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CMIP6多模式在青藏高原的适应性评估及未来气候变化预估

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北京师范大学学报（自然科学版） 2022年第1期58卷 77-89页

作者：张佳怡伦玉蕊刘浏刘宇轩李鑫徐宗学中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 中国农业大学中国农业水问题研究中心北京100083 北京师范大学水科学研究院北京100875

随着CMIP6(coupled model intercomparison project phase 6)计划进行,新一代大气环流模式(general circulation model,GCM)输出结果陆续发布,及时探究在新模式新情景下青藏高原未来降水及气温的变化规律至关重要.在对CMIP6多模式进行... 详细信息

随着CMIP6(coupled model intercomparison project phase 6)计划进行,新一代大气环流模式(general circulation model,GCM)输出结果陆续发布,及时探究在新模式新情景下青藏高原未来降水及气温的变化规律至关重要.在对CMIP6多模式进行适应性评估的基础上,运用DM(direct method)统计降尺度方法,以1979-2014年为基准期,预估青藏高原未来近期(2031-2050年)、远期(2061-2080年)在共享社会经济路径与典型浓度路径组合情景(shared socioeconomic pathways and the representative concentration pathways,SSP)包括低强迫情景(SSP126)、中等强迫情景(SSP245)、中等至高强迫情景(SSP370)、高强迫情景(SSP585)下的降水、平均气温、最低气温、最高气温的时空演变规律.结果表明:相较于基准期,不同GCM对青藏高原未来降水的预估总体呈现增加趋势,近期降水较基准期变幅为-3%~16%,远期变幅为-1%~21%.未来平均气温、最低气温和最高气温均呈现一致的增温趋势,且增幅较为一致.相较于基准期,近期气温变化范围为0.9~2.3℃,远期气温变化范围为1.01~4.6℃.随着排放强度的增加,三者升温趋势愈加显著,即升温趋势由强至弱排序为SSP585、SSP370、SSP245、SSP126.此外,青藏高原气温变化在海拔高度上具有显著的依赖性,整体表现为青藏高原北部高海拔地区增温高于青藏高原东南部低海拔地区.研究结果可为揭示气候变化对高寒区水循环的影响机制提供科学依据.

关键词：气候变化统计降尺度不确定性降水气温青藏高原

基于2型模糊集的多目标农业-生态水土资源优化配置

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农业机械学报 2022年第12期53卷 353-365页

作者：郭萍潘琦岳琼王奕诚张洪航中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 中国农业大学中国农业水问题研究中心北京100083

针对西北干旱区灌区生态环境脆弱、水资源短缺、复杂不确定性等问题,以石羊河流域红崖山灌区为例,耦合2型模糊集、模糊可信度约束规划和多目标规划等理论方法,构建了基于2型模糊集的多目标农业-生态水土资源优化配置模型。模型以灌溉水... 详细信息

针对西北干旱区灌区生态环境脆弱、水资源短缺、复杂不确定性等问题,以石羊河流域红崖山灌区为例,耦合2型模糊集、模糊可信度约束规划和多目标规划等理论方法,构建了基于2型模糊集的多目标农业-生态水土资源优化配置模型。模型以灌溉水损失最小、生态植被灌溉水满意度最大、生态植被灌溉水费用最小和主要粮食作物经济效益最大为目标,对红崖山灌区10个决策单元的地表水、地下水和粮食作物种植面积进行优化配置。求解模型得到不同可信度水平和不确定性程度下的水土资源优化配置方案。结果表明:耦合2型模糊集的模型能够提供丰富的配置方案,水量对可信度水平的敏感性高于不确定性程度,作物种植结构对可信度水平不敏感。以不确定性程度参数为0.5、可信度水平为0.7时为例,生态植被均通过地表水灌溉,作物通过地表水、地下水联合灌溉,玉米的产量和经济效益均大于小麦。相比前人研究,本研究考虑生态植被灌溉需求,优化结果更加真实合理。本研究可为决策者提供较为符合灌区实际的配置方案,为西北干旱区灌区现代化建设提供科学指导。

关键词：多目标规划水土资源优化配置生态植被 2型模糊集红崖山灌区

不同地面灌溉方式对制种玉米产量与水分利用效率的影响

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灌溉排水学报 2014年第4期33卷 185-188页

作者：吴迪孟伟超薄晓东佟玲杜太生中国农业大学中国农业水问题研究中心北京100083

为优选西北旱区制种玉米适宜的地面灌溉技术模式，对常规沟灌（CFI）、隔沟交替灌（AFI）和小畦灌（BI）制种玉米的生长指标、产量及水分利用效率进行了研究。结果表明。制种玉米生长期内，其株高的变化基本不受灌水量和灌水方式的影响... 详细信息

