Page 83 - 2023年第54卷第9期

１２
Ｉ
Ｔ′
Ｔ′
Ｔ
ＩＷＵ ＝ ＩＷＵ ＋ ＲＥ ＝ ＩＷＵ ＋ ＲＥ Ｉ （５）
年 ∑
年 年 ｊ，月 年
ｊ ＝１
Ｔ′
Ｉ
Ｔ′
ＩＷＵ Ｔ ＝ ＩＷＵ ＋ ＲＥ × ＩＷＵ ?ＩＷＵ Ｔ′ （６）
ｊ，月
年
年
ｊ，月
ｊ，月
Ｔ′
Ｔ
式中：ＩＷＵ 、ＩＷＵ 分别为第 ｊ月不考虑和考虑地下水补给的月灌溉用水量；ＳＷ ｒ 为受灌溉影响
ｊ，月 ｊ，月 ｊ，月平均
的第 ｊ月根区土壤蓄水平均值；ＳＷ ｍ 为模型模拟的第 ｊ月根区土壤蓄水平均值；ＥＴ ｒ 为遥感反演
ｊ，月平均 ｊ，月累计
Ｔ
Ｔ′
的第 ｊ月蒸散发累计值；ＥＴ ｍ 为模型模拟的第 ｊ月蒸散发累计值；ＩＷＵ 、ＩＷＵ 分别为不考虑和考
年
年
ｊ，月累计
Ｉ
虑地下水补给的年灌溉用水量；ＲＥ 为灌溉引起的年尺度地下水补给量。
年
该方法具备较为完备的物理机制，能够反映灌溉对蒸散消耗、根区土壤蓄水和地下水补给的贡
献，可获得月尺度 １ｋｍ空间分辨率且精度可靠的灌溉用水量数据。与其他灌溉用水量估算方法类似，
该方法也需要可靠的灌溉面积数据约束灌溉用水量估算。尽管年、月尺度灌溉用水量数据的应用范围
较广（如计算灌区渠道输水效率和区域地下水储量变化等） ［２４，４３］ ，但相比基于表层土壤水分的方法（可
获得日尺度灌溉用水量数据），该方法估算灌溉用水量的时间分辨率有待提升。
综上，在灌溉用水量估算过程中，对灌溉水消耗的 “蒸散强化 － 土壤蓄水 － 地下水补给” 三个主
要过程的刻画尤为关键。如前所述，由于物理机制不健全，仅使用蒸散发的估算方法往往高估灌溉用
水量；仅使用表层土壤水分的估算方法往往低估灌溉用水量。综合利用蒸散发和土壤水分构建土壤水
量平衡方程，是目前灌溉用水量估算的主流方向。然而，第 ３种方案难以满足灌溉用水量估算的空间
分辨率要求。仅第 ４种方案的物理机制较为完备，更好地反映了灌溉过程的复杂性。其利用遥感和模
型模拟的蒸散发和土壤水分的差异（即灌溉实际状态与无灌溉情景的差异），考虑灌溉水的多重归宿，
并提高遥感蒸散发的反演精度和时空分辨率，为高时空分辨率、精度可靠的灌溉用水量估算提供了新
的思路和方法。
４ 灌溉制度优化
传统的灌溉制度确定方法大多依赖灌溉实验站积累的试验资料，或依赖农户的农作经验（如通过
观察土壤墒情和作物长势）。由于灌溉制度的实际操作受多种偶发因素的影响，需要根据当天的气候、
土壤和作物状况进行调整。因此，传统的灌溉制度确定方法应用于大范围农田区域时，可能导致灌溉
不足或灌溉过度。基于蒸散耗水确定灌溉制度，能在作物需水和灌溉供水的制约条件下实现平衡，在
保证作物产量的同时减少水资源的浪费 ［４６］ ，因此，高时空分辨率的遥感蒸散发数据在实现大范围精准
灌溉、节水灌溉方面有巨大潜力。
４．１ 传统的灌溉制度确定方法 传统的灌溉制度确定方法，主要包括土壤水分阈值法 ［４７］ 和根区土壤
水量平衡法 ［４８］ 。其中，土壤水分阈值法基于土壤墒情实时监测，以土壤水分阈值为参照，触发灌溉事
件，使土壤达到适宜的水分条件（如田间持水量）。该方法需要及时准确的土壤墒情信息，才能在大范
围农业区域应用。然而，遥感表层土壤水分数据难以反映作物根系吸水过程，依据该方法进行精准灌
溉，可靠性大大降低。同时，供水条件、作物类型和土壤质地的差异，使不同农田区域的土壤水分阈
值具有较大的空间差异。传统方法往往使用固定的土壤水分阈值，将严重制约其在大范围使用的有效
性。此外，根区土壤水量平衡法是根据根区土壤水分亏缺（基于降水、蒸散发、渗漏等估算）与根区土
壤水分允许亏缺量的对比结果，作出灌溉决策（当根区土壤水分亏缺超过根区土壤水分允许亏缺量）。
类似地，降水数据的空间分辨率往往较低，渗漏量的估算方法和固定的根区土壤水分允许亏缺量的使
用均难以反映灌溉用水量的空间差异性，使其估算结果存在较大的误差，极大地制约了该方法在大范
围农田的应用 ［４８］ 。
ｎｏ等
４．２ 基于遥感蒸散发的灌溉制度优化方法 Ｄｏｍíｎｇｕｅｚ － Ｎｉ 珘 ［４９］ 表明，前述两种传统的灌溉制度确
定方法计划的灌溉量，与蒸渗仪观测的蒸散发较为接近。目前，已有不少研究 ［５０ － ５１］ 开展了基于蒸散发
的灌溉制度确定方法（如式（ ７））与传统灌溉制度确定方法的对比试验。

０
— １ ９ ３ —