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任意时间尺度上的流域水热耦合平衡方程的推导及验证

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水利学报 2008年第5期39卷 610-617页

作者：杨汉波杨大文雷志栋雷慧闽清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

本文通过量纲分析和数学推导得到能用于任意时间尺度上的水热耦合平衡方程,该方程含有唯一参数。利用我国位山实验站和俄罗斯西伯利亚Yakutsk实验站的通量观测数据进行的验证表明,该公式能很好地模拟月、旬和日时间尺度上的实际腾发量;... 详细信息

本文通过量纲分析和数学推导得到能用于任意时间尺度上的水热耦合平衡方程,该方程含有唯一参数。利用我国位山实验站和俄罗斯西伯利亚Yakutsk实验站的通量观测数据进行的验证表明,该公式能很好地模拟月、旬和日时间尺度上的实际腾发量;利用黄河流域4个子流域的水文气象数据进行的验证表明,该公式能很好地模拟年尺度上的实际腾发量。位山站的数据分析还表明该方程中的唯一参数与叶面积指数有较好的线性关系。可以证明,该方程在长的时间尺度上与Budyko假设一致,在短的时间尺度上与Penman正比假设一致。

关键词：水热耦合平衡 Budyko假设 Penman假设实际腾发时间尺度量纲分析

基于Budyko假设的黄河流域水热耦合平衡规律研究

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水利学报 2007年第4期38卷 409-416页

作者：孙福宝杨大文刘志雨丛振涛清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 水利部水文局北京100053

本文通过对黄河流域内63个子流域的年降水、径流深及实际蒸散发和蒸发能力的分析,证实了基于Budyko假设的流域水热耦合平衡关系是成立的。根据各子流域的长期水量平衡结果拟合并检验了水热耦合平衡模型中的唯一参数,结果显示,该参数具... 详细信息

本文通过对黄河流域内63个子流域的年降水、径流深及实际蒸散发和蒸发能力的分析,证实了基于Budyko假设的流域水热耦合平衡关系是成立的。根据各子流域的长期水量平衡结果拟合并检验了水热耦合平衡模型中的唯一参数,结果显示,该参数具有显著的区域分布规律,黄土高原区平均为3.22,青藏高原区平均为2.27。同时,研究结果表明,模型参数综合反映了流域的下垫面条件,并提出了根据流域相对入渗能力、相对植被-土壤有效蓄水能力和流域平均坡度估算模型参数的经验公式。

关键词：水热耦合平衡 Budyko假设流域水循环及水资源潜在蒸发实际蒸散发

基于水热耦合平衡的塔里木盆地绿洲的年蒸散发

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清华大学学报（自然科学版） 2008年第12期48卷 2070-2073页

作者：韩松俊胡和平田富强清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

为了分析中国塔里木盆地沙漠绿洲的水资源转化消耗规律,建立了绿洲水热耦合平衡模型。该模型以年灌溉引水量和降水量之和作为绿洲年可供水量,采用傅抱璞公式将Budyko假设推广。以塔里木盆地绿洲的5个大型绿洲1971—2004年的年降水、灌... 详细信息

为了分析中国塔里木盆地沙漠绿洲的水资源转化消耗规律,建立了绿洲水热耦合平衡模型。该模型以年灌溉引水量和降水量之和作为绿洲年可供水量,采用傅抱璞公式将Budyko假设推广。以塔里木盆地绿洲的5个大型绿洲1971—2004年的年降水、灌溉引水、径流和潜在蒸散发资料,验证了水热耦合平衡关系。分析了年蒸散发规律和土地利用变化对模型参数的影响。拟合了阿克苏河绿洲的估算模型参数的经验公式。

