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基于互补理论的岷江上游流域蒸散模型研究

灌溉排水学报 2015年第S2期 122-125页

作者：范雲鹤尹铎皓周君华刘铁刚四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室/水利水电学院

根据岷江上游流域1980—2003年逐日气象及径流数据,运用基于互补相关原理的Granger模型、傅抱璞模型和AA模型模拟了该流域的多年实际蒸散量。结果表明,参数调整后各模型都有较好的模拟结果,3个模型的MRE相差不大,其绝对值都在1%左右,而R... 详细信息

根据岷江上游流域1980—2003年逐日气象及径流数据,运用基于互补相关原理的Granger模型、傅抱璞模型和AA模型模拟了该流域的多年实际蒸散量。结果表明,参数调整后各模型都有较好的模拟结果,3个模型的MRE相差不大,其绝对值都在1%左右,而RMSE指标则以傅抱璞模型最小,为33.5。在岷江上游流域,傅抱璞模型模拟流域蒸散量的效果最佳。

关键词：实际蒸散互补相关理论 Granger模型傅抱璞模型 AA模型

基于多源遥感蒸散发数据和SWAT模型的开都河流域水文过程模拟

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基于多源遥感蒸散发数据和SWAT模型的开都河流域水文过程模拟

作者：曹磊华中科技大学

学位级别：硕士

径流是水循环中至关重要的分量,对资源环境及社会发展具有重大影响。如何准确模拟和预报径流一直是水文领域的热点问题。水文模型是开展径流过程和特征模拟预测的重要工具,现场监测的水文气象信息是参数率定的主要来源。但在现场监测站... 详细信息

径流是水循环中至关重要的分量,对资源环境及社会发展具有重大影响。如何准确模拟和预报径流一直是水文领域的热点问题。水文模型是开展径流过程和特征模拟预测的重要工具,现场监测的水文气象信息是参数率定的主要来源。但在现场监测站点偏少时,将难以反映流域内各水文分量的时空分布特征,会增加模型不确定性。蒸散发(ET)是水循环重要分量,将覆盖面广、获取方便的遥感蒸散发信息引入无资料地区水文模型参数率定既能够弥补实测资料不足的缺陷,也能充分反映流域内各水循环分量的时空变化规律,现已在我国湿润区年、月尺度模拟中取得了较好效果。我国寒旱区水文气象测站匮乏,在高时空分辨率上如何利用多源遥感蒸散发数据率定寒旱区水文模型参数、并对寒旱区日尺度水循环分量开展高精度模拟亟待研究和实践。本文以我国新疆寒旱区开都河流域为典型研究区,利用傅抱璞模型校正多源遥感蒸散发数据GLEAM-ET和PML-V2-ET,基于M1(6个子流域)和M2(25个子流域)两种子流域划分方案搭建研究区SWAT模型,引入多源遥感蒸散发数据设置多种参数率定情景,分析子流域细分、遥感蒸散发数据校正对模型模拟效果的影响,评估不同遥感蒸散发数据在研究区的适用性。本文主要成果和结论如下:(1)采用傅抱璞模型校正遥感蒸散发数据,根据校正后GLEAM-ET数据分析流域内ET年际及年内时空分布特征。结果表明,对于GLEAM-ET数据,校正后结果|BIAS|由0.458下降至0.002;对于PML-V2-ET数据,校正后结果|BIAS|由0.816下降至0.002,遥感数据精度大幅提高。基于校正后GLEAM-ET数据,分析流域内ET的时空变化特征。结果表明,ET在年际和年内尺度均呈现上游至下游逐级递减的空间分布特征,时间分布特征表现为年内呈单峰分布且季节性特征明显。(2)基于M1方案,构建四种模型参数率定情景;基于M2方案,构建两种模型参数率定情景,在两种子流域划分方案下分析引入GLEAM-ET数据率定模型参数对径流及蒸散发模拟精度的影响;在此基础上,对比两种方案下相同情景模拟结果,研究流域细分对模型性能的影响。结果表明,M1方案下基于实测径流数据与校正后GLEAM-ET数据的多目标参数率定情景能够在保证径流模拟精度的基础上大幅提升蒸散发模拟精度,显著降低了模拟结果的不确定性。仅利用校正后GLEAM-ET数据的参数率定情景在不依赖实测径流的基础上也可取得较好的径流模拟结果,尤其分布式率定方案能够显著提高洪峰的模拟水平,可作为仅利用径流率定的替代方案推广至无资料流域区域尺度水文过程模拟预报。M2方案下,引入校正后GLEAM-ET数据显著提高了蒸散发的模拟精度,但对比M1和M2方案同情景模拟结果,表明子流域细分使得模型的模拟精度整体下降。(3)基于M1方案,引入校正后PML-V2-ET数据构建三种参数率定情景,以仅利用实测径流率定情景模拟结果为基准,分析了校正后PML-V2-ET数据在研究区模型参数率定中的适用性。结果表明,基于实测径流数据与校正后的PML-V2-ET数据多目标率定模型参数能够大幅降低模拟结果的不确定性;且仅利用校正后PMLV2-ET数据能得到较好的径流及蒸散发模拟结果。对比分别利用GLEAM-ET和PMLV2-ET数据率定模型参数所得的径流模拟结果,表明基于GLEAM-ET数据的模型模拟结果更佳。

关键词：遥感蒸散发数据水文过程模拟 SWAT模型傅抱璞模型开都河流域

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黄土高塬沟壑区绿水变化趋势及驱动因素分析

干旱区地理 2021年第3期44卷 796-806页

作者：王绍娜宋孝玉李蓝君李怀有李垚林西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 黄河水利委员会西峰水土保持科学试验站甘肃庆阳745000

