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Hargreaves法在滇中地区的应用及改进

更新时间:2009-03-28

0 引 言

参考作物需水量(ET0)是确定作物需水量和作物灌溉制度的基础,是灌排工程规划、设计、管理和水资源合理开发利用的基本依据。参考作物需水量的计算方法众多,目前国内外普遍认为联合国粮农组织FAO推荐的Penman-Monteith法(简称P-M法)物理意义明确,计算精度高[1],但P-M法需要较多的气象资料,在气象资料不齐全时其应用受限。目前主要的简化参考作物需水量计算方法有Hargreaves法(温度法)、 Priestley Taylor法(辐射法)和Irmark-Allen法(经验公式法)等。Hargreaves法(简称H-S法)是联合国粮农组织FAO推荐的气象资料不齐全时计算参考作物需水量的方法,其计算基础为温度,资料来源较为容易、可靠,H-S法在云南地区具有一定的精度和稳定性,但空间变异性较大,使用前需进行修正和改进[2-4]

近年来,国内学者对H-S法进行修正和改进,提高了其计算精度和适用性。李晨等[5]利用贝叶斯原理对川中丘陵区H-S法的温度指数、温度系数和温度常数进行改进;左德鹏等[6]将渭河流域的H-S法和P-M法计算结果进行回归分析,以修正H-S法的温度常数项;胡庆芳等[7]利用洗牌复合形进化算法对H-S法进行了全局校正;范文波等[8]在玛纳斯河流域对H-S法进行改进;杨永红等[9]在拉萨地区考虑相对湿度对H-S模型进行改进;贾悦等[10]在川中丘陵区考虑辐射的影响对H-S模型进行改进,李丹阳等[11]对H-S法和P-M法的计算结果进行线性拟合从而修正H-S法。

滇中地区包括昆明、曲靖、玉溪、红河、楚雄、大理、丽江7个地(州)市,是云南省国民经济和社会发展的核心区域,简单、精确的参考作物需水量计算方法可为滇中地区的作物灌溉制度制定提供重要基础,对区内水资源综合开发、可持续发展具有重要意义。为提高气象资料不齐时H-S法在滇中地区的精确性,本文引入相对湿度气象要子,应用回归分析及主成分分析对H-S法进行改进,以期提高H-S法在滇中地区的适用性。

1 数据与方法

1.1 数据基础

本文以滇中地区昆明、沾益(曲靖)、玉溪、蒙自(红河)、楚雄、大理、丽江7个气象站56年(1958-2013年)的逐日气象资料作为数据基础,包括平均气温、最高气温、最低气温、平均相对湿度、平均风速、日照时数、平均气压7个逐日气象数据。

1.2 P-M法

P-M法以能量平衡和水汽扩散理论为基础,通过对农田热量的平衡计算求出作物蒸发蒸腾所消耗的热量,把热量换算为水量即为作物需水量。计算公式如下[2]

在传统回归法的基础上,利用主成分分析法,以滇中地区7个气象站56年(1958-2013年)的逐日气象资料作为数据基础,引入相对湿度气象因子改进H-S法,以P-M法计算的ET0为标准评价改进H-S法的计算精度与适应性。得到如下结论:

 

式中:ET0为参考作物需水量;Δ为饱和水汽压与温度关系曲线的斜率;Rn为参考作物的冠层净辐射量;G为土壤热通量;γ为干湿表常数;T为平均温度;u2为2 m高处风速;es为饱和水汽压;ea为实际水汽压。

用P-M法计算参考作物需水量最少需要7个气象参数:平均气温、最高气温、最低气温、平均相对湿度、平均风速、日照时数、平均气压。

基坑施工如遇在砂层中开挖,要充分考虑砂层裸露时间较长时极易失去水分,会因施工扰动导致砂层成片剥落。为尽量减少施工对砂层的扰动,应调整施工工序,使清坡到支护的时间尽可能缩短,并将开挖分段长度减小到每段4 m左右,清坡后立即挂网,及时喷射混凝土。

