PWSIS的应用

三、PWSIS的应用

调用PWSIS数据库中1987年至1988年的有关数据，运行系统预报模型进行历史性拟合预报，分析其预报准确度，利用1988年12月的监测数据作为初始条件，把1989年视为平水年，对整个测报区水盐动态进行系统预报，来分析系统模型应用于实时预报的准确度和存在的不足。

PWSIS在运行时，系统预报模型所选用的时段、时间步长见表8.4。对历史性预报，在每个时段结束后，如进行下一时段预报，需重新输入初始条件。

（一）历史性预报（1987—1988）结果分析

输入系统模型所需数据。灌溉识别阵的输入，按照降雨量分布及假定1987年、1988年预报是针对小麦、玉米一年两熟的种植情形而言，按照当地灌溉习惯，一般一年灌水7—8次，其中小麦4—6次、玉米2—3次。得到计算结果分析如下：

1.地下水水位（埋深）预报结果分析　地下水水位（埋深）预报结果的准确度，直接关系到其它预报项目的准确度，对地下水水位预报结果的分析转化成对地下水埋深的分析。由于地下水埋深的基数低，这样得出的结论，就能更好地反映此区域地下水水位预报的准确度。

（1）区域平均地下水埋深比较。预报得出测报区内平均地下水埋深，与实测平均地下水埋深及其误差分析见表8.5，它们的过程线比较见图8.9。

比较结果可得出绝对误差为0.09米，相对误差为2.99%，这说明所建立的区域地下水水位预报模型，能反映出全区整体地下水埋深动态，其准确度可达97%。

（2）区域地下水埋深分布状况比较。区域内整体动态反映不出区域分布状况，在检验模型对区域地下水埋深分布状况预报准确度时，采取的方法是：对各观测井同一时刻预报与观测的地下水埋深进行对比分析。地下水埋深验证点次为357点次，能满足相对误差在16%以下的占到85.7%以上。由于模型中对井的位置与灌溉时间都是概化处理，在时空因子活跃的时段3—9月份预报准确度稍差，如以20%为允许值，6月份预报准确度可达84%，9月份为70.5%，但作为一个大区的季节性预报，所得出的结果还是可以接受的。对比分析结果见表8.6。

地下水水位预报模型输出图幅与实测图幅对比一例见图8.10（a）与8.10（b），50个点抽样验证相对误差在20%以内的达90%以上。

2.地下水水质预报结果分析　地下水水质预报结果表明：地下水矿化度在时间上变化很小，这与实际观测结果一致。但全区内矿化度在空间上变化还是很大的，从＜0.5g1-1至20g1-1左右看出，无论是高矿化度地区还是低矿化度地区，地下水的矿化度变化都很小，地下水水质预报结果分析见表4.17。检验有效点次为260点次，平均绝对误差为0.49g1-1，相对误差为16.4%，预报准确度为84%。地下水水质预报结果与实测结果用矿化度等值线图输出对比实例见图4.12。

3.1米土体水贮量预报结果分析　1米土体水贮量的变化随时间变化较剧烈，它的变化更受灌溉及相关因子的影响，这就给区域土壤水预报与验证带来较大困难。1米土体水贮量区域分布验证方法同上，结果见表8.7。检验点次为354点次，绝对误差为33.6毫米，相对误差为11.66%。由于灌溉水量一次为60—90毫米，绝对误差为33.6毫米仅有或低于一次灌溉水量的一半。也就是说，模型的计算结果没有因为灌或不灌一次水而出现偏差。所以认为此计算结果能达到实际应用的要求。1米土体水贮量预报精度为86.4%，其中6月份（代表土壤水消耗期）、9月份（代表土壤水补给期）的预报精度达84.2%与90.7%。如把1米土体的水贮量预报结果转化成土壤旱涝等级，分析其预报的准确度，结果肯定高于此数值。1米土体水贮量动态预报与实测对比见图8.11（a）、（b）。1米土体水贮量预报与实测分布对比一例可见图8.12（a）、（b），输出土壤旱涝分布见图8.13。

