宁夏青铜峡灌区农区非农区的水盐均衡研究

【目的】研究宁夏引黄灌区的水盐均衡情况,为灌区中低产田改造和水盐调控提供科学依据。【方法】将灌区分为农区、非农区、水域3部分,采用建立的农区-非农区-水域水分转化与均衡模型,研究宁夏青铜峡灌区的水盐运移与转化的关系。【结果】2000年进入灌区的水量包括灌区降水5.04亿m3和引黄灌溉60.29亿m3。灌区水分消耗和转化各项中,农区地面蒸发量为23.41亿m3,非农区地面蒸发量为5.45亿m3,水域蒸发量为4.21亿m3,农区向水域地下水迁移量为3.12亿m3,农区向非农区地下水迁移量为3.68亿m3;2000年青铜峡灌区农区总进盐量为268.68万t,总排盐量为444.43万t,即灌区耕地当年总脱盐量为175.75万t。灌区排出耕地的盐量由3部分组成:通过耕地排水排出的盐量为342.43万t,占总排盐量的77.05%;通过农区向非农区的地下水迁移排出的盐量(非农区积盐量)为46.80万t,占总排盐量的10.53%;通过农区向水域的地下水迁移排出的盐量(水域积盐量)为55.20万t,占总排盐量的12.42%。说明盐荒地和水域的旱排能力相当重要。【结论】探明了灌区水盐平衡与转化规律,灌区非农区和水域对灌区排盐具有重要作用。     

模糊综合评判法在水库洪水调度方案评价中的应用

引入模糊综合评判的概念,并选取对洪水预报和洪水调度质量评价影响较大的8个因素,通过层次分析法获得各评价指标的权重,在对洪水预报和洪水调度两方面分别进行单因素综合评判的基础上,对调度方案整体进行了多因素综合评判。该评价模型对水库洪水调度软件的设计和运用具有重要的实用价值。     

物元模型及其在区域水资源综合评判中的应用

为研究物元模型在水资源综合评判中的应用，首先对物元模型评价方法进行了介绍，并在模型构建中引入了层次分析法(AHP)以确定权重，再以河北滹滏原为例，对其农业水资源状况进行了综合评价。结果表明：滹滏平原的农业用水总体情况的评价值为低水平的3级，与其相应的下一层次区域水资源占有量的评价值为3级，供水评价值也是3级，区域用水水平评价级别为1级，虽然后者为1级，但是区域农业用水总体水供需状况还是非常不容乐观。经验证，模型评价符合当地实际情况。本区的研究表明利用物元模型对区域水资源状况进行综合评判具有客观、真实性。     

利用改进的MOD16模型估算区域蒸散发

蒸散发（Evapotranspiration,ET）是地表水循环和能量循环的关键纽带,准确、定量地估算区域ET对于理解陆-气相互作用、全球气候变化等至关重要。MOD16模型基于Penman-Monteith（P-M）方程,是一种获取区域ET的重要遥感模型。然而,MOD16模型没有直接利用土壤水分信息,而是通过相对湿度（Relative Humidity,RH）、饱和水汽压差（Vapor Pressure Deficit,VPD）、叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）等间接表达土壤水分信息的作用,这可能会给区域ET的估算带来一些不确定性。该研究将归一化水指数（Normalized Difference Water Index,NDWI）作为土壤水分信息的补充项,对MOD16模型的地表阻抗进行修正,以改进MOD16模型（改进后的模型为MOD16-sm）,并将改进后的模型在中国西北干旱区绿洲进行验证和应用。模型验证包括模拟值与观测值的对比及误差分析。模拟值与观测值的对比分析结果表明,MOD16-sm模型获取的ET精度较高,决定系数（Coefficient of Determination,R2）为0.77,均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）为0.8 mm/d,平均绝对误差（Mean Absolute Deviation,MAE）为0.46 mm/d;误差分析结果显示,MOD16-sm模型估算结果的误差控制优于MOD16模型,结合模拟值与观测值的对比分析可知,MOD16-sm模型改善了MOD16模型的部分高估现象,MOD16-sm模型能更好地反映土壤水分对ET的影响。模型应用包括ET估算值的空间分布分析及ET估算值的频率分布统计。对MOD16-sm模型的估算结果进行空间分析发现,高植被覆盖区的ET值较高,低植被覆盖区的ET值较低,说明MOD16-sm模型的ET估算结果与土地利用类型密切相关;研究区ET估算值的频率分布结果表明,MOD16-sm模型能较好地反映和表达出不同植被覆盖区的ET通量异质性。因此,利用NDWI对MOD16模型进行改进是可行的和合理的,该研究可为提高区域ET的估算精度提供参考和思路。     

