??? 文獻(xiàn)信息
??? 文獻(xiàn)摘要
為深入探索氣候變化背景下更為精確的潛在蒸散發(fā)計(jì)算方法,在淮北平原五道溝實(shí)驗(yàn)站開展了3組小型蒸滲儀試驗(yàn),,通過(guò)結(jié)合平流運(yùn)動(dòng)動(dòng)力項(xiàng)并引入地表凈輻射修正參數(shù),,基于能量平衡原理提出一種新的潛在蒸散發(fā)模型。結(jié)果表明:①3組蒸滲儀實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中,,2組不同加水方式下的草地覆被蒸散發(fā)相關(guān)性較好(R=0.95),;②新的潛在蒸散發(fā)模型在有草地覆被的2組試驗(yàn)中模擬結(jié)果的納什效率系數(shù)(0.85)和均方根誤差(0.83)均優(yōu)于現(xiàn)有Penman系列等經(jīng)驗(yàn)方法;③模型更適用于有草地覆被條件下的蒸散發(fā)估算,,在淮北平原地區(qū)具有較強(qiáng)的適用性與優(yōu)勢(shì),。該模型能夠提高區(qū)域潛在蒸散發(fā)模擬精度,為流域水循環(huán)過(guò)程模擬及水資源利用提供科學(xué)參考,。
??? 實(shí)驗(yàn)概述
五道溝水文水資源實(shí)驗(yàn)站位于安徽省蚌埠市新馬橋鎮(zhèn)原種場(chǎng)內(nèi),,是一所平原區(qū)大型綜合實(shí)驗(yàn)站,。站點(diǎn)所在地區(qū)位于淮河流域南北氣候分界線附近,屬北亞熱帶和暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,,四季分明,;氣溫年際變化小,多年平均氣溫為14.6 ℃,,1月平均氣溫低,,7月最高;太陽(yáng)輻射充足,,多年平均日照時(shí)數(shù)約2100 h,,多年平均無(wú)霜期為212d,多年平均蒸發(fā)量為1181.3mm,;因常處在冷暖氣團(tuán)交鋒過(guò)渡帶,,降水量年際差別大,多年平均降水量為899.0mm,,最大年降水量可達(dá)1212.2mm,,但年內(nèi)分布相對(duì)集中,汛期通常為6—9月,,其降水量可占全年2/3,。
五道溝大型稱重式蒸滲儀是由北京澳作設(shè)計(jì)、安裝的SoilScope控制型蒸滲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
??? 實(shí)驗(yàn)設(shè)施
為了研究土壤含水量和氣象要素對(duì)土壤蒸發(fā)及草地蒸散發(fā)能力的影響,,本文采用五道溝實(shí)驗(yàn)站氣象場(chǎng)內(nèi)的小型稱重式蒸滲儀群進(jìn)行蒸散發(fā)能力試驗(yàn),,氣象場(chǎng)同期觀測(cè)要素還包括氣溫、相對(duì)濕度,、E601水面蒸發(fā),、風(fēng)速、地溫,、水溫等,。圓柱筒形小型蒸滲儀內(nèi)徑20cm,深50cm,,底部密封,,以取自大田的原狀土填充。
試驗(yàn)方案如表1所示,,蒸滲儀布設(shè)如圖2所示,。蒸滲儀按照1—6號(hào)依次編號(hào),分成3組進(jìn)行平行試驗(yàn),,取每組2個(gè)蒸滲儀的觀測(cè)平均值為該組條件下的蒸散發(fā)能力,。根據(jù)是否有覆被,蒸滲儀分為裸土和覆被草皮(狗牙根,低矮植被)兩類,,分別用于觀測(cè)裸土表面(3號(hào),、6號(hào))和草地覆被條件下的蒸散發(fā)能力。覆被草皮的蒸滲儀有固定質(zhì)量和固定水位2種加水方式,,其中,,1號(hào)和4號(hào)蒸滲儀每次加水至固定質(zhì)量,此時(shí)土壤含水量約為50%,,五道溝實(shí)驗(yàn)站的田間持水量為28%~30%,滿足本次試驗(yàn)所需要的按蒸散發(fā)能力蒸發(fā)的飽和狀態(tài),。2號(hào)和5號(hào)蒸滲儀每次加水至固定水位,,水面高于土壤表面5mm。
