参考作物蒸腾量的多重分形特性分析

分析ET(Evapotranspiration,参考作物蒸腾量)的动力学特性,有助于进行中长期需水量的分析与预测。将多重分形特性分析方法应用于1978-2007年间30 a汉江流域3个典型站点(钟祥、天门、武汉)的参考作物ET时间序列。结果表明,逐日参考作物ET序列不仅具有不规则的高频振荡的特征,而且还具有明显的分形行为;在不同时间宽度(日、旬、月)下,逐日参考作物ET序列的多重分形特征最强。进一步的分析结果表明,序列中脉动引起的波动相关性和极端事件引起的胖尾概率等都是引起多重分形特征形成的原因。结合趋势转折分析方法发现:不同时间阶段内的多重分形特征显著;但在不同的时间段内,多重分形谱和局部分维宽度等都受到了极端事件的影响,且影响幅度与所处流域内的位置有关。     

赣江流域1986—2015年降雨侵蚀力时空变化特征

降雨侵蚀力反映了降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,是评价区域土壤侵蚀风险的重要指标。基于赣江流域及其周边27个气象站点1986—2015年逐日降雨量资料,利用Mann-Kendall法、累积距平法及Kriging插值法,对赣江流域降雨侵蚀力时空变化特征进行了研究。结果表明:赣江流域近30 a降雨侵蚀力的平均值为9 824.55 MJ·mm/(hm²·h),2002年达到最大值13 234.72 MJ·mm/(hm²·h),2003年最小,为6 769.16 MJ·mm/(hm²·h),降雨侵蚀力与降雨量变化过程基本一致,相关系数达到0.965(P<0.01)。赣江流域近30 a降雨侵蚀力总体上表现为不显著的增长趋势,在吉安、井冈山、遂川地区存在一个高值中心,增长趋势明显;赣江流域四季、汛期、非汛期降雨侵蚀力变化趋势均不显著,但高、低值中心不尽相同。研究成果将有助于进一步探讨赣江流域土壤侵蚀的形成以及演替过程、土壤侵蚀危险性评定及制定科学的土壤侵蚀防治措施。     

新疆旱区草地参考作物腾发量随机模拟及其应用

本文根据新疆地区乌鲁木齐、吐鲁番、伊宁3个气象站40年逐日观测资料,应用FAO 1998 Penman-Monteith公式,计算乌鲁木齐站(1959~2000年)、吐鲁番站(1961~2000年)和伊宁站(1961~2000年)的历年逐日ET0。在此基础上,对各站多年平均ET0序列进行了随机模拟。结果表明:3个站ET0年内变化趋势大体一致,都具有很强的季节性,总体上吐鲁番站的ET0最高,伊宁站最低;年际变化呈现递减的趋势。通过预测值和Penman-Monteith法计算值对比,说明随机模型的预测结果良好,相对误差范围在实用范围之内,可为计算灌区作物需水量和优化灌溉制度提供一定的依据。     

赣江流域年降雨和径流量的周期特征分析

亚热带流域降雨是河道径流大小的重要控制因素,两者周期变化引起流域水资源的丰枯变化。研究降雨和径流的多时间尺度周期特征和相关性可以为流域水资源管理和区域经济发展提供重要参考。利用赣江流域15个气象站和赣江下游控制站——外洲水文站的降雨、流量资料(1960—2010年),基于小波分析和R/S分析方法探讨了流域降雨和径流的多时间尺度特征和持续性。结果表明:①近50 a赣江流域年降雨和径流存在6、11、17(18)a三个尺度的主周期;②17 a(18 a)尺度的周期信号在1960—1990年期间占主导地位,在近20 a信号减弱;6 a尺度的小波振荡在近20 a愈加凸显;③1960—2010年降雨和径流的Hurst指数约为0.50,表明未来降水和径流的变化趋势与过去50 a的变化趋势不存在显著联系。因此,从长尺度的周期特征看,2010年以后赣江流域可能进入水量偏多时期,但6 a小尺度的周期振荡加强可能会加剧赣江流域水资源的不确定性。研究结果反映了赣江流域水资源变化的多时间尺度周期特征,可为流域水资源管理提供参考。     

