利用温度资料和广义回归神经网络模拟参考作物蒸散量.pdf

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1、第32卷第10期农业工程学报V01．32No．102016年5月Transacti。ns。ftheChineseSociety。fAgriculturalEngineeringMay201681利用温度资料和广义回归神经网络模拟参考作物蒸散量冯禹17崔宁博2’3；l{，龚道枝1，胡笑涛4，张宽地4(1．中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所／作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室／农业部旱作节水农业重点实验室，北京100081；2．四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，水利水电学院，成都610065；3．南方丘区节水农业研究lⅡlJq省重点实验室，成都610066

2、；4．西北农林科技大学水利与建筑工程学院，杨凌712100)摘要：参考作物蒸散量(ref÷renceevapotranspiration，ETo)精确模拟对水资源高效利用和灌溉制度制定具有重要意义，该文以四川盆地19个气象站点1961—1990年逐日最高、最低温度和大气顶层辐射作为输入参数，FAO一56Penman．Monteich(PM)模型计算的ET0为标准值，建立基于广义回归神经网络(generalizedregressi。nneuralnetwork，GRNN)的ETn模拟模型，基于1991—2014年资料进行模型验证，将GRNN模型同Hargreaves(HSl)

3、和改进Hargreayes(HS2)等简化模型的模拟结果进行比较，分析只有温度资料情况下不同模型模拟ET0误差的时空变异性。结果表明：GRNN、HSl和HS2模型均方根误差(rootmeansquareerror,RMSE)分别为o．41、1．16和o．70mm／d，模型效率系数(既)分别为0．88、O．13和O．67。3种模型RMSE在时空上均呈现HSI>HS2>GRNN、E。均呈现GRNN>HS2>HSl趋势；与PM模型模拟结果相比，GRNN、HSl和HS2模型模拟结果分别偏大0．8％、45．1％和17．3％。在时空尺度上的误差分析均表明利用温度资料建立的GRNN模型能

4、够较为准确地模拟四川盆地ET0，因此可以作为资料缺失情况下ET0模拟的推荐模型。该研究可为四川盆地作物需水精确预测提供科学依据。关键词：温度；模型；农业；参考作物蒸散量，温度资料，Penman．Monteith模型。广义回归神经网络，模型适用性doi：10．11975，j．issn．1002—6819．2016．10．012中图分类号：S161．4文献标志码：A文章编号：1002—6819(2016)一10-0081-09冯禹，崔宁博，龚道枝，胡笑涛，张宽地．利用温度资料和广义回归神经网络模拟参考作物蒸散量【J1．农业工程学报，2016，32(10)：81—89．doi：1

5、0．119756．issn．1002—6819．2016．10．012http：／／www．tcsae．orgFengYu，CuiNingbo，GongDaozhi，HuXiaotao，ZhangKuandi．ModelingreferenceevapotranspirationbygeneralizedregressionneuralnetworkcombinedwithtemperaturedataIJ]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(Transactions0ftheCSAE)，201

6、6，32(10)：81-89．(inChinesewithEnglishabstract)doi：10．119750．issn．1002--6819．2016．10．012http：／／www．tcsae．org0引言蒸散(evapotranspiration)作为地表能量平衡、水量平衡的基本组成部分，是地气系统水循环中最主要的支出项【l】。蒸散过程不仅受气候影响，而且与地表植被、土壤类型等有关，是水文循环中最为复杂的参数之一【2】。由于蒸散是区域作物需水量估算、水文过程分析的基本参数，因此蒸散的准确估算成为水资源合理利用的重要环节131。目前联合国粮农组织将FAO一56P

7、enman．Monteith(PM)模型推荐为参考作物蒸散量(referenceevapotranspiration，ET0)的标准计算模型，该模型基于能量平衡和水汽扩散理论，同时考虑了作物生理特征和空气动力学参数的变化，具收稿日期：2015—08—28修订日期：2016—02—26基金项目：国家科技支撑计划项目(2015BAD24801)；农业部旱作节水农业重点实验室基金(HZJSNY201502)；四川I省软科学研究计划项目(2015ZR0157)；国家自然科学基金(51009101)；南方丘区节水农业研究四川