【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种改进的区域农业地下水开采量测算方法，属于地下水开发利用、地下水超采治理及地下水管理。
技术介绍
1、地下水是水资源的重要组成，对人类经济社会发展具有重要支撑作用，特别是在干旱和半干旱区，地下水是人类生产和生活的主要水源，并维系着生态系统健康。
2、近年来，由于过量开采，引发了区域地下水超采，并引发了地面沉降、泉衰竭、湿地退化、海水入侵等一系列生态环境问题。准确掌握地下水开采量是维持水资源可持续利用的前提，也是水资源评价和超采治理方案制定的重要依据。然而，受多种因素限制，精确地获取区域地下水开采量较为困难，研发区域地下水开采量评价技术具有重要的实践意义。
3、目前，对于地下水开采量的估算方法主要有6类①直接测量，通过安装流量计，直接测量地下水开采量。②能耗法，根据燃料和电力消耗估算地下水开采量。③遥感和地理信息方法，利用遥感技术，反演区域蒸散发量，通过建立作物根系水平衡方程，估算地下水开采量。④农业统计方法，包括利用作物灌溉定额，估算地下水开采量，以及根据单井额定出水量法，估算区域开采量。⑤地下水位波动方法，基于地下水位观测数据，计算地下水开采量。⑥数值模拟法，通过构建区域地下水模型，拟合地下水开采量。
4、以上6种方法，不同程度地存在经济和技术方面的问题：①直接测量法最为准确，但由于农业灌溉开采井数多，大多数露天管理，难以实现水表计量，逐井计量难以大面积推广且耗费较多经济成本。②能耗法推算地下水开采量较为可靠，但逐井调查统计，工作量巨大，且水泵实际运行中因日常维护、使用年限等
5、受地下水开采条件复杂、区域差异较大、影响因素众多以及不同技术自身局限的影响，现有地下水开采量评价技术，均存在若干问题，依靠单一的评价技术通常难以获取高精度的地下水开采量数据。
6、因此，提供一种改进的区域农业地下水开采量估算方法，通过投入有限工作量，提高估算精度，实现对区域地下水开采量时空变化的精细刻画，进而提高地下水开采量评价精度，就成为该
亟需解决的技术难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对现有技术中地下水开采量难以精确评估的问题，提供一种改进的区域农业地下水开采量估算方法，基于遥感数据和地理信息估算区域地下水开采量的技术改进，通过投入有限工作量，提高估算精度，实现对区域地下水开采量时空变化的精细刻画，进而提高地下水开采量评价精度。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、一种改进的区域农业地下水开采量测算方法，包括如下步骤：
4、(1)基础数据处理与地表物理参数获取；
5、(2)利用土地表面能量平衡算法(sebal)反演区域蒸散发；
6、(3)作物有效降雨量估算；
7、(4)研究区土壤含水量监测与估算；
8、(5)研究区地下水实际开采量估算；
9、(6)典型区地下水实际开采量调查；
10、(7)校正区域地下水实际开采量。
11、优选地，步骤(1)具体如下：
12、①获取覆盖研究区的landsa8遥感影像数据、dem数据和气象数据；
13、②处理遥感卫星数据，获取一系列地表物理参数，包括归一化植被指数、植被覆盖度、地表反照率、地表比辐射率、地表温度。
14、优选地，步骤①中遥感影像数据要求成像时天气晴朗，清晰度高，研究区上空无云；dem数据分辨率为30米；气象数据与遥感影像时段一致，包括大气压强、日照时数、风速、相对湿度、气温等参数，将影像进行辐射定标、大气校正、裁剪等预处理操作，用于后续的各项数据处理。
15、优选地，步骤(2)具体如下：
16、①反演地表净辐射通量：所有向下的辐射通量减去所有向上的辐射通量，即为地表净辐射通量，计算公式如下：
17、rn＝(1-α)×rs↓-rl↑+ε×rl↓；
18、式中：rn-地表净辐射通量；rs↓-到达地表的太阳短波辐射用，与大气特性状况、时间和入射角度等有关；rl↑-地表出射的长波辐射，损失的能量取决于地表温度和表面发射率；rl↓-大气入射的长波辐射，受大气热力学曲线和气溶胶负荷的影响；
19、②反演土壤热通量：使用净辐射通量与植被覆盖度的经验关系式求出：
20、g＝rn×[γc+(1-fvc)×(γs-γc)]；
21、式中：g-土壤热通量；γc、γs-与植被有关的参数，在植被覆盖度为1时，γc为0.05，在植被覆盖度为0时，γs为0.315，fvc-植被覆盖度；
