应用RS技术建立估算蒸散发模型的研究

蒸散发是水资源分配利用的依据,能够估算出不同气候环境、不同区域的蒸散发是目前研究的重点。这些年运用遥感手段建立模型,结合地面气象站的气象数据、卫星影像等信息,提取参数建立模型来估算蒸散发的方法已经有了较为广泛的运用。其中,利用能量平衡来建立模型尤为广泛,不同的模型,选取参数、处理方法上有所不同,着重针对SEBAL、SEBS估算模型进行详细的对比介绍,SEBAL模型是具有较为坚实的物理基础,已经在平原、盆地、流域等区域进行了成功的应用,SEBS模型与SEBAL模型在模型建立原理上一致,但在计算感热通量H时,采用总体大气的相似理论,引入了热传输粗糙度长度。对这两模型进行了系统学习分析,并针对在新疆未来可开展的工作进行展望。     

基于SEBAL模型的土默特右旗腾发量研究

【目的】评价SEBAL模型在估算内蒙古包头市土默特右旗腾发量时的适用性。【方法】基于2015年作物生育期内的Landsat8遥感影像,建立SEBAL模型,估算腾发量,利用FAO Penman-Monteith公式与水量平衡法估算得到腾发量进行了验证及评价,并采用多元逐步回归方法对其影响因素进行了分析。【结果】日腾发量的分布具有明显的空间差异性,呈现出"山峰型"变化趋势。SEBAL模型腾发量估算值与水量平衡法估算值相比,相对误差的平均值为6.053%;Penman-Monteith公式计算得到的日腾发量与水量平衡法估算值相差7.682%,都在10%以内,达到了精度要求,且SEBAL模型估算腾发量的精度高于Penman-Monteith公式。日腾发量与NDVI和地表温度相关性显著,由二者建立了最优的多元逐步回归方程。【结论】在缺乏数据的情况下,利用SEBAL模型可以较为准确地估算出土右旗的腾发量,且NDVI和地表温度对其的影响较大。     

华北典型区SEBAL模型蒸散发反演的适用性分析

为获取农田蒸散发量,探究SEBAL模型在华北地区的适用性,以邯郸市永年区为研究对象,基于MODIS数据的SEBAL模型,通过地表能量平衡法计算区域冬小麦关键生长期中不同时期单日蒸散量的情况,并与P-M法结果进行适用性分析,其相对误差在23％左右.分析结果表明:SEBAL模型在研究区的蒸散发模拟精度较准确,且方法简单高效...     

基于SEBAL模型和环境卫星的区域蒸散发量及灌溉水利用系数估算研究

【目的】探索基于遥感技术建立准确快捷评估区域蒸散发量和灌溉水利用系数的方法。【方法】以河套灌区义长灌域为研究区,基于SEBAL(Surface Energy Balance Algorithm for Land)模型和较高时空分辨率的环境卫星影像,建立了SEBAL遥感蒸散发估算模型,并与降水量、灌水量和地下水位数据结合,计算了研究区的灌溉水利用系数。【结果】SEBAL模型反演的作物蒸散发量的平均绝对误差在5%以内;2013—2017年研究区灌溉水利用系数在0.427～0.572之间,平均值0.492,高于河套灌区的平均水平。人民支渠区的灌溉水利用系数在0.447～0.688之间,均值为0.516。研究区地下水补给量均值为52.13 mm,约占灌水量的3%～7%,忽略地下水补给量会对灌溉水利用系数准确计算带来0.03～0.08的误差。【结论】基于SEBAL遥感蒸散发模型快速测算了灌溉水利用系数,计算结果具有较好的精度和可信度。模型尺度差异性较小,在不同空间尺度的适用性较好。     

基于MODIS数据的区域蒸散发估算研究

应用遥感方法计算区域蒸散发具有很多常规方法所没有的优势.在基于地表能量平衡原理的SEBAL模型基础上提出了将新一代对地观测数据MODIS应用于反演区域地表蒸散的计算方法,并对新疆焉耆盆地的日蒸散发与月蒸散发情况进行了计算模拟,获取了相关地面特征参数.通过与基于ETM数据的SEBAL模型计算结果进行对比分析,验证了MODIS数据计算结果的合理性,并利用研究区实测水面蒸发值与区域水均衡方法对MODIS计算结果进行进一步的验证,说明了利用MODIS数据反演区域蒸散发的方法是切实可行的.     

