黑河中游綠洲農(nóng)田水熱平衡分析
發(fā)布時間:2021-01-22 21:00
本研究以黑河中游典型綠洲春小麥農(nóng)田為研究對象,將渦度相關(guān)觀測系統(tǒng)與經(jīng)典土壤物理學(xué)研究方法相結(jié)合,對黑河中游綠洲可灌溉農(nóng)田的水熱平衡特征進(jìn)行了分析和研究。分析認(rèn)為凈輻射通量(Net radiation,Rn)除了受到太陽輻射因素的影響,與下墊面的植被覆蓋條件密切相關(guān),隨著植被蓋度的增加而增大。地表短波反射則隨植被蓋度的增加而減小。由于受到冬灌后地表結(jié)冰影響,研究區(qū)農(nóng)田短波反射率最大值通常出現(xiàn)于冬灌之后。生育期春小麥農(nóng)田感熱通量(Sensible heat flux,H)由于受到太陽輻射和地表植被條件的雙重影響,保持一個相對穩(wěn)定的狀態(tài),在凈輻射通量中的占比通常低于20%。潛熱通量(Latent heat flux.LE)在生育期的變化特征與感熱通量相反,呈現(xiàn)由小變大再減小的趨勢,且消耗了大部分凈輻射能量,最大消耗占比超過60%。農(nóng)田土壤熱通量(Soil heat flux,S)在季節(jié)性變化上出現(xiàn)兩個高峰期,分別出現(xiàn)于春小麥生育前期和末期。渦度相關(guān)觀測結(jié)果分析顯示,研究區(qū)春小麥生育期農(nóng)田能量閉合度處于0.72-0.82之間,最大值出現(xiàn)于春小麥植被蓋度最大時。影響渦度相關(guān)系統(tǒng)觀測結(jié)果能量閉合度...
【文章來源】:中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心)陜西省
【文章頁數(shù)】:146 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究目的與意義
1.2 研究進(jìn)展
1.2.1 內(nèi)陸河流域生態(tài)水文特征
1.2.2 內(nèi)陸河流域綠洲農(nóng)田水文過程
1.2.3 渦度相關(guān)方法及其在旱區(qū)通量研究中的應(yīng)用
第二章 研究區(qū)概況與研究方法
2.1 研究區(qū)概況
2.1.1 研究區(qū)氣候
2.1.2 研究區(qū)土壤
2.2 研究內(nèi)容
2.3 研究方法
2.3.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)布設(shè)與田間數(shù)據(jù)獲取
2.3.2 渦度相關(guān)法測量原理及其在本區(qū)的適應(yīng)性
2.3.3 渦度相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠性檢驗(yàn)及誤差校正
2.3.4 綠洲農(nóng)田能量平衡分析方法
2.3.5 綠洲農(nóng)田水量平衡分析方法
2.3.6 數(shù)據(jù)處理
第三章 黑河中游綠洲農(nóng)田能量平衡分析
3.1 綠洲農(nóng)田的輻射特征分析
3.1.1 短波輻射變化特征分析
3.1.2 長波輻射及其變化特征分析
3.1.3 生育期凈輻射通量特征及分配
3.2 綠洲農(nóng)田感熱通量變化及分配特征
3.2.1 生育期感熱通量日變化
3.2.2 生育期感熱通量變化
3.2.3 生育期感熱通量與凈輻射比
3.3 綠洲農(nóng)田地表潛熱通量變化及分配特征
3.3.1 生育期潛熱通量日變化
3.3.2 生育期潛熱通量
3.3.3 生育期潛熱通量變化及與凈輻射比
3.4 荒漠綠洲農(nóng)田地表土壤熱通量變化及分配特征
3.4.1 生育期土壤熱通量日變化
3.4.2 生育期土壤熱通量變化
3.5 荒漠綠洲農(nóng)田熱儲通量分析
3.5.1 冠層大氣潛熱存儲通量
3.5.2 冠層大氣感熱存儲通量
3.5.3 植被冠層熱儲通量
3.5.4 光合作用儲能
3.5.5 土壤熱儲通量
