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模型的宁夏蒸散发遥感估算

宁夏地处干旱半干旱地区,地表蒸散发较为强烈,目前对于区域尺度蒸散发的反演是一大难点,常见的蒸散发产品分辨率较低。基于SEBAL模型对宁夏地区地表蒸散发进行了反演,并采用现有数据集对其估算精度进行了验证,结果发现,利用P-M模型和气象站水面蒸发数据验证,相关系数R²的平均值都保持在0.80和0.79以上,利用MOD16蒸散量产品验证,得到R²的平均值保持在0.90以上,均方根误差的平均值为1.03,偏差的平均值为1.76;宁夏地表蒸散量时空变化特征,在空间上,基本呈现为北部平原向南部山区增加趋势特征,在时间上,2001-2021年蒸散量整体呈上升趋势;分析不同土地利用类型地表蒸散量的分布规律,不同土地利用类型地表蒸散量的能力大小依次为：林地>耕地>水域>草地>城市建设用地>裸地,蒸散量均值依次为10.18、8.18、8.12、7.83、7.70、7.48 mm/d。研究结果表明,基于SEBAL模型反演得到的地表蒸散量有较高的精确度,同时该结果具有较高的分辨率以及在干旱半干旱地区有更广的适用性。     

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。     

一种简化蒸散发遥感反演模型及其在灌区的应用

提出简化的地表能量平衡模型(SSEB)将站点作物蒸散发量递推到整个灌区。首先由气象观测资料计算作物潜在蒸散发量,结合Landsat ETM+60 m热红外波段反演的地表温度差异把站点单日ET扩展到灌区,再融合ETM+和MODIS 1 km热红外时间系列数据,进一步提取全年灌区尺度蒸散发分布图。用湖北漳河灌区2000年的影像资料,将SSEB与SEBAL模型计算结果进行对比,结果表明,二者的决定系数R2达到了0.89。漳河灌区蒸散发主要来源于二、三干渠,年总蒸散发量中,作物蒸发蒸腾占67%,林地蒸散发占17%,水面加上裸地等其它用地的无效蒸散发占16%。     

基于遥感蒸散发模型的净灌溉水量测算空间尺度研究

【目的】农业用水总量和灌溉水有效利用系数是最严格水资源管理考核总量红线和效率红线控制的重要指标。目前遥感蒸散发模型在珠江片区域蒸散发量估算和净灌溉水量评估的应用度不高,对其空间适用尺度缺乏研究。【方法】以广西区为例,通过试验观测-遥感解译等技术计算不同空间尺度遥感蒸散发量,并与相应尺度直接量测的净灌溉水量建立线性相关关系,根据相关系数,得出误差最小的空间尺度,从而建立一套更准确、快速、有效的最优空间尺度下,根据遥感蒸散发量进行区域净灌溉水量估算的方法。【结果】在较大的广西区、片区尺度,净灌溉用水量和遥感蒸散发量之间存在明显的线性相关关系,相关系数在0.8以上;对比广西区和桂中片区净灌溉用水量实测结果与遥感估算结果,误差均在0.5%以内。【结论】在片区和广西区等较大尺度,遥感测算结果的可信度较高,遥感蒸散发模型适用性较强,其估算结果可为最严格水资源管理考核和农业水资源科学管理提供科学支撑。     

石羊河流域典型畦灌玉米蒸散发量变化规律及归因分析

【目的】明确石羊河流域典型畦灌玉米蒸散发量变化规律及其驱动因素。【方法】基于涡度相关系统,在2015—2018年于中国农业大学石羊河试验站对西北典型畦灌玉米蒸散发量进行了连续观测。基于偏相关分析及结构方程模型分析了玉米蒸散发量与环境因子之间的关系。【结果】畦灌玉米生育期平均蒸散发量为524.3 mm,日平均蒸散发量为3.5 mm/d,生育期内日蒸散发量呈先上升后下降的单峰变化趋势,在7月达到峰值。净辐射量与蒸散发量之间的相关性最高,对蒸散发量影响程度较大的环境因子为净辐射量、温度、饱和水汽压差。结构方程结果表明,叶面积指数作为中间变量与蒸散发量之间存在正相关性。【结论】畦灌玉米生育期内日蒸散发量呈先上升后下降的变化趋势,净辐射量、温度、饱和水汽压差是对蒸散发量影响较大的环境因子。     

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.     