基于SEBAL模型和Landsat-8遥感数据的农田蒸散发估算

【目的】及时准确地获取农田蒸散发量,为科学管理农田灌溉、精准估算作物产量和预报土壤水分动态、合理开发水资源等提供有效依据。【方法】以广利灌区为研究对象,基于SEBAL模型利用Landsat-8数据对研究区域农田蒸散发进行估算,通过地表参数计算净辐射通量、土壤热通量和感热通量,利用余项法求得潜热通量及瞬时蒸散发。假定24 h内蒸散比不变,由瞬时蒸散发扩展到日蒸散发量,最终求得研究区的日平均蒸散发量,将模型计算结果与彭曼公式进行了对比,同时结合灌区提供数据对计算结果进行了验证。【结果】彭曼公式计算2014年5月6日和2015年9月14日蒸散量与实测结果相差分别为5.2%和9.4%,SEBAL模型估算得到2014年5月6日和2015年9月14日的日蒸散量与灌区提供日蒸散量相差4.5%、6.0%,且冬小麦及夏玉米蒸散发在空间上存在一定的差异性,主要集中在灌区中部区域及西南区域。【结论】SEBAL模型计算结果具有较高的精度,而且方法相对快捷高效。     

吉兰泰及周边地区蒸散发的时空变化规律

【目的】探索吉兰泰及周边地区蒸散发的时空变化规律。【方法】以吉兰泰为对象,利用MODIS数据通过SEBAL模型估算了研究区2017年植被生长季5—10月的日蒸散发,并分析了蒸散发与环境因子的相关性。【结果】①生长季日平均蒸散量整体趋势呈单峰型分布趋势,日均蒸散量最大值在7月(3.98 mm),最小值在10月(1.11 mm);②在空间分布上,研究区东南部蒸散发最高,东北部蒸散发最低;不同土地利用类型中蒸散发值由大到小分别为林地、耕地、草地、戈壁、沙漠;各土地利用类型蒸散发量的时间动态表现一致,呈生长期>生长初期>生长后期;③归一化植被指数、高程与蒸散发正相关,风速以及地表温度与蒸散发负相关。【结论】SEBAL模型估算的蒸散发与P-M作物系数法的蒸散发进行对比,相对误差在允许范围之内,表明SEBAL模型对本研究区蒸散发的估算是可靠的。研究区靠近山地的蒸散发大于荒漠区的蒸散发。在植被生长季中生长初期的蒸散发受温度和风速影响最大,生长期和生长后期的蒸散发受地表温度和高程影响最大。     

数字流域水文模拟在增江流域中的

基于DEM的流域水文模拟已成为近年来流域水文模型的热点之一。本文从探讨基于DEM的流域水文模拟方法入手，研究了数字高程模型和新安江模型相结合的半分布式水文模型的建模思路，并把它应用于增江流域洪水预报中，结果证明该模型切实可行。     

数字流域水文模拟在增江流域中的应用

基于DEM的流域水文模拟已成为近年来流域水文模型的热点之一。探讨基于DEM的流域水文模拟方法入手，研究了数字高程模型和新安江模型相结合的半分布式水文模型的建模思路，并把它应用于增江流域洪水预报中，结果证明该模型切实可行。     

王家厂水库洪水实时预报方法及应用研究

考虑到流域降雨时空变化和流域地形、河道特征对流域产汇流的影响，应用新安江三水源产流模型、流域分散入流非线性汇流模型以及流域洪水实时预报校正模型，对王家厂流域洪水进行模拟，取得了较为满意的计算结果。     

黑河流域水资源开发利用与生态环境保护协调性分析

黑河流域水资源短缺、生态环境脆弱,在有限的水资源条件下,如何实现流域经济社会发展与生态环境保护的协调,是当前面临的重要问题.本文探讨通过采取提高流域经济社会及生态用水效率、增强干流骨干水利枢纽工程保障能力、强化水功能区管理等对策措施,实现流域水资源开发利用与生态环境保护协调发展的可能途径.     