3.5.6 熱儲通量與凈輻射對比分析
3.6 荒漠綠洲農(nóng)田能量閉合分析
3.6.1 生育期日尺度上能量閉合分析
3.6.2 生育期能量閉合分析
3.7 對能量不閉合因素分析
3.7.1 觀測環(huán)境
3.7.2 觀測設(shè)備精度
3.7.3 觀測數(shù)據(jù)修正
3.7.4 對能量平衡中凈輻射消耗項(xiàng)的忽略
3.8 本章小結(jié)
第四章 黑河中游綠洲農(nóng)田水量補(bǔ)給
4.1 黑河流域荒漠綠洲的降水變化與分布特征
4.1.1 黑河中游多年降水分布及變化特征
4.1.2 黑河中游降水年內(nèi)分布特征
4.1.3 降水對農(nóng)田土壤水分影響
4.2 黑河中游綠洲農(nóng)田的灌溉模式
4.2.1 研究區(qū)灌水
4.2.2 農(nóng)田灌溉對土壤水分影響
4.3 閑置期農(nóng)田土壤水分補(bǔ)給
4.3.1 非生育期農(nóng)田地下水位變化
4.3.2 地下水位變化對淺層土壤水分影響
4.4 冬灌補(bǔ)水及對土壤水分影響
4.5 春小麥農(nóng)田補(bǔ)水量
4.6 本章小結(jié)
第五章 春小麥農(nóng)田土壤儲水量動態(tài)變化
5.1 春小麥生育期農(nóng)田土壤儲水量
5.1.1 灌水過程對各層土壤儲水量影響
5.1.2 全生育期土壤儲水量變化
5.2 閑置期農(nóng)田土壤儲水量
5.3 冬季灌溉農(nóng)田儲水量
5.4 本章小結(jié)
第六章 春小麥生育期農(nóng)田蒸散量分析與水量平衡
6.1 荒漠綠洲農(nóng)田蒸散特征分析
6.1.1 蒸散量日變化分析
6.1.2 蒸散量年變化
6.2 蒸散量影響因子分析
6.2.1 蒸散量與凈輻射
6.2.2 蒸散量與大氣溫度
6.2.3 蒸散量與飽和水汽壓
6.2.4 蒸散量與相對濕度
6.2.5 蒸散量與表層土壤水分
6.2.6 蒸散與風(fēng)速
2O-CO2濃度脈沖負(fù)相關(guān)法分解農(nóng)田蒸散量"> 6.3 H2O-CO2濃度脈沖負(fù)相關(guān)法分解農(nóng)田蒸散量
2O-CO2濃度脈沖負(fù)相關(guān)模型"> 6.3.1 H2O-CO2濃度脈沖負(fù)相關(guān)模型
6.3.2 灌水間期農(nóng)田蒸散量分析
6.3.3 蒸散量分離結(jié)果評價
6.4 一次農(nóng)田灌水水量消耗分配
6.5 春小麥農(nóng)田水量平衡分析
6.6 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
7.1 主要結(jié)論
7.2 需進(jìn)一步研究問題
參考文獻(xiàn)
作者簡介
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]河西走廊三大內(nèi)陸河流域出山徑流變化特征及其影響因素分析[J]. 張曉曉,張鈺,徐浩杰,朱佳君. 干旱區(qū)資源與環(huán)境. 2014(04)
[2]基于能量平衡法的黑河中游灌溉渠道蒸發(fā)量估算[J]. 劉素華,王維真,小林哲夫. 冰川凍土. 2014(01)
[3]我國亞熱帶毛竹林生長季能量通量過程及閉合度分析[J]. 孫成,江洪,陳云飛,劉玉莉,張金夢. 熱帶亞熱帶植物學(xué)報. 2014(01)
[4]河西內(nèi)陸河徑流對氣候變化的響應(yīng)及其流域適應(yīng)性水資源管理研究[J]. 鄧振鏞,張強(qiáng),王潤元,高偉東,徐金芳,曹玲,劉明春. 冰川凍土. 2013(05)
[5]黃土高原半干旱區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)蒸散與作物系數(shù)特征[J]. 陽伏林,張強(qiáng),王潤元,王勝,岳平,王鶴齡,趙鴻. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報. 2013(05)