1.3 H-S法

H-S法是根据蒸渗仪的实验数据得到的基于最高气温、最低气温的参考作物需水量计算方法。计算公式如下[2-4]

ET0=0.002 3(T+17.8) (Tmax-Tmin)0.5Ra

式中:ET0为参考作物需水量;T为平均温度;Tmax为最高温度;Tmin为最低温度;Ra为大气边缘太阳辐射。

利用滇中地区7个气象站56年(1958-2013年)的逐日气象资料,分别采用P-M法、H-S法计算昆明的逐日ET0和多年平均逐日ET0,对计算结果进行回归分析。P-M法计算的ET0多记为ET0PM,H-S法计算的ET0值记为ET0HS。以相对湿度RH为自变量,以P-M法和H-S法计算结果的差值ET0PM-ET0HS为因变量进行回归分析,得到回归方程ET0PM-ET0HS=a·RH2+b·RH+c,因此引入相对湿度气象因子后的改进H-S法计算公式为:ET0=0.002 3(T+17.8)(Tmax-Tmin)0.5Ra+a·RH2+b·RH+c

1.4 主成分分析

为消除气象资料之间存在的复共线性,减少参考作物需水量计算所需的气象资料,简化参考作物需水量计算方法,可利用主成分分析从多元随机的气象资料中提取主成分,在保留原有气象资料大部分信息的同时消除复共线性。

主成分分析[12]是以互相无关的综合新指标代替原来相关指标,同时从中选取较少的综合指标尽可能多的反映原来指标的信息,即将多个相关指标化为少数互相无关的综合指标的统计方法。主成分分析计算步骤如下:①对数据进行标准化处理。②计算标准化数据X的协方差矩阵VVX的相关系数矩阵。③求V的前V个特征值λ1λ2≥…≥λm及特征向量a1,a2,…,am。④求第h个主成分主成分Fhx1,x2,…,xp的线性组合,组合系数为ahj

检索途径:①维基百科https://www.wikipedia.org/;②《中国药典》2015版二部;③BCS分类查询:tsrlinc 网 站 :http://tsrlinc.net/search.cfm;FDA[3]、PMDA、EMA及WHO[4]官方发布文件;文献资料如多种药物的BCS分类预测:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3231854/。

2 H-S法改进

2.1 主成分分析

利用滇中地区7个气象站56年(1958-2013年)的逐日气象资料作为数据,将原始数据进行标准化处理,计算标准化气象数据的相关系数矩阵,求相关系数矩阵的特征值及特征向量。根据计算结果,7个气象站第一主成分的方差贡献率均大于50%,第一主成分包含了原7个气象因子一半以上的信息,因此,取第一主成分替代原7个气象因子的关系。

 

表1 第一主成分方差贡献及特征向量

  

站点第一主成分方差贡献率/%平均气温日最高气温日最低气温日照时数平均相对湿度平均风速平均本站气压昆明59.280.8990.7920.969-0.8080.740-0.612-0.449沾益55.790.8950.7840.961-0.6460.724-0.712-0.345玉溪56.000.9080.7760.972-0.7650.616-0.514-0.566蒙自61.370.9280.8490.961-0.6950.669-0.606-0.585楚雄57.490.9200.8380.980-0.7970.562-0.448-0.503大理72.950.9440.9140.987-0.9020.848-0.802-0.478丽江73.960.9530.9300.972-0.9380.931-0.816-0.219

从第一主成分方差的特征向量(表1)可看出,除沾益外的其他6个站的平均温度、最高温度、最低温度、日照时数、平均相对湿度5个气象因子具有较高的相关性,且包含了大多数信息,沾益平均温度、最高温度、最低温度、平均风速、平均相对湿度5个气象因子具有较高的相关性,且包含了大多数信息。考虑到H-S法计算中的大气边缘太阳辐射参数和日照时数具有相关性,且为了统一引入因子,引入相对湿度气象因子改进H-S法。

