玛纳斯河流域水姿源优化配置研究

以玛纳斯河(玛河)流域为研究对象,基于玛河流域可持续发展的思路及流域水资源系统特征,引入多目标水资源配置模型,并采用基于欧氏距离的交互式模型求解方法,计算了各水平年规划年的水资源优化配置结果,并根据目标满意度及目标总体协调度对配置结果进行了评价.计算结果可为玛纳斯河流域水资源配置提供决策参考,以提高流域的水资源利用率.     

玛纳斯河流域非常规水资源开发利用现状及可持续对策

玛纳斯河流域由于资源性缺水和生产生活用水不断加剧,水资源日益成为区域经济社会发展的制约因素.流域常规水资源开发利用程度已达95%以上,开发利用非常规水资源用于农业发展和生态环境建设已开始引起重视.当前开发利用非常规水资源(浅层地下咸水微咸水)用于农业和林业越来越普遍和深化,由于缺乏科学指导和合理开发,既造成地下水位下降、引起本已脆弱的自然生态环境退化,还造成土壤板结、引起生产力下降.通过分析区域非常规水资源开发利用现状,提出了科学发展观指导下区域非常规水资源咸水微成水地下水资源合理有度开发和灌溉回归水高效开发用于生态恢复与重建的可持续对策.     

玛纳斯河流域农业灌溉需水预测模型

建立了了玛纳斯河流域农业灌溉需水预测模型，并以当地典型作物——膜下滴灌棉花为例，对模型进行了验证。结果表明，建立的玛纳斯河流域农业灌溉需水预测模型，能够在较长时期内（20d左右）比较准确地预报膜下滴灌棉花的灌水日期和灌水量。该模型的特点是，首先采用气温的历史趋势值和实时修正值预测气温，然后根据气温预测参考作物腾发量，同时结合采用逐日变化的作物系数，实现灌溉预报。该模型所需数据少，方法简单，预测方便，具有较高的实用价值。     

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、...     

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。     

新疆迪那河流域轮台人工绿洲耕地时空变化特征分析

对新疆迪那河流域轮台人工绿洲耕地进行动态监测,量化和描述26年来绿洲耕地的时空变化规律。在RS与GIS支持下,通过解译1992年8月、1998年8月、2007年9月和2018年8月4期卫星遥感影像和野外调查获取的无人机影像数据,提取迪那河流域轮台人工绿洲耕地信息,采用数理统计、动态度、转移矩阵和重心模型分析绿洲耕地26年内时空变化特征。结果表明:26年来,迪那河流域轮台人工绿洲耕地面积从1992年的8 381 hm~2增长到2018年的46 284 hm~2,耕地面积在人工绿洲总面积中所占的比例从1992年的40. 18%增长到2018年的71. 28%,耕地面积在迪那河流域总面积中所占比例从1992年的1. 61%增长到2018年的8. 91%。迪那河流域轮台人工绿洲耕地面积呈现缓慢增加—急剧增加—缓慢增加的变化过程。1992—1998年,绿洲耕地增加主要由政府推动的开垦政策驱动,耕地面积年均增长速率2. 28%; 1998—2007年,绿洲耕地增加受开垦政策和棉花产业发展状况两种因素共同影响,耕地面积急剧增加,年均增长速度达16. 85%; 2007—2018年,绿洲耕地增加主要受棉花产业发展状况影响,耕地面积年均增长速率为8. 46%。迪那河流域轮台人工绿洲耕地动态变化主要表现在:耕地开垦扩张面积(41 545 hm~2)远大于耕地转出面积(3 441 hm~2),绿洲外围土地的开发是轮台人工绿洲耕地扩张的最主要途径,耕地转为果园是轮台人工绿洲耕地减少的最主要途径。迪那河流域轮台人工绿洲耕地呈现向沙漠区扩张明显、向戈壁区扩张较弱的趋势。     

河套灌区蒸散发分析及耗水机制研究

以河套灌区义长灌域永联试验区为研究对象,建立水均衡方程。首先,分析了水均衡法估算出的蒸散发量的合理性、蒸散发量与水均衡要素的关系以及根系层不同取土观测深度对水均衡法估算蒸散发量的影响。然后,分析了永联全区的水均衡要素构成以及土壤水和地下水的水分消耗过程。最后,分析水均衡法估算蒸散发量需注意的问题。     

