R=0.821,P<0.01),但具有明显时滞效应,滞后时间约为3 h。这些计算成果对当地水资源的合理配置与可持续开发利用具有一定的参考意义和应用价值。     

我国灌区农业水资源可持续利用问题探讨

本文分析我国灌区农业水资源利用存在的主要问题是水资源短缺与水资源浪费共存、现行体制和政策难以促进有效的节水机制形成、灌溉工程老化、设施薄弱、水资源不合理利用导致生态环境恶化；论述了水价政策对灌区农业水资源可持续利用的影响，提出改革水价以促进灌区节水农业发展的思路；探讨了我国节水农业发展现状与存在的主要问题是节水农业技术不普及，理论认识上存在偏差，注重单项技术，缺乏深入的节水技术综合集成，节水农业创新水平不高，农业节水投资力度不足；提出了我国灌区农业水资源可持续利用的出路是树立可持续利用观念、大力发展节水农业，改革现有管理体制，建立高效有序的水资源管理模式，拉动经济杠杆，建立节水灌溉经济激励机制，建立用户参与管理决策的民主管理机制，建立科学的水价体系，促进地表、地下及降水联调，加强宣传和教育，充分认识水资源危机的紧迫性，为水价改革奠定舆论基础。     

域区水资源系统的结构分析初探——以新疆昌吉回族自治州为例

区域水资源系统的结构分析属于高层次的区域水资源研究,它包括内部结构分析和外部结构分析。内部结构分析着重于分析结构的形成过程和机制,包括组分分析、因子关系分析和地域结构分析。外部结构分析着重于分析结构的形式和所执行的功能,包括区域水资源在区域发展中的作用的分析评价、区域水资源开发效益的分析计算和区域水资源最佳(或满意)利用结构确定等三方面。区域水资源系统结构的相对稳定性和利用结构不确性对实践具有指导作用。