2.2 H-S法改进

用H-S法计算参考作物需水量只需要3个气象参数:平均气温、最高气温、最低气温。

3 计算结果及对比

3.1 逐日ET0分布

(2)改进H-S法和P-M法的逐日ET0计算结果相关性提高,计算结果更为相近。

“食品安全控制技术”是一门应用型课程,在教学过程中不仅要重视相关的理论和方法学习,更要培养学生解决实际生产问题的实践能力。“果蔬食品中化学性危害因子快速分析与检测”实验课的开设,使学生对食品安全中危害因子的性质划分、农药残留类化学性危害因子的各类检测方法及其优缺点都有了更深、更具体的认识;而实验课“食品安全控制全程质量控制体系设计”则使学生系统掌握了GMP,HACCP,SSOP体系在食品加工厂中的具体应用方法和过程,进一步强化了学生的学习效果。

 

表2 改进H-S法经验参数

  

站点abcR2昆明-0.00040.0371-0.74010.8294沾益-0.00050.0393-0.41220.8058玉溪-0.00200.2660-9.33210.6543蒙自-0.00160.1782-4.40700.8916楚雄-0.00040.0337-0.97690.7058大理0.0005-0.09644.02910.8229丽江0.0005-0.09784.31670.9500

[2] 顾世祥,李远华,何大明,等. 参考作物需水量计算方法在纵向岭谷区的应用对比[J]. 灌溉排水学报,2007,(4):21-27.

  

图1 P-M法、改进前后H-S法逐日ET0分布

3.2 逐日ET0偏差

以P-M法计算的多年平均逐日ET0为标准,采用改进H-S法计算多年平均逐日ET0的绝对偏差和相对偏差均得到了不同程度的降低,计算精度得到了不同程度的提高。见表3和图2。

当然,因为与工业互联网的差异太大,消费互联网翘楚们自知一下子接不上“话茬”,于是,一个似是而非的“产业互联网”名词就被用来替代“工业互联网”。

7个站中昆明的精度提高幅度最大,偏差由0.61 mm/d降低到0.27 mm/d,偏差率由20.43%减小到8.91%,改进后偏差率小于5%的天数占全年的90.68%;沾益、玉溪、楚雄、大理、丽江5个站的精度提高幅度相差不大,蒙自的精度提高幅度最小。7个站均可在不同程度上提高4-5月后的计算精度,解决4-5月后计算值偏大的问题;大理和丽江除可解决4-5月计算值偏大的问题,还可解决4-5月前计算值偏小的问题。

3.3 逐日ET0相关性

利用改进H-S法计算多年平均逐日ET0,以P-M法计算的多年平均标准值为基础,得到改进前后H-S法与P-M法计算结果的相关性见表4和图3。改进H-S法的趋势线斜率更接近1,R2均得到提高,改进H-S法和P-M法的逐日ET0计算结果相关性提高,计算结果更为接近。

 

表3 改进前后H-S法计算精度对比

  

站点计算方法最大偏差/(mm·d-1)最大偏差率/%<5%偏差率天数比例/%<15%偏差率天数比例/%<20%偏差率天数比例/%昆明H-S法0.6120.4334.2556.7199.73改进H-S法0.278.9190.68100.00100.00沾益H-S法0.7630.4125.2149.0496.99改进H-S法0.7024.5348.2276.4498.36玉溪H-S法0.8942.67016.9957.26改进H-S法0.8229.8212.3332.3378.90蒙自H-S法0.6718.9928.7770.14100.00改进H-S法0.6218.6159.7390.68100.00楚雄H-S法0.8430.6713.9733.1570.68改进H-S法0.7529.3930.4156.4486.85大理H-S法0.7423.4715.6237.2694.25改进H-S法0.7118.0154.2584.38100.00丽江H-S法1.1832.1211.7825.4871.51改进H-S法0.7025.8749.5974.5296.71

 
  

图2 改进前后H-S法偏差和偏差率

 

