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流域尺度作物需水量时空变化特征及综合应对

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:在此基础上,提取位于耕地处的像元,并采用4.5.2节中的方法对各像元典型作物生育期长度及需水量进行计算,最后按照如下公式计算出各子流域典型农作物平均需水量。上述滦河流域各子流域典型农作物平均需水量的计算过程如图4.32所示。图4.33滦河流域典型农作物月需水过程注:图中需水量为流域典型农作物平均需水量,该值与流域面积的乘积为流域总需水量,下同。图4.34不同时段滦河流域农作物月需水过程

流域尺度作物需水量时空变化特征及综合应对

图4.31为滦河典型农业植被和耕地(以2000年为例)分布情况,从图中可以看出,在滦河中下游地区,承德以南以冬小麦和夏玉米为主,承德以北以春小麦和春玉米为主;在滦河上游地区,则是主要以春小麦为主。本书的研究利用数字高程模型(DEM)辅助气象站点的逐日气温数据和参照腾发量数据,采用协同克里格插值方法(COK)将其转为1km×1km栅格文件(grid),该插值方法适用于相互关联的多元区域化变量,能用一个或多个次要变量对所需变量进行插值估算,目前已被广泛运用于实践之中(Hevesi et al.,1992a;Hevesi et al.,1992b;袁喆等,2014)。在此基础上,提取位于耕地处的像元,并采用4.5.2节中的方法对各像元典型作物生育期长度及需水量进行计算,最后按照如下公式计算出各子流域典型农作物平均需水量。

式中:WDa为某一子流域典型农作物平均需水量,mm;n为某一子流域内耕地处像元个数;S0为像元的大小,此处为1km×1km;S为某一子流域面积,km2;WDai为第i个像元典型农作物需水量,mm。

上述滦河流域各子流域典型农作物平均需水量的计算过程如图4.32所示。

图4.32 流域尺度典型农作物需水量计算过程(www.xing528.com)

按上述方法可获取各子流域平均需水量(单位:mm),在此基础上可统计得到各子流域及全流域典型农作物月需水过程,如图4.33和图4.34所示。从空间上看,全年滦河下游地区农作物需水量普遍高于其他地区,其原因包括两方面:其一,滦河下游地区农作物以冬小麦和夏玉米为主,冬小麦生育周期相对较长(10月至翌年6月),因此需水过程相对较长;其二,滦河下游地区耕地面积广,就本书的研究而言,子流域编号为85~88的区域,耕地面积占比达54.8%;从时间上看,需水高峰时段为5—7月份,该时段内全流域农作物需水为112.5mm(约为51.2亿m3),占全年的农作物需水量的67.6%,其中流域下游出口处(子流域编号为85~88的区域,区域面积1613.7km2)5—7月份需水量高达248.3mm,约为4亿m3;从不同年代来看,全流域农作物需水月过程并没有较为明显的改变,年尺度上的总量也维持在160mm左右(约为73亿m3),1981—1990年期间,农作物需水总量最低,其值为154.4mm(约为70.4亿m3),2000年以后,农作物需水量最高,其值为166.4mm(约为75.8亿m3),相对于最低时段而言增加了7.8%。

图4.33 滦河流域典型农作物月需水过程(1958—2012年多年平均)

注:图中需水量为流域典型农作物平均需水量(单位:mm),该值与流域面积的乘积为流域总需水量,下同。

图4.34 不同时段滦河流域农作物月需水过程

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