??? 文獻信息

??? 文獻摘要

為深入探索氣候變化背景下更為精確的潛在蒸散發(fā)計算方法，在淮北平原五道溝實(shí)驗站開(kāi)展了3組小型蒸滲儀試驗，通過(guò)結合平流運動(dòng)動(dòng)力項并引入地表凈輻射修正參數，基于能量平衡原理提出一種新的潛在蒸散發(fā)模型。結果表明：①3組蒸滲儀實(shí)測數據中，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組試驗中模擬結果的納什效率系數（0.85）和均方根誤差（0.83）均優(yōu)于現有Penman系列等經(jīng)驗方法；③模型更適用于有草地覆被條件下的蒸散發(fā)估算，在淮北平原地區具有較強的適用性與優(yōu)勢。該模型能夠提高區域潛在蒸散發(fā)模擬精度，為流域水循環(huán)過(guò)程模擬及水資源利用提供科學(xué)參考。

??? 實(shí)驗概述

五道溝水文水資源實(shí)驗站位于安徽省蚌埠市新馬橋鎮原種場(chǎng)內，是一所平原區大型綜合實(shí)驗站。站點(diǎn)所在地區位于淮河流域南北氣候分界線(xiàn)附近，屬北亞熱帶和暖溫帶半濕潤季風(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(yáng)輻射充足，多年平均日照時(shí)數約2100 h，多年平均無(wú)霜期為212d，多年平均蒸發(fā)量為1181.3mm；因常處在冷暖氣團交鋒過(guò)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1212.2mm，但年內分布相對集中，汛期通常為6—9月，其降水量可占全年2/3。

五道溝大型稱(chēng)重式蒸滲儀是由北京澳作設計、安裝的SoilScope控制型蒸滲實(shí)驗系統

??? 實(shí)驗設施

為了研究土壤含水量和氣象要素對土壤蒸發(fā)及草地蒸散發(fā)能力的影響，本文采用五道溝實(shí)驗站氣象場(chǎng)內的小型稱(chēng)重式蒸滲儀群進(jìn)行蒸散發(fā)能力試驗，氣象場(chǎng)同期觀(guān)測要素還包括氣溫、相對濕度、E601水面蒸發(fā)、風(fēng)速、地溫、水溫等。圓柱筒形小型蒸滲儀內徑20cm，深50cm，底部密封，以取自大田的原狀土填充。

試驗方案如表1所示，蒸滲儀布設如圖2所示。蒸滲儀按照1—6號依次編號，分成3組進(jìn)行平行試驗，取每組2個(gè)蒸滲儀的觀(guān)測平均值為該組條件下的蒸散發(fā)能力。根據是否有覆被，蒸滲儀分為裸土和覆被草皮（狗牙根，低矮植被）兩類(lèi)，分別用于觀(guān)測裸土表面（3號、6號）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號和4號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)驗站的田間持水量為28%~30%，滿(mǎn)足本次試驗所需要的按蒸散發(fā)能力蒸發(fā)的飽和狀態(tài)。2號和5號蒸滲儀每次加水至固定水位，水面高于土壤表面5mm。

試驗過(guò)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(guān)測時(shí)間為每天8:00和20:00，觀(guān)測電子稱(chēng)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，減少降水對蒸散發(fā)測量的影響以保證觀(guān)測結果準確性，但出現暴雨天氣時(shí)，強降水會(huì )引起土柱淹沒(méi)，測量結果受降雨影響出現異常值，因此，實(shí)際計算時(shí)需要剔除受降雨影響的異常測量值。本次試驗觀(guān)測時(shí)間為2014年8月1日至2015年8月31日，標準氣象場(chǎng)的氣象要素觀(guān)測與蒸滲儀觀(guān)測同步進(jìn)行。

??? 結果與分析

本文從能量平衡原理入手，結合波文比的概念，引入地表凈輻射的修正參數，建立了一種新的潛在蒸散發(fā)計算模型（LY-ET模型），基于小型蒸滲儀觀(guān)測試驗的土壤蒸發(fā)和草地覆被蒸散發(fā)能力實(shí)測數據對模型進(jìn)行了率定與驗證，并進(jìn)一步對比分析了該模型與6種現有常見(jiàn)計算公式的模擬精度，以評價(jià)模型的適用性，

主要結論如下：

（1）2組草地覆被的蒸散發(fā)試驗中，不同加水方式的觀(guān)測結果變化趨勢基本一致，具有較高的相關(guān)系數，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)測結果的相關(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)測數據均在夏秋季線(xiàn)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)測值相關(guān)關(guān)系非常好，而裸土表面的E36組實(shí)測值與模擬值相關(guān)性較低。不同加水方式的差異主要體現在驗證期， E25組擬合效果優(yōu)于E14組，說(shuō)明采用固定水位方式測量可以減少草皮生長(cháng)導致的潛在蒸散發(fā)觀(guān)測誤差。

（3）與6種現有常見(jiàn)計算公式相比，LY-ET模型的精度指標在有草地覆被的E14（ENS=0.75，ERMS=1.16）和E25 組（ENS=0.86，ERMS=0.87）中均為最佳，整體表現優(yōu)；對于裸土表面的E36 組（ENS=0.47，ERMS=1.24）模擬效果劣于其他計算方法，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，在淮北地區具有一定的適用性與優(yōu)勢。