科学的灌溉制度是干旱半干旱地区农业生产的重要保障。黑河位于西北干旱区,是我国第二大内陆河,且当地中游农业灌溉和下游生态需水矛盾十分突出。利用DSSAT(Decision Support for Agro⁃technology Transfer)模型模拟了黑河中游地区玉米...科学的灌溉制度是干旱半干旱地区农业生产的重要保障。黑河位于西北干旱区,是我国第二大内陆河,且当地中游农业灌溉和下游生态需水矛盾十分突出。利用DSSAT(Decision Support for Agro⁃technology Transfer)模型模拟了黑河中游地区玉米、小麦、油菜、马铃薯的生长情况,对比分析了四种作物生育期内需水量变化与当地降水条件、现行灌溉制度之间的差异。通过设置灌溉组合探究了四种作物最适宜的灌溉制度,并计算了优化灌溉制度下的节水潜力。结果表明:DSSAT模型通过参数校正与验证后,对四种作物生长过程模拟性能较好,产量标准化均方根误差(nRMSE)均低于15.0%,决定系数(R^(2))均达到0.65以上。缺水量模拟结果表明,四种作物生长季平均水分亏缺介于122.5—367.0 mm。通过调整灌溉制度,可使玉米、小麦、油菜、马铃薯的水分利用效率分别提高54.8%、25.0%、18.3%和51.3%,且产量变幅均低于5.0%,实现了高产节水的目的。在研究区实施最优灌溉制度,中游农业灌区每年可以节省8.1×10^(8) m^(3)的水资源量,用于支持下游生态保护。展开更多
蒸散发是土壤-植被-大气系统中水循环和能量交换的主要组成部分,准确估算区域蒸散发对农业用水调度与水资源的管理至关重要。利用MODIS数据产品结合地面气象站的观测资料,基于能量平衡原理建立的SEBAL(Surface Energy Balance Algorithm...蒸散发是土壤-植被-大气系统中水循环和能量交换的主要组成部分,准确估算区域蒸散发对农业用水调度与水资源的管理至关重要。利用MODIS数据产品结合地面气象站的观测资料,基于能量平衡原理建立的SEBAL(Surface Energy Balance Algorithms for Land)模型对西北农牧交错带2015年生长季(4-10月)的地表蒸散发量进行反演研究,并用Penman-Monteith(P-M)公式结合作物系数对模型的估算结果进行对比,结果表明:SEBAL模型估算结果与P-M公式之间的平均绝对误差为0.79mm/d,均方根误差为0.94mm/d,R^2=0.76,整体反演值偏高,但基本能满足本地区的研究需求。生长季区域日均蒸散发的变化范围为0.12-10.66mm/d,日蒸散量均值为4.31mm/d,呈东北、西南部较高,西部偏低的空间分布特征。将蒸散发估算值与地表特征参数统计分析发现蒸散发与NDVI和地表净辐射之间呈正相关,与地表温度和地表反照率之间呈负相关;不同土地利用/覆被类型的日蒸散发量由大到小依次为:耕地、林地、未利用地与草地。展开更多
土壤水分对山区水文过程具有重要意义,遥感土壤水分产品能够长时间序列地提供山区流域的土壤水分空间分布数据,但分辨率较粗,无法直接应用,因此需要在山区进行降尺度研究.本文采用DISPATCH(disaggregation base on physical and theoret...土壤水分对山区水文过程具有重要意义,遥感土壤水分产品能够长时间序列地提供山区流域的土壤水分空间分布数据,但分辨率较粗,无法直接应用,因此需要在山区进行降尺度研究.本文采用DISPATCH(disaggregation base on physical and theoretical scale change)方法和多元回归方法对SMAP(soil moisture active passive)36 km×36 km遥感土壤水分产品进行降尺度,进而选取SMAP (9 km×9 km)的高精度遥感土壤水分产品和实测土壤水分数据,利用R(相关系数)、ERMS(均方根误差)和Ebias(偏差)指标评估降尺度结果.评估结果表明:由于2种降尺度方法的函数关系和反演过程存在差异,DISPATCH方法降尺度结果的数据趋势拟合效果较好,而多元回归方法降尺度结果的数据精度较好;在季节尺度对比中,不同季节山区温度和土壤水分的时空变化,导致多元回归方法降尺度效果春季最好,秋季次之,而夏季最差;DISPATCH方法降尺度效果秋季最好,夏季次之,而春季最差;亮温数据和SMAP表层土壤温度数据在山区的质量,导致2种方法降尺度结果的精度均比SMAP (9 km×9 km)产品好,但趋势拟合效果较差.展开更多
近几十年来,为了更好地认识和管理不同时空尺度的水循环,许多水科学和管理项目相继问世,如生态水文学、全球水文学、社会水文学、供水管理、需水管理和水资源综合管理(Integrated Water Resources Management, IWRM)等.与此同时,示踪、...近几十年来,为了更好地认识和管理不同时空尺度的水循环,许多水科学和管理项目相继问世,如生态水文学、全球水文学、社会水文学、供水管理、需水管理和水资源综合管理(Integrated Water Resources Management, IWRM)等.与此同时,示踪、制图、遥感、机器学习和模拟等先进技术也广泛应用于水文过程和水资源研究中.尽管如此,全球水危机仍日益加剧.究其原因在于水文水资源研究和管理之间未能在不同时空尺度建立有效的链接和交流来实现联合国可持续发展目标.流域是水资源管理的基本单元,流域科学有望搭建水文水资源研究与管理之间的桥梁.本文首先回顾水文研究和水资源管理的进展,进而讨论了全球水资源界面临的问题和挑战.在此基础上,提出了流域科学的四个核心组成部分:(1)水文分析;(2)水资源政策;(3)综合治理;(4)管理与反馈.该构架综合考虑水资源拥有量和用水量及水质,量化水循环的储存、通量和质量,基于地球环境边界条件理论确定当地水资源阈值;提出水资源管理的具体可行措施.流域科学为应对当前全球水危机和实现联合国可持续发展目标提供了互补性水资源管理途径.展开更多