[6]近20年和田綠洲水資源變化及其驅(qū)動力分析[J]. 阿依努爾·買買提,邱玉寶. 干旱區(qū)資源與環(huán)境. 2013(04)
[7]黑河下游土壤水鹽對生態(tài)輸水的響應(yīng)及其與植被生長的關(guān)系[J]. 魚騰飛,馮起,劉蔚,司建華,席海洋,陳麗娟. 生態(tài)學(xué)報. 2012(22)
[8]河西走廊57年來氣溫和降水時空變化特征[J]. 孟秀敬,張士鋒,張永勇. 地理學(xué)報. 2012(11)
[9]北疆瑪納斯河流域人工綠洲演變過程及其特點(diǎn)[J]. 張青青,徐海量,樊自立,張鵬,禹樸家,凌洪波. 冰川凍土. 2012(01)
[10]近50年河西走廊地區(qū)降水均值突變特征分析[J]. 王素萍,宋連春,韓永翔,陸登榮. 高原氣象. 2011(05)
博士論文
[1]基于Visual-MODFLOW和SWAP耦合模型干旱區(qū)微咸水灌溉的水—土環(huán)境效應(yīng)預(yù)測研究[D]. 楊樹青.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2005
[2]干旱區(qū)作物—水分關(guān)系與田間灌溉水有效性的SWAP模型模擬研究[D]. 魏占民.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2003
碩士論文
[1]河西走廊東部極端氣溫和降水趨勢變化研究[D]. 李玲萍.蘭州大學(xué) 2014
[2]基于分布式水文模型的灌區(qū)用水效率評價[D]. 茌偉偉.中國水利水電科學(xué)研究院 2013
[3]河西內(nèi)陸河流域徑流變化特征及對氣候變化和人類活動的響應(yīng)[D]. 張彧瑞.蘭州大學(xué) 2013
[4]分布式陸氣耦合模型在洪水預(yù)報中的應(yīng)用研究[D]. 彭艷.華中科技大學(xué) 2013
[5]河西內(nèi)陸河流域循環(huán)型農(nóng)業(yè)發(fā)展模式研究[D]. 宋巖.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009
[6]渦度相關(guān)法觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量評價和質(zhì)量控制[D]. 竇兆一.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2009
[7]黑河流域中游灌區(qū)水平衡模型研究[D]. 加孜拉·阿布都拉扎克.河海大學(xué) 2006
[8]和田綠洲散耗型水文模型研究與應(yīng)用[D]. 趙長森.西安理工大學(xué) 2005
本文編號:2993892
【文章來源】:中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心)陜西省
【文章頁數(shù)】:146 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究目的與意義
1.2 研究進(jìn)展
1.2.1 內(nèi)陸河流域生態(tài)水文特征
1.2.2 內(nèi)陸河流域綠洲農(nóng)田水文過程
1.2.3 渦度相關(guān)方法及其在旱區(qū)通量研究中的應(yīng)用
第二章 研究區(qū)概況與研究方法
2.1 研究區(qū)概況
2.1.1 研究區(qū)氣候
2.1.2 研究區(qū)土壤
2.2 研究內(nèi)容
2.3 研究方法
2.3.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)布設(shè)與田間數(shù)據(jù)獲取
2.3.2 渦度相關(guān)法測量原理及其在本區(qū)的適應(yīng)性
2.3.3 渦度相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠性檢驗(yàn)及誤差校正