基于遥感技术的区域蒸散发计算方法综述

利用遥感技术计算区域尺度蒸散发是一种非常可行的手段。通过总结遥感蒸散发模型国内外研究现状,根据各模型建模理念、内在机理等,对基于遥感技术的区域蒸散发计算方法进行了梳理;另外,结合目前研究现状,对遥感蒸散发模型当前研究的热点问题进行了总结和归纳,认为时空尺度转换、下垫面特征参数反演、模型结果检验等仍是当前遥感蒸散发研究领域亟待突破的攻坚点。同时,以良好的物理基础为背景,模拟SPAC系统中能量、物质交换过程,利用遥感技术确定地表关键参数的区域蒸散数值模型建立将是今后的发展方向之一。     

基于多源数据的内蒙古察汗淖尔流域作物生育期实际蒸散发分析

探究区域作物生育期实际蒸散发及其空间分布特征,为区域节水潜力评价提供依据.研究结合多源数据(种植结构、遥感数据和气象数据等)和遥感陆面蒸散反演方法,得到作物实际蒸散发(ET),并根据作物不同生长阶段的变化特点结合气象资料估算遥感数据缺失时期的ET.①基于遥感数据和SEBAL模型能够准确反演流域空间尺度的日蒸散发量,其生育初期和中期平均误差分别为11.49％和6.22％.5-7月,日蒸散发逐渐增大,且在7月达到峰值,8-10月日蒸散发逐渐降低,9-10月降低趋势较大;②不同作物之间,生育期ET差异明显,甜菜>土豆>玉米>小麦,分别为619.72 mm、558.67 mm、492.51 mm、456.58 mm.作物生育期ET变化范围分别在476.02～795.73 mm、405.41～684.84 mm、345.11～683.35 mm和313.34～604.62 mm之间;③同种作物因灌溉制度不同,其作物生育期ET在空间上表现出差异性.受流域南北降雨不均影响,4种主要作物生育期ET呈现明显的由南向北递减趋势.北部湖泊附近的小麦,因土壤含水量较高,其生育期ET高于周边其他区域.针对内蒙古察汗淖尔流域内作物生育期ET空间分布差异明显,部分区域地下水超采严重等特点,调整流域内种植结构及灌溉制度尤为重要.     

基于能量不平衡优化PSEB蒸散发模型

【目的】优化PSEB蒸散发模型参数,提高模型性能。【方法】利用兰州大学半干旱区流域地表过程与环境变化野外科学观测站的数据,研究PSEB模型优化问题。采用差分进化自适应算法,其核心思想为贝叶斯理论,在PSEB模型中引入能量不平衡修正项(αR_n),通过构造多条马尔科夫链来估计参数的后验信息。运用传统评价指标包括决定系数(R²)、线性回归斜率(Slope)、一致性系数(IA)、模型效率(EF)、平均偏倚误差(MBE)、均方根误差(RMSE),对优化后的PSEB模型性能进行评价。【结果】运用DREAM算法之后,模型的部分参数和能量不平衡修正项(αR_n)得到了很好的约束。2种方案在模型校准期线性回归斜率分别为0.76、0.91,均方根误差(RMSE)值分别为91.24、78.33,方案二的斜率相比方案一更接近于1,且方案二的RMSE值相比方案一降低14%,2种方案的一致性指数(IA)均为0.93。在验证期,2种方案的线性回归斜率分别为0.51、0.54,均方根误差分别为73.14和67.02,比方案一,方案二的斜率更接近于1,且均...     

基于植被指数的锡林河流域生物量动态遥感估算

本研究以地面样方调查结合2000-2013年MODIS—NDVI数据,建立样方生物量和遥感数据的关系模型,反演锡林河流域产草量的时空分布。研究结果表明：建立的植被指数模型相关系数达到0.6以上,模型精度为80%,线性模型作为遥感估测应用可行;锡林河流域年平均产草量鲜重为1001kg/hm2,空间分布呈现东南高-西北低的空间分布规律;2000-2013年,产草量年际间变化大,变异系数为51.6%,产草量总体呈波动上升趋势。锡林河流域草原产草量的时空变化与主要气候因素（气温、降水）关系密切,特别是受降水量的时空变化影响更为显著。本研究结论可以为有效地保护和利用草地资源、合理配置载畜量和恢复草原生态环境提供有效的技术支持和保障。     

基于SWAT的浑河流域上游地区硝态氮淋失量估算

以浑河流域上游地区为研究流域,应用SWAT模型估算了该流域硝态氮淋失量的空间和时间分布以及不同土地利用类型硝态氮的淋失量。利用2008—2010年实测径流资料对模型进行了校核与验证,结果表明,流域硝态氮的淋失量与施氮量在空间分布上是一致的,且与水分渗漏有较好的相关关系,降雨、施肥是影响流域硝态氮淋失的主要因素;此外,不同土地利用类型的硝态氮淋失量的差异也非常明显,耕地的硝态氮淋失量最高,林地次子,居民区、裸地等最小。     

