[發明專利]一種草原灌溉地水資源消耗量的計算方法

有效

• 申請號: 202011469032.8
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112700089B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 王軍;李和平;鹿海員;曹雪松;宋一凡;鄭和祥;佟長福;白巴特爾;楊波;牛海;任杰;鄔佳賓;李杰;陳奇
• 申請（專利權）人: 水利部牧區水利科學研究所
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/02;G06Q50/06
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

本發明公開了一種草原灌溉地水資源消耗量的計算方法，利用草原區域參考作物系數在時間尺度上穩定漸變特性，等價分解區域蒸散發ET長序列擴展，利用改進參考作物系數法，耦合區域參考作物蒸散發，實現了遙感影像缺失特別是非晴日干擾下草原區域蒸散發長序列擴展，并解決了遙感區域蒸散發ET計算困難問題，提高草原區域蒸散發ET長序列計算的精度。本發明針對草原灌溉地水資源消耗量計算問題，通過灌溉地水資源消耗計算模型，量化確定了草原地區灌溉地作物生長季的水資源消耗量GW值，界定了草原區地下水資源實時監控和管理的重點區域，為灌溉地植被建設對草原區地下水資源開發利用管理和草原生態系統研究提供了典型案例分析參考。

技術領域

本發明屬于牧區水資源管理和用水監控領域，具體涉及一種草原灌溉地水資源消耗量的計算方法。

背景技術

對于生態結構相對脆弱的草原地區，灌溉在增加飼草料和糧食經濟作物產量、提高牧區抗災保畜能力和草地承載能力的同時，也會改變草原生態系統的水循環過程，使其呈現“自然-社會”二元特性。同時草原會消耗當地水資源直接影響生態環境變遷，合理計算灌溉地耗水量對草原生態系統和牧區經濟社會穩定具有舉足輕重的作用。

草原灌溉地耗水量計算過程中，灌溉產生的蒸散發(ET)和降水(P_r)是影響草原水資源系統的重要因素。如何合理計算這兩個參數，并定量描述草原灌溉地耗水特征是牧區水資源可持續利用和草原生態系統穩定的重要基礎。相比P_r，ET由于需要依據相對復雜的物理原理，并采用系統技術測量獲得，該因素成為實時監測草原灌溉地耗水量的關鍵。傳統點尺度監測方法并不能完全真實反映區域尺度上的ET特征，遙感技術利用其空間連續性和大跨度特點，可直接獲得作為下墊面消耗的水量，解決了區域尺度特別是缺乏觀測資料地區的ET定量表征問題，為區域ET計算提供了一種新途徑。但是，受衛星過境時間、非晴日天氣的干擾，遙感技術只能獲取有限、離散的區域ET數據，而對草原地區水資源綜合利用應用價值具有重要作用的長序列(月、季、年等)ET數據，很難獲得。目前，現有區域ET長序列擴展是在有限、離散的晴日ET基礎上實現的，當遙感影像過境時間不匹配、降水陰云非晴日出現時，天氣因素會通過改變下墊面地表溫度和土壤濕度等直接影響ET變化。現有諸如蒸發比不變法、正弦曲線法、冠層阻力法、恒定參考作物系數法等開展時間尺度長序列擴展時，利用兩幅區域ET遙感計算結果，通過插補遙感影像缺失的區域ET，除主觀弱化了地表溫度、土壤濕度等改變對ET的干擾外，更容易弱化天氣特別是非晴日所帶來的氣象參數變化影響、忽視下墊面植被生長帶來的漸變，這種忽視天氣和植被參數變化得到的長序列ET結果精度不能保證，很難有效控制誤差的聚散，嚴重影響計算結果和精度。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種草原灌溉地水資源消耗量的計算方法解決了現有技術中存在的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種草原灌溉地水資源消耗量的計算方法，包括以下步驟：

S1、采集草原灌溉地的基礎數據并對基礎數據進行預處理，根據預處理后的數據，使用METRIC模型反演得到地表反照率、地表比輻射率、地表溫度、歸一化植被指數和地表植被粗糙度；

S2、根據地表反照率、地表比輻射率、地表溫度、歸一化植被指數和地表植被粗糙度，構建草原灌溉地的ET遙感計算模型，并通過ET遙感計算模型獲取有效晴日的草原灌溉地區域蒸散發值ET_d；

S3、通過草原灌溉地區域蒸散發值ET_d計算草原灌溉地作物生長季的區域蒸散發值ET'；

S4、采集草原灌溉地所在地域的有效降水數據，并利用空間插值法計算草原灌溉地的有效降水數據P_a；

S5、構建草原灌溉地水資源消耗量計算模型，并通過草原灌溉地作物生長季的區域蒸散發值ET'和有效降水數據P_a獲取草原灌溉地水資源消耗量；

所述步驟S3具體為：