绿水是维持黄土高原陆生生态系统用水的重要水源,它与植被的生长密切相关,分析绿水的变化特征并探讨影响其变化的因素有助于解决干旱半干旱地区水资源短缺以及生态环境安全问题。以黄土高塬沟壑区典型流域——砚瓦川流域为研究对象,采... 详细信息

绿水是维持黄土高原陆生生态系统用水的重要水源,它与植被的生长密切相关,分析绿水的变化特征并探讨影响其变化的因素有助于解决干旱半干旱地区水资源短缺以及生态环境安全问题。以黄土高塬沟壑区典型流域——砚瓦川流域为研究对象,采用傅抱璞模型评价了该流域1981—2016年的绿水资源量,利用Mann-Kendall统计检验和滑动F检验法对绿水量进行了趋势分析和突变检验,并用弹性系数法对影响绿水量的气候因素和下垫面因素进行了敏感性分析,最后基于水热耦合平衡方程对流域绿水变化进行了归因分析。结果表明:(1)流域多年平均绿水资源量为503.7 mm,呈小幅上升趋势,2003年发生突变,突变之后绿水量呈波动增长趋势;(2)在气候影响因素中,绿水对降水最为敏感,潜在蒸散发次之;(3)在气候变化和土地利用综合影响时,绿水对降水最为敏感,其次是下垫面参数,而对潜在蒸散发的敏感度最小;(4)气候变化和土地利用变化对绿水变化的贡献率分别为:74.42%和25.58%,表明气候变化是导致绿水变化的主要因素,其中降水和潜在蒸散发变化对绿水变化的贡献率分别为75.63%和-1.21%。

关键词：绿水气候变化土地利用变化傅抱璞模型归因分析

基于Budyko假设的潮河流域气候和植被变化对实际蒸散发的影响研究

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生态学报 2018年第16期38卷 5750-5758页

作者：曹文旭张志强查同刚王盛萍郭军庭许行北京林业大学水土保持学院北京100083 华北电力大学资源与环境研究院/区域能源环境系统优化教育部重点实验室北京102206 韦仕敦大学生物学院

由于参数较少且具有明确的物理学意义,基于水热平衡理论的Budyko假设常用于定量分析以及评价气候变化和植被变化对实际蒸散发的影响,对研究流域水量平衡和能量分配具有重要意义。依据位于我国北方密云水库上游的潮河流域1961—2015年的... 详细信息

由于参数较少且具有明确的物理学意义,基于水热平衡理论的Budyko假设常用于定量分析以及评价气候变化和植被变化对实际蒸散发的影响,对研究流域水量平衡和能量分配具有重要意义。依据位于我国北方密云水库上游的潮河流域1961—2015年的水文气象数据,选取了4种基于Budyko假设的模型来研究潮河流域水热耦合平衡关系,确定了该流域最适用模型以及模型参数最优值,并且采用情景设置法分析了流域实际蒸散发对气候以及植被变化的响应。结果表明:(1)与经典Budyko模型相比,采用流域下垫面参数修正的Budyko模型计算实际蒸散发的精度更高。其中,傅抱璞模型精度最高,决定系数、相对误差、纳什效率系数和均方根误差分别为0.85、4.30%、0.82和27.66 mm;(2)对傅抱璞模型下垫面参数ω进行优化,确定适用于潮河流域的模型参数取值为2.54,优化后的傅抱璞模型能够更好地反映流域实际蒸散发的变化特征;(3)情景模拟表明,气候变化和植被变化的共同作用导致潮河流域实际蒸散发的上升。其中,气候变化是引起流域蒸散发变化的主要驱动因素。

关键词：植被变化气候变化实际蒸散发傅抱璞模型潮河流域

基于Budyko理论的黑河流域中游地区实际蒸散发估算及其变化归因分析

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节水灌溉 2022年第2期 54-58,65页

作者：余加男李占玲冯雅茹中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083 水利部牧区水利科学研究所呼和浩特010020

蒸散发是黑河流域中游地区农业绿洲水分消耗的主要途径,准确估算该地区的实际蒸散发量并对其变化规律进行分析对于科学指导当地农业灌溉、优化水资源配置等具有重要意义。基于Budyko理论及其改进的傅抱璞经验模型估算黑河流域中游地区20... 详细信息

蒸散发是黑河流域中游地区农业绿洲水分消耗的主要途径,准确估算该地区的实际蒸散发量并对其变化规律进行分析对于科学指导当地农业灌溉、优化水资源配置等具有重要意义。基于Budyko理论及其改进的傅抱璞经验模型估算黑河流域中游地区2006-2015年的实际蒸散发量,利用Mann-Kendall方法分析实际蒸散发序列的趋势特征和变点特征,并通过弹性系数法对影响实际蒸散发序列变化的不同因素的贡献度作出定量评价。结果表明:黑河流域中游地区多年平均实际蒸散发量为293 mm;年尺度和春、秋实际蒸散发序列呈不显著下降趋势,夏、冬实际蒸散发序列呈不显著上升趋势;2010年为研究区实际蒸散发序列的变点年份,2011-2016年较2006-2010年实际蒸散发量减少7.3%;降水量的变化对实际蒸散发量减少的贡献最大;降水量减少导致实际蒸散发量减少约8.9%,来水量增加导致实际蒸散发量增加约1.7%,潜在蒸散发变化对实际蒸散发量减少的贡献最小,仅占0.04%;因此,供水条件是影响黑河流域中游地区实际蒸散发变化的主导因素。

关键词：实际蒸散发 Budyko理论弹性系数法黑河中游傅抱璞模型水热耦合平衡