关键词：塔里木盆地绿洲水热耦合平衡蒸散发 Budyko假设

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基于Budyko水热耦合平衡理论的嫩江流域蒸散发研究

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基于Budyko水热耦合平衡理论的嫩江流域蒸散发研究

作者：薛丽君吉林大学

学位级别：硕士

流域蒸散发是水量平衡和能量平衡的作用结果,受气候及下垫面特征的综合影响,其过程复杂且时空差异性较大,多年以来,众多学者致力于流域实际蒸散发的估算,成果卓著。近几十年来,随着气温的不断升高,全球多个区域出现蒸发悖反现象,使得基... 详细信息

流域蒸散发是水量平衡和能量平衡的作用结果,受气候及下垫面特征的综合影响,其过程复杂且时空差异性较大,多年以来,众多学者致力于流域实际蒸散发的估算,成果卓著。近几十年来,随着气温的不断升高,全球多个区域出现蒸发悖反现象,使得基于蒸发悖反现象的观测以及水文循环对全球变暖的响应研究,与以水量平衡和能量平衡为基础的蒸散发理论对实际蒸散发变化趋势的预测产生了极大矛盾,促使了Budyko水热耦合平衡理论的产生,其为估算流域实际蒸散发提供了新途径。半个世纪以来,嫩江流域温度持续升高,径流量减少,监测蒸散发增强,流域干旱化现象严重,旱涝灾害频繁发生,直接影响到流域的水文循环,最终导致水资源短缺。因此,蒸散发研究对于嫩江流域洪旱灾害的预防以及水资源的开发利用及保护提供了科学依据。本文以嫩江流域为研究区,从Budyko水热耦合平衡理论入手,结合1956-2000年水文气象数据进行流域实际蒸散发的估算。首先,进行气候要素演化分析,研究降水量、实际蒸散发和潜在蒸散发之间的关系,结果表明,嫩江流域存在蒸发悖反现象,降水量与潜在蒸散发呈负相关关系,降水量与实际蒸散发呈正相关关系,分析线,证明流域内实际蒸散发主要受降水量控制。随后,采用傅抱璞公式估算流域及典型汇水区的实际蒸散发,并给出7月份的估算验证,结果表明,傅抱璞公式的逐年蒸散发估算结果具有较高精度,且干燥度较大的汇水区估算和水量平衡结果的相关关系较好。进而,分析下垫面参数的分布规律,其表现为由上游至下游随植被覆盖率的减小而减小特征。最后,探讨了嫩江流域蒸散发的时间演化和空间分布规律,在=0.05的显著性水平下,实际蒸散发和潜在蒸散发均没有趋势性变化;实际蒸散发与潜在蒸散发在空间尺度上相反分布,由上游至下游递减(递增)趋势。PETPPETa/wα

关键词： Budyko公式水热耦合平衡蒸散发嫩江流域

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基于水热耦合平衡理论的嫩江流域蒸散发估算

华北水利水电大学学报（自然科学版） 2016年第4期37卷 47-53页

作者：李鸿雁薛丽君王世界安丰亮吉林大学环境与资源学院吉林长春130021

由于区域蒸散发时空变异性较大,难以采用点位监测方法来测定,因此,流域蒸散发估算是目前水文学领域的难点和重点问题。从水热耦合平衡理论入手,采用傅抱璞公式估算嫩江流域及典型汇水区的实际蒸散发。结果表明,傅抱璞公式的逐年蒸散发... 详细信息

由于区域蒸散发时空变异性较大,难以采用点位监测方法来测定,因此,流域蒸散发估算是目前水文学领域的难点和重点问题。从水热耦合平衡理论入手,采用傅抱璞公式估算嫩江流域及典型汇水区的实际蒸散发。结果表明,傅抱璞公式的逐年蒸散发估算结果具有较高精度,且干燥度较大的汇水区的估算结果精度较高。然后,对嫩江流域蒸散发进行时空演化分析。结果表明:在1956—2000年,年实际蒸散发和潜在蒸散发均无趋势性变化;在2000—2013年,多年平均实际蒸散发与潜在蒸散发在空间上呈相反分布,整体上从上游至下游递减(递增)。最后,分析了下垫面参数w的分布规律,其表现为由上游至下游随植被覆盖率的减小而减小的特征。研究表明,傅抱璞公式为流域的蒸散发估算提供了可靠的方法,对于流域水资源预测和生态需水推求等具有十分重要的意义。

