發(fā)布時(shí)間：2020-11-14 03:20

　　 受全球氣候變化的影響,極端天氣事件頻發(fā),水資源安全遭遇巨大挑戰(zhàn),尤其是農(nóng)業(yè)灌溉方面,因此有必要研究氣候變化條件下的作物灌溉需水量,這對(duì)于保障糧食安全、制定區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源規(guī)劃具有重要意義。本文以黃河流域的主要糧食作物為研究對(duì)象,構(gòu)建基于雙作物系數(shù)法的水量平衡灌溉模型,計(jì)算黃河流域歷史時(shí)期的作物灌溉需水量,并分析作物灌溉需水量的敏感性。基于Delta降尺度方法,對(duì)未來氣候情景下黃河流域的氣象因子進(jìn)行預(yù)估,研究氣候變化條件下的黃河流域作物灌溉需水量。論文的主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)構(gòu)建基于雙作物系數(shù)法的水量平衡灌溉模型,對(duì)黃河流域不同作物種植區(qū)域內(nèi)主要站點(diǎn)的作物灌溉需水量進(jìn)行模擬,并采用相對(duì)誤差法驗(yàn)證模型的模擬結(jié)果。黃河流域不同作物灌溉需水量的模擬值與研究值有所差異。利用試錯(cuò)法將站點(diǎn)的|Re|控制在10%以內(nèi),使該模型在黃河流域具有一定的適用性。(2)基于率定的灌溉模型,計(jì)算黃河流域歷史時(shí)期不同作物的灌溉需水量。結(jié)果表明,冬小麥的灌溉需水量為顯著下降趨勢,空間上從北部向南部減小;春小麥的灌溉需水量呈下降趨勢,空間上從東北向西南方向減少;春玉米的灌溉需水量則為不明顯的下降趨勢,空間上從東南向西北方向減少;夏玉米的灌溉需水量為不明顯的減少趨勢,其年均需水量值較小,空間上從西部向東部減少。(3)采用敏感性系數(shù)法以及構(gòu)建多種氣象因子組合方案,探究作物灌溉需水量對(duì)氣象因子的敏感性程度。不同灌溉典型年的作物灌溉需水量與降水量成反比、與潛在蒸發(fā)量成正比,且作物灌溉需水量對(duì)潛在蒸發(fā)量的敏感性更高。當(dāng)降水量和潛在蒸發(fā)量單一變化或共同變化時(shí),不同灌溉典型年下不同作物灌溉需水量的敏感性有所差異,且夏玉米的灌溉需水量對(duì)降水量和潛在蒸發(fā)量的變化更為敏感。就太陽輻射、平均風(fēng)速和實(shí)際水汽壓來說,灌溉需水量對(duì)其的敏感性大小為,實(shí)際水汽壓平均風(fēng)速太陽輻射,夏玉米的灌溉需水量對(duì)實(shí)際水氣壓和平均風(fēng)速更敏感,春玉米的灌溉需水量則對(duì)太陽輻射更敏感。(4)基于Delta降尺度方法并結(jié)合未來氣候條件下的全球氣候模式情景,對(duì)黃河流域未來時(shí)期的降水量、最高氣溫和最低氣溫進(jìn)行預(yù)估。結(jié)果表明:黃河流域未來時(shí)期的降水量呈現(xiàn)緩慢減小趨勢,突變時(shí)間為2018年和2030年,最低氣溫為不顯著增加趨勢,突變時(shí)間為2046年,最高氣溫為減小趨勢,突變時(shí)間為2053年,且降水量和氣溫存在20～30a的周期性變化規(guī)律。在空間范圍內(nèi),降水量和氣溫均具有較強(qiáng)的空間自相關(guān)性。與基準(zhǔn)期(1966-2010)相比,未來時(shí)期的降水量和氣溫有所增加。(5)以未來氣候情景的預(yù)估因子作為灌溉模型的輸入數(shù)據(jù),計(jì)算黃河流域未來時(shí)期的作物灌溉需水量,探究氣候變化條件下作物灌溉需水量的變化情況。相較于歷史時(shí)期來說,冬小麥、春小麥、夏玉米和春玉米種植區(qū)域內(nèi)各站點(diǎn)的灌溉需水量的變化幅度分別介于-25%～27%、-27%～30%、-30%～25%和-51%～34%之間。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S274
【部分圖文】：