玛纳斯河流域植被净初级生产力时空变化及驱动因素分析

【目的】探明新疆玛纳斯河流域植被净初级生产力(NPP)的时空变化规律及其影响因素。【方法】基于MODIS遥感数据以及地形、气象因子和人类活动数据,运用Slope趋势分析、相关分析和地理探测器,分析玛纳斯河流域2001—2021年NPP的时空变化特征及其驱动因素。【结果】2001—2021年,玛纳斯河流域年平均NPP为125.63 g C/(m²·a),2008年最低,为98.80 g C/(m²·a),2016年最高,为163.98 g C/(m²·a),NPP呈年际上升趋势。玛纳斯河流域NPP的空间分布格局呈北部和南部区域低而中部区域高的特征,近63.84%的区域NPP呈增加趋势,其中26.98%的区域NPP显著增加(P<0.05);19.31%的区域NPP显著下降(P<0.05)。NPP随着高程和坡度的增加呈上升趋势,最高值出现在玛纳斯河流域的低山林草区;NPP与气温和降水呈正相关。各因子对NPP的影响程度由高到低依次为高程>土地利用>降水>坡度>GDP>气温>人口密度...     

考虑坡面地形的蒸散发遥感估算及空间分布研究

为了研究非均匀地表的蒸散特征,结合地面气象资料,考虑地形效应增加了坡地辐射计算方法,结合Landsat 8波段特征构建双层蒸散发遥感模型。以北京市西北方位的水源上游区为例,进行了蒸散发的估算、验证与分析。估算结果与地表通量站实测值对比发现,感热通量和潜热通量的平均误差分别为4.12%和8.36%,确定系数为0.82和0.98,相关关系较强;与坡地日蒸散发观测数据对比,平均相对误差为8.12%,均方根误差为0.35mm/d,具有较好的估算精度。结合土地利用探讨了水热通量、蒸散发的空间分布情况,同时分析了蒸散发与坡面地形之间的关系:坡度小于35°时,随坡度上升,日蒸散发有较为明显的增加趋势;当坡度大于35°时,受植被覆盖率影响,各季节代表日的日蒸散发呈现不同的变化趋势。各季节代表日蒸散发与坡向同样存在较为显著的相关关系,趋势线呈反抛物线。     

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MOD16的澴河流域蒸散发时空分布特征

【目的】研究流域尺度上的蒸散发分布规律,为流域水资源评价和农业生产提供依据。【方法】基于2000―2013年的MOD16蒸散发数据集,选取澴河花园站以上流域为研究区,对年际、年内以及不同土地利用类型下的流域实际蒸散发(ET)和潜在蒸散发(PET)进行了研究。【结果】针对本流域ET与PET计算,MOD16数据集的精度总体上符合要求,可用于蒸散发研究;2000―2013年,研究区多年平均ET为635 mm,总体上呈北高南低、东高西低的趋势。多年平均PET为1 536 mm,总体上北部丘陵地区最低,山区最高,其他区域分布较为均衡;ET呈逐年下降趋势,年际变化率5.53 mm/a,显著下降区域分布在平原地区。PET呈上升趋势,年际变化率16.13 mm/a,显著上升区域集中于丘陵地区;以ET和PET差值D反映流域的干旱程度,流域干旱情况呈现上升趋势,在3―6月和9―10月更易出现干旱现象,易旱区域主要为平原地区;不同土地利用类型下的ET在3―11月表现出差异性,从大到小依次为林地草地农田城镇。PET从大到小依次为城镇农田草地林地,林地PET峰值出现在6月,其他均出现在5月。【结论】由于气候条件和人类活动的影响,2000―2013年,澴河流域内ET有所下降,而PET有所上升,平原地区缺水情况最为明显。     

黄河流域甘肃段潜在蒸散发时空变异规律及驱动因子分析

潜在蒸散量(ET0)与气象因素间关系复杂,研究ET0时空变化规律及驱动因子分析,对探明气候变化对水文循环的影响具有重要意义.基于黄河流域甘肃段15个气象站点1984-2019年逐日气象资料,分析ET0时空变化规律,定性与定量相结合的方法,揭示ET0与气象因素间的内在关系及驱动因子分析.结果表明:黄河流域甘肃段ET0呈现显著上升趋势,线性倾向变化率2.439 mm/a,突变发生在1995年,空间呈现由西南向东北递增的趋势,甘南山地小,陇中、陇东平原大,波动范围726.6～1003.6 mm.聚类与灰色关联度分析相结合确定5个气象因素(Tmax、RH、u、P、n)进行重点分析,通径分析结果表明Tmax是影响ET0变化最主要因素,P作用最小.各气象因子敏感性程度分布存在差异,ET0对RH变化最敏感,其次为Tmax、n,对u变化敏感性最差.相对湿度、日照时数多年减少和温度升高、风速增大等综合作用,促使流域ET0呈现增大趋势,总贡献值18.83％,且温度升高是主要原因.     

