[发明专利]一种草原灌溉地水资源消耗量的计算方法

说明书

本发明公开了一种草原灌溉地水资源消耗量的计算方法，利用草原区域参考作物系数在时间尺度上稳定渐变特性，等价分解区域蒸散发ET长序列扩展，利用改进参考作物系数法，耦合区域参考作物蒸散发，实现了遥感影像缺失特别是非晴日干扰下草原区域蒸散发长序列扩展，并解决了遥感区域蒸散发ET计算困难问题，提高草原区域蒸散发ET长序列计算的精度。本发明针对草原灌溉地水资源消耗量计算问题，通过灌溉地水资源消耗计算模型，量化确定了草原地区灌溉地作物生长季的水资源消耗量GW值，界定了草原区地下水资源实时监控和管理的重点区域，为灌溉地植被建设对草原区地下水资源开发利用管理和草原生态系统研究提供了典型案例分析参考。

技术领域

本发明属于牧区水资源管理和用水监控领域，具体涉及一种草原灌溉地水资源消耗量的计算方法。

背景技术

对于生态结构相对脆弱的草原地区，灌溉在增加饲草料和粮食经济作物产量、提高牧区抗灾保畜能力和草地承载能力的同时，也会改变草原生态系统的水循环过程，使其呈现“自然-社会”二元特性。同时草原会消耗当地水资源直接影响生态环境变迁，合理计算灌溉地耗水量对草原生态系统和牧区经济社会稳定具有举足轻重的作用。

草原灌溉地耗水量计算过程中，灌溉产生的蒸散发(ET)和降水(P_r)是影响草原水资源系统的重要因素。如何合理计算这两个参数，并定量描述草原灌溉地耗水特征是牧区水资源可持续利用和草原生态系统稳定的重要基础。相比P_r，ET由于需要依据相对复杂的物理原理，并采用系统技术测量获得，该因素成为实时监测草原灌溉地耗水量的关键。传统点尺度监测方法并不能完全真实反映区域尺度上的ET特征，遥感技术利用其空间连续性和大跨度特点，可直接获得作为下垫面消耗的水量，解决了区域尺度特别是缺乏观测资料地区的ET定量表征问题，为区域ET计算提供了一种新途径。但是，受卫星过境时间、非晴日天气的干扰，遥感技术只能获取有限、离散的区域ET数据，而对草原地区水资源综合利用应用价值具有重要作用的长序列(月、季、年等)ET数据，很难获得。目前，现有区域ET长序列扩展是在有限、离散的晴日ET基础上实现的，当遥感影像过境时间不匹配、降水阴云非晴日出现时，天气因素会通过改变下垫面地表温度和土壤湿度等直接影响ET变化。现有诸如蒸发比不变法、正弦曲线法、冠层阻力法、恒定参考作物系数法等开展时间尺度长序列扩展时，利用两幅区域ET遥感计算结果，通过插补遥感影像缺失的区域ET，除主观弱化了地表温度、土壤湿度等改变对ET的干扰外，更容易弱化天气特别是非晴日所带来的气象参数变化影响、忽视下垫面植被生长带来的渐变，这种忽视天气和植被参数变化得到的长序列ET结果精度不能保证，很难有效控制误差的聚散，严重影响计算结果和精度。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种草原灌溉地水资源消耗量的计算方法解决了现有技术中存在的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种草原灌溉地水资源消耗量的计算方法，包括以下步骤：

S1、采集草原灌溉地的基础数据并对基础数据进行预处理，根据预处理后的数据，使用METRIC模型反演得到地表反照率、地表比辐射率、地表温度、归一化植被指数和地表植被粗糙度；

S2、根据地表反照率、地表比辐射率、地表温度、归一化植被指数和地表植被粗糙度，构建草原灌溉地的ET遥感计算模型，并通过ET遥感计算模型获取有效晴日的草原灌溉地区域蒸散发值ET_d；

S3、通过草原灌溉地区域蒸散发值ET_d计算草原灌溉地作物生长季的区域蒸散发值ET'；

S4、采集草原灌溉地所在地域的有效降水数据，并利用空间插值法计算草原灌溉地的有效降水数据P_a；

S5、构建草原灌溉地水资源消耗量计算模型，并通过草原灌溉地作物生长季的区域蒸散发值ET'和有效降水数据P_a获取草原灌溉地水资源消耗量；

所述步骤S3具体为：