灰色季节变动指数GSVI(1,1)模型在城市需水预测中的应用研究

文章采用灰色季节变动指数模型对辽宁中部某城市需水进行预测,并结合水资源监控采集数据对模型的预测精度进行了对比分析。分析结果表明:灰色季节变动指数模型适用于城市需水的预测,模型预测各季节需水量和实际用水情况吻合度较高,计算误差均值在8.61%~10.01%,各年份计算误差小于15%;模型结合季节变动指数对需水进行预测,可实现城市需水季节性变化的动态预测。研究方法对具有季节性变化特点的需水量预测具有参考价值。     

基于需水调控的赣江流域中下游水量优化调度

赣江流域位于我国南方地区,水资源总量丰沛,但由于其时空分布不均,从而致使在枯水季节各部门需水量持续偏高的情况下,流域内的水资源供需矛盾、上下游用水竞争关系就突显出来。为了应对在降水量减少、来水偏枯条件下赣江中下游地区可能面临的水资源短缺问题,对赣江中下游枯水期的水量调度进行了模拟并对流域的缺水状况及其成因进行了分析;基于上下游的用水竞争关系,建立了基于需水调控策略的水量优化调度模型,并对该模型在提高赣江流域枯水年水资源利用量以及协调上下游用水公平性两方面的显著效果进行了探讨研究。     

本溪地区参考作物腾发量时空演变特征及气候影响因素研究

参考作物腾发量（ET0）为制定合理的作物灌溉制度和区域灌溉方案提供了基本依据,使作物需水量估算有了统一的基础。本文基于本溪地区4个气象站（本溪站、本溪县站、桓仁站、草河口站）逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式,计算得出四站年内及年际参考作物腾发量ET0。运用气候趋势系数法研究各个参数的变化趋势及ET0的演变特征。结果表明本溪地区参考作物腾发量年际变化幅度不大, ET0总体呈平稳下降趋势;而年内变化较大,呈单峰型变化曲线,5月份腾发量最大,1月份最小,夏季平均腾发量要高于春季,冬季腾发量最少,各站变化一致, ET0呈现明显的以年为周期的变化特征。本溪地区参考作物腾发量由东南向西北递增,蒸发梯度变化不是很大。     

基于WEAP模型的流域水资源时空均衡及水市场匹配度分析

运用WEAP模型，建立流域水资源模型，模拟研究区域的水资源系统，得到需水量等相关数据；根据所选区域人口增长与水资源需求量的变化，预测2030年该区域水资源时空分布情况，并依此对该地区的水市场进行评价分析。结果显示，研究区域水资源时空分布的基尼系数为0.1～0.2,表明研究区域的水资源时空均衡、水市场匹配度相对均衡。研究成果可为该地区水资源配置、水市场规划提供参考与借鉴。     

基于Hargreaves法的参考作物腾发量变化趋势分析

采用Hargreaves法计算了葫芦岛市2011年2月至2018年1月间的逐日参考作物腾发量,并基于计算结果对其年际与月际变化趋势进行分析。结果表明,在年际变化方面,葫芦岛市的参考作物腾发量呈现上升趋势,平均每年增长0.058 mm/d;在月际变化方面,6月最高、为5.20 mm/d,而1月最低、为0.54 mm/d;除8月与10月外,各月份的参考作物腾发量均呈上升趋势。分析结果可以对基于Hargreaves法的参考作物腾发量变化趋势分析提供经验,并为葫芦岛市的作物需水量评估提供科学支撑。     