MIKE BASIN 模型在吉林市水资源配置方面的应用

以吉林市第二松花江为典型流域,利用MIKE BASIN软件,构建吉林市第二松花江流域水资源配置模型,搜集吉林市1990~2010年水文资料和用水资料,利用吉林水文站1990~2010年控制站流量实际数据进行验证,对规划水平年2015年进行预测计算。由模型运行结果得到全流域供需水量平衡数据,“二松”干流上三个子流域水量充足,能够满足其用水户用水,其他三个流域都有不同程度的缺水,主要缺水区域集中在鳌龙河、团山子河及牤牛河子流域上游,团山子河子流域在2015年月平均缺水量达8.58万m3,牤牛河子流域月平均缺水量为8.78万m3,鳌龙河子流域月平均缺水量为12.32万m3。采取地表水与地下水联合调度的方法来解决缺水问题。MIKE BASIN模型的建立为吉林市水资源合理配置和经济可持续发展提供决策依据。     

基于ET管理的土地整理水资源供需平衡分析——以河北省魏县车往镇基本农田土地整理项目为例

以土地整理中水资源供需平衡为基础,引入基于ET管理的水资源供耗分析,为缺水地区水资源供需平衡提供一种依据。以魏县基本农田土地整理项目为研究对象,建立基于ET理念的水资源平衡关系,分析项目区可利用水资源量及耗水量(即ET值),得出不同水平年下的供需结果。研究结果表明,现状水平年下水资源缺口29.81万m3,2010年项目区采取措施后综合ET值降低,盈余水量20.07万m3,实现了水资源供需平衡。     

基于SEBAL模型的小麦水分生产率研究

基于能量平衡原理,运用SEBAL模型和Landsat8影像反演估算了山西省晋中市的小麦水分生产率。首先根据Landsat8卫星影像,反演了晋中地区净辐射通量、土壤热通量和感热通量,使用能量平衡方程计算了水分蒸散;然后基于晋中小麦的产量统计数据,对晋中小麦的产量进行插值并栅格化;最后利用水分生产率公式计算了研究区小麦水分生产率。结果表明,研究区内的太谷、榆社、介休3站点反演的日蒸散量分别为2.93、3.82、3.17 mm/d,范围为0.41~7.22 mm/d,与根据Penman-Monteith公式计算的结果 (2.57、3.48、3.43 mm/d)大致相等,误差范围在10%左右;研究区小麦水分生产率均值为0.94 kg/m3,最高达到2.50 kg/m3,处于合理范围内,可以对晋中地区提高水分利用效率提供有效参考。     

论滦河流域生态保护管理机构的重置

滦河流域是京津冀重要的水源保护区,但同时也是生态抑制性贫困区.本文首先从滦河流域生态环境恶化的现状及目前分散管理体制的弊端入手分析滦河流域生态保护的困境及重置滦河流域生态保护管理机构的必要性;接着,从水资源自然流域特性的理论层面、我国水资源所有权和流域管理法规的法律层面以及国际上流域统一开发管理的实践经验层面这三个角度论证重置滦河流域生态保护管理机构的可行性;最后,从滦河流域统一开发管理委员会的性质、组织构成、职能与职责这三大方面对滦河流域统一开发管理机构进行了法律制度框架设计.滦河流域统一开发管理委员会的设置有利于更好协调流域生态环境保护与地方行政区域管理的关系,实现滦河流域生态环境保护与社会经济发展的共赢.     

黄河流域农业系统水资源价值及其空间分布研究

【目的】分析黄河流域农业系统水资源空间分布特征。【方法】以黄河流域为研究对象,通过能值理论与方法、空间自相关分析法及空间滞后回归模型,研究了农业系统水资源价值空间分布特征及其主要影响因素。【结果】①农业系统水资源价值介于4.01～6.10元/m~3,流域中下游价值较高;②农业系统水资源价值全局莫兰(Moran)指数为0.277 2,呈空间正向自相关特征;主要以高值集聚型(H-H)聚集在流域中下游;③农业系统水资源价值空间变化的主要影响因素为GDP、海拔、用水量。【结论】以价值引导水资源分配,增加流域中下游农业用水有助于提高流域整体水资源农业生产效益。     

Evapotranspiration data assimilation with genetic algorithms and SWAP model for on-demand irrigation

