黃河下游大型引黃灌區蒸散發長期變化特性

雷慧閩,蔡建峰,楊大文,王鳳嬌

(1.清華大學水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室,北京 100084;

2.聊城市位山灌區管理處,山東 聊城 252000;3.濱州市氣象局,山東 濱州 256600)

黃河下游灌區是中國主要糧食產區之一,由于該地區水資源總量十分有限,因而灌溉是糧食生產的重要保障之一,但灌溉同時也引起了地下水超采、河道斷流等嚴重的環境問題。水資源的合理配置需要定量掌握該地區的水循環規律。非濕潤農田地區的主導水文過程主要為垂向水分交換,主要表現為蒸散發引起的水分耗散[1]。例如,海河流域山區的蒸散發占降雨的88%[2],而農田的這一比例高達96%[3]。準確模擬蒸散發成為水循環模擬的重點。蒸散發既是水循環的關鍵要素,也是能量循環的重要部分(表現為潛熱通量),蒸散發將能量循環與水循環緊密結合。光合作用是聯系碳循環和水循環的紐帶,植物通過葉片氣孔控制CO2的吸收和蒸騰。水循環過程通過土壤水分脅迫影響植物生長,進而影響植物的光合作用和氣孔運動。水分、能量以及碳循環之間存在固有的緊密耦合關系。基于這一認識,模型已經從描述單一的水文循環過程的水文模型逐漸發展為耦合水分、能量及碳循環過程的生態水文模型[4-7]。驗證結果表明,生態水文模型能更加準確地描述水文循環過程,提高水文循環模擬的機理研究水平。

本文以分布式水文模型為框架,引入能量及碳循環耦合過程以增強對水文循環機理的描述,模擬了大型引黃灌區——位山灌區 1984—2006年間蒸散發的變化過程,并基于模擬結果分析蒸散發的變化規律,為水資源的高效管理提供依據。……