变化环境下考虑物理机制的SD需水预测研究

随着气候变化与人类活动作用的加剧,流域水资源受变化环境的影响愈加显著。研究变化环境下的流域水资源系统变化特征及需水预测对支撑流域水资源管理与合理配置具有重要的指导意义。基于系统动力学原理,耦合了考虑物理机制的需水预测方法,建立水资源系统模型,以黄河流域为例,分析了多因子驱动及多要素胁迫作用下黄河流域水资源系统变化特征,采用MPI气候模式预估的未来气温、降水结果及未来流域5种不同的经济社会发展情形,预测了黄河流域2017—2030年的水资源供需演变趋势。结果表明:①黄河流域的生活需水量随着流域人口及人均用水需求的增加不断增长。随着产业结构调整,工业需水量呈现缓慢减少态势,生态及三产需水量逐年增加,农业灌溉需水量呈下降趋势;②在加强流域水资源管理力度、增加节水技术投资的前提下,保障流域经济、社会协调发展,注重发展经济的同时兼顾流域生态环境保护,满足黄河流域下一阶段的经济社会可持续发展的要求;③为保障黄河流域水资源可持续发展,实现黄河流域生态保护和高质量发展,需要调整流域水资源管理策略,提高节水程度,促进流域产业结构优化。     

气候变化背景下流域生态需水预估−以好溪流域为例

为探究未来气候变化对流域生态需水量的影响,保障河流生态需水量,针对好溪流域进行生态需水量计算 及预测。基于好溪流域气象数据及下垫面条件建立流域生态需水模型,并根据 GF1-WFV 遥感影像数据订正后的 地表反射率和作物种植结构提升模型模拟精度。选择 CanESM2气候模式下的 RCP2.6、RCP4.5 和 RCP8.5 这 3 种 排放情景,建立气候变化背景下流域生态需水预测方法,计算现状年并预测未来年份的生态需水量及生态需水保 障程度。结果表明,基于光学遥感影像进行数据订正后,模型模拟精度有所提升,率定期的模型精度 R2从 0.80 提 升为 0.85,验证期的 R2从 0.75 提升至 0.78。应用提升精度后的模型进行生态需水预测,在 RCP2.6、RCP4.5 和 RCP8.5 情景下,2025—2100 年的年均生态需水分别增加了 0.27 亿、0.21 亿和 0.29 亿 m3,其中 RCP8.5 情景下生态 需水保障程度最高,RCP4.5 情景下生态需水保障程度最低。     

城市年需水量的灰色预测探讨

分析了某市年需水量的变化特点,讨论了对年需水量预测效果较好的灰色GM(1,1)模型在该市年需水量预测中的应用,并提出了改进灰色模型在该市年需水量预测中的应用,结果表明:改进的灰色预测模型与传统的灰色GM(1,1)模型相比,平均相对误差及原点误差均较小,可用于该市的年需水量预测,为该市年需水的宏观调控与用水规划提供参考.     

桑株河灌区水资源供需平衡分析

随着灌区范围内生产生活用水量的不断增长,水资源出现各种程度的紧张状况,所以灌区节水改造对于提高区域水资源利用效率意义重大,文章结合桑株河流域水资源特征,从灌区农业灌溉、作物需水、工业用水及居民生活用水等角度出发对灌区需水量进行预测,并在此基础上对灌区现状年及规划年的水资源平衡状况进行分析计算,结果表明,灌区节水改造措施实施后经济社会效益与生态环境效益显著。     

黑河流域土壤墒情预报模型

针对黑河流域水资源匮乏问题,考虑了流域下垫面因素、气象因素以及实时灌溉的空间分布对土壤墒情的影响,为满足流域水资源实时调度模型系统的需求,建立了适合于该流域的土壤墒情预报模型;利用该模型对黑河流域2001年研究区内各计算单元不同作物的净灌溉定额和需水量进行计算,并与传统方法计算的需水量比较来检验模型的可行性。在黑河流域水资源实时调度需水计算中进行了初步应用,结果表明该模型能满足流域水资源实时调度的需要。     

