基于遥感蒸散发反演的努库斯灌区水量平衡动态解析
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘志斌 |
| 答辩日期 | 2020-06-30 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 刘铁 |
| 关键词 | 咸海 努库斯灌区 蒸散发 SEBAL 水量平衡 The Aral Sea Nukus irrigation area evapotranspiration SEBAL water balance |
| 学位专业 | 理学硕士 |
| 其他题名 | Water balance analysis based on quantitative evapotranspiration (ET) inversion in NUKUS irrigation area, Lower Armu River Basin |
| 英文摘要 | 咸海危机已演变为二十世纪最严重的生态环境问题之一，成为全球热点。 咸海的快速萎缩对周边生态环境、人们的生活生产造成不可逆转的恶劣影响，如土壤盐渍化、荒漠化、 盐尘暴等。已有研究表明，人类活动是咸海危机主要的诱因，咸海流域的人类活动主要表现为大规模开垦荒地、修筑水利设施、不合理灌溉等，致使咸海流域的农业生产过度利用、浪费地表水资源，从而加剧了咸海流域灌区农业生产需水与湖区入流量之间的矛盾。然而，咸海流域灌区水文过程以及对咸海水量的影响至今尚不明确，并且蒸散发作为水文过程中重要的一环，现有咸海流域的蒸散产品存在一定的局限性。因此，本研究选用阿姆河尾闾灌区－努库斯灌区为研究区，基于多期 Landsat 遥感影像和气象站数据，利用改进的 SEBAL模型反演了近 30 年来努库斯灌区蒸散发，并结合气象水文数据、 地表径流量数据、地下水变化数据等建立水量平衡公式，定量探究努库斯灌区水文过程以及对咸海水量的影响。该研究可为咸海流域的农业生产、咸海生态保护提供一定建设性意见。主要研究结果如下：(1) 对 SEBAL 模型作如下改进： 利用高程、坡度改进了地表温度、 光谱反射率的算法；引入了不同地物类型的参数的经验公式，如比辐射率等； 建立了‘冷热点’的选择规则。结果表明改进 SEBAL 模型的模拟结果与 Penman-Monteith 公式计算的蒸散发在日尺度与月尺度均有较高的拟合度，各作物的验证系数 R2 均高于 0.6，并且与蒸发皿实测数据的相关系数达到 0.82， 表明改进的 SEBAL 模型能较好的模拟中亚干旱区咸海流域典型灌区的蒸散发。(2) 努库斯灌区的蒸散发在空间上呈现南高北低的分布规律，这主要是和植被覆盖度有关；在年内分布规律呈现单峰分布，七月份为峰值；在近 30 年年际间中， 经历两个主要变化阶段，第一阶段是 1992 年至 200 年，年蒸散发量呈现减少趋势，第二阶段是 2005 年至 2015 年，年蒸散发量呈现增加趋势，其变化原因主要是由耕地面积变化导致的。并且近 30 年来了，努库斯灌区北部湖泊等湿地周围的蒸散发量呈现减少的趋势，这与灌区水体面积减少有关，而东南部、西南部灌区的蒸散发呈现增加的趋势，这是耕地扩张的结果。(3)努库斯灌区的耕地、林地的日蒸散发量在 5mm～8mm 之间，裸地的日蒸散量在 0mm～4.5mm 之间。生长季期间，水体的总蒸散发量在 1100mm~1500mm之间，耕地的总蒸散发量在 700mm~1100mm 之间， 灌区的水体蒸发量近 30 年来呈现减少的趋势，由 1992 年 1340mm 减少至 2015 年 1123mm， 而耕地、草地、灌丛的蒸散发量呈现先减少后增加的趋势，耕地平均每年蒸散发量为 900mm，而草地、灌丛的年均蒸散发量为 700mm，裸地的蒸发量无太大变动，维持在每年 450mm 左右。(4) 努库斯灌区地表径流量存在明显的干湿季之分，致使灌区的地下水位随着地表径流量出现波动， 地表径流量主要分为三个阶段： 2002 年～2005 年为来水丰年， 2006 年～2009 年为来水枯年， 2010 年～2015 年为来水较多年。同时利用 2000 年、 2005 年、 2010 年、 2012 年对应时间段的地表径流量数据、地下水变化数据、年降水量数据、蒸散发数据，构建了典型年份的努库斯灌区的生长季水量平衡公式，计算了各月、 生长季之间努库斯灌区地下水对南咸海水量的补给量。发现近 20 年来，努库斯灌区地下水对咸海的补给量正逐步减少， 2000 年、2005 年、 2010 年的补给量为 67.42、 15.62、 8.43 亿立方米。(5) 利用滞后相关分析发现努库斯灌区的地下水位同南咸海面积存在明显的正相关关系，相关系数为 0.44， 存在一个显著的两年滞后周期，说明努库斯灌区的地下水量影响着咸海面积的变化， 并且其地下水的补给作用存在一个两年的滞后。 |
| 学科主题 | 地图学与地理信息系统 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/15457]  |
| 专题 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 新疆生态与地理研究所_研究系统 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘志斌. 基于遥感蒸散发反演的努库斯灌区水量平衡动态解析[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆生态与地理研究所
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