2.3.4 綠洲農(nóng)田能量平衡分析方法
2.3.5 綠洲農(nóng)田水量平衡分析方法
2.3.6 數(shù)據(jù)處理
第三章 黑河中游綠洲農(nóng)田能量平衡分析
3.1 綠洲農(nóng)田的輻射特征分析
3.1.1 短波輻射變化特征分析
3.1.2 長波輻射及其變化特征分析
3.1.3 生育期凈輻射通量特征及分配
3.2 綠洲農(nóng)田感熱通量變化及分配特征
3.2.1 生育期感熱通量日變化
3.2.2 生育期感熱通量變化
3.2.3 生育期感熱通量與凈輻射比
3.3 綠洲農(nóng)田地表潛熱通量變化及分配特征
3.3.1 生育期潛熱通量日變化
3.3.2 生育期潛熱通量
3.3.3 生育期潛熱通量變化及與凈輻射比
3.4 荒漠綠洲農(nóng)田地表土壤熱通量變化及分配特征
3.4.1 生育期土壤熱通量日變化
3.4.2 生育期土壤熱通量變化
3.5 荒漠綠洲農(nóng)田熱儲通量分析
3.5.1 冠層大氣潛熱存儲通量
3.5.2 冠層大氣感熱存儲通量
3.5.3 植被冠層熱儲通量
3.5.4 光合作用儲能
3.5.5 土壤熱儲通量
3.5.6 熱儲通量與凈輻射對比分析
3.6 荒漠綠洲農(nóng)田能量閉合分析
3.6.1 生育期日尺度上能量閉合分析
3.6.2 生育期能量閉合分析
3.7 對能量不閉合因素分析
3.7.1 觀測環(huán)境
3.7.2 觀測設(shè)備精度
3.7.3 觀測數(shù)據(jù)修正
3.7.4 對能量平衡中凈輻射消耗項(xiàng)的忽略
3.8 本章小結(jié)
第四章 黑河中游綠洲農(nóng)田水量補(bǔ)給
4.1 黑河流域荒漠綠洲的降水變化與分布特征
4.1.1 黑河中游多年降水分布及變化特征
4.1.2 黑河中游降水年內(nèi)分布特征
4.1.3 降水對農(nóng)田土壤水分影響
4.2 黑河中游綠洲農(nóng)田的灌溉模式
4.2.1 研究區(qū)灌水
4.2.2 農(nóng)田灌溉對土壤水分影響
4.3 閑置期農(nóng)田土壤水分補(bǔ)給
4.3.1 非生育期農(nóng)田地下水位變化
4.3.2 地下水位變化對淺層土壤水分影響
4.4 冬灌補(bǔ)水及對土壤水分影響
4.5 春小麥農(nóng)田補(bǔ)水量
4.6 本章小結(jié)
第五章 春小麥農(nóng)田土壤儲水量動態(tài)變化
5.1 春小麥生育期農(nóng)田土壤儲水量
5.1.1 灌水過程對各層土壤儲水量影響
5.1.2 全生育期土壤儲水量變化
5.2 閑置期農(nóng)田土壤儲水量
5.3 冬季灌溉農(nóng)田儲水量
5.4 本章小結(jié)
第六章 春小麥生育期農(nóng)田蒸散量分析與水量平衡
6.1 荒漠綠洲農(nóng)田蒸散特征分析
6.1.1 蒸散量日變化分析
6.1.2 蒸散量年變化
6.2 蒸散量影響因子分析
6.2.1 蒸散量與凈輻射
6.2.2 蒸散量與大氣溫度
6.2.3 蒸散量與飽和水汽壓
6.2.4 蒸散量與相對濕度
6.2.5 蒸散量與表層土壤水分
6.2.6 蒸散與風(fēng)速
2O-CO2濃度脈沖負(fù)相關(guān)法分解農(nóng)田蒸散量"> 6.3 H2O-CO2濃度脈沖負(fù)相關(guān)法分解農(nóng)田蒸散量
2O-CO2濃度脈沖負(fù)相關(guān)模型"> 6.3.1 H2O-CO2濃度脈沖負(fù)相關(guān)模型
6.3.2 灌水間期農(nóng)田蒸散量分析
6.3.3 蒸散量分離結(jié)果評價
6.4 一次農(nóng)田灌水水量消耗分配
6.5 春小麥農(nóng)田水量平衡分析
6.6 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
7.1 主要結(jié)論
7.2 需進(jìn)一步研究問題
參考文獻(xiàn)
作者簡介
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]河西走廊三大內(nèi)陸河流域出山徑流變化特征及其影響因素分析[J]. 張曉曉,張鈺,徐浩杰,朱佳君. 干旱區(qū)資源與環(huán)境. 2014(04)
