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作为流域水资源的重要消耗项,蒸散发是生态环境需耗水研究中的关键问题之一,是流域水资源合理配置与管理以及实施科学农业灌溉的重要依据。洮儿河流域是东北地区西部半干旱半湿润地区景观的缩影,是典型的生态环境敏感带和脆弱区。论文选择洮儿河流域为研究区,计算流域蒸散发长时间序列及蒸散发的空间化图层,分析蒸散发的时空格局,从气候变化和人类活动两个角度探讨蒸散发的演变机制,根据基于蒸散发的流域水资源配置与管理模式量化了流域可节约水量。论文的主要成果与结论如下:
(1)以洮儿河流域及其周边的15个气象站点1961~2005年的气温、相对湿度、日照时数、风速等气象数据为基础,采用FAOPenman-Monteith方程计算并建立了流域近45年参考作物蒸散发(ET0)序列的数据集,采用气候统计方法与技术对ET0序列进行了诊断分析。流域ET0具有明显的年内、年际变化特征,近45年来略呈增加趋势,倾向率为0.42mm/a,上游地区对流域蒸散发的增加贡献更大。流域年ET0序列在1982年和1993年发生均值突变,在2000年发生趋势突变;年ET0序列存在准2a、4a、7a、11a和30a的显著周期变化。
(2)采用先插值后计算的方法获取ET0的空间化图层,充分体现了宏观地理因子和微观地形因子对蒸散发的影响。空间上,在流域西北部高海拔区ET0的值最低。流域10月~12月与1月~2月ET0的纬向分布特征比较明显,高值区出现在流域南部,由南向北递减;3月~9月ET0由东南向西北递减。
(3)参考作物蒸散发是一个综合气象要素,与气温、日照时数、相对湿度等要素的相关性较强,ET0序列的倾向率与主要气象要素倾向率,在空间分布上具有较好的对应关系。ET0不同尺度的周期与主要气象要素的周期具有较好的对应关系。敏感性分析发现,ET0与日照时数、风速、平均气温呈正向变化,与相对湿度呈反向变化,且ET0对相对湿度最为敏感。
(4)基于1970、1986年、1996年和2000年4期土地利用信息计算的作物蒸散发表明,1970年流域平均作物蒸散发最高,达到513mm,到1986年降至最低,仅362mm;从1986年剑2000年逐渐增加,基本恢复到1970年的水平。空间上,1970到2000年,作物蒸散发的高值区向下游迁移,这可能是上游林区面积缩减以及中、下游农田特别是水田大面积增加导致的。
(5)基于Modis影像的2005年流域实际蒸散发,从5月至9月呈单峰型变化,高值区分布在流域下游。流域平均蒸散发为418.8mm,合计水资源量为175.48亿m3,占同期降水总量的96.8%。在农田耗水节约15%的假设下,洮儿河流域的农业可实现节水总量达9.05亿m3,占流域多年平均水资源总量的23.1%。白城市可节约农业用水量4.29亿m3,占地下水开采量的34.9%,将有效遏制地下水超采现象。