??? 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；太陽輻射充足，多年平均日照時(shí)數(shù)約2100 h，多年平均無霜期為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)。