青海省的有效灌溉面積為 13.8 萬 hm2、甘肅為 43.8 萬 hm2、寧夏為 412、內(nèi)蒙古為 91.4 萬 hm2、陜西為 89.9 萬 hm2、山西為 67.5 萬 hm2、河南為 612、山東為 28.2 萬 hm2，其中灌溉面積較大的是內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南等省（區(qū)數(shù)據(jù)資料收集 氣象資料本文選取黃河流域 82 個(gè)氣象站點(diǎn) 1966-2010 年的逐日降水量、日最高氣溫、日最、日平均風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)、日相對(duì)濕度為計(jì)算資料，其中部分氣象站點(diǎn)的日值數(shù)缺測現(xiàn)象，采用趨勢預(yù)測法對(duì)其進(jìn)行插補(bǔ)。數(shù)據(jù)主要來源于中國氣象數(shù)據(jù)共享網(wǎng)象站點(diǎn)分布狀況如圖 2-1 所示。采用算術(shù)平均值法和加權(quán)平均值（泰森多邊形）同作物種植區(qū)域的氣象資料。本文選擇全球氣候模式提供的第五次國際耦合模式比較計(jì)劃(CMIP5)中北京氣候候系統(tǒng)模式數(shù)據(jù)(BCC-CSM1.1)，通過降尺度處理，預(yù)估 RCP8.5 情景下黃河流~2055 年的降水和氣溫?cái)?shù)據(jù)。

圖 3-2 土壤根系活動(dòng)層水分遷移示意圖igure 3-2 Schematic diagram of water migration in the active layer of soil ro水量計(jì)算獲得根系層日水量平衡方程，計(jì)算公式如下所示： r , i 1 r , i i i c ,i iiD D P RO I CR ET DP 第i天末土壤根系活動(dòng)層的耗水量(mm)；Dr，i-1為前一天末土壤；Pi為第i天的降水量(mm)；ROi為第i天的地表徑流量(mm)；IiCRi為第i天地下水毛管上升水量(mm)；ETc，i為第i天的作物需水系深層滲漏損失水量(mm)，假設(shè)初始灌溉水量為0。水量平衡方程之前，應(yīng)估算出初始消耗水量Dr，i-1。確定初始消下所示：, 1 11000( ) r i FC i rD Z有效根系活動(dòng)層的平均含水率。當(dāng)遇到強(qiáng)降雨或灌溉事件時(shí)，率已接近田間持水率，即Dr，i-1≈0。流采用美國土壤保持局的徑流曲線法（USDA-SCS），計(jì)算公式

滲漏損失量DPi可由以下公式計(jì)算： , , 1max{ ,0}i i c i r iiDP P RO I ET D (3若根系活動(dòng)層的消耗水量大于 RAW，則對(duì)作物進(jìn)行灌水，且灌水量為根系活動(dòng)水量，否則灌水量為零。2 主要作物的空間分布格局黃河流域幅員遼闊，地形差異顯著，作物種類不盡相同。搜集相關(guān)書籍、文獻(xiàn)資料，繪制流域內(nèi)主要作物的空間分布格局圖，如圖 3-3 所示。小麥?zhǔn)屈S河流域的糧食作物，分布范圍最為廣泛。依據(jù)播種季節(jié)，小麥可分為冬小麥和春小麥。游源區(qū)、寧蒙河套平原主要種植春小麥，播種面積占總面積的 50%~70%[88]，具在流域西北部的內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅和青海等內(nèi)陸地區(qū)。中游汾渭盆地、關(guān)中平下游的沿黃平原、伊洛沁河、大汶河等地主要種植冬小麥，播種面積占總面積%~70%[86]，具體分布在山東、河南、山西和陜西四個(gè)省份。玉米是黃河流域僅次的糧食作物，生育期較短，且較為高產(chǎn)，在流域內(nèi)廣泛種植，玉米一般也分為春。夏玉米的分布區(qū)域和冬小麥略相似，面積稍小于冬小麥范圍。春玉米主要集中的中游丘陵區(qū)，包括內(nèi)蒙古、寧夏、陜西、甘肅和山西等省區(qū)。
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周易堯;;浙江省水稻灌溉需水量研究——1980～1984[J];浙江水利科技;1987年02期