22、③反演显热通量：通过使用近地表-空气温度差的内部校准方式估算，公式如下：
23、h＝ρair×cp×dt/rah；
24、式中：h-显热通量；ρair、cp-分别代表空气密度和干燥空气的比热容，两个都是描述空气的参量，乘积为空气的体积热容量常数1205w·s·m-3·k-1；dt-高度z1、z2处的温度差值；rah-对热传递的空气动力学抗性(s·m-1)；
25、④计算潜热通量：根据以下公式计算潜热通量λet：
26、λet＝rn-g-h；
27、⑤估算日蒸散发量：公式如下：
28、
29、式中：et24-日蒸散量；ef24-全天蒸发比；rn24-当天的地表累积的净辐射通量；g24-当天土壤热通量的累积值；λ-汽化潜热；lst-地表温度；
30、⑥反演研究区各像元月尺度蒸散发量：通过以上步骤，计算各像元(1km×1km)日蒸散量，按月汇总，形成各像元月尺度蒸散发量eta。
31、优选地，步骤(3)具体如下：
32、①获取研究区1km分辨率逐月降水量数据：全国1km分辨率月尺度降水量已有公开数据集，下载研究区相应研究时段的数据，获取各像元(1km×1km)月尺度降水量分布；
33、②估算降雨对作物的有效补给量：公式如下：
34、
35、式中：pn—作物生育期内各月有效降雨量；p—月降雨量；etc—作物生育本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改进的区域农业地下水开采量测算方法，包括如下步骤：(1)基础数据处理与地表物理参数获取；(2)利用土地表面能量平衡算法(SEBAL)反演区域蒸散发；(3)作物有效降雨量估算；(4)研究区土壤含水量监测与估算；(5)研究区地下水实际开采量估算；(6)典型区地下水实际开采量调查；(7)校正区域地下水实际开采量。
2.根据权利要求1所述的改进的区域农业地下水开采量测算方法，其特征在于：步骤(1)具体如下：①获取覆盖研究区的Landsa8遥感影像数据、DEM数据和气象数据；②处理遥感卫星数据，获取一系列地表物理参数，包括归一化植被指数、植被覆盖度、地表反照率、地表比辐射率、地表温度。
3.根据权利要求2所述的改进的区域农业地下水开采量测算方法，其特征在于：步骤①中遥感影像数据要求成像时天气晴朗，清晰度高，研究区上空无云；DEM数据分辨率为30米；气象数据与遥感影像时段一致，包括大气压强、日照时数、风速、相对湿度、气温等参数，将影像进行辐射定标、大气校正、裁剪等预处理操作，用于后续的各项数据处理。
4.根据权利要求3所述的改进的区域农业地下水开采
5.根据权利要求4所述的改进的区域农业地下水开采量测算方法，其特征在于：步骤(3)具体如下：
6.根据权利要求5所述的改进的区域农业地下水开采量测算方法，其特征在于：步骤(4)具体如下：
7.根据权利要求6所述的改进的区域农业地下水开采量测算方法，其特征在于：步骤(5)具体如下：
8.根据权利要求7所述的改进的区域农业地下水开采量测算方法，其特征在于：步骤(6)具体如下：
9.根据权利要求8所述的改进的区域农业地下水开采量测算方法，其特征在于：步骤(7)具体如下：
...【技术特征摘要】
1.一种改进的区域农业地下水开采量测算方法，包括如下步骤：(1)基础数据处理与地表物理参数获取；(2)利用土地表面能量平衡算法(sebal)反演区域蒸散发；(3)作物有效降雨量估算；(4)研究区土壤含水量监测与估算；(5)研究区地下水实际开采量估算；(6)典型区地下水实际开采量调查；(7)校正区域地下水实际开采量。
2.根据权利要求1所述的改进的区域农业地下水开采量测算方法，其特征在于：步骤(1)具体如下：①获取覆盖研究区的landsa8遥感影像数据、dem数据和气象数据；②处理遥感卫星数据，获取一系列地表物理参数，包括归一化植被指数、植被覆盖度、地表反照率、地表比辐射率、地表温度。
3.根据权利要求2所述的改进的区域农业地下水开采量测算方法，其特征在于：步骤①中遥感影像数据要求成像时天气晴朗，清晰度高，研究区上空无云；dem数据分辨率为30米；气象...
【专利技术属性】
技术研发人员：王雨山，张发旺，尹德超，王茜，马涛，
申请(专利权)人：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，
类型：发明
国别省市：
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