关键词：水热耦合平衡 Budyko公式傅抱璞公式嫩江流域蒸散发

气候变化及人类活动对黑河流域径流演变影响分析

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应用基础与工程科学学报 2018年第6期26卷 1177-1188页

作者：司源尹冬勤侯胜林陈雪李想黄跃飞魏加华清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 青海大学三江源生态与高原农牧业国家重点实验室青海西宁810016 国网青海省电力公司青海西宁810008

自2001年起,黑河流域开始实施治理工程,旨在通过落实分水方案和开展生态修复措施以实现社会经济与生态系统协调发展.本文以治理工程实施为结点划分两阶段展开对比研究,采用基于Budyko假设的水热耦合平衡方法定量计算了工程实施前后气候... 详细信息

自2001年起,黑河流域开始实施治理工程,旨在通过落实分水方案和开展生态修复措施以实现社会经济与生态系统协调发展.本文以治理工程实施为结点划分两阶段展开对比研究,采用基于Budyko假设的水热耦合平衡方法定量计算了工程实施前后气候变化及人类活动对黑河流域径流演变的影响.结果表明,下游狼心山站径流在工程实施前后分别呈-0.14mm/a的减少趋势和+0.37mm/a的增加趋势;工程实施前,狼心山径流减少主要归因于中游地区人类活动,引起径流减少-0.26mm/a,气候变化虽引起径流增加但仅为+0.12mm/a;工程实施后,狼心山径流增加主要归因于气候变化,引起径流增加+0.29mm/a,人类活动对径流的影响由负转正,引起径流增加+0.08mm/a;对比工程实施前,工程实施后狼心山多年平均径流量增加了1.97mm,气候变化引起多年平均径流量增加1.39mm,其中降水和潜在蒸散发分别引起多年平均径流量增加2.20ram和减少0.81mm,人类活动引起多年平均径流量增加0.58mm,表明治理工程发挥了积极的影响.

关键词：黑河流域径流气候变化人类活动水热耦合平衡

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雅砻江流域中上游径流变化归因分析

长江流域资源与环境 2020年第7期29卷 1643-1652页

作者：魏榕刘冀张特曾强董晓华三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002 水资源安全保障湖北省协同创新中心湖北武汉430072 中交(天津)生态环保设计研究院有限公司天津300461

在全球气候不断变化和人类活动的影响下,开展河川径流变化的归因研究对水资源的合理利用和分配具有现实意义。以雅砻江流域雅江水文站以上区域作为研究区,采用线性分析、Mann-Kendall检验法和累积距平法等方法分析了研究区1961~2015年... 详细信息

在全球气候不断变化和人类活动的影响下,开展河川径流变化的归因研究对水资源的合理利用和分配具有现实意义。以雅砻江流域雅江水文站以上区域作为研究区,采用线性分析、Mann-Kendall检验法和累积距平法等方法分析了研究区1961~2015年水文气候要素的变化特征,进而基于Budyko假设水热耦合平衡原理的弹性系数法估算了径流变化对各影响因子的弹性系数,并对研究区的径流变化进行归因分析。结果表明:近55年来,研究区年径流深整体呈上升趋势,上升速率为0.496 mm/a,并在1999年发生了由低到高的显著突变。年降水量和潜在蒸散量分别呈上升和下降趋势,变化率分别为0.994和-0.246 mm/a。降水、潜在蒸散发和下垫面弹性系数分别为1.40、-0.40和-0.83,说明年径流对降水量的变化最为敏感,其次是下垫面变化,对潜在蒸散量变化的敏感度最低。年径流对气候变化的敏感度呈微增强趋势,对下垫面变化的敏感度逐步减弱。气候变化是年径流增加的主要因素,总贡献率为60.66%,其中降水量和潜在蒸散量的贡献率分别占59.21%和1.45%,下垫面变化的贡献率为39.34%,反映下垫面变化的NDVI自1999年后呈下降趋势,是导致径流增加的重要原因。

关键词：径流变化水热耦合平衡归因分析气候变化下垫面变化

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

黄土台塬地区水文情势演变及其典型流域在变化条件下的水文响应研究

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黄土台塬地区水文情势演变及其典型流域在变化条件下的水文响应研...

