区域土壤水动态预报

四、区域土壤水动态预报

(一)区域集总式土壤水均衡模型的预报

(1)区域1米土体平均贮水量的月预报(1987)

①预报模型:选用(5.5.3)式,并对区域上的几点取平均值,即:

img

②参数取值方法:同模型(5.5.3)式。

③区域土壤水均衡状况预报。

表5.22是曲周北部地区253平方公里面积土壤水量的平均均衡状况,期间共降雨493毫米,灌水平均93.3毫米。根据预报在初始地下水埋深为317厘米条件下,时段末地下水埋深将抬高26厘米,1米土壤贮水量将增加21.3毫米,雨季后总的水均衡状况是收大于支,全期的蒸散项约占总支出项的0.85。为进一步分析3—9月不同时段区域的水均衡状况,则是3—5月全区供水满足蒸散的程度略为不足[(P+IR)/ETa<0.85)],水分的支出项将全部用于蒸散,5—6月因降雨适中,旱情不严重,平均供水状况可以基本满足蒸散的需要,但对1米以下土层补给很少,收入的水分93%用于蒸散。6月以后进入雨季,除满足蒸散需水外,入渗补给下层土壤的水分逐渐增大,至8—9月入渗水量可占支出项的30%左右。根据水均衡状况的预报分析,4—6月全区部分深水位地区将会出现干旱,雨季部分涝洼地区土壤将出现暂时性滞水。

表5.22 区域1米土体水量均衡状况预报

img

从图5.11月平均贮水量的预报值,与测定值的比较可以分析预报的精度,从3月初连续预报至6月7日,预报值为274.6毫米,测定值为265.8毫米,相对相差为3%,连续预报至9月11日,预报值为313.7毫米,测定值为293.1毫米,相对相差为6.7%,均在10%以下。如对全区144对预报值和实测值进行回归分析,得:

W1(预)=23.89+0.9327W1(测)  r=0.893

144对预报值和实测值统计的标准差为35.8毫米,预报值与实测值的误差为±13%,在预报允许的误差范围内,其相关分析达到0.01的显著水平,如图5.11所示。

img

图5.11 区域监测点上土壤贮水量(0—100cm)预报值与实测值对比

(2)区域1米土体贮水量的等级预报(1988)

①预报模型:选用(5.5.4)式,即:

Wt=W(t-1)+P+IR-ETa-Qimg

②参数取值方法:同(5.5.4)式,其中Ks采用Ks=Wt/0.7Wf

③区域土壤贮水量的等级预报。

以季度为单位对全区53个监测点的土壤水状况分别进行预报,参考有关图幅,采用图件叠加法和由点到面的扩展原理(李保国,1990),绘制土壤贮水量的等级预报图。根据3月份实测资料可预报6、9、12月区域各季1米土体贮水量的等级图,见图5.12至5.15。各季度1米土体不同等级贮水量的面积变化见表5.23。

表5.23 区域1米土体贮水量分级的季度预报

img

从整体看,全区1米土体贮水量<200毫米和>400毫米均较少,它与地下水的埋深和土壤剖面的质地排列有关。前者多分布在浅层地下水的漏斗区或沙岗地,后者为地下水浅埋深的粘质土区,全区大面积的1米土体贮水量多在250—400毫米之间。从季节的变化看出,随着雨季的来临,1米土体贮水量为250—350毫米的面积比例增加,雨季里>250毫米的面积相对增大。这与土壤水的周年动态变化是一致的。

区域季度平均水分的预报值与平均测定值间有良好的线性关系:

6月3日:Wt预=11.74+0.9546Wt测,r=0.92,n=53

9月9日:Wt预=16.03+0.9079Wt测,r=0.83,n=53

12月3日:Wt预=-36.26+1.14498Wt测,r=0.95,n=53

如允许土壤水预报的相对误差为20%,则土壤水均衡模型预报的平均相对误差均<10%,90%以上的样本达到了规定允许的误差,说明预报模型的预报值基本能反映土壤的水分动态变化。

(二)区域分布式土壤水均衡模型的预报

参见第七章、第八章的有关内容。