4.1米土体盐贮量预报结果分析　区域1米土体盐贮量同区域地下水矿化度的变化规律相同，时间上变化很小，但空间上差异较大。区域1米土体盐贮量在空间上变化范围从0.4—15kgm-2，在预报时段内，1米土体盐贮量动态变化见图8.14（a）、（b），结果分析见表8.8，验证点次为342点次。绝对误差较大的原因，是由于测报区内大部分土壤为非盐渍化土壤，含盐量＜1.5kgm-2，基数低。而土壤盐渍化的预报主要是关心盐渍化等级预报，而等级划分间隔为1.5kgm-2至6kgm-2，（见表6.18）这样可认为绝对误差0.70kgm-2，在实际应用中可以接受，预报准确度为90.9%。其中6月份的准确度为89.5%（代表春季返盐），9月份为93.9%（代表雨季脱盐），12月份为82.5%（代表秋季返盐）。实际上按表6.18盐渍化等级的转换进行验证，预报的准确度平均为93%。（见表8.9）区域1米土体盐贮量等级分布图（或盐渍化程度分布图）实测与预报的对比见图8.15（a），（b）。

土壤盐渍化等级预报，是用分布盐均衡模型与专家识别模型结合得出的。从模型中所得出的盐渍化等级预报图也是以此为基础的。由于专家识别模型决定了Ⅰ等级中的盐渍化类型，这就能使Ⅰ、Ⅱ级的盐渍化等级的分布及面积变化较大。（见表8.10）实测与预报各盐渍化类型面积变化见图8.16（a）、（b），Ⅰ、Ⅱ级面积变化见图8.17。

按照6.18表所划分等级，Ⅰ、Ⅱ两级都可归为非盐渍化土壤，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ相应分别为轻、中、重盐渍化土壤和盐土。后者4级实测与预报显示分布及面积变化都很小。盐渍化等级的变化主要是I、Ⅱ级转化，这主要归因于地下水动态，特别是地下水埋深的变化。如地下水水位抬高，按照所建立的专家识别模型，可使Ⅰ级转化成Ⅱ级，相反Ⅱ级就转化成I级。所以可把Ⅱ级称为“潜在盐渍化土壤”。虽然Ⅰ、Ⅱ级预报拟合较差，潜在盐渍化土壤（Ⅱ）级预报的变幅较大，而实测较小，但全呈增加趋势。1988年12月实测与预报的结果即可说明，这主要是由于1988年秋季降雨集中、地下水水位抬高所致。预报时I、Ⅱ级消长大，特别是Ⅱ级类型如在区域内保持稳定，就可以尽早提醒有关部门，采取相应措施，防止次生盐渍化的发生。

（二）1989年实时预报结果分析

把1988年12月11日监测数据作为系统模型的初始条件，视1989年为平水年，选用1988年降雨量、自由水面蒸发量及灌溉识别矩阵输入系统模型。运行系统模型，选用1989年3、6、9月份的水盐状况。

由于6月份区域水盐状况在时空上差异较大，在计算时，9月份的监测数据还未上报，所以仅作了6月份的区域水盐状况实时预报的检验。检验方法同历史性预报的检验方法相同，结果见表8.11。

从表8.11分析可得出如下初步结论：

（1）在季节性实时预报中，即使时段为两季，系统模型对区域盐状况，即地下水矿化度与1米土体内盐分贮量的预报精度也相当高，都达到了80%以上，与历史性预报的准确度保持在同一水平。说明此系统模型完全可用于对区域盐分状况作出实时预报。

（2）对区域水分状况即地下水埋深，1米土体水贮量的预报准确度，与历史性预报准确度相比有所下降。但作为季节性实时预报来说，这样的准确度巳可满足农业生产中区域水分状况管理的需要，其准确度下降可能是由以下几方面综合作用所致：

①1989年实际气象要素与所选用年份的气象要素存在差异，而气象要素对区域水分的影响比对盐分的影响强烈得多；

②计算时段为两季，即实时预报时段较历史性预报扩大了一倍；

③灌溉识别阵选用与实际灌溉情形差异较大；

④检验点空间位置与模型在理论上所对应的点不符合，或检验点处的水利措施与模型考虑的不同。

这些问题正是模型需要进一步完善之处。1989年6月11日预报的系列图件见图8.18至图8.23。