基于温度的ET_0模型改进及在海河流域的适用性

为提高HS模型估算海河流域参考作物蒸散量(ET_0)精度,基于贝叶斯原理,利用海河流域8个地理分区1980—1999年29个气象站的逐日气象数据对其温度指数、温度系数和温度常数进行改进,并以FAO Penman-Monteith(PM)模型为标准,利用1980—1999年和2000—2015年数据对HS改进模型适用性进行评价。海河流域HS改进模型的温度系数、温度常数和温度指数的范围分别为5×10~(-4)～8×10~(-4)、28.5～38.0和0.4～0.7。与PM模型计算结果对比,HS改进模型均方根误差(RMSE)下降,相对误差(RE)明显降低,1980—1999年RMSE由0.92下降到0.84,RE从-13%～3%降至-4%～1%,2000—2015年RMSE由1.00下降到0.96,RE从-18%～2%降至-16%～-1%。HS改进模型计算结果与PM计算结果的时空变化一致,具有较高的计算精度和较好的适应性。HS改进模型有助于提高海河流域缺少风速、辐射等气象资料条件下ET_0估算精度,可为海河流域ET_0简化计算、作物需水量计算及灌溉制度的确立提供参考。     

多因子综合分析模型在赣江水量分配中的应用

借鉴国外水量分配模型-多因子综合分析模型,对水资源在赣江流域各用水区域之间进行了分配,旨在对这种水量分配模型进行探讨和实践,以期为我国的水量分配研究提供有实用价值的参考方法。运用该模型计算得到流域8个用水区如赣州、吉安、新余、萍乡、宜春、南昌、抚州、袁惠渠灌区的分水量分别占赣江水资源可分配总量的比例。针对模型应用的特点,指出了在今后的应用中需要进一步研究的内容。     

气候变化对塔里木河流域作物需水量的影响

对塔里木河流域26个气象站1961-2005年的常规气象观测资料进行统计分析,结果表明流域内灌区平均气温近45 a来显著上升,其中2000年以后气温较45 a平均气温升高0.75℃,平均每10 a上升0.28℃,升幅达13.75％.采用FAO-布莱尼-克雷多方法,结合作物系数,计算了流域内主要作物的需水量和农田灌溉需水量,结果表明:流域灌区内现状气温上升的情景下,作物参考蒸散量增加量为24.49 mm,增加幅度为2.83％;灌区小麦、果树、棉花、瓜菜和牧草等作物需水量将分别增加3.39％(70.62 mm)、7.30％(152.35 mm)、3.66％ (76.30 mrn)、2.98％ (62.22 mm)、4.49％(93.58 mm);农田灌溉需水量共增加8.44亿m3.     

不同环境下临沂市主要作物需水量分析

采用AGCM3大气环流模型模拟了山东省临沂市的变化环境因子,根据其模拟结果结合Priestley-Taylor模型计算了该市各地在1991—2050年间各时间段内的参考作物腾发量,并对各地主要作物需水量进行计算,得到不同环境下主要作物的需水量、空间分布规律以及相对现状条件的变化幅度,为该市的农业与水资源发展规划提供参考。     

抚顺地区参考作物需水量与气象因素的关系

根据抚顺地区3个气象站10年的气象资料,应用Penman-Monteith公式计算了10年来每年(5～9月)各月的参考作物需水量ET0,分析了ET0的月际变化和年际变化特征,同时分析了各气象因素对ET0的影响。日照时数(H)是影响抚顺地区参考作物需水量ET0最主要因素。     

气候变化影响下的赣江流域水资源变化趋势与幅度分析

利用全球气候模式输出结果,经统计降尺度模型降解后得到流域尺度的降水和气温要素,根据实测资料建立气温—蒸发回归关系以及新安江水文模型,使用耦合模拟和MK趋势分析评估未来气候变化情景下赣江流域水资源量的变化趋势和幅度。研究结果表明:未来不同排放情景下的年降水量、年蒸发量和年径流量等水文气候要素变化趋势以显著增加为主。未来年降水量、年蒸发量和年径流量的多年平均值相对基准期有较小幅度增加,最大增幅为年径流量的13.81%。降水、蒸发和径流的年内变化有明显的季节性特征,汛期径流增加、非汛期径流减少的不均匀情况加剧,在一定程度上可能增加赣江流域未来的防洪压力和枯水期供水压力。