基于遥感ET的海河流域生态需水研究

论文摘要

中国面临日趋严重的水资源危机,尤其是在我国占有十分重要地位的海河流域。由于水资源过度开发,引起了河道干涸、湿地萎缩、山区植被破坏等一系列生态与环境问题,水资源短缺和水环境恶化极为突出,水生态恢复迫在眉睫。为社会各界所关注,引起了国家的高度重视。流域尺度上的水循环包括降雨、径流、地下水、蒸发等过程。其中,地表不同下垫面的大气的水分蒸发(包括土壤蒸发和植物蒸腾两方面,英文为Evapotraspiration,简称为ET)是陆面生态过程的关键参数,也是流域水循环研究和水资源管理最重要的分量之一。在当前水资源严重短缺的情况下,ET的监测和总量控制对流域的水资源管理、区域规划和可持续发展尤为重要。关于ET的研究已经有200多年的历史,取得了一系列成果。然而,传统的通过人工监测ET方法有很大的局限性,有必要寻求更高效和可行的办法,在不同尺度的区域内进行全面、系统、连续的ET监测。随着计算机技术、卫星遥感技术和地理信息技术的突飞猛进,近年来发展了一种基于遥感监测ET的新方法和新理论,即通过卫星遥感并利用模型来计算区域ET值,进而通过检测、评价和有效管理来减少实际耗水量,实现水资源的高效利用,达到生态恢复的目的。本文正是以卫星遥感技术和地理信息技术为工具,在流域生态需水理论的基础上,对海河流域的ET进行了研究和分析,为解决这些问题进行了尝试。论文共分为七部分。绪论部分主要阐述了论文选题的背景、目的和意义。第二章理论研究部分对ET进行了介绍,概括了传统监测ET以及遥感监测ET的方法与发展。第三章对研究区海河流域概况、海河流域现状进行了介绍和分析。第四章由SEBAL模型,得出海河流域2003年的ET值。第五章利用得到的2003年海河流域的ET值分析了海河流域ET值在时间和空间上的差异与规律。第六章在流域生态需水理论的指导下,对海河流域山区、平原河流和主要湿地等生态用地的生态需水量进行计算与分析。最后结论部分分析总结了论文的研究成果、创新与不足以及对此研究领域的展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的与意义
• 1.2.1 研究目的
• 1.2.2 研究意义
• 1.3 研究内容
• 2 理论研究
• 2.1 遥感ET 发展现状
• 2.1.1 ET 概述
• 2.1.2 传统的地面监测ET 方法回顾
• 2.1.3 可用于ET 监测的卫星遥感技术发展现状
• 2.1.4 遥感监测ET 方法研究现状
• 2.2 流域生态需水研究现状
• 2.2.1 生态需水理论
• 2.2.2 流域生态需水理论
• 2.2.3 流域生态需水计算方法
• 3 海河流域概况与现状分析
• 3.1 海河流域概况
• 3.1.1 地理位置
• 3.1.2 地貌
• 3.1.3 水系
• 3.1.4 降水
• 3.1.5 经济社会
• 3.2 海河流域现状分析
• 3.2.1 平原河道径流减少、断流与干涸，功能丧失
• 3.2.2 湿地萎缩、生物量锐减，作用衰退
• 3.2.3 入海水量锐减，河口生态恶化
• 3.2.4 地下水严重超采，水位下降引起地质灾害
• 3.2.5 山区植被破坏，水土流失严重
• 3.2.6 水污染加剧，严重危害人民健康
• 3.3 海河流域土地利用分类
• 3.4 海河流域水资源三级分区划分
• 4 遥感ET 数据处理过程
• 4.1 遥感ET 数据获取原理
• 4.2 遥感ET 数据生产过程
• 4.2.1 输入数据的准备
• 4.2.2 地表辐射平衡各分量的计算
• 4.2.3 土壤热通量的计算
• 4.2.4 感热通量的计算
• 4.2.5 ET 的计算
• 4.2.6 由瞬时ET 值推算日总量或更长的时段
• 4.3 遥感ET 数据精度说明
• 4.4 遥感ET 数据最终成果
• 4.5 SEBAL 模型的优点与不足
• 5 海河流域遥感ET 空间规律分析
• 5.1 2003 年海河流域ET 值年内变化
• 5.2 不同行政区ET 空间分布差异
• 5.3 不同土地利用类型ET 空间分布差异
• 5.4 各水资源分区生态用地ET 空间分布差异
• 6 海河流域生态需水计算
• 6.1 山区植被生态需水计算
• 6.2 平原河流生态需水计算
• 6.3 主要湿地生态需水计算
• 7 结论
• 7.1 主要结论
• 7.2 本文的创新与不足
• 7.3 展望
• 参考文献
• 致谢