西藏高海拔地区ET0计算公式试验率定与青稞作物系数推求

来源 :中国水利水电科学研究院 | 被引量 : 3次 | 上传用户:liqing804240
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ET0(参考作物腾发量)是全球范围内普遍认可的计算作物田间耗水量及评价区域水资源用水效率的基础参数,同时其也是支撑国际上水资源分配、国内水法制定的理论依据,在有效计算ET0的前提下通过作物系数(K。)进行需水量计算是水利工程规划、设计、水资源管理评估及前瞻性科研中最普遍、最基础的工作。西藏平均海拔4000m以上,素有“世界屋脊”之称,气压低(不足海平面的2/3)、辐射强(年太阳辐射6000-8000MJ/m2)、日照时间长(多在3000h以上)、空气温湿度变化大,独特的气象与地理条件导致西藏地区ET0与Kc推求具有特殊性。PM方程(FA056 Penman-Monteith方程)被联合国粮农组织(FAO)推荐作为缺少实测数据区域的ET0计算的规范方法,但西藏受复杂气象、地理等条件影响,这种建立在一定假设条件基础上的半理论-半经验公式在高海拔地区的适用性需要进一步验证。我国西藏乃至世界范围内高海拔地区(特别是海拔4000m以上地区)基于实测资料的ET0计算方法及参数的率定研究长期滞后。为此,本研究基于Lysimeter实测ET0(修剪苜蓿)、ETc(青稞),验证FAO推荐的PM方程在西藏地区的适用性并确定青稞各生育阶段的适宜作物系数,研究成果充实了高海拔地区ET0实测研究的薄弱领域,对今后高海拔地区制定合理灌溉制度与用水计划具有重大指导意义和应用价值。主要结论如下:1、能量转化公式Angstrom方程中as、bs回归常数以及冠层反射系数(α)是PM公式计算ET0过程中估算能量转化的重要参数。本研究针对a动态变化属性,分别确定了月际间及一天内的反射率修正值(0.16-0.19)。同时本研究发现西藏as取值(旱季0.12,雨季0.03)较FAO推荐值0.25偏低,其物理意义表示当高海拔地区日照时数为零时,大气顶层太阳辐射到达地面的部分很小,低于同纬度低海拔地区的平均值;bs取值(旱季0.66,雨季0.72)较FAO推荐值0.5偏高,其物理意义表示同等日照时间条件下高海拔地区地球大气层顶端太阳辐射到达地表的量高于国内同纬度低海拔地区平均值。2、基于修剪苜蓿实测称重数据(ET0实测称重)分别对日尺度及小时尺度ET0进行对比分析后发现:基于日照时数计算得到的ET0日照时数(利用PM方程及日照时数计算)及ET0日照时数修正(利用修正后的PM方程及日照时数计算)曲线更为平滑,不会随气象要素变化出现剧烈波动;基于实测辐射数据计算得到的ET0辐射变化趋势与ET0实测称重最为接近。同时为更精确在西藏地区计算ET0,当采用实测辐射数据计算得到ET0辐射时应乘以0.82的缩小系数;当采用日照时数计算得到ET0日照时数与ET0日照时数修正时应分别乘以1.49与1.37的放大系数。3、本研究基于西藏地区15个典型站点20年逐日气象资料,通过引入海拔因子与修正温度常数对Hargreaves(HS)模型进行改进,得到一种少参数、较准确的高海拔地区ET0 简易计算方法:ET0 HSE=1.49 × 10-5(aH2+bH+c)(Tmean+36.6)(Tmax-Tmin)0.5Ra,提升了ETo简化计算的实用性与精度,其中在西藏海拔2000m以上的大部分地区经验系数a为-8 × 10-6;b为0.07;c为5;1.49为放大系数。4、在全球气候变暖的大背景下,西藏全区气温呈现显著上升趋势,;降水量呈现较为显著的下降趋势;拉萨等6个地区ET0呈现上升趋势,仅有日喀则地区ET0表现为不显著的下降趋势。西藏高海拔地区年累计ET0除自西向东整体呈现递减的趋势外,存在三个较为突出的高值区域,分别是:西藏东部,以左贡和八宿为中心;西藏中南部,以日喀则泽当为中心;西藏南部,雅鲁藏布江中游以拉孜县为中心。5、基于西藏高海拔地区Lysimeter实测青稞称重试验,分别给出基于辐射数据及日照时数数据计算ET0时对应青稞不同生长期作物系数:(1)采用修订后PM方程计算ET0:①基于辐射数据计算ET0时:Kc ini=0.63,Kc mid=1.15,Kc end=0.83。②基于日照时数数据计算ET0时:Kc ini=0.56,Kemid=0.97,Kc end=0.62。(2)采用修订前PM方程计算ET0:①基于辐射数据计算ET0时:Kc ini=0.51,Kc mid=0.95,Kc end=0.69。②基于日照时数数据计算ET0时:Kc ini=0.83,Kc mid=1.44,Kc end=0.93。
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