塔里木河流域绿洲生态水权的流域分配研究

缺少绿洲生态水权流域分配及其研究制约了塔里木河流域绿洲生态水权分配纳入流域水量分配方案,影响了绿洲生态环境的维护与恢复重建;为此,首先明确界定了塔里木河流域绿洲生态水权的流域分配内涵,然后确定了绿洲生态水权的流域分配方法和模型,计算了塔里木河流域绿洲生态水权流域分配,主要结果表明:绿洲生态水权纳入流域水权初始分配是落实三源流和干流上中下游生态水权主体权责与客体分配的重要制度保障。塔河流域绿洲生态水权流域分配主要在叶尔羌河流域与干流中下游;年内分配主要在3-5月和6-9月。而且,适宜绿洲生态水权流域分配与绿洲维持恢复生态水权流域分配较高。这不仅是塔河流域绿洲生态水权流域分配方案确定的参考依据,也成为绿洲生态水权行政区域分配的基础。     

岷江中上游及青衣江流域分布式水循环模拟研究

将分布式水循环模拟技术和现代地理信息技术技术,应用到流域水循环模拟中,开发了岷江中上游及青衣江流域的分布式水循环模拟模型,以期为流域水循环演变规律的系统揭示和区域水资源的综合调控提供技术支撑。模型原型为具有自主知识产权、且在国内得到广泛应用的分布式水循环模拟模型(WEP模型)。研究中采用的基本计算单元为5 km×5 km的正方形网格单元,并采用Masic法进一步表征基本计算单元内下垫面及水循环过程的分异。模拟结果表明,模型具有较高的模拟精度,关键控制站月径流过程模拟的相对误差在5%以内,Nash效率达到0.72以上。模型还可进一步输出各计算单元上水分、能量要素过程,可为区域水土资源开发和综合环境整治宏观战略的制定提供技术支撑。     

长潭河流域水文模型的建立和应用

结合时变增益非线性产流模型与水箱模型的概念，建立了一个两层结构的水文模型。上层采用时变增益产流模型模拟地表产流，下层采用水箱模型综合模拟壤中流与地下径流，上下两层分别应用Nash单位线和线性水库调蓄方法进行汇流计算。该模型共有6个参数（产流模型与汇流模型分别包含3个参数）。产流模型参数采用SCEUA全局优化算法自动率定，汇流模型参数采用主观优化方法（即实测资料推求及人工调试）确定。以湖南省长潭河流域为对象进行水文模拟应用研究，结果表明尽管模型结构简单，但是能够取得比较好的模拟效果，说明模型比较可靠。     

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。     

参考作物腾发量与蒸发皿蒸发量的变化特征及变化原因分析

利用东江流域1961～2003年的气象资料,对参考作物腾发量和蒸发皿蒸发量的变化特征及变化原因进行分析,结果表明:参考作物腾发量与蒸发皿蒸发量都有减少的趋势,参考作物腾发量减少的趋势不显著,蒸发皿蒸发量减少的趋势显著,蒸发皿系数有显著增加的趋势;参考作物腾发量、蒸发皿蒸发量在全流域的空间分布相似,都是南部大北部小,蒸发皿系数的空间分布是北部大南部小;平均温度、日照时数、风速与参考作物腾发量、蒸发皿蒸发量的偏相关系数都为正,相对湿度都为负;日照时数对参考作物腾发量、蒸发皿蒸发量的影响程度都最大,且远大于其它因子,这种效应在夏季表现更突出,温度对参考作物腾发量的影响程度比蒸发皿蒸发量大;参考作物腾发量与蒸发皿蒸发量都有减少趋势的原因首先是日照时数的减小,再是风速的减小;参考作物腾发量与蒸发皿蒸的趋势显著性有差异的原因是温度的增加对参考作物腾发量的影响程度比蒸发皿蒸发量大.     

基于CA—Markov模型的细河流域土地利用变化动态模拟

为探讨细河流域的土地利用变化情况,利用1991,2001和2011年3期遥感影像解译得到的土地利用数据．采用CA—Markov模型模拟2011年的土地利用情景,确定模型可靠。以2011年数据为基础,预测20a后的土地用情况。结果表明：2031年细河流域的土地利用格局基本不变,与2011年相比,林地、草地、水域和建设用地处于增加状态,而耕地与未利用地则相对减少。     

流域水资源的市场管理模式探析

在分析了流域水资源市场管理的概念的基础上，指出了在水资源日益稀缺的情况下依靠市场机制分配水资源的必要性。构建了流域水资源市场管理的两级市场模式：水权出让市场和水权转让市场。最后，对流域水资源管理委员会的设立、供水公司的设立、流域用水者协会的设立提出了相关建议。     

干旱区流域水权结构体系研究

合理的水权结构是保证初始水权进行合理分配的基础。构建了科层式水权结构体系,制定了流域、区域、行业部门和终端用水主体4个层级,并明确了行业部门水权的优先序：生活水权、农业水权、工业水权及服务行业水权、生态水权和社会水权。其中,生活水权、农业水权、工业水权和服务行是为期5年的稳定性水权,生态水权和社会水权是为期1年的临时性水权。最后,从用水主体、优先水权、期限水权和比例水权4个角度对各层级进行了界定。