試驗(yàn)過(guò)程中,,每天8:00向蒸滲儀加水至飽和,,以保證充分供水狀態(tài)。蒸滲儀觀測(cè)時(shí)間為每天8:00和20:00,,觀測(cè)電子稱的精度為1.0g,,約等于小型蒸滲儀中0.05371mm的蒸散發(fā)。蒸滲儀上覆滑動(dòng)頂棚,,用于雨天時(shí)遮擋,,減少降水對(duì)蒸散發(fā)測(cè)量的影響以保證觀測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性,但出現(xiàn)暴雨天氣時(shí),,強(qiáng)降水會(huì)引起土柱淹沒,,測(cè)量結(jié)果受降雨影響出現(xiàn)異常值,因此,,實(shí)際計(jì)算時(shí)需要剔除受降雨影響的異常測(cè)量值,。本次試驗(yàn)觀測(cè)時(shí)間為2014年8月1日至2015年8月31日,標(biāo)準(zhǔn)氣象場(chǎng)的氣象要素觀測(cè)與蒸滲儀觀測(cè)同步進(jìn)行,。
??? 結(jié)果與分析
本文從能量平衡原理入手,,結(jié)合波文比的概念,引入地表凈輻射的修正參數(shù),,建立了一種新的潛在蒸散發(fā)計(jì)算模型(LY-ET模型),,基于小型蒸滲儀觀測(cè)試驗(yàn)的土壤蒸發(fā)和草地覆被蒸散發(fā)能力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了率定與驗(yàn)證,并進(jìn)一步對(duì)比分析了該模型與6種現(xiàn)有常見計(jì)算公式的模擬精度,,以評(píng)價(jià)模型的適用性,,
主要結(jié)論如下:
(1)2組草地覆被的蒸散發(fā)試驗(yàn)中,不同加水方式的觀測(cè)結(jié)果變化趨勢(shì)基本一致,,具有較高的相關(guān)系數(shù),,但都與裸土蒸發(fā)組相關(guān)性較略差一些;E601水面蒸發(fā)與裸土蒸發(fā)組實(shí)測(cè)結(jié)果的相關(guān)性最高,與有草地覆被組相關(guān)性較差,;3組蒸散發(fā)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)均在夏秋季線性關(guān)系最好,,冬春季較差。
(2)率定期有草地覆被的固定質(zhì)量組(E14)和固定水位組(E25)模擬值與實(shí)測(cè)值相關(guān)關(guān)系非常好,,而裸土表面的E36組實(shí)測(cè)值與模擬值相關(guān)性較低,。不同加水方式的差異主要體現(xiàn)在驗(yàn)證期, E25組擬合效果優(yōu)于E14組,,說(shuō)明采用固定水位方式測(cè)量可以減少草皮生長(zhǎng)導(dǎo)致的潛在蒸散發(fā)觀測(cè)誤差,。
(3)與6種現(xiàn)有常見計(jì)算公式相比,LY-ET模型的精度指標(biāo)在有草地覆被的E14(ENS=0.75,,ERMS=1.16)和E25 組(ENS=0.86,,ERMS=0.87)中均為最佳,整體表現(xiàn)優(yōu),;對(duì)于裸土表面的E36 組(ENS=0.47,,ERMS=1.24)模擬效果劣于其他計(jì)算方法,表明LY-ET 模型更適用于有草地覆被條件下的蒸散發(fā)估算,,在淮北地區(qū)具有一定的適用性與優(yōu)勢(shì),。
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