图3.6显示了大沽河流域地表蒸散量的逐年变化过程和年际波动情况。年均蒸散量超出多年ET 平均值的年份出现在2005 年、2007年、2008年、2010年、2012年和2013年，其中2008年和2013年尤为突出，分别超出多年平均值50.29mm 和22.34mm，其他年份均低于多年平均值。总体上来看，大沽河流域地表蒸散量年内分布呈现先增大后减小的单峰型分布趋势，蒸散量月均变化曲线见图3.7。图3.7大沽河流域2005—2014年不同月份地表蒸散量分布......
2023-09-17
大沽河流域水文要素监测结果及验证
【摘要】：图3.1遥感估算日蒸散量与气象台实测值对比图3.2ET 估算值与实测值的散点图通过上述对比结果，可以验证模型反演的正确性，因此可将SEBAL模型应用于大沽河流域的蒸散量研究中。以2013年7月24日的反演结果为例，研究大沽河流域不同土地利用类型日蒸散量的大小关系。蒸发量最大值出现在夏季，总蒸散量达到308.85mm；其次为春季和秋季，各季度蒸散量分别为197.98mm、241.64mm；蒸发量最小值出现在冬季，总蒸散量仅为72.88mm。
（1）验证与分析。为了验证SEBAL模型反演大沽河流域日蒸散量结果的可信度，将研究区内各气象台站测得的蒸发量进行相应计算得到实际的蒸散量，以其作为真值，将反演结果与蒸散量实测值进行对比，对比结果见图3.1。根据比较分析，总体来说，经过SEBAL 模型估算的日蒸散量均值与实测的日蒸散量均值结果较为相近，平均绝对误差（MAE）为0.733mm，均方根误差（RMSE）为1.0078mm。图3.2为蒸散量估算值与实测值之间的散点图，拟合优度R2为0.8988。
图3.1 遥感估算日蒸散量与气象台实测值对比
图3.2 ET 估算值与实测值的散点图
通过上述对比结果，可以验证模型反演的正确性，因此可将SEBAL模型应用于大沽河流域的蒸散量研究中。利用遥感方法估算出来的日蒸散量和实测数据之间难免存在一定的误差，3月和6月误差相对稍大。造成误差的原因可能是模型在用瞬时蒸散量推算日蒸散量的过程中，采用的是蒸散比率不变法，此方法的基本假设是能量通量的分配在24h内服从相同的比例，而实际上能量通量的分配并不为一个固定的数值。如果有外界热量平流输入的影响，如风速和云的变化，则会破坏这种稳定的状态，使能量构成比例发生变化。此外，虽然选取的MODIS数据产品都经过严格筛选，数据质量较好，但少量地区仍然会受到云覆盖等因素的影响，导致反演蒸散量时会有较小比例的无值区，给反演结果带来一定误差。
（2）日蒸散量空间分布。选取大沽河流域2013年数据质量较好的12幅影像数据进行蒸散量的反演，当日蒸散量（mm）分布情况见图3.3。
从蒸散量的时间分布上来看，大沽河流域在冬季蒸散量最少，12月、1月、2月日蒸散均值分别在1.2mm、0.95mm、0.97mm。春季蒸散量次之，日蒸散量均在3mm 左右。夏秋两季蒸散量最多，日均蒸散量均超过3mm，在8月达到峰值，日蒸散量达到了6.02mm。
从蒸散量的空间分布上来看，流域主要的植被覆盖类型为耕地，面积约为4761km2，占整个流域面积的77.5%；其次为城镇及建筑用地，占整个流域面积的13.1%；林地占流域面积的6.8%，水体占流域面积的2.1%，未利用土地占流域面积的0.5%。在枯水期，由于地表土壤水分含量较低，流域总体蒸散量较小，流域东部及西南部部分地区蒸散量较小。在丰水期，由于降水较多和植被覆盖状况良好，流域整体蒸散量较高，且流域北部以林地为主，蒸散量高于其他地区。在全年中，胶州市所处地段日蒸散量相对较高，这主要是由于胶州市以耕地为主，植被覆盖率占总面积的71%，且境内包含大沽河、胶莱河、洋河等骨干河流。河流周围冲积平原和涝洼地区分布着大量湿生植被，南部丘陵区则分布着梯田等旱生植被。植被和水体所占较大比例决定了胶州地区具有相对较高的蒸散量。在1年内的各个月中，各土地利用类型的平均蒸散量之间的大小关系不完全是固定不变的，对于同一个月的不同土地利用类型，其平均蒸散量也不相同。以2013年7月24日的反演结果为例，研究大沽河流域不同土地利用类型日蒸散量的大小关系。水体的平均蒸散量最大，为4.71mm，林地蒸散量仅次于水体，为4.61mm，主要分布在流域北部的林地区。城镇及建筑用地蒸散量最小，为4.15mm。该结果符合地物蒸散的一般规律。研究区各种土地覆盖类型的日蒸散量的统计特征见表3.1。
图3.3（一） 2013年大沽河流域日蒸散量遥感估算图
图3.3（二） 2013年大沽河流域日蒸散量遥感估算图
图3.3（三） 2013年大沽河流域日蒸散量遥感估算图
表3.1 大沽河流域各类土地利用类型日蒸散量遥感估算结果 单位：mm
（3）年内蒸散量及变化规律。图3.4为大沽河流域2013年内逐月的蒸散量变化曲线图。1月、2月气温较低，蒸发能力较弱，且土壤含水量低，耕地多处于裸土状态，因而流域蒸散量为一年当中的最低值，月均蒸散量分别为20.01mm、22.83mm；4月、5月为多种农作物生长期，土壤供水充足，蒸发旺盛，地表蒸散量明显增加，月均蒸散量分别为69.40mm、70.01mm；蒸发量最大值出现在8月，夏季降雨较多，热量条件充足，蒸发强烈，月均值达到了141.62mm。从10月以后，随着农作物的收获、植被的枯萎凋落等原因，流域蒸散量逐步降低，到12月蒸散量降低至30.34mm。
图3.4 2013年大沽河流域逐月遥感估算蒸散量曲线图
以3—5月的蒸发量作为春季蒸散量，6—8月的蒸散量作为夏季蒸散量，9—11月的蒸散量作为秋季蒸散量，12月至次年2月的蒸散量作为冬季蒸散量，则大沽河流域各季的蒸散量的大小关系柱状图见图3.5。从图3.5中可以看出大沽河流域蒸散量年内变化基本符合如下规律：夏季大于秋季大于春季大于冬季。蒸发量最大值出现在夏季，总蒸散量达到308.85mm；其次为春季和秋季，各季度蒸散量分别为197.98mm、241.64mm；蒸发量最小值出现在冬季，总蒸散量仅为72.88mm。这是由于冬季太阳辐射时间最短，夏季太阳辐射时间最长，且夏季植被生长旺盛，气温较高，因此日蒸散量在冬季较低，在夏季较高。该结果较好地体现出了流域的自然气候条件特征和地表蒸散的一般规律。
图3.5 2013年大沽河流域各季度遥感估算蒸散量柱状图
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