为优选西北旱区制种玉米适宜的地面灌溉技术模式，对常规沟灌（CFI）、隔沟交替灌（AFI）和小畦灌（BI）制种玉米的生长指标、产量及水分利用效率进行了研究。结果表明。制种玉米生长期内，其株高的变化基本不受灌水量和灌水方式的影响；制种玉米干物质量变化速率最快的时期为灌浆-成熟期，且AFI可减少干物质累积量，从而减少植株生长过程中的冗余生长；AFI灌水量比CFI减小30．77％时，产量变化幅度为-1．38％～8．96％，其水分利用效率和灌溉水利用效率最大值分别为3．59kg／m＾3和5．76kg／m＾3，较CFI处理最高值提高6．96％和6．42％。CFI和AFl产量比B1分别提高9．68％～17．1％左右。隔沟交替灌溉是制种玉米田适宜的灌溉模式。

关键词：制种玉米灌溉模式隔沟交替灌溉产量水分利用效率

膜下滴灌土壤水盐与玉米产量对节水控盐灌溉模式响应的模拟

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农业工程学报 2022年第S01期38卷 47-58页

作者：张雪晨李越陈志君徐旭谭君位黄冠华中国农业大学中国-以色列国际农业研究培训中心北京100083 中国农业大学中国农业水问题研究中心北京100083 沈阳农业大学水利学院沈阳110866

土壤盐渍化是干旱灌区农业可持续发展亟待解决的关键问题,膜下滴灌加适宜的节水控盐灌溉制度可有效控制根区土壤盐分,并提升作物产量。该研究以河套灌区玉米膜下滴灌田间试验为基础,应用农业水文模型(Agro-Hydrological&Chemical and Cr... 详细信息

土壤盐渍化是干旱灌区农业可持续发展亟待解决的关键问题,膜下滴灌加适宜的节水控盐灌溉制度可有效控制根区土壤盐分,并提升作物产量。该研究以河套灌区玉米膜下滴灌田间试验为基础,应用农业水文模型(Agro-Hydrological&Chemical and Crop systems simulator,AHC)模拟分析了膜下滴灌农田土壤盐分胁迫和玉米产量对不同灌溉制度的响应,以期获得不同程度盐渍化土壤膜下滴灌玉米适宜的节水控盐灌溉制度。结果表明,土壤盐渍化、灌水下限及淋盐灌溉显著影响玉米灌溉制度和玉米耗水、产量与水分利用效率。轻度和中度盐渍化土壤玉米膜下滴灌适宜的节水-控盐-增产灌水下限分别为–25和–15 kPa,次灌水量为对应灌水下限无淋盐处理的灌水量与淋盐水量之和。轻度盐渍化土壤灌水下限为–25 kPa时,与不淋盐处理相比,淋盐处理盐分胁迫系数平均值可提高12.4%,产量可提高16.9%;中度盐渍化土壤灌水下限为–15 kPa时,与不淋盐处理相比,淋盐处理盐分胁迫系数平均值可提高31.1%,产量可提高25.2%。研究结果为河套灌区及类似干旱灌区玉米农田土壤水盐调控与灌溉管理提供科学依据。

关键词：盐土壤淋洗膜下滴灌作物生长数学模拟

覆膜沟灌下土壤水氢氧同位素分布特征及其水分运动规律研究

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中国农村水利水电 2016年第9期 73-76页

作者：吴友杰杜太生中国农业大学中国农业水问题研究中心北京100083

为深入探究沟灌覆膜条件下土壤水分运动规律及其转化机理,利用了稳定氢氧同位素技术分析了土壤水和膜下凝结水的同位素分布特征。表明,膜下凝结水富集^(18)O,富集程度明显高于由表层土壤蒸发而富集的重同位素;膜下表层土壤蒸发后凝结于... 详细信息

为深入探究沟灌覆膜条件下土壤水分运动规律及其转化机理,利用了稳定氢氧同位素技术分析了土壤水和膜下凝结水的同位素分布特征。表明,膜下凝结水富集^(18)O,富集程度明显高于由表层土壤蒸发而富集的重同位素;膜下表层土壤蒸发后凝结于膜下形成水珠的过程经历了重同位素贫化后再富集,之后凝结水发生二次蒸发,重同位素再次富集;覆膜沟灌下土壤水氧同位素随土壤深度呈梯度分布,垄上富集^(18)O比沟中显著;沟中蒸发前缘发生在0~10cm土层,土壤水直接以水汽分子形式扩散到大气中;垄上蒸发前缘主要发生在10~20cm土层,蒸发水汽分子通过土壤孔隙向上扩散,部分水汽分子被0~10cm的土壤水吸附并与其水分子发生交换进而扩散到土壤表面。

关键词：覆膜沟灌氢氧同位素土壤水分运动

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区域农业水资源供需平衡分析

灌溉排水学报 2014年第4期33卷 320-324页

作者：刘鑫王素芬康健孙昊阳中国农业大学中国农业水问题研究中心北京100083

为了高效利用区域农业水资源,根据农业供需水影响因子,建立了区域农业水资源供需预测的BP神经网络模型,并利用所建立的BP模型预测海河流域近期(2020年)和中期(2030年)农业供需水量。结果表明,建立的预测模型误差在允许范围内,可用于区... 详细信息

