黄河下游大型引黄灌区蒸散发长期变化特性

采用生态水文模型模拟黄河下游大型引黄灌区———位山灌区1984—2006年的水量平衡过程,分析蒸散发量的长期变化规律。结果表明:位山灌区多年平均蒸散发量为596mm,占降雨和灌溉总量的82%;小麦和玉米生长期内多年平均蒸散发量分别为284mm和314mm,分别占降雨和灌溉总量的99%和71%;降雨量的年际变异性较大,但受灌溉的影响蒸散发量的年际变异性较小,且无显著的时间变化趋势;作物主要生长期内蒸散发量的年际变化主要与潜在蒸发量有关;蒸散发量的季节变化主要受潜在蒸发量和作物生长过程的控制。     

线性模拟蒸散发系数在莲花水电站水情预报中的应用

在采用新安江三水源模型预报莲花水情参数率定分析中， 根据特定的区间植被情况及其影响流域蒸散发的主要因素， 首次采用线性模拟的蒸散发系数来进行流域蒸散发的计算， 取得了好的效果， 使得预报方案的精度得到明显提高。     

基于气象条件的巨菌草蒸散发动态研究

巨菌草是一种已经并将继续在中国干旱和半干旱地区广泛推广的草种,其蒸散发(ET)动态是目前关注较多但仍未解决的问题,制约了灌溉制度、节水途径和潜力、抗旱性能提升以及产量预测等相关主题的发展。基于盆栽控制试验,利用Si B2模型模拟和回归分析方法揭示了巨菌草蒸散发的主要过程及影响因素。结果表明:受气象因素的影响,巨菌草ET在0.5~6.9 mm/d的范围内波动。其中,ET季节动态与温度、日照时数和饱和水汽压差的关系呈先增后减的单峰关系;随相对湿度、短波辐射和净辐射的增大,ET分别线性降低、增大和增大;连续晴天和连续阴天条件下,ET日动态主要受短波辐射和净辐射的正相关影响。利用气象因素建立的多元回归关系,能够解释99%巨菌草ET的波动,总体误差为3.38±7.64 mm。     

基于Penman方法和互补原理的蒸散发研究历程与展望

Penman方法和互补原理是蒸散发研究的两种主要理论方法,本文梳理了这两类方法的发展历程,对比了其概念和方法上的差异,讨论融合这两类方法的可能和前景。Penman方法从田间尺度蒸散发过程出发,从针对均一下垫面发展到强调空间变异规律和植物生理生态行为对蒸散发的控制机制。互补原理从区域尺度蒸散发过程出发,从传统的线性互补关系发展到基于非线性函数的广义互补原理。Penman方法和互补原理分别侧重蒸散发的陆面过程和大气过程,未来需要融合这两类方法以提升对蒸散发的认识和研究水平。     

基于LAI的PM蒸散发计算模型及应用

采用空间分辨率为8 km×8 km、时间分辨率为15 d的美国航空航天局(NASA)全球监测与模型研究组发布的卫星GIMMS/NDVI数据,反演了褒河流域叶面积指数(LAI)的空间分布,引入基于LAI的Penman-Monteith模型,模拟了褒河流域蒸散发能力的时空分布,分析比较了不同植被覆盖下蒸散发能力的变化规律。结果表明:褒河流域植被蒸腾作用强于土壤蒸发,并且不同的植被覆盖对蒸散发能力的大小和时间分布有着显著的影响。     

基于遥感的区域蒸散发研究

蒸散发是极其重要的水循环要素过程,影响着地表降水和辐射能的重新分配。遥感作为一种高效的空间信息获取和处理技术,把蒸散发的研究带到了一个新的局面。综述了遥感监测蒸散发的现状,介绍了遥感研究蒸散发的理论基础及常用的几种模型,指出了存在的问题并对未来发展进行了预测。     

基于SEBS模型的银川平原地表蒸散发研究

基于MODIS数据,利用表面能量平衡方法对银川平原2004年枯水期和丰水期的蒸发量进行了反演,分析了蒸发量的空间分布,并讨论了地下水位埋深对蒸发量的影响。结果表明:在枯水期银川平原地表蒸散发的主要影响因素是地表土壤的湿润程度,而在丰水期的主要影响因素是地表土壤的湿润程度和植被覆盖状况;在枯水期银川平原潜水蒸发的极限埋深为4 m左右,而在丰水期潜水蒸发的极限埋深为6 m;在地下水位埋深大于极限埋深的地区,潜水蒸发基本不存在,只有土壤水蒸发。     