甘肃省不同气候区1961-2020年蒸散发时空变化及其影响因子北大核心

潜在蒸散发与气象因素间关系复杂,研究由多个气候区组成的甘肃省潜在蒸散的时空变化规律及影响因子,对探明气候变化对水文循环的影响具有重要意义。基于甘肃省及周边31个气象站点1961-2020年逐日气象资料,对甘肃省8个气候区通过Penman-Monteithm模型,应用Kriging插值法、Mann-Kendall检验和偏相关分析等分析方法,分析了研究区不同气候类型的潜在蒸散发时空变化特征及其影响因子。结果表明:(1)1961-2020年甘肃省各气候区气象因子变化差距明显,其中各气候区平均温度、最高温度、最低温度在60 a来均呈显著上升趋势;平均相对湿度除河西西部暖温带干旱区和祁连山高寒半干旱区以外,均呈下降趋势;平均风速除河西西部暖温带干旱区、河西冷温带干旱区和陇中北部冷温带半干旱区外,均呈上升趋势;年降水除陇中南部温带半湿润区外,均呈显著上升趋势,年日照时数差异微小。(2)在蒸散发空间分布格局上,年均潜在蒸散发在春季、夏季、秋季总体为西北高,东南低的特点,年均波动范围710~1 363 mm;而冬季略显不同,则呈现出东南高、西北低的特点。(3)1961-2020年各气候区73.42%的区域潜在蒸散发变化趋势在0.05水平上显著相关,变化趋势波动范围在-2.62 mm/a到3.01 mm/a之间。(4)甘肃省各气候区潜在蒸散发与气温、日照时数和风速呈正相关关系,其中对温度的相关程度最高,A、B、C、D干旱及半干旱区潜在蒸散发对风速的相关程度高于湿润气候区,而相较于干旱及半干旱区来说,日照时数对潜在蒸散发的相关程度在湿润区更高。所有气候区均与相对湿度呈负相关关系,降雨则对各气候区潜在蒸散发变化的作用最小。     

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。     

华北平原杨树人工林蒸散发估算研究

以华北平原人工杨树林为对象,应用Penman-Monteith、Priestley-Taylor和Hamon模型估算蒸散发量,并以Penman-Monteith模型估算结果为基准,对Priestley-Taylor和Hamon模型进行了修正。结果表明,修正前,Priestley-Taylor和Hamon模型与Penman-Monteith模型的相关系数分别为0.388和0.531,Hamon模型估算的月总蒸散发量结果偏高10.9mm,Priestley-Taylor估算的结果偏低27.3mm;修正后,Priestley-Taylor和Hamon修正公式,相关系数分别提高到0.731和0.761。     

和田河流域耕地多功能评价及其时空演变分析

分析耕地多功能时空演变规律,明确流域内耕地主导功能类型,为和田河流域耕地多功能利用提供科学依据。结合和田河流域自然环境禀赋,构建耕地多功能评价指标体系,利用熵权法确定指标权重。采用熵权TOPSIS模型从时间和空间两个维度评价2009—2019年耕地多功能性。依据贴近度数值最大值,明确各县域耕地主导功能,差异化提出耕地多功能利用对策建议。从时间维度上,综合、社会保障和景观休憩功能增强,等级分别由Ⅲ上升至Ⅳ,Ⅱ上升至Ⅲ,Ⅰ上升至Ⅲ;农业生产功能演变稳定,处于Ⅴ等级;生态服务功能略微减弱,等级由Ⅲ下降至Ⅱ。从空间维度上,综合功能和农业生产功能西部不变中部减弱东部增强,社会保障、景观休憩功能西、中、东部均增强,生态服务功能西、中部减弱东部不变。流域内耕地主导功能为生产主导型（洛浦县、策勒县）、社会主导型（皮山县）、生态主导型（墨玉县、和田县）和景观休憩主导型（和田市）。和田河流域耕地多功能时空演变规律显著,依据主导功能差异化利用保护耕地,对推进乡村振兴战略以及实现可持续发展具有重要意义。     