宁夏引黄灌区湖泊湿地生态需水量计算

在收集相关资料的基础上,对宁夏引黄灌区的湖泊湿地生态需水量进行了计算。结果表明,在现状条件下,平水年份(降水频率50%)灌区湖泊湿地生态需水量为4.29亿m3,枯水年份(降水频率75%)灌区湖泊湿地生态需水量为4.83亿m3。     

基于虚拟水理论的郑州市农业水安全评价及对策研究

农业水安全是我国水安全与粮食安全的基础和前提。以虚拟水理论为依托,从区域水安全、经济安全、粮食安全角度出发,构建了由自然技术、经济环境、社会生活3个方面构成的区域农业水安全评价指标体系,包括农业水分满足指数、水分生产效率、农业耗水比例、灌区地下水位下降幅度、粮食安全指数、粮食自给度等6项指标。基于层次分析的模糊综合评价方法,以郑州市为例,对其未来年农业水安全状况进行评价,指出郑州市农业水安全状况、变化趋势及存在的突出问题。根据评价结果对影响因子进行排序,提出了提高区域农业水安全的组合方案,在情景分析的基础上优选出未来时期内提高郑州市农业水安全水平的优选方案。     

3S支持下的陇中黄土高原生态系统健康评价--以甘肃省榆中县为例

利用遥感影像、DEM和调查数据,在野外调查的基础上,利用3S技术,生成各参评因子的专题栅格图层.运用层次分析法,从影响生态系统健康的自然和人文因子的角度出发,选择活力、组织结构、负荷能力、恢复力、生态系统功能维持、外部投入及人群健康状况作为研究区生态系统健康评价的7个要素,构建生态系统健康评价指标体系.健康等级划分为:很健康、健康、中度健康、一般病态和疾病5级.研究结果表明,该县生态系统健康状况处于中等偏下水平,一般病态面积占到45%～50%,而且从1991年-2002年-2006年病态面积逐年增加,健康面积逐步缩小,反映出榆中县2006年生态系统健康状况较2002年和1991年有所下降.     

基于NDVI时序数据的不同水源灌溉面积分类研究--以人民胜利渠灌区为例

灌溉面积是水土资源利用的重要指标,灌溉面积监测是灌区和农业水资源管理的基础。【目的】探索不同水源的灌溉面积的遥感分类方法。【方法】基于人民胜利渠灌区2017年的Landsat8卫星数据和2012年的MODIS卫星数据,提取了灌区NDVI时序数据曲线,分别采用监督分类和非监督分类方法对灌区不同水源的灌溉面积进行分类,并结合实地调查资料对分类结果进行验证。【结果】非监督分类方法并不适用于灌区尺度的灌溉水源分类;基于MODIS数据的分类效果较差,分类精度为57.14%;基于Landsat8数据的NDVI时序数据和监督分类的结果较好,分类精度达到73.58%。【结论】空间分辨率较高的NDVI时序数据可对灌区灌溉水源进行分类。     

基于混沌径向基神经网络模型的洪水预测研究

【目的】建立更为理想的洪峰大流量预测模型。【方法】针对目前大部分预测模型对洪峰大流量数值预测结果不太理想的问题,根据自然界中普遍存在的混沌现象,在对洪水系统进行混沌识别的基础上,建立了基于混沌理论和径向基神经网络(RBF)的预测模型,将实测洪水序列进行相空间重构得到训练样本,利用MATLAB 7.0工具箱确定网络结构。【结果】将所建立的RBF模型用于汾河石滩水文站2004年最大洪水的预测,结果表明,该模型预测结果的合格率、平均相对误差、相关系数(R)、均方根误差(RMSE)和Nash-Sutcliffe系数(NSC)分别为100%,4.69%,0.9793,4.2260和0.9552,而传统Volterra级数自适应预测模型的分别为93.75%,8.97%,0.9540,10.2632和0.7358,可见RBF模型的预测结果较好,并且对预测洪峰大流量数值取得了较理想的预测效果。【结论】将混沌理论和径向基神经网络结合建立预测模型,作为提高洪水预报精度的一种新尝试,对以后进行洪水预测研究具有一定的参考价值。     

基于地理信息系统的水资源短缺风险评价

水资源短缺风险的直观显示是水资源风险分析和管理的重要研究内容,在分析水资源短缺风险各性能指标的基础上,提出了基于地理信息系统的水资源短缺风险评价的综合指标模型,并结合京津地区的具体情况,采用权重组合法将水资源短缺风险的模糊综合评价值、经济损失期望值、经济损失率进行叠加得出京津地区的水资源短缺风险综合评价分布图。