基于gis 的区域潜水蒸发计算

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1、水利学报2014年1月SHUILIXUEBAO第45卷第1期文章编号：0559-9350（2014）01-0079-08基于GIS的区域潜水蒸发计算1，2211，2罗玉峰，郑强，彭世彰，毛怡雷（1.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210098；2.河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室，江苏南京210098）摘要：潜水蒸发受气象、土壤、地下水埋深以及土地利用（作物种类）多种因素的影响，计算区域潜水蒸发量时应考虑这些因素具有空间变异性。考虑灌区土地利用、土壤类型和地下水埋深等因素

2、对潜水蒸发量影响，提出一种基于GIS的区域潜水蒸发计算方法（GREGEC），并在ArcGIS10.0中利用其内置的VBA环境完成Arcobjects编程计算。在河南省柳园口灌区的应用表明，GREGEC计算的多年平均潜水蒸发量与水量平衡法的计算结果误差为2%；与灌区地下水模型所得结果的空间分布比较一致，但逐月潜水蒸发量变化规律更合理。GREGEC方法能有效提高区域潜水蒸发量计算精度，且方便编程实现，将传统点尺度的潜水蒸发量计算提升到灌区尺度。关键词：灌区；潜水蒸发；GIS；空间变异性中图分类号：S274.2文献标识码：

3、Adoi：10.13243/j.cnki.slxb.2014.01.0111研究背景［1］潜水蒸发可以为作物或生态植被提供水分，但同时也引起大量的水分损失。在地下水埋深较浅［2］的地区（埋深3~5m以内），区域性的潜水蒸发量不可忽视。在农业用水日益紧缺的形势下，如何较为精确地计算区域潜水蒸发量具有重要意义。［3-4］由于灌区土地利用、土壤类型、地下水埋深等影响因素的空间变异性，潜水蒸发也存在显著［5］的空间变异性。刘廷玺等应用地统计学方法研究潜水蒸发极限埋深的空间变异性，现有区域潜水蒸［6-7］发计算中一般也注意到潜

4、水蒸发的空间变异性，但大多只对不同土地利用进行分类。Tyler等把美国加利福尼亚东部的Owens湖地区沙漠盆地分成沙地、粘土覆盖地、水面和盐水池等土地覆盖和土壤类型，然后分别估算地下水蒸发量（即潜水蒸发量），并与各自的面积相乘得到整个区域的潜水蒸［6］发量。岳卫峰等以年为时间步长，把河套灌区义长灌域划分成农区、村庄路和盐荒地，然后分别估［7］算各自的潜水蒸发系数，由此得到整个灌域的潜水蒸发量。胡和平等采用遥感（RS）技术将叶河灌区土地利用分为农区、沼泽、沙地、荒地和水面，并注意到将土壤作为单一的沙壤土处理，且用大体为

5、一年平均的地下水位埋深，而不是分时段的计算，这对潜水蒸发量计算结果的准确性无疑会有［8］一定的影响。以上研究一般都对土地利用进行了分区，但对土壤类型、地下水埋深的空间变异性考［5］虑尚不够深入细致。实际上，根据刘廷玺等的研究，潜水极限蒸发埋深地的半变异函数变程为5km，且潜水蒸发又受多种因素的共同影响，潜水蒸发的空间变异规律将更加复杂。对于我国的大中型灌区来说，仅按不同的土地利用分区域进行研究还以难以充分反映潜水蒸发在空间上的分布情况。虽［9］然关于潜水蒸发规律及计算方法有很多研究，但主要针对点尺度。尽管对区域内不同

6、土地利用做出收稿日期：2013-05-04基金项目：国家自然科学基金资助项目（50809021，51179048）；水文水资源与水利工程科学国家重点实验室自主研究项目（2010585412）；江苏高校优势学科建设工程资助项目作者简介：罗玉峰（1977-），男，江西遂川人，博士，副研究员，主要从事节水灌溉理论与技术及灌区水循环模拟研究。E-mail：yfluo@hhu.edu.cn—79—分区，并将遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术引入到区域潜水蒸发量计算中，但是充分考虑区域内土地利用、地下水埋深、大气蒸发能力和

7、土壤类型等因素共同作用的潜水蒸发的空间变异规律还有待加强。因此，虽然现有的区域潜水蒸发量计算研究中已经注意到潜水蒸发空间变异性问题，但为了更好地评价地下水资源和利用潜水蒸发水量，这方面的研究还有待深入。本文考虑地下水埋深、土地利用状况、大气蒸发能力、土壤质地的空间变异性，构建一种基于GIS的区域潜水蒸发计算方法（GIS-basedRegionalGroundwaterEvapotranspirationCalculation，简称GRE⁃GEC），以柳园口灌区为例，利用该方法进行实例计算，并将计算结果与灌区水量平衡和

8、地下水模型模拟结果作比较，验证其可靠性。2计算方法首先确定研究区域适合的网格大小，并对该区域进行网格划分；分析土地利用类型、土壤类型、［10］地下水埋深、水面蒸发等控制因素对潜水蒸发的影响，将这些因素以栅格的形式输入ArcGIS10.0；根据地中渗透仪试验确定各网格的阿维里扬诺夫公式中的参数值（作物影响系数K，经验指数n和极c限埋深h），计算各