表4 改进前后H-S法与P-M法逐日ET0相关性

  

站点H-S法斜率R2改进H-S法斜率R2昆明0.96950.95021.02090.9914沾益0.90890.89731.07370.9615玉溪1.04210.92071.01320.9657蒙自0.92270.87630.98990.9485楚雄0.93170.96141.05500.9632大理1.25490.80121.16510.9549丽江0.90800.60920.97550.9395

3.4 典型年改进结果

以P-M法计算的各站逐年ET0为基础,选取P=75%的年份为典型年,以P-M法计算的逐日ET0为标准,采用改进H-S法计算逐日ET0的误差得到了降低,见表5。由于H-S法适用于计算5 d或更长时间步长的ET0[13],因此日计算精度提高程度稍低于多年平均逐日ET0精度,但基本可满足滇中地区灌溉制度制定等实际生产设计需要。

4 结果和讨论

此外,对于大学生来说,每次运动持续20-45分钟对于提高心血管系统机能和有氧工作能力较为适宜,对于运动时间的选择来说,高血压患者应避开早、晚,其他则无特殊要求。运动频率以每周三次或以上为宜,同时结合每次运动的强度、持续的时间、个人的身体恢复情况以及对运动的适应能力等因素综合考虑。

3.法治保障社区居民合法权益。社区秩序法治,才能保障居民的合理诉求和合法权益。通过制定小区居民公约、楼规民约、议事规则、财务管理、停车管理办法和“三事分流”清单等,引导建立小区规范;加大普法宣传,发挥了社区民警和法律服务者的作用,增强居民法治观念;建立网格民警为主、网格长和志愿者为辅的帮扶帮控小组,对重点对象进行动态监管,确保小区和谐稳定;采取小区“红袖标”白天巡、网格民警夜间巡“两巡”相结合的方式,加强小区治安防控。

  

图3 P-M法、改进H-S法逐日ET0值相关性

 

表5 典型年逐日ET0改进前后H-S法计算精度对比

 

%

  

站点典型年计算方法<5%偏差率天数比例<15%偏差率天数比例<20%偏差率天数比例昆明1991H-S法22.4741.6467.40改进H-S法29.5951.7881.64沾益1996H-S法7.6516.1230.60改进H-S法20.7737.9860.38玉溪1968H-S法11.7521.8640.44改进H-S法12.5723.5049.18蒙自1974H-S法8.7717.8134.52改进H-S法18.3630.6855.62楚雄1971H-S法10.9618.6336.16改进H-S法12.6027.4048.77大理1967H-S法9.0418.9039.18改进H-S法18.0832.8856.16丽江1978H-S法11.2322.7441.92改进H-S法15.3426.5850.41

(1)改进H-S法和P-M法计算的多年平均逐日ET0值,绝对偏差、相对偏差均得到了降低,改进后H-S法计算精度得到提高。

利用滇中地区7个气象站56年(1958-2013年)的逐日气象资料,采用P-M法、H-S法和改进H-S法计算逐日ET0和多年平均逐日ET0,以P-M法计算结果为基础对改进前后H-S法进行对比分析。

(3)改进H-S法可有效地改善4-5月后计算值偏大的缺点,具有较高的精度。

对于企业而言,通过实施信息化管理,可以拥有一个相对透明的经营运作过程,有效降低生产经营活动中难以监控以及不透明等问题,从而避免企业出现资产流失、生产能力低下以及组织结构冗余等问题出现。此外,企业通过实施信息化管理,也可以不断促进企业各个环节以及各个部门之间的协调以及沟通,广泛地收集企业内外部的资料信息。针对海量的信息,企业进行深入的分析与研究,从而形成一个科学、合理的决策,为后续的进一步发展打下基础。

[3] Hargreaves G H,Allen R G. History and evaluation of Hargreaves evapotranspiration equation [J]. Journal of Irrigation andDrainage Engineering,2003,129(1):53-63.

