淮北地区旱情评估预测的土壤墒情模型方法探究_刘玉.pdf
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1、DOI:10 19807/j cnki DXS 2023 03 043淮北地区旱情评估预测的土壤墒情模型方法探究刘玉(蚌埠水文水资源局,安徽 蚌埠 233000)摘要干旱是农业生产活动中主要的灾害之一,开展旱情评估预测意义重大。本文以淮北地区为例,针对淮北区域环境和干旱的特点,提出了该地区干旱评价指标,并对旱情建立分级是研究对比多种高效能氨基酸检测方法的在饲料检验中的应用,以大豆、鱼粉等综合饲料为例标准;选取了合适的方法,建立了土壤墒情模型,对降水量和土壤含水率进行预测;最后,将该模型进行实例应用验证。验证结果显示,该土壤墒情模型的预测结果与实际情况基本一致,可以用于旱情评估预测服务。关键词淮
2、北地区;干旱评价指标;旱情预测;土壤墒情模型中图分类号S152 7文献标识码B文章编号1004 1184(2023)03 0127 03收稿日期2022 09 12作者简介刘玉(1971 ),男,安徽宿州人,工程师,主要从事水文水资源勘测工作。干旱灾害是安徽省淮北地区最重要的自然灾害之一,涉及范围广、持续时间长、发生频率高,已成为制约区域社会经济和农业快速发展的主要因素之一1 3。干旱指数是描述干旱状况的定量表达,是监测、评价和研究干旱发生发展的基础。目前常用的指标包括四类,即气象干旱指标、水文干旱指标、农业干旱指标和社会经济干旱指标4 5。然而,干旱指标只评价已经发生的干旱状况,不能预测未来
3、的干旱状况。因此,有必要建立干旱评估和预测模型。1淮北地区区域概况淮北地区一般指淮河以北地区,小区指宿州、淮北、蚌埠、阜阳、亳州等,大区指淮河以北流域包括信阳、驻马店、周口、商丘、永州、江苏徐州、连云港、宿迁等地的部分城市,包括安徽、江苏、河南、山东等省的部分地区。淮北地区地势由西北向东南倾斜,海拔 15 40 m。平川、广野是淮北区地形的主要特征。寒武系和奥陶系地层形成的山脊由东北向西南延伸两排。淮北区土壤类型以水土和黑砂土为主。氢荧光土壤主要分布在黄平原,面积约 1 080 km2,占陆地总面积的 41 1%;黑沙土是淮北地区古老的农业土壤,分布面积最大,面积约 1 440 km2,占国土
4、总面积的 54 8%。此外,境内石灰石遗迹中还有小面积的黑灰土、红灰土和棕壤。淮北地处中纬度地区,属暖性半湿润气候区,属季风气候。主要气候特征为季风明显、四季分明、气候温和、雨量适中、春季气温多变、秋高气爽、冬季突出、夏季雨水集中。降水形成坡地径流,在人工村、洼地的沟渠、河流或池塘中汇集,形成地表水。在该地区的旱季和旱年,由于降水量减少,河流径流明显减少,说明该地区的河流都是雨源河流,水资源的干旱和丰富完全取决于降水的补给量。新中国成立以来,淮北地区共发生旱灾 38 次,其中特大旱灾 17 次。2土壤墒情预测模型2 1土壤墒情模型的选择土壤水分作为一项基本的土壤参数,对农作物的生长发育起着重要
5、作用,是确定灌溉制度、实现适时灌溉所必须掌握的参数指标。土壤水分预测早在二十世纪就开始了,大致可分为经验公式法、水分平衡法、回归指数法、土壤动力学法、时间序列法、神经网络法、遥感监测法等6 8。本文依托现有的科研成果,建立干旱评价体系,预测干旱的水分含量等指标,然后用干旱程度标准来判断未来五到十天的干旱情况并进行综合评估,为区域防旱和抗旱提供技术支持。2 2数据的来源本研究使用的数据包括气象数据和土壤水分数据。气象数据包括气温、气压、降水、蒸发、日照、风速、相对湿度和地温,为日平均数据。土壤水分数据主要包括体积平均含水量、相对湿度、重量含水量和浅层土壤有效蓄水量。2 3干旱评价指标通过分析安徽
6、省淮北区干旱的成因及前期研究成果,气象干旱指标(降水异常百分比、降雨频率、连续无痛天数)、农业干旱指标(相对土壤湿度)和水文干旱指标(地下水埋深)安徽省淮北区干旱评价指标体系。脱水分为四度:轻度干旱、中度干旱、重度干旱、特大干旱。2 4土壤墒情模型的建立研究土壤水分指数的影响因素,取决于土壤的含水率,综合农业生产的灌溉特性和农作物的根系发育,选择水分流失敏感层(以 20 cm 深度表示)和根系生长层(以深度为 50cm)。定义水分指数为根系生长层的土壤含水率,水分指数计算模型可用下式表示。t+1=Kt(t+St+Qt)(1)式中:t为第 t 天的土壤墒情指数,mm;t+1为第 t+1 天的土壤
7、墒情指数,mm;St为第 t 天的降雨量,mm;Qt为第 t 天的灌雨量,mm;Kt为第 t 天时的土层含水递减指数。2 4 1土壤层含水的计算土壤层含水的计算集中包括失墒敏感层和根系生长层土层平均含水率,其计算公式如下:0,20=(1+2)/2(2)7212023 年 5 月第 45 卷第 3 期地下水Ground waterMay,2023Vol.45NO.30,50=5i=1i/5(3)式中:1、2、5分别代表测量处的土壤深度在 10cm、20 cm、50 cm 时的土壤层含水,%。2 4 2土壤墒情指数计算此次研究利用失墒敏感层土壤平均含水率计算根系发育层墒情指数。6 月 11 月计算
8、公式为:=0 11420,20+0 7740,20 7 423(4)12 月 5 月计算公式为:=0 13620,20+0 2430,20 3 774(5)式中:20,20为 20 cm 深土壤含水率实测值,%,为土壤墒情指数,mm。2 4 3土壤墒情指数预测模型的计算本次模型计算以第 t 天的测点深度在 50 cm 的墒情指数来推算第 t+n 天的测点深度在 50 cm 的墒情指数。其推算公式可表示:t+n=Kt(t+St+Qt)(6)式中:t代表第 t 天的计算墒情指数,mm;t+n为第 t+n天的推算墒情指数,mm;Kt为土壤水分消退系数,根据土壤类型选择具有不同的数值。2 4 4土壤含
9、水率预测模型在此次模型建立中,依据计算出的未来 10 d 和未来 5 d的测点深度在 50 cm 的墒情指数来预测土壤含水。其推算公式可表示:6 11 月计算公式为:=0 00620,20+1 2040,20+5 462(7)12 月 5 月计算公式为:=0 00520,20+1 1120,20+3 974(8)式中:为 测 点 深 度 在 50 cm 时 土 壤 墒 情 指 数 推 算值,%;0,20为测点土壤 深 度 在 50 cm 时 土 壤 含 水 率 推 算值,%。为便于全区比较应用,将其换算为相对土壤水分,即土壤实际含水量与田间持水量的比值。3模型的实际应用3 1实际旱情分析根据
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