基于可控蒸散发的狭义水资源配置

以流域"天然-人工"二元水循环模式和水资源优化配置模型为基础,构建针对区域目标蒸散发(ET)的狭义水资源评估模型。结合流域分区经济耗水和生态耗水计算方法,给出评估模型分析过程,提出基于可控ET的水资源可持续利用评价指标。以湟水干流为例,利用针对区域目标ET的狭义水资源评估模型,阐述当地近5 a水资源开发利用过程中存在的问题,为社会经济发展规划和水资源配置格局提供建议。实例应用表明,基于区域目标ET的狭义水资源评估模型,可为流域分区的水资源配置和管理提供依据。     

基于人工神经网络模型的盘锦市蒸散发演变规律研究

基于人工神经网络模型反演了盘锦市1970年至2015年间的逐月蒸散发量,并采用区域水量闭合法验证该模型的精确度.根据模拟结果总结了盘锦市蒸散发量的年内及年际分布规律,并分析了不同土地覆盖类型所对应的蒸散发演变特性,从而验证了人工神经网络法在城市尺度蒸散发演变规律分析中的适用性,为盘锦市的水文循环特性研究提供参考.     

基于SEBS模型的老哈河流域蒸散发研究

基于表面能量平衡系统(SEBS)模型,结合NOAA/AVHRR数据,估算半干旱的老哈河流域实际日蒸散发量,并将估算结果与结合FAO-Penman模型和作物系数法计算的参考作物蒸发量进行比较,最后综合分析了老哈河流域蒸散发与土地利用、归一化植被指数(NDVI)以及地表温度(LST)的关系.结果表明:SEBS模型在老哈河流域有较好的适用性;老哈河流域实际日蒸散发时空差异较大,其中7、8月份流域蒸散发量较大,9、10月份蒸散发量逐渐减小,流域西部山区的蒸散发量较大,中部和流域出口所在的平原区相对较小;流域不同土地利用类型蒸散发量不尽相同,其中林地的日平均蒸散发量最高,其次为耕地、灌丛和草地;流域实际蒸散发量与NDVI呈线性正相关,与LST呈线性负相关.     

喷灌田间小气候对作物蒸腾影响的田间试验研究

为准确评价喷灌水利用率,以地面灌为对照,利用热平衡茎流计对喷灌冬小麦和夏玉米的蒸腾速率进行了连续2年监测,结果表明,喷灌对田间小气候的改善使得作物的蒸腾受到明显抑制,就一次灌水而言,从喷灌启始至蒸腾抑制作用消失,喷灌处理冬小麦蒸腾量仅占地面灌处理的7％～14％,由冠层截留水量蒸发导致的蒸腾抑制量为1.7～4.1mm;夏玉米喷灌处理蒸腾量占地面灌处理的23％～42％,蒸腾抑制量为 0.5～2.8mm。将截留水量与蒸腾抑制量进行比较可知,喷灌夏玉米冠层截留作用可能产生一定量的水分损失,而冬小麦冠层截留水量则在小麦耗水过程中是完全有效的。     

基于温度效应的作物系数及蒸散量计算方法

准确估算作物蒸散量对于制定合理的灌溉计划和提高水资源利用效率至关重要。为反映逐日需水量的动态变化,考虑温度对作物生长状态的影响,采用三基点温度(最适温度、上限温度、下限温度)计算作物系数及蒸散量,并对不同时间尺度上计算精度进行评价。利用五道沟水文实验站大型称重式蒸渗仪实验资料及气象资料,建立了全生育期冬小麦和夏玉米蒸散量模型,结果表明:通过温度模拟冬小麦和夏玉米作物系数变化拟合度均较高,相关系数均达0.80以上,平均绝对误差均约为0.10;不同时间尺度(1、3、5 d),蒸散量模型均具有良好的预报能力,冬小麦预测值与实测值相关系数分别为0.95、0.98、0.98,夏玉米为0.90、0.94、0.97。随着时间尺度由1 d升至5 d,冬小麦绝对误差由0.67 mm·d-1降至0.41 mm·d-1,预报准确率(1 mm·d-1)由73%升至90%,夏玉米绝对误差由0.94 mm·d-1降至0.37 mm·d-1,预报准确率(1 mm·d-1)由67%升至90%,预报精度提高。     

基于小波消噪的参考作物腾发量RBF网络预测方法

介绍小波消噪的原理和步骤。以北方某流域甲站2001—2005年逐日气象数据为基本资料,进行10阶Dmey小波消噪,然后构建预测ET0的前馈网络模型(RBF-ET0),用2001—2004年的资料作为训练样本,对2005年的ET0进行预测,并与Penman-Montieth公式计算值进行比较。结果为:预测值与目标值的相关系数为0.991 2,相对误差的平均值为6.56%,相对误差小于20%,15%,10%的合格率分别为93.88%,85.66%,73.51%,与未经小波消噪处理的RBF-ET0模型预测结果相比,预测精度有明显提高。     

