二元水循環(huán)模式下區(qū)域蒸散發(fā)時空變化與分項解析.pdf

1、蒸散發(fā)研究是農(nóng)業(yè)節(jié)水和生態(tài)用水研究的著眼點，是水循環(huán)的主要消耗項和水資源管理的重要控制因素；基于蒸散發(fā)ET的水資源管理是對水資源需求側(cè)更深層次的調(diào)控，是資源型缺水地區(qū)水資源管理的必然趨勢。本研究在分析“天然-人工”二元水循環(huán)特征的基礎(chǔ)上，建立了二元水循環(huán)模式下區(qū)域尺度分項蒸散發(fā)指標體系，提出了區(qū)域尺度分項蒸散發(fā)的計算理論與效率評價理論，探討了基于蒸散發(fā)的水資源管理理念和節(jié)水調(diào)控理論；在二元水循環(huán)模式下區(qū)域蒸散發(fā)計算、分析及應(yīng)用的整套理論

2、指導下，結(jié)合改進的SWAT模型，以高強人類活動干擾下重度資源型缺水的天津市為實例，計算得到了區(qū)域蒸散發(fā)的分項，實現(xiàn)了復(fù)雜下墊面區(qū)域蒸散發(fā)的分項解析與效率評價，研究了區(qū)域蒸散發(fā)的時空分布，分析了蒸散發(fā)對氣象要素的響應(yīng)，探討了基于蒸散發(fā)的農(nóng)業(yè)節(jié)水調(diào)控，揭示了農(nóng)業(yè)節(jié)水活動對區(qū)域蒸散發(fā)量及其效率的影響。主要研究結(jié)果如下： 1)考慮人類活動對水循環(huán)各環(huán)節(jié)的影響，基于區(qū)域二元水循環(huán)特征，面向基于ET的水資源定量化管理的需求，建立了二元水循環(huán)

3、模式下區(qū)域尺度蒸散發(fā)分項指標體系，提出了區(qū)域尺度分項蒸散發(fā)計算理論與效率評價理論，探討了基于蒸散發(fā)的水資源管理理念與農(nóng)業(yè)節(jié)水調(diào)控理論。 2)根據(jù)二元水循環(huán)模式下區(qū)域蒸散發(fā)分項指標的要求，充分考慮高強人類活動的影響，從農(nóng)業(yè)灌溉取水、工業(yè)與生活取水、垂直分項蒸散發(fā)計算、人工耗水模型耦合和氣象參數(shù)空間離散等方面對SWAT模型進行了改進，建立了二元水循環(huán)模式下區(qū)域尺度分項蒸散發(fā)計算模型，得到較為準確的分項蒸散發(fā)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了復(fù)雜下墊面條件

4、下區(qū)域蒸散發(fā)的分項解析，為蒸散發(fā)對氣象因素的響應(yīng)分析及基于蒸散發(fā)的節(jié)水調(diào)控效果評價與農(nóng)業(yè)需水管理建立了良好的平臺。 3)研究了潛在蒸散發(fā)和氣象要素的時空變化，通過因子分析建立了潛在蒸散發(fā)對氣象因子的響應(yīng)模型，借助情景分析法研究了未來可能的氣候變化對蒸散發(fā)的影響。結(jié)果表明，氣溫和太陽輻射是第一主因子，濕度和風速是第二主因子，偏最小二乘回歸法建立的潛在蒸散發(fā)對氣象因子的響應(yīng)模型具有較高的精度，未來可能出現(xiàn)的氣溫升高和太陽輻射減弱都將

5、導致蒸散發(fā)效率降低，尋找適合的土壤水分控制指標是應(yīng)對未來氣候變化可能引發(fā)的蒸散發(fā)效率降低的有效途徑。 4)基于下墊面條件和蒸發(fā)機理不同，從水平方向和垂直方向?qū)崿F(xiàn)了對區(qū)域蒸散發(fā)分項構(gòu)成的解析。分析了同一土地利用類型同一作物ET空間差異、不同土地利用類型不同作物ET變化規(guī)律，以及由此導致的行政區(qū)縣ET空間變化規(guī)律，評價了區(qū)域蒸散發(fā)的效率。結(jié)果表明，農(nóng)田蒸散發(fā)量占區(qū)域總蒸散發(fā)量的66％，其中農(nóng)田棵間蒸發(fā)占農(nóng)田蒸散發(fā)的51％，農(nóng)業(yè)ET是

6、區(qū)域ET調(diào)控的重點，而農(nóng)業(yè)ET減小的最大潛力在于棵間蒸發(fā)；同一種作物ET及其效率的空間差異除受氣象條件影響外，更主要的是與灌溉制度與耕作方式的差異有關(guān)。 5)探討了基于ET的水資源管理與傳統(tǒng)水資源管理理念的不同，揭示了基于ET的水資源管理的內(nèi)涵，探討了分項蒸散發(fā)的可控性、農(nóng)田蒸散發(fā)的調(diào)控機理與調(diào)控途徑，量化了高效節(jié)水灌溉制度、高效節(jié)水耕作方式、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整三種農(nóng)業(yè)節(jié)水措施對區(qū)域蒸散發(fā)量及其效率的影響，三種措施降低區(qū)域蒸散發(fā)、提高