2 Bocharin·A·V;常野;;缺水條件下灌溉配水計(jì)劃的修正[J];農(nóng)田水利與小水電;1988年12期

3 王曉靈;;新型的灌溉傳感器[J];水利天地;1988年05期

4 黃仲冬;齊學(xué)斌;樊向陽;喬冬梅;李中陽;梁志杰;;降雨和蒸散對(duì)夏玉米灌溉需水量模型估算的影響[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2015年05期

5 劉玉春;姜紅安;李存東;黃鶴;潘增輝;柴春嶺;;河北省棉花灌溉需水量與灌溉需求指數(shù)分析[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2013年19期

6 馬黎華;康紹忠;粟曉玲;佟玲;;農(nóng)作區(qū)凈灌溉需水量模擬及不確定性分析[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2012年08期

7 孟曉亮;常景坤;;湖北省農(nóng)田灌溉需水量研究[J];人民長江;2011年18期

8 姜偉;簡評(píng)《耗水量與灌溉需水量》[J];世界農(nóng)業(yè);1985年07期

9 馬志紅;許蓬蓬;朱自璽;李樹巖;師麗魁;;河南省冬小麥灌溉需水量及年型特征[J];氣象與環(huán)境科學(xué);2009年04期

10 馬文津;劉詩夢;衛(wèi)琦;廖林仙;徐俊增;;氣候變化下黑龍江省水稻灌溉需水量變化特征[J];水資源與水工程學(xué)報(bào);2018年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 佟玲;西北干旱內(nèi)陸區(qū)石羊河流域農(nóng)業(yè)耗水對(duì)變化環(huán)境響應(yīng)的研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2007年

2 閆旖君;人民勝利渠灌區(qū)多水源循環(huán)轉(zhuǎn)化與優(yōu)化配置研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張瑞涵;氣候變化條件下黃河流域的作物灌溉需水量[D];西安理工大學(xué);2019年

2 薛才;甘肅景電灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉需水量對(duì)變化環(huán)境的響應(yīng)[D];西安理工大學(xué);2019年

3 常迪;基于遙感面向?qū)ο蠓诸惖膮^(qū)域農(nóng)作物凈灌溉需水量時(shí)空變化研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2018年

4 趙凱娜;基于作物灌溉需水量的河南省農(nóng)戶灌溉適應(yīng)決策研究[D];河南大學(xué);2018年

5 蔣亞茹;河南省冬小麥灌溉需水量對(duì)氣候變化的響應(yīng)研究[D];華北水利水電大學(xué);2018年

6 李新紅;全國農(nóng)業(yè)灌溉需水量及區(qū)域特性研究[D];清華大學(xué);2005年

7 王朋;氣候變化對(duì)黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)需水影響研究[D];華北水利水電大學(xué);2014年

8 胡瑋;兩種土壤類型條件下冬小麥干旱適應(yīng)能力研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2014年

9 張清越;吉林省玉米灌溉需水的時(shí)空變化研究[D];東北師范大學(xué);2014年

10 李天星;陜西蘋果補(bǔ)灌效應(yīng)及灌溉需水量空間分布規(guī)律研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2883010