基于气温预报的HS公式短期逐日参考作物腾发量预报评价与分析

为了开展基于气温预报Hargreaves-Samani(HS)公式短期逐日参考作物腾发量预报评价分析,收集南京站2002—2013年逐日观测气象数据和2012—2013年预见期7 d的逐日天气预报数据,采用FAO-56 Penman-Monteith(PM)公式及2002—2012年气象数据计算逐日ET₀(参考作物腾发量),并对Hargreaves-Samani(HS)公式参数进行率定。采用率定后的HS公式开展2012—2013年预见期7 d的ET₀预报,并对预报结果进行精度评价和敏感性分析,结果表明:最低温度预报准确率要高于最高温度;校正后的HS公式各相关统计指标较好,HS公式ET₀计算校正值与PM公式计算值总体上一致,校正后的HS公式精度得到提高;ET₀预报精度随预见期增加而下降,且基于最低温预报的ET₀预报精度要高于最高温度;ET₀预报误差对低温预报的敏感性要小于高温预报,ET₀预报误差对夏季温度预报误差敏感性最大,而对冬季温度预报误差敏感性最小。     

MM5在黄河流域降水和气温预报中的应用

基于NCEP再分析资料,利用中尺度数值预报模式MM5开展了黄河流域降水和气温预报工作,对其在2011年渭河流域典型降水过程及2011年宁蒙河段和黄河下游的气温预报效果进行分析检验。结果表明:MM5对渭河流域雨区分布、强度及强降水中心位置和量级的预报与实况比较吻合,模式能够正确反映渭河流域汛期降水的空间分布特征;对于气温预报,随着预报时效的延长,误差增大,但平均误差范围均在允许的误差范围内,尤其是对内蒙古河段凌情预报的关键站点-包头站,预报效果最佳。     

基于投影寻踪的径向基函数网络在参考腾发量预测中的应用

径向基函数网络(RBFN)已广泛应用于参考腾发量预测等领域，但常用的K均值聚类和自组织特征映射等方法在求取径向基函数网络隐层节点中心时存在较大不足。针对这一问题，本文引入投影寻踪方法，在投影降维的基础上实现对大量高维数据的聚类，建立了基于投影寻踪的径向基函数网络模型，并将该模型应用于山西潇河灌区参考腾发量的预测，研究了不同气象因子输入对参考腾发量预测精度的影响。结果表明，基于投影寻踪的径向基函数网络具有较强的适用性，只需使用最高温度、最低温度、日照时数和旬序数作为输入因子，就能以较高的精度预测参考腾发量。     

基于小波核函数和支持向量机的大坝变形预测

支持向量机中核函数的选择对大坝监控模型预测精度具有较大影响。基于支持向量机结构风险最小化以及小波框架理论,提出用小波核函数代替高斯径向基核函数(RBF),并采用粒子群算法对支持向量机的参数进行寻优,得到一种新的大坝变形预测模型。针对某实际工程,基于监测数据,将该模型与采用RBF核函数的支持向量机模型以及统计回归模型做对比,结果显示采用小波核函数的支持向量机模型模拟精度更高,泛化能力更强。     

基于热力学原理的土体动力模型阈值应变研究

基于热力学基本定律,建立了塑性中心移动为直线和骨架曲线两种情况下Hardin-Drnevich模型的能量耗散函数表达式,并与具体试验相结合讨论了不同动应变水平下反滤料、细堆石料、粗堆石料的能量耗散机制。发现筑坝堆石类无黏性材料的动力特性存在2个应变阈值,定义为第1和第2阈值应变,其对应的割线模量与最大动剪模量之比分别为大于0.97及0.5~0.8之间。从工程应用的角度看,若土体动应变小于第1阈值应变,则可直接采用最大动剪模量及常阻尼比进行土体动力分析;第2阈值应变与传统意义上以孔隙水压力升高或体积变化为标准定义的门槛应变相当。     

基于BP网络的中长期水文预报精度影响分析

文章分析了影响中长期水文预报BP网络模型精度的因素,其中输入层节点数、节点转换函数及网络训练方式的选择对模型精度的影响很大。并结合研究结果,对中长期水文预报BP网络模型的参数优选提出了一些建议。     

基于双源蒸散与混合产流的Palmer 旱度模式构建及应用

选取半干旱地区老哈河流域为研究对象,基于双源蒸散发能力计算模型和混合产流模块,依据palmer旱度模式的思路,构建适用于我国北方半干旱地区的机理性旱度模式。利用该模式计算15个代表站点1957—2008年的旱度值,并与实际旱情记载以及降水距平百分率进行了对照检验。结果表明,该旱度模式计算的各地区的Palmer干旱指标与文献描述的干湿情况较为一致,能够反映所研究区域干旱程度的变化情况;与降水距平百分率相比,该模式综合考虑了水分亏缺量和持续时间因子对干旱强度的影响,可以反映流域下垫面特性及植被生理物候特性对干旱的影响机制,能够更好地表现干旱过程的持续性。此外,该模式还能合理给出旱情在空间上的发生和发展的变化情况。