[2]基于能量平衡法的黑河中游灌溉渠道蒸發(fā)量估算[J]. 劉素華,王維真,小林哲夫. 冰川凍土. 2014(01)
[3]我國亞熱帶毛竹林生長季能量通量過程及閉合度分析[J]. 孫成,江洪,陳云飛,劉玉莉,張金夢. 熱帶亞熱帶植物學(xué)報. 2014(01)
[4]河西內(nèi)陸河徑流對氣候變化的響應(yīng)及其流域適應(yīng)性水資源管理研究[J]. 鄧振鏞,張強(qiáng),王潤元,高偉東,徐金芳,曹玲,劉明春. 冰川凍土. 2013(05)
[5]黃土高原半干旱區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)蒸散與作物系數(shù)特征[J]. 陽伏林,張強(qiáng),王潤元,王勝,岳平,王鶴齡,趙鴻. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報. 2013(05)
[6]近20年和田綠洲水資源變化及其驅(qū)動力分析[J]. 阿依努爾·買買提,邱玉寶. 干旱區(qū)資源與環(huán)境. 2013(04)
[7]黑河下游土壤水鹽對生態(tài)輸水的響應(yīng)及其與植被生長的關(guān)系[J]. 魚騰飛,馮起,劉蔚,司建華,席海洋,陳麗娟. 生態(tài)學(xué)報. 2012(22)
[8]河西走廊57年來氣溫和降水時空變化特征[J]. 孟秀敬,張士鋒,張永勇. 地理學(xué)報. 2012(11)
[9]北疆瑪納斯河流域人工綠洲演變過程及其特點(diǎn)[J]. 張青青,徐海量,樊自立,張鵬,禹樸家,凌洪波. 冰川凍土. 2012(01)
[10]近50年河西走廊地區(qū)降水均值突變特征分析[J]. 王素萍,宋連春,韓永翔,陸登榮. 高原氣象. 2011(05)
博士論文
[1]基于Visual-MODFLOW和SWAP耦合模型干旱區(qū)微咸水灌溉的水—土環(huán)境效應(yīng)預(yù)測研究[D]. 楊樹青.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2005
[2]干旱區(qū)作物—水分關(guān)系與田間灌溉水有效性的SWAP模型模擬研究[D]. 魏占民.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2003
碩士論文
[1]河西走廊東部極端氣溫和降水趨勢變化研究[D]. 李玲萍.蘭州大學(xué) 2014
[2]基于分布式水文模型的灌區(qū)用水效率評價[D]. 茌偉偉.中國水利水電科學(xué)研究院 2013
[3]河西內(nèi)陸河流域徑流變化特征及對氣候變化和人類活動的響應(yīng)[D]. 張彧瑞.蘭州大學(xué) 2013
[4]分布式陸氣耦合模型在洪水預(yù)報中的應(yīng)用研究[D]. 彭艷.華中科技大學(xué) 2013
[5]河西內(nèi)陸河流域循環(huán)型農(nóng)業(yè)發(fā)展模式研究[D]. 宋巖.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009
[6]渦度相關(guān)法觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量評價和質(zhì)量控制[D]. 竇兆一.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2009
[7]黑河流域中游灌區(qū)水平衡模型研究[D]. 加孜拉·阿布都拉扎克.河海大學(xué) 2006
[8]和田綠洲散耗型水文模型研究與應(yīng)用[D]. 趙長森.西安理工大學(xué) 2005
本文編號:2993892
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