Evapotranspiration (ET) is one of the indicators of water use efficiency. Periodic information of ET based on remote sensing is useful for an on-demand irrigation (ODI) management. The main objective of this paper was to develop an ET data assimilation scheme to optimize the parameters of an agro-hydrology model for ODI scheduling. The soil, water, atmosphere, and plant (SWAP) simulation model has been utilized for this purpose. We computed remote sensing-based ET for a wheat field in the Sirsa Irrigation Circle, Haryana, in India using 18 cloud-free moderate resolution imaging spectroradiometer images taken between December 2001 and April 2002. The surface energy balance algorithm for land (SEBAL) was used for this purpose. Because ET estimates from SEBAL provide information on the surface soil moisture state, they were treated as observations to estimate unknown parameters of the SWAP model via a stochastic data assimilation (genetic algorithm) approach. The SWAP parameters were optimized by minimizing the residuals between SEBAL and SWAP model-based ET values. The optimized parameters were used as input to SWAP to estimate soil water balance for ODI scheduling. The results showed that the selected parameters (i.e. sowing, harvesting, and irrigation scheduling dates) were successfully estimated with the data assimilation methodology. The SWAP model produced reasonable states of water balance by assimilating ET observations. The root mean square of error was 0.755 and 2.132 cm³/cm³ for 0–15 and 15–30 cm soil depths the same layers, respectively. With optimized parameters for ODI, SWAP predicted higher yield and water use efficiency than traditional farmer’s irrigation criteria. The data assimilation methodology produced can be considered as an operational tool at the field scale to schedule irrigation or predict irrigation requirements from remote sensing-based ET.     

元江——红河流域农业灌溉及其发

元江—流域内水资源时空分布极不均匀，上游是资源性缺水地区，中下段又是水资源极度丰富地区，普遍存在严重的季节性缺水问题。流域内贫困面大，种植业在农村经济中占主导地位，面临脱贫致富与保护生态环境的矛盾，不合理的水资源开发及农业灌溉方式，极易造成严重的水土流失和水环境污染。通过分析流域内的农业生产和灌溉用水管理现状，提出切合各地实际、易于被群众所掌握、投资小见效快的农业高效节水灌溉模式     

土地利用方式对平原-丘陵-湿地交融区水资源的影响

近年来三江平原的平原-丘陵-湿地交融区土地利用方式变化显著,造成地下水水位下降、水资源紧缺等问题,然而揭示该区土地利用方式变化对水资源影响的报道较少,且难于精准描述地表、地下、湿地和绿水等水资源量时空变化。本文联合基于格子波尔兹曼法的分布式TOPMODEL和湿地水流运动模型构建平原-丘陵-湿地交融区水文模型,利用GIS和RS技术,结合地学信息图谱与空间自相关方法,分析了挠力河流域土地利用方式变化及其对水资源量影响。结果表明:根据耕地面积变化和动态度分布得1990—2013年间挠力河流域草地和林地面积变化不大,旱地面积轻微下降;挠力河流域中部与北部区域生产条件优越的未利用地和旱地转为水田;土地利用方式变化对水资源影响由强到弱的顺序为灌溉水田抽取地下水量、绿水储量、径流深、绿水流量、补给地下水量;水稻田不同生育期蒸发量不同,造成了挠力河流域5—6月期间绿水流量增加、绿水储量减少、径流深减少、补给地下水量增加和灌溉水田抽取地下水量增加等趋势,7—8月期间这一增加趋势逐渐减弱,8月后这一趋势结束;水田密集区域绿水流量大,绿水储量和径流深减少,而补给地下水量和灌溉水田抽取地下水量增加。     

流域水资源与环境经济系统优化研究

如何保护流域环境,合理开发利用自然资源,是当今世界所面临的共同问题.针对我国流域资源与环境的特点,要使经济快速、持续发展,必须解决好水资源与环境系统优化问题.以淮河流域为例,运用系统动力学的方法,对淮河流域水资源可持续利用系统作出分析,经过政策模拟对比,提出了符合淮河流域经济发展的最佳方案.研究表明,水资源的合理开发和科学利用是制约流域社会经济持续发展的重要因素,只有协调发挥两者的作用,才能保证资源开发与环境保护的可持续发展.