作者：李雯晴长安大学

学位级别：硕士

黄土台塬大部分为干旱半干旱地区,人类活动强度较大,区域内水资源、生态环境和经济发展之间矛盾突出,因此,研究变化条件下黄土台塬区典型流域的水文响应具有重要意义。论文在分析黄土台塬区长系列水文情势演变情况的基础上,联合分布式... 详细信息

黄土台塬大部分为干旱半干旱地区,人类活动强度较大,区域内水资源、生态环境和经济发展之间矛盾突出,因此,研究变化条件下黄土台塬区典型流域的水文响应具有重要意义。论文在分析黄土台塬区长系列水文情势演变情况的基础上,联合分布式水文模拟与水热平衡假说等水资源系统分析最新方法,探究人类活动和全球气候变化条件下,黄土台塬区典型流域（以漆水河流域为例）的水文响应及其内在机理;基于建立的漆水河流域SWAT模型,设置不同情景模式,解释气候变化及土地利用变化的水文效应;结合水热耦合平衡理论,对流域径流变化归因进行定量分析,量化了各因素对流域径流变化的具体贡献程度。论文研究取得的主要成果如下:（1）黄土台塬区水文情势演变利用线性拟合法、Mann-Kendall法、Sen’s斜率估计法、R/S分析法、洛伦兹曲线、反距离权重法、温度植被干旱指数法等分析黄土台塬区降水、气温、土壤水情势演变。结合三者变化特征可知,黄土台塬区降水与土壤水呈正相关,气温与土壤水呈负相关。整体来看,1969—2018年黄土台塬区降水、土壤水减少,气温增加,气候暖干化加剧。（2）变化条件下黄土台塬区典型流域径流的响应机制研究构建黄土台塬地区典型流域—漆水河流域SWAT分布式水文模型。设置S1、S2两种不同气候情景模式,S3、S4两种不同土地利用情景模式,分析气候及土地利用变化对漆水河流域径流的影响。结果表明:对于情景S1,气候因素发生突变后,情景S2的气候变化使地表径流量减少了16.52%;对于情景S3,流域治理后,情景S4使地表径流量减少了0.11%;径流变化与降水变化呈正相关。设置不同单一土地利用情景,发现不同土地利用情况下流域径流量大小排序为:情景1（其余用地全部为耕地）＞原2018土地利用情景＞情景3（其余用地全部为草地）＞情景2（其余用地全部为林地）。林地涵养水源能力最高,草地次之,治理黄土台塬地区流域水土流失应首先考虑在原有土地利用类型基础上扩大林地面积;其次,可考虑扩大草地面积,退耕还林与还草政策同步进行。（3）基于水热耦合平衡理论的流域径流变化归因分析利用线性拟合法、Pettitt检验法检验漆水河流域1962—2018年径流趋势及突变点,结果为减小趋势且在1985年发生突变;利用彭曼-蒙特斯公式计算漆水河流域潜在蒸散发量;基于水热耦合平衡理论对流域径流减少进行归因分析,结果表明:漆水河流域年降水量、年潜在蒸散发量、下垫面参数分别减少1%时,年径流量减少3.22%、增加2.22%、增加2.12%;气候变化、下垫面参数n变化对漆水河流域径流量减少的贡献率分别为46%、54%,人类活动（下垫面参数n变化）是导致漆水河流域径流减少的主要原因。

关键词：黄土台塬地区漆水河流域 SWAT 径流水热耦合平衡