论文部分内容阅读
蒸散发研究是农业节水和生态用水研究的着眼点，是水循环的主要消耗项和水资源管理的重要控制因素；基于蒸散发ET的水资源管理是对水资源需求侧更深层次的调控，是资源型缺水地区水资源管理的必然趋势。本研究在分析“天然-人工”二元水循环特征的基础上，建立了二元水循环模式下区域尺度分项蒸散发指标体系，提出了区域尺度分项蒸散发的计算理论与效率评价理论，探讨了基于蒸散发的水资源管理理念和节水调控理论；在二元水循环模式下区域蒸散发计算、分析及应用的整套理论指导下，结合改进的SWAT模型，以高强人类活动干扰下重度资源型缺水的天津市为实例，计算得到了区域蒸散发的分项，实现了复杂下垫面区域蒸散发的分项解析与效率评价，研究了区域蒸散发的时空分布，分析了蒸散发对气象要素的响应，探讨了基于蒸散发的农业节水调控，揭示了农业节水活动对区域蒸散发量及其效率的影响。主要研究结果如下：
1)考虑人类活动对水循环各环节的影响，基于区域二元水循环特征，面向基于ET的水资源定量化管理的需求，建立了二元水循环模式下区域尺度蒸散发分项指标体系，提出了区域尺度分项蒸散发计算理论与效率评价理论，探讨了基于蒸散发的水资源管理理念与农业节水调控理论。
2)根据二元水循环模式下区域蒸散发分项指标的要求，充分考虑高强人类活动的影响，从农业灌溉取水、工业与生活取水、垂直分项蒸散发计算、人工耗水模型耦合和气象参数空间离散等方面对SWAT模型进行了改进，建立了二元水循环模式下区域尺度分项蒸散发计算模型，得到较为准确的分项蒸散发数据，实现了复杂下垫面条件下区域蒸散发的分项解析，为蒸散发对气象因素的响应分析及基于蒸散发的节水调控效果评价与农业需水管理建立了良好的平台。
3)研究了潜在蒸散发和气象要素的时空变化，通过因子分析建立了潜在蒸散发对气象因子的响应模型，借助情景分析法研究了未来可能的气候变化对蒸散发的影响。结果表明，气温和太阳辐射是第一主因子，湿度和风速是第二主因子，偏最小二乘回归法建立的潜在蒸散发对气象因子的响应模型具有较高的精度，未来可能出现的气温升高和太阳辐射减弱都将导致蒸散发效率降低，寻找适合的土壤水分控制指标是应对未来气候变化可能引发的蒸散发效率降低的有效途径。
4)基于下垫面条件和蒸发机理不同，从水平方向和垂直方向实现了对区域蒸散发分项构成的解析。分析了同一土地利用类型同一作物ET空间差异、不同土地利用类型不同作物ET变化规律，以及由此导致的行政区县ET空间变化规律，评价了区域蒸散发的效率。结果表明，农田蒸散发量占区域总蒸散发量的66％，其中农田棵间蒸发占农田蒸散发的51％，农业ET是区域ET调控的重点，而农业ET减小的最大潜力在于棵间蒸发；同一种作物ET及其效率的空间差异除受气象条件影响外，更主要的是与灌溉制度与耕作方式的差异有关。
5)探讨了基于ET的水资源管理与传统水资源管理理念的不同，揭示了基于ET的水资源管理的内涵，探讨了分项蒸散发的可控性、农田蒸散发的调控机理与调控途径，量化了高效节水灌溉制度、高效节水耕作方式、种植结构调整三种农业节水措施对区域蒸散发量及其效率的影响，三种措施降低区域蒸散发、提高区域蒸散发效率的效果显著，具有推广价值。