Đánh giá các phương pháp bốc hơi thoát nước để xác thực mô hình trong một lưu vực bán khô hạn ở miền bắc Trung Quốc
Tóm tắt
Tóm tắt. Nghiên cứu này đánh giá hiệu suất của bốn phương pháp bốc hơi thoát nước (Priestley-Taylor, Penman-Monteith, Hargreaves và Makkink) với độ phức tạp khác nhau trong một môi trường bán khô hạn ở miền bắc Trung Quốc. Kết quả được so sánh với lưu lượng hơi nước quan sát được từ các phép đo flux rối. Phân tích này trở nên cần thiết sau khi mô phỏng dòng chảy bằng phiên bản tự động hiệu chỉnh của Công cụ Đánh giá Đất và Nước (SWAT) không tái tạo được các phép đo dòng chảy. Mặc dù khu vực nghiên cứu nhận hầu hết lượng mưa hàng năm trong thời kỳ sinh trưởng, nhưng nhiệt độ cao có thể gây ra tình trạng khan hiếm nước. Chúng tôi khảo sát phương pháp bốc hơi thoát nước nào phù hợp nhất cho môi trường này và liệu hiệu suất của mô hình SWAT có thể được cải thiện với phương pháp bốc hơi thoát nước phù hợp nhất hay không. Các mô hình bốc hơi thoát nước được kiểm nghiệm trong hai năm liên tiếp với lượng mưa khác nhau. Nhìn chung, các phương trình Hargreaves và Makkink đơn giản vượt trội hơn so với các phương pháp phức tạp hơn là Priestley-Taylor và Penman-Monteith, mặc dù hiệu suất của chúng phụ thuộc vào tính khả dụng của nước. Tuy nhiên, tác động đến chất lượng mô phỏng dòng chảy của SWAT vẫn ở mức nhỏ. Mặc dù bốc hơi thoát nước là một quá trình quan trọng trong thủy văn của môi trường đồng cỏ này, phân tích của chúng tôi chỉ ra rằng các yếu tố thúc đẩy khác vẫn cần được xác định để cải thiện mô phỏng SWAT.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Allen, R.G., Pereira, L. S., Raes, D., and Smith, M.: Crop evapotranspiration-Guidelines for Computing Crop Water Requirements, FAO Irrigation and Drainage Paper 56, 300~p., 1998.
Arnold, J. G., Srinivasan, R., Muttiah, R. S., and Williams, J. R.: Large area hydrologic modeling and assessment. Part I: Model development, J. Am. Water Resour. Assoc., 34, 73–88, 1998.
Beven, K. and Kirkby, M.: A Physically Based, Variable Contributing Area Model of Basin Hydrology, Hydrol. Sci. Bull. 24(1), 43–69, 1979.
Chen, Z.: Topography and climate of Xilin river basin. Inner Mongolia Ecosystem Research Station, Research on Grassland Ecosystems[3], 13–22, Beijing, Science Press (in Chinese with English abstract), 1988.
De Bruin, H. A. R. and Lablans, W. N.: Reference crop evapotranspiration determined with a modified Makkink equation, Hydrol. Processes, 12(7), 1053–1062, 1998.
DehghaniSanij, H., Yamamoto, T., and Rasiah, V.: Assessment of evapotranspiration estimation models for use in semi-arid environments, Agr. Water Manage., 64(2), 91–106, 2004.
Eckhardt, K., Haverkamp, S., Fohrer, N., and Frede, H.G.: SWAT-G, a version of SWAT99.2 modified for application to low mountain range catchments, Phys. Chem. Earth, 27(9–10), 641–644, 2002.
Frank, A. B.: Evapotranspiration from Northern Semiarid Grasslands, Agron. J., 95(6), 1504–1509, 2003.
Kite, G. W. and Droogers, P.: Comparing evapotranspiration estimates from satellites, hydrological models and field data, J. Hydrol., 229, 3–18, 2000.
Kurc, S. A. and Small, E. E.: Dynamics of evapotranspiration in semiarid grassland and shrubland ecosystems during the summer monsoon season, central New Mexico, Water Resour. Res., 40(9), W0930501–W0930515, 2004.
Liu, X. and Erda, L.: Performance of the Priestley-Taylor equation in the semiarid climate of North China, Agr. Water Manage., 71(1), 1–17, 2005.
López-Urrea, R., Santa Olalla, F., Fabeiro, C., and Moratalla, A.: Testing evapotranspiration equations using lysimeter observations in a semiarid climate, Agr. Water Manage., 85(1–2), 15–26, 2006.
Makkink, G. F.: Testing the Penman formula by means of lysimeters, J. Inst. Water Eng., 11(3), 277–288, 1957.
Nash, J. E. and Sutcliffe, J. V.: River flow forecasting through conceptual models, I, A discussion of principles, J. Hydrol., 10, 282–290, 1970
Neitsch, S. L., Arnold, J. G., Kiniry, J. R., and Williams, J. R.: Soil and Water Assessment Tool Theoretical Documentation, Version 2000, Texas Water Resources Institute, College Station, TX, 2001.
Sivapalan, M.: Prediction in ungauged basins: a grand challenge for theoretical hydrology, Hydrol. Processes, 17, 3163–3170, 2003.
Vaché, K. B. and McDonnell, J. J.: A process-based rejectionist framework for evaluating catchment runoff model structure, Water Resour. Res., 42, W02409, https://doi.org/10.1029/2005WR004247, 2006.
Wigmosta, M. S., Vail, L. W., and Lettenmaier, D. P.: A distributed hydrology-vegetation model for complex terrain, Water Resour. Res., 30, 1665–1679, 1994.