基于数据融合算法的灌区蒸散发空间降尺度研究

采用Landsat和MODIS数据,通过增强自适应融合算法(Enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model,ESTARFM)对蒸散发进行空间降尺度,构建田块尺度蒸散发数据集;利用2015年田间水量平衡方法计算的蒸散发数据对融合结果进行评价。在融合蒸散发基础上,结合解放闸灌域2000—2015年间种植结构信息,提取不同作物各自生育期和非生育期内年际蒸散发量,并分析了大型灌区节水改造以来,作物蒸散发占比的年际变化。研究结果表明:融合蒸散发与水量平衡蒸散发变化过程较吻合,小麦耗水峰值出现在6月中下旬—7月初,玉米和向日葵峰值出现在7月份。在相关性分析中,玉米、小麦和向日葵的决定系数R2分别达到了0.85、0.79和0.82;生育期内玉米(5—10月份)、小麦(4—7月份)和向日葵(6—10月份)的均方根误差均不高于0.70 mm/d;平均绝对误差均不高于0.75 mm/d;相对误差均不高于16%。在农田蒸散发总量验证中,融合蒸散发与水量平衡蒸散发相关性较好,两者决定系数达到了0.64。基于ESTARFM融合算法生成的高分辨率蒸散发(ET)结果可靠,具有较好的融合精度。融合结果与Landsat蒸散发的空间分布和差异性一致,7月23日、8月24日和9月1日相关系数分别达到0.85、0.81和0.77;差值均值分别为0.24 mm、0.19 mm和0.22 mm;标准偏差分别为0.81 mm、0.72 mm和0.61 mm。ESTARFM融合算法在农田蒸散发空间降尺度得到较好的应用,可有效区分不同作物蒸散发之间的差异。不同作物在生育期和非生育期内耗水量差别较大;生育期内套种(4—10月份)耗水量最大,达到637 mm,玉米(5—10月份)和向日葵(6—10月份)次之,分别为598 mm和502 mm,小麦(4—7月份)最低为412 mm;非生育期内,小麦(8—10月份)耗水量最大,年均达到214 mm,玉米(4月份)和向日葵(4—5月份)分别为42 mm和128 mm。不同作物多年平均耗水量(4—10月份)差异较小,其年际耗水总量主要随作物种植面积的变化而变化。     

黄河中下游伊洛河流域2002—2021年植被覆盖度时空变化及影响因素分析

【目的】探究黄河中下游伊洛河流域2002—2021年植被覆盖度的时空变化规律及影响因素。【方法】基于2002、2007、2011、2016、2021年Landsat卫星数据,结合像元二分模型提取该流域植被覆盖度,利用变异系数和线性回归分析揭示植被覆盖度的时空变化规律,从自然因素和人类活动因素2个方面分析流域植被覆盖度时空变化的影响因素。【结果】2002—2021年,流域西部、南部源头山区为高植被覆盖度地区,自西向东沿河道区域及中北部地区的植被覆盖度较低,东部为低植被覆盖度区域。流域高和较高覆盖度面积占比合计为65.29%,中等植被覆盖度占比为17.66%,较低、低覆盖度占比为17.05%。流域整体植被覆盖度较高,且呈先降低后升高的趋势。2002—2021年,植被覆盖度较为稳定的区域占比为44.14%,植被覆盖度有所改善的区域占比为32.25%,轻度退化区域占比为17.27%,明显退化区域占比为6.34%。自然因素对植被覆盖度的影响程度由高到低依次为高程、气温、降水和坡度。植被覆盖度随高程、降水和坡度的增加而增加,随温度的增加而降低。人类活动的正向影响大于负面影响,是导致植被覆盖度逐渐增...     

大理河流域参考作物蒸散量的时空分布特征及原因分析

基于Penman-Monteith公式计算了我国大理河流域3个气象站1963―2012年的ET0,对大理河流域ET0的时空变化进行了分析,并使用Mann-Kendall法对ET0变化趋势的显著性及突变点进行了探讨;最后,通过Peasron相关系数分析了导致流域ET0变化的主要气象因素。结果表明,1963―2012年大理河流域的ET0总体呈波动性递增,但变化趋势并不显著,突变点为1970、1975、1993年。大理河流域的气候在1963—2012年出现暖干化;ET0在年内分布不均,其最大值在6月,达到了173.8 mm;在流域空间上ET0分布基本呈现出自东北向西南递减的趋势;ET0与平均温度、平均日照时间、平均风速呈极显著正相关关系(α=0.01),与平均相对湿度呈极显著负相关关系。     

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...