文摘科学的灌溉制度是干旱半干旱地区农业生产的重要保障。黑河位于西北干旱区,是我国第二大内陆河,且当地中游农业灌溉和下游生态需水矛盾十分突出。利用DSSAT(Decision Support for Agro⁃technology Transfer)模型模拟了黑河中游地区玉米、小麦、油菜、马铃薯的生长情况,对比分析了四种作物生育期内需水量变化与当地降水条件、现行灌溉制度之间的差异。通过设置灌溉组合探究了四种作物最适宜的灌溉制度,并计算了优化灌溉制度下的节水潜力。结果表明:DSSAT模型通过参数校正与验证后,对四种作物生长过程模拟性能较好,产量标准化均方根误差(nRMSE)均低于15.0%,决定系数(R^(2))均达到0.65以上。缺水量模拟结果表明,四种作物生长季平均水分亏缺介于122.5—367.0 mm。通过调整灌溉制度,可使玉米、小麦、油菜、马铃薯的水分利用效率分别提高54.8%、25.0%、18.3%和51.3%,且产量变幅均低于5.0%,实现了高产节水的目的。在研究区实施最优灌溉制度,中游农业灌区每年可以节省8.1×10^(8) m^(3)的水资源量,用于支持下游生态保护。
文摘蒸散发是土壤-植被-大气系统中水循环和能量交换的主要组成部分,准确估算区域蒸散发对农业用水调度与水资源的管理至关重要。利用MODIS数据产品结合地面气象站的观测资料,基于能量平衡原理建立的SEBAL(Surface Energy Balance Algorithms for Land)模型对西北农牧交错带2015年生长季(4-10月)的地表蒸散发量进行反演研究,并用Penman-Monteith(P-M)公式结合作物系数对模型的估算结果进行对比,结果表明:SEBAL模型估算结果与P-M公式之间的平均绝对误差为0.79mm/d,均方根误差为0.94mm/d,R^2=0.76,整体反演值偏高,但基本能满足本地区的研究需求。生长季区域日均蒸散发的变化范围为0.12-10.66mm/d,日蒸散量均值为4.31mm/d,呈东北、西南部较高,西部偏低的空间分布特征。将蒸散发估算值与地表特征参数统计分析发现蒸散发与NDVI和地表净辐射之间呈正相关,与地表温度和地表反照率之间呈负相关;不同土地利用/覆被类型的日蒸散发量由大到小依次为:耕地、林地、未利用地与草地。
文摘土壤水分对山区水文过程具有重要意义,遥感土壤水分产品能够长时间序列地提供山区流域的土壤水分空间分布数据,但分辨率较粗,无法直接应用,因此需要在山区进行降尺度研究.本文采用DISPATCH(disaggregation base on physical and theoretical scale change)方法和多元回归方法对SMAP(soil moisture active passive)36 km×36 km遥感土壤水分产品进行降尺度,进而选取SMAP (9 km×9 km)的高精度遥感土壤水分产品和实测土壤水分数据,利用R(相关系数)、ERMS(均方根误差)和Ebias(偏差)指标评估降尺度结果.评估结果表明:由于2种降尺度方法的函数关系和反演过程存在差异,DISPATCH方法降尺度结果的数据趋势拟合效果较好,而多元回归方法降尺度结果的数据精度较好;在季节尺度对比中,不同季节山区温度和土壤水分的时空变化,导致多元回归方法降尺度效果春季最好,秋季次之,而夏季最差;DISPATCH方法降尺度效果秋季最好,夏季次之,而春季最差;亮温数据和SMAP表层土壤温度数据在山区的质量,导致2种方法降尺度结果的精度均比SMAP (9 km×9 km)产品好,但趋势拟合效果较差.
文摘近几十年来,为了更好地认识和管理不同时空尺度的水循环,许多水科学和管理项目相继问世,如生态水文学、全球水文学、社会水文学、供水管理、需水管理和水资源综合管理(Integrated Water Resources Management, IWRM)等.与此同时,示踪、制图、遥感、机器学习和模拟等先进技术也广泛应用于水文过程和水资源研究中.尽管如此,全球水危机仍日益加剧.究其原因在于水文水资源研究和管理之间未能在不同时空尺度建立有效的链接和交流来实现联合国可持续发展目标.流域是水资源管理的基本单元,流域科学有望搭建水文水资源研究与管理之间的桥梁.本文首先回顾水文研究和水资源管理的进展,进而讨论了全球水资源界面临的问题和挑战.在此基础上,提出了流域科学的四个核心组成部分:(1)水文分析;(2)水资源政策;(3)综合治理;(4)管理与反馈.该构架综合考虑水资源拥有量和用水量及水质,量化水循环的储存、通量和质量,基于地球环境边界条件理论确定当地水资源阈值;提出水资源管理的具体可行措施.流域科学为应对当前全球水危机和实现联合国可持续发展目标提供了互补性水资源管理途径.