参考文献

2岁以下儿童和普通发热,通常选用对乙酰氨基酚(扑热息痛)。对乙酰氨基酚退热起效快,控制体温的时间为2个小时左右;副作用相对较少,对胃肠道无明显刺激,对凝血功能也无显著影响,无肾毒性,安全性较高;但有明显的剂量依赖性,即随着剂量的上升疗效上升,因此要防止过量而引起肝脏的损害。

[1] 彭世彰,徐俊增. 参考作物蒸发蒸腾量计算方法的应用比较[J]. 灌溉排水学报,2004,(6):5-9.

改进前后的各站逐日ET0分布曲线见图1。在4-5月之前,昆明、沾益、蒙自、大理和丽江5个站改进前H-S法逐日ET0值比标准值偏小,玉溪和楚雄2个站比标准值偏大,而全部7个站在4-5月后,随着湿度的增大,H-S法普遍呈现出比标准值偏大的结果。随着引入相对湿度气象因子改进H-S法,可有效地改善4-5月后的下半年计算值偏大的缺点。

本文在传统回归法的基础上,利用主成分分析法,引入平均温度气象因子改进H-S法,改进后的H-S法使ET0计算精度得到了提高。改进 H-S法计算结果为日尺度结果,可满足滇中地区ET0研究要求,也可用于该地区灌溉制度的制定等设计需要,可作为滇中地区参考作物需水量ET0的计算方法。

[4] Allen R G, Pereira L S, Raes D, Smith M. Crop Evapotranspiration-Guidelines for Computing Crop Water Requirement[M]. Rome:Food and Agriculture Organization of the United Nations,1998.

由于农民知识技能少,红寺堡区农业新技术的转化与应用困难, 技术问题成为制约一些优势特色产业快速发展的瓶颈。此外,由于人力资本存量低,很多扶贫资金由于操作、开发不当,不仅没有产生递增效应,反而使这些投资损失殆尽,有些甚至还背上了沉重的债务包袱,陷入了“人力资本水平低—素质技能不强,难以进入资本市场,没有创新精神—贫困”的恶性循环之中。

[5] 李 晨,崔宁博,魏新平,胡笑涛,龚道枝. 改进Hargreaves模型估算川中丘陵区参考作物蒸散量[J]. 农业工程学报,2015,31(11):129-133,135,134.

《暴风雨前》的伍大嫂,虽然泼辣能干,在伍家是主要的经济来源,但是当伍大嫂的丈夫当兵之后,在时代动乱的环境下,伍大嫂却只能通过与几个男人保持关系来养活家庭,与郝友三,吴凤梧等保持性关系。靠自己出卖肉体来赡养婆婆,养育儿子,包括儿子伍平的教育问题都是郝友三帮忙解决的。相较于黄太太和蔡大嫂。伍大嫂虽然与郝友三有所谓的感情,但是更多的是肉体和金钱的交易。依附于男性的羽翼下生活。更重要的是当伍大嫂的丈夫从军而归后,郝友三顾念着与伍大嫂的感情竟然继续与伍大嫂“光明正大”的见面,而且还帮助伍大嫂一家解决安置和搬家问题,而伍大嫂的丈夫却把郝友三当做恩人一般。这种将人的思想单纯化的写法使人感到难以置信。

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开关柜是配网的主要设备之一,是电力生产输送以及使用过程中最为关键的电气设备,同时也是故障发生率较高的一种设备[1]。开关柜内的局部放电特性能准确反映开关柜设备在不同阶段的损坏程度,利用这一特性对开关柜在绝缘状态进行在线带电检修是行之有效的途径[2]。

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[13] Jensen D T,Hargreaves G H,Temesgen B,et al. Computation of ET0 under nonideal conditions[J]. Journal of Irrigation and Drainage Engineering,1997,123( 5) : 394-400.

 
杨蕊,伍靖伟,王龙,余航
《节水灌溉》 2018年第04期
《节水灌溉》2018年第04期文献

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