为了高效利用区域农业水资源,根据农业供需水影响因子,建立了区域农业水资源供需预测的BP神经网络模型,并利用所建立的BP模型预测海河流域近期(2020年)和中期(2030年)农业供需水量。结果表明,建立的预测模型误差在允许范围内,可用于区域农业供需水的预测。海河流域近中期农业缺水率呈递减趋势,2020年和2030年缺水率分别为20.2%和19.6%。

关键词：农业水资源供需平衡预测 BP模型

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隔畦交替灌溉灌水技术要素优化组合研究

灌溉排水学报 2014年第4期33卷 118-122页

作者：薄晓东薛景元吴迪杜太生中国农业大学中国农业水问题研究中心北京100083

为了优选隔畦交替灌溉灌水技术要素组合，利用室内土箱模拟研究了不同灌水量对水平侧渗和垂直入渗的影响。结果表明，砂壤土条件下，随灌水定额的增大，最大侧渗距离和垂直入渗深度均不断增大，而宽深比变化较小；随时间的延长，湿润锋... 详细信息

为了优选隔畦交替灌溉灌水技术要素组合，利用室内土箱模拟研究了不同灌水量对水平侧渗和垂直入渗的影响。结果表明，砂壤土条件下，随灌水定额的增大，最大侧渗距离和垂直入渗深度均不断增大，而宽深比变化较小；随时间的延长，湿润锋形状逐渐发生变形，宽深比逐渐减小。当灌水定额为60～75mm时，适宜畦田宽度可设为1．5m。对于井灌区砂壤土，以灌水效率AE≥85％和灌水均匀度DU≥85％为控制目标，1‰田面坡度条件下，以畦长35m、单宽流量13．9L／（m·s）左右为宜。

关键词：隔畦交替灌溉侧渗湿润锋 SRFR模型灌水技术要素

交替沟灌条件下土壤水稳定氢氧同位素分布特征

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灌溉排水学报 2014年第4期33卷 251-255页

作者：吴友杰魏镇华杜太生中国农业大学中国农业水问题研究中心北京100083

为深入探讨根系分区交替灌溉的节水机理，分析了交替沟灌务件下土壤水稳定氢氧同住素分布特征及不同层次土壤水对玉米根系吸水的贡献率，明确了玉米根系吸水来源。结果表明，土壤水稳定氢氧同位素在沟、垄表层富集，沟中是垄上的28．78... 详细信息

为深入探讨根系分区交替灌溉的节水机理，分析了交替沟灌务件下土壤水稳定氢氧同住素分布特征及不同层次土壤水对玉米根系吸水的贡献率，明确了玉米根系吸水来源。结果表明，土壤水稳定氢氧同位素在沟、垄表层富集，沟中是垄上的28．78％。灌溉和降雨后，沟中表层土壤水稳定氢氧同位素分布发生突变，垄上变化较小。交替沟灌下灌水沟、非灌水沟和垄的不同深度土壤水对玉米根系吸水的贡献存在显著差异；玉米拔节期根系吸水主要来源于垄下10-20cm土层，贡献率为88％-97％；抽穗期来源于垄下20-40cm土层，贡献率为58％-92％，灌溉后主要供水层是灌水沟下O-10cm和垄下20-40cm土层。交替沟灌下采用小定额灌溉和不同生育期采用适宜的计划湿润层设计灌溉制度是提高作物水分利用效率的关键。

关键词：交替沟灌稳定氢氧同位素土壤水分玉米根系吸水

干旱内陆区自然-人工条件下地下水位动态的ANN模型

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水利学报 2007年第7期38卷 873-878,885页

作者：冯绍元霍再林康绍忠陈绍军中国农业大学中国农业水问题研究中心北京100083

根据我国干旱内陆区自然-人工条件下地下水系统的特点,建立了甘肃省石羊河流域下游地下水位动态的人工神经网络模型,采用附加动量法和学习速率自适应调整策略对反向传播算法(BP)进行改造,以提高计算速度。该模型以前期地下水位、降雨量... 详细信息

根据我国干旱内陆区自然-人工条件下地下水系统的特点,建立了甘肃省石羊河流域下游地下水位动态的人工神经网络模型,采用附加动量法和学习速率自适应调整策略对反向传播算法(BP)进行改造,以提高计算速度。该模型以前期地下水位、降雨量、蒸发量、地表来水量、灌溉面积、灌水定额、人口数量作为输入变量,采用缺省因子检验法分析了上述各个因子对地下水位影响的敏感性,模拟了不同灌溉发展面积及地表来水条件下地下水位动态。结果表明:研究区人类活动及地表来水是影响地下水位动态的主要因子,灌溉面积的扩大及地表来水的减少会使地下水位持续下降。模型具有较高的精度,可以较好地定量描述地下水位动态与上述各因子之间的响应关系;研究结果可应用于该地区地下水系统的管理。

关键词：人工神经网络石羊河流域自然-人工条件地下水动态模拟