Page 123 - 2021年第52卷第9期

ET = ET + ET 自 （3）
农
式中：ET 可以分为有灌溉农田的蒸散发ET 和自然下垫面无灌溉的蒸散发ET ；W m 为人类工业活动驱
农
自
动的耗水； W 为人类生活活动驱动的耗水。考虑工业和生活耗水具有较完备的监测计量体系，其耗
h
水量统计相对准确，直接采用《济南市水资源公报》公布的工业与生活耗水量统计数据。
由上述分析可知， ΔW 与 ET 为传统水量平衡方程构建时的数据获取难点。本文选用重力卫星陆
水储量数据表示ΔW 、遥感蒸散发数据表示 ET，完成区域水量平衡方程构建。由于遥感数据存在不
同程度的误差和区域适用性，选取以遥感为数据源的ΔW 和 ET 时，须以区域水量平衡为约束，满足
平衡方程的ΔW 和 ET 数据组对，才能用于计算农田区域的耗水量ET 。
农
（2）农田水量平衡。对于农田区域，可以将耗水分解为来自降水的蒸散发和来自灌溉的蒸散发，
记为有效降水P 有效 和有效灌溉水量W 有效灌 ：
ET = P 有效 + W 有效灌 （4）
农
有效降水是指在旱作条件下消耗于农作物蒸散过程的降水量 ［13］ ，美国农业部土壤保持局所推荐
的有效降水量方法是目前比较公认和得到推广的有效降水量计算方法之一 ［14-15］ ，有学者将此方法用于
京津冀地区取得较好效果 ［16］ ，研究区与京津冀地区同属华北平原，气候条件相似，并且此方法以日
为计算时段，能较好扣除大降水的产流量，具体公式如下：
ìP (4.17 - 0.2P )
ï ï ， P < 8.3mm/d
P = í 4.17 （5）
日有效
ï ï
î4.17 + 0.1P， P ≥ 8.3mm/d
田间有效灌溉水量可认为是到达田间的灌溉水量中用于蒸散发消耗的水量。一般来说，田间灌
溉水量略大于田间有效灌溉水量，在高效节水灌溉的模式下，田间有效灌溉水量接近田间灌溉水量。
有效灌溉水量可认为是灌溉水量中用于蒸散发消耗的水量。一般来说，灌溉水量大于有效灌溉
水量，灌溉水利用效率α 越高，有效灌溉水量越接近灌溉水量。
W (ET - P 有效 )
农
W = 有效灌 = α （6）
灌
α
3.2 区域降水量与出入境水量计算方法 反距离权重法是气象要素插值最为常用的方法之一，该方
法简单易行，插值效率高 ［17-19］ 。本研究的降水数据共选用常年雨量站 60 个（见图 1），平均站网密度
248 km /站。通过反距离权重法将点雨量转变为面雨量，计算区域降水总量。
2
区域流入、流出水量通过 18 个出入境控制站的流量监测数据统计得到。出入境控制站位置如图
1 所示。区域调入水量通过对调水工程调入水量统计得到。
3.3 陆地总蓄水变化量计算及分析 水量平衡方程中的区域蓄水变化量是指区域地表、地下和土壤
中蓄存水量的变化量，单纯依靠地面站点监测，难以直接获得；依靠水文模型连续模拟计算分析时
段水蓄变量，一方面计算量庞大，另一方面又受模型精度影响，尤其是无资料地区水文模拟的不确
定性干扰，难以实用。
有大量学者研究在大空间尺度上直接使用 GRACE 卫星数据估算陆地总蓄水量，并通过水量平
衡、实测数据和水文模型等方法进行验证，发现估算结果与验证数据具有较高的相关性 ［20-23］ 。本研究
选用美国空间研究中心（CSR）提供的 2007—2015 年的 CSR RL05 Mascon 陆地水储量产品（本产品来自
［24-25］
/
美国空间研究中心：http：/www.csr.utexas.edu），时间分辨率为月，空间分辨率为 0.5° 。该数据以
等效水柱高（地球水相关质量变化与水密度作商）表示陆地水储量变化，乘以单元格面积可转换为水
量，在概念上与水量平衡方程中的区域水蓄变量一致。
由于目前重力卫星陆水储量产品的空间分辨率还较粗，用于较小空间范围时，需要做好数据的
可用性分析。本文的研究区济南市总体面积不大，为检验重力卫星数据的可用性，一方面将陆水储
量数据与济南市地下水观测数据进行对比分析，如图 2 所示，二者具有较好的一致性，可认为重力卫
星在济南市范围内的数据可以反映蓄水量变化趋势；